UdPPC AUVERGNE
Question n°6

Wraoummmmm !

dimanche 6 février 2005

Pourquoi le bruit d’une voiture passe de l’aigu lorsqu’elle se rapproche de nous au grave lorsqu’elle s’éloigne ?

Le son se caractérise par un nombre de « bips » par seconde, c’est ce que l’on appelle sa fréquence. Un son (le terme scientifique est onde sonore) est donc une série de « bips » qui se propagent d’une source sonore, par exemple un moteur de voiture, jusqu’à notre oreille à une vitesse d’environ 340 m/s (mètres par seconde). La vitesse d’une voiture, même à 300 km/h (soit 83 m/s), reste inférieure à celle du son dans l’air.
Si une telle voiture à l’arrêt émet un son caractérisé par 10 « bips » par seconde, ceux-ci vont se propager jusqu’à nous avec une distance entre chaque « bip » de 34 mètres. Si maintenant la voiture se rapproche de nous à 300 km/h, pendant le temps entre deux « bips » émis par le moteur, la voiture a parcouru 8,3 mètres. Il en résulte que le son se propageant jusqu’à notre oreille (toujours à 340 m/s) se caractérise par des « bips » plus rapprochés, distants de 34 - 8,3 = 25,7 mètres. Cela signifie que le nombre de « bips » par seconde arrivant à notre oreille est plus important (fréquence plus grande) et donc le son associé plus aigu. Au contraire, si la voiture s’éloigne, le son qui nous arrive possède un temps entre chaque « bips » plus important, il est donc plus grave (fréquence plus petite). Ce phénomène, particulièrement perceptible lors des grands prix de formules 1 ou de motos s’appelle l’effet Doppler, du nom du physicien qui l’a découvert au milieu du 19ème siècle. On le retrouve dans toute situation mettant en œuvre des ondes, donc également pour les ondes lumineuses ou radio.
Il est utilisé dans le fonctionnement des radars pour contrôler la vitesse des automobilistes. Pour ce faire, des micro-ondes sont envoyées par l’antenne du radar en direction des voitures, ces ondes réfléchies par une voiture sont renvoyées vers le radar qui les mesure. La vitesse de la voiture est déduite de la propriété des ondes réfléchies qui possèdent une fréquence différente des ondes émises par le radar et fonction de la vitesse de la voiture.
Ce phénomène a également permis à l’astronome Edwin Hubble, dans les années 1920, de découvrir l’expansion de l’Univers. En effet, la plupart des galaxies observées par les astronomes montrent une couleur apparente décalée vers le rouge. Ce résultat signifie que les ondes lumineuses reçues sur Terre possèdent une fréquence plus grande que celles émises par les galaxies ; autrement dit la majorité des galaxies s’éloignent toute de nous.

liens à consulter : "animation effet doppler"


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Question n°6

19 novembre 2005
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