Nedelja, 8. 5. 2016, 18.01
7 let, 1 mesec
To je fizikalni pojav, ki ste ga zagotovo že opazili
Termometer prikazuje, kako vroč je članek.
Termometer prikaže, kako vroč je članek.
3,93
4
Vsak med nami je že kdaj slišal spreminjajoč se zvok sirene reševalnega, gasilskega ali policijskega vozila, ko je to peljalo mimo. Zakaj se to zgodi? Odgovor je Dopplerjev pojav.
Sprehajamo se ob cesti in v daljavi zaslišimo zvok sirene. Kmalu ga zagledamo, v našo smer se pelje rešilec. Med njegovim približevanjem postaja zavijanje sirene čedalje hitrejše. Lučke se končno odpeljejo mimo, s sireno pa se zgodi nekaj zanimivega. Zvok je drugačen, malce globlji, zavijanje je vse počasnejše.
Kaj se je pravzaprav zgodilo z zvokom siren?
Dopplerjev pojav
Zvok je ena od oblik valovanja. Vse oblike valovanja, najsi gre za mehansko (valovanje, ki je nihanje medija, po katerem potuje - zvok je nihanje zraka, na primer) ali elektromagnetno (svetloba, radijski valovi, rentgenski žarki), potujejo stran od vira valovanja.
Če je vir valovanja statičen (kar pomeni, da se ne premika) in valovanje ves čas oddaja z enako energijo, bo frekvenca valovanja nespremenjena. V primeru vklopljene sirene na mirujočem gasilskem vozilu to pomeni, da bo ves čas slišati enako. Kaj pa, če se vir valovanja premika?
Tu nastopi Dopplerjev pojav. Gre za fizikalno razlago spremembe v frekvenci valovanja, ki jo doživi opazovalec premikajočega se vira valovanja.
Dopplerjev pojav je prvi opisal avstrijski matematik in fizik Christian Doppler (1803-1853). Z njim sicer ni razložil sprememb v frekvenci zvoka, temveč ga je uporabil za določanje binarnih zvezd. Kako je to storil in zakaj, preberite malce nižje.
Kako Dopplerjev pojav pojasniti na primeru sirene?
Vozilo, ki se je odzvalo na klic v sili, se proti nam pelje z vklopljeno sireno, ki oddaja zvočne valove. Ker se premika v našo smer, sirena vsak naslednji zvočni val odda v položaju, ki je bližji opazovalcu. Vsak zvočni val opazovalca (oziroma poslušalca) zato doseže nekoliko prej kot prejšnji, zaradi česar se mu tuljenje sirene zdi hitrejše.
Obratno se zgodi, ko se vozilo oddaljuje. Sirena vsak zvočni val odda iz položaja, ki je bolj oddaljen od opazovalca, in razdalja med posameznimi zvočnimi valovi se povečuje. Opazovalcu se zato zdi, da se zavijanje sirene upočasnjuje. To je Dopplerjev pojav.
Grafična ponazoritev Dopplerjevega pojava. Premikajoči se vir valovanja, v tem primeru reševalno vozilo, zvočne valove med približevanjem opazovalcu nagrmadi pred sabo, med oddaljevanjem od opazovalca pa razširi prostor med njimi.
Dopplerjev pojav in avtomobilska hupa:
Zaradi Dopplerjevega pojava vemo tudi, kako blizu oziroma daleč so zvezde in galaksije
Dopplerjev pojav se pojavlja tudi v astronomiji. Ta je pravzaprav področje, kjer ga je njegov utemeljitelj, avstrijski znanstvenik Christian Doppler, definiral najprej.
Z Dopplerjevim pojavom je namreč mogoče določiti hitrost, s katero se nam približujejo oziroma se od nas oddaljujejo zvezde in galaksije.
Zvezde in galaksije oddajajo svetlobo, ki je ena od vrst elektromagnetnega valovanja. Ker se glede na nas premikajo, se krajša oziroma daljša tudi valovna dolžina njihove svetlobe.
Spreminjanju valovne dolžine svetlobe zvezd in galaksij pravimo rdeči oziroma modri premik. S spreminjanjem valovne dolžine svetlobe zvezde in galaksije namreč vidimo v drugačni barvi od njihove izvirne (rdeče ali modre).
Dopplerjev pojav pomaga tudi pri razlikovanju med samostojnimi zvezdami in binarnimi zvezdami. Binarne zvezde so pravzaprav sistemi dveh zvezd, ki krožita ena okrog druge.
4