Effet Doppler explications

Cas 1 : la source est immobile

cas 2 : La source se déplace vers la droite moins vite que la vitesse du son

cas 3 : la source se déplace vers la droite à la vitesse du son

cas 4 : la source se déplace plus vite que la vitesse du son

CAS 1 :

La longueur d'onde λ (distance entre 2 cercles consécutifs) est la même pour l'observateur 1 et l'observateur 2.
Or λ = c . T = c/ f donc la fréquence du son perçu par les 2 observateurs est la même.

CAS 2 :

La longueur d'onde λ2 perçue par l'observateur 2 est plus courte que la longueur d'onde du son émis. La longueur d'onde λ1 perçue par l'observateur 1 est plus grande que la longueur d'onde du son émis.
Or λ = c . T = c/ f donc f= c/λ .
La fréquence f1 du son perçu par l'observateur 1 est donc plus petite que celle f du son émis donc le son paraît plus grave quand la source se rapproche.
La fréquence f2 du son perçu par l'observateur 1 est donc plus grande que celle f du son émis donc le son paraît plus aigu quand la source s'éloigne.

CAS 3 :

La source se déplace à la vitesse du son. On dit que l'objet franchit le "mur du son" et sa vitesse est "mach 1". Toutes les ondes émises arrivent en même temps pour l'observateur 2, c'est le phénomène du "bang supersonique".
Pour l'observateur 1 le son est encore plus grave que dans le cas précédent.

illustration : avion F-14 Tomcat passant le mur su son

l'avion colle en permanence à l'avant de toutes les sphères créées précédemment qui se retrouvent donc toutes tangentes à un plan perpendiculaire au mouvement de l'avion. La superposition d'une multitude de petites perturbations crée une grosse perturbation qui augmente considérablement la résistance de l'air : c'est le mur du son.

On peut observer l'onde de choc créée à la surface de l'eau ainsi que le bang sonique au moment du passage.

CAS 4 :

Comme pour le cas précédent il y a une onde de choc répartie sur un cone autour de l'objet

Illustration : sillage d'un bateau :

La vitesse des bateaux est supérieure à la vitesse de propagation des ondes créées par leur étrave . L'onde de choc se répartit donc dans un plan de manière analogue au sillage d'un avion supersonique dans l'air.