by 
Αν μια πηγή κινείται προς έναν ακίνητο παρατηρητή με ταχύτητα μεγαλύτερη από την ταχύτητα διάδοσης της διαταραχής και εκπέμπει κάποια μπιπ για κάποιο χρονικό διάστημα με συχνότητα fs πριν φτάσει στον παρατηρητή. Τότε πόση είναι η συχνότητα που μετράει ο παρατηρητής;
Με προβληματίζει και μένα πως αλλάζουν οι φυσικές ιδιότητες ενός ρευστού όταν κάνεις μέσα σ΄ αυτό ενα πείραμα κινούμενος με ταχύτητα μεγαλύτερη αυτής του ήχου. Αν όμως υποθέσεις ότι η πηγή επίπεδων κυμάτων είναι ακίνητη και ο παρατηρητής απομακρύνεται από αυτή με ταχύτητα μεγαλύτερη του ήχου, τι θα συμβεί με τον ήχο που θα ακούσει;
Νίκο θα ακούσει τον ήχο αν απομακρύνεται με ταχύτητα μεγαλύτερη αυτής του ήχου;
Καλησπέρα συνάδελφοι.
Ναι το ερώτημα είναι θεωρητικό για πολλούς λόγους που σχετίζονται με την αλληλεπίδραση του μέσου με υπερηχητικά κινούμενα αντικείμενα
Αλλά ΝΟΜΙΖΩ
α) ότι κανείς δεν μίλησε για αρμονικά κύματα;
Στο αρχικό ερώτημα υπήρξε λόγος για "μπίπ" …δηλαδή παλμούς αμελητέας διάρκειας …αν μεταφράζω καλά.
β) η έννοια της συχνότητας με την οποία κάποια αντικείμενα φθάνουν σε έναν δέκτη δεν αφορά μόνο τα αντικείμενα που ονομάζονται αρμονικά κύματα … επεκτέινεται και σε διακροτήματα και σε ακουστικά κύματα και σε ραδιοφωνικά διαμορφωμένα κύματα και σε μπίλιες που εκτοξεύονται …
γ) αν και οι τύποι του βιβλίου αποδεικνύονται για αρμονικά κύματα …μπορούν νομίζω να αποδειχτούν για οποιαδήποτε περίπτωση διάδοσης αντικειμένων με σταθερή ταχύτητα ακόμα και για μπίλιες εντός ομογενούς ( ως προς τις ιδιότητες που μας ενδιαφέρουν ) μέσου
δ) Καταλαβαίνω την ένσταση του αρνητκού παρανομαστή αλλά …ας βάλουμε ένα απόλυτο για να μην το κουράσουμε το θέμα …
ε) Κα το νόημα τέτοιων νοητικών κατασκευών μπορεί κάποιος να το καταλάβει αν αναλογιστεί την σημασία της αντιστροφής της σειράς στην αιτιολογική σχέση και την συζήτηση για ταξίδια στο παρελθόν για ταχυόνια και άλλες τέτοιες παράτολμες σκέψεις των ερευνητών- Φυσικών- συγγραφέων σήμερα .
Μήτσο εννοείς την συχνότητα λήψης πληροφορίας (των μπιπ) και όχι του ήχου μάλλον.
Έστω ότι θέλουμε να επικοινωνήσουμε από μακριά. Ένα ποτάμι φέρνει από το μέρος που βρίσκομαι οτιδήποτε με κάποια ταχύτητα ροής.
Αφήνω κάθε δευτερόλεπτο ένα μπαλάκι με γράμμα επάνω. Σου έρχεται κάθε δευτερόλεπτο ένα μπαλάκι. Διαβάζεις “γατα”.
Τα μπαλάκια απέχουν μισό μέτρο.
Κινούμαι λίγο ταχύτερα από το ρεύμα. Ρίχνω κάθε δευτερόλεπτο ένα μπαλάκι. Τα μπαλάκια όμως τώρα απέχουν 25 πόντους. Λαμβάνεις δύο μπαλάκια κάθε δευτερόλεπτο. Διαβάζεις “αταγ”.
Αυτό θα μπορούσε να γίνει και με ένα αεροπλάνο που ενώ θα πετούσε, θα προκαλούσε κάθε δευτερόλεπτο κρότους ή σφυρίγματα που θα διέφεραν σε κάτι. Θα τα ακούγαμε και ανάποδα και με άλλη συχνότητα. Ίσως ακούγαμε δύο κρότους κάθε δευτερόλεπτο.
Αυτό ακριβώς Γιάννη …
ως Δάσκαλος τα εξήγησες καλύτερα και από συνταξιούχο …
Σε τέτοιες καταστάσεις μάλλον η συχνότητα ενός τέτοιου μηνύματος υπολογίζεται από τον τύπο Doppler. Το αρνητικό πρόσημο δηλώνει αντιστροφή του μηνύματος.
Αυτή είναι η αρχική ερώτηση του Νίκου;
Γιάννη
…έτσι το κατάλαβα εγώ το ερώτημα του Νίκου …μπορεί και να απέχει όμως η δική μου ερμηνεία από αυτό που ήθελε ο Νίκος …
Μπορεί. Μιλάει για μπιπ και δεν μας ενδιαφέρει η παραμόρφωση ενός μπιπ. Από μόνο του είναι πληροφορία.
Πόσες ενοχλήσεις ανά δευτερόλεπτο, άσχετα με το αν οι ενοχλήσεις θα αλλοιωθούν.
Ναι Γιάννη. Όταν όμως προσπεράσει το κύμα #1, θα πάψει να τον ακούει.
Με αυτόν τον τρόπο ακριβώς το ξεκίνησα και εγώ Γιάννη.
Νομίζω ότι μπορούμε να το δούμε με αυτόν τον τρόπο "αφήνοντας " πίσω τους λογικούς προβληματισμούς του Στάθη.
Γιάννη ωραίο παράδειγμα!
Κάποιες σκέψεις: Το μπαλάκι (γ) που θα ρίξουμε πρώτο κινείται εκείνη τη στιγμή με την ταχύτητα του καθηγητή με το βιβλίο, δηλαδή με μεγαλύτερη ταχύτητα από την σταθερή (υπόθεση) ταχύτητα ροής του ποταμού, οπότε θα δημιουργήσει έναν κώνο διαταραχής στο πεδίο της ταχύτητας ροής, αυξάνοντας την πίεση του νερού ακριβώς μπροστά του και ελαττώνοντας την πίεση πίσω του. Ο κώνος αυτός θα καταστήσει την ροή στροβιλώδη και θα επηρεάσει την κίνηση της δεύτερης μπάλας (α) και ούτω καθ' εξής. Και πάλι το φαινόμενο γίνεται εξαιρετικά πολύπλοκο. Φυσικά δεν διαφωνώ ότι για μικρές σχετικές ταχύτητες του καθηγητή ως προς την αδιατάρακτη ροή οι στροβιλισμοί είναι πρακτικά μηδενικοί και το σήμα θα φτάσει ανεστραμμένο.
Υπάρχει μία βασική διαφορά αυτού του παραδείγματος με την ανάλογη κίνηση στον αέρα, η συμπιεστότητα του δευτέρου. Τα διαμήκη ηχητικά κύματα στον αέρα είναι κατ' ουσίαν κύματα πυκνότητας. Σε αυτή την περίπτωση ο αέρας μπροστά από το μπαλάκι ταυτόχρονα θα συμπιεστεί αλλάζοντας τα χαρακτηριστικά του μέσου. Πλέον μέσα στον κώνο Mach που θα δημιουργηθεί η ταχύτητα διάδοσης δεν είναι καν σταθερή (προκύπτει μεγαλύτερη στα πυκνώματα από ότι στα αραιώματα), οπότε δεν μπορούμε να γράψουμε την εξίσωση υηχ=λf. Συνεπώς για ηχητικά μπιπ που εκπέμπουν τα μπαλάκια δεν θα ισχύει το φαινόμενο Doppler. Όσον αφορά στα ίδια τα μπαλάκια θα κινούνται αρχικά με την ταχύτητα της πηγής τους (βιώνοντας μία αντίσταση από τον αέρα).
Στάθη αυτό που λες με διαφορετική ταχύτητα πυκνωμάτων αραιωμάτων (διασκεδασμός;;) δεν το γνώριζα. Είχα διαβάσει μόνο πως η ταχύτητα διάδοσης δεν είναι η κλασική ομαδική ταχύτητα. Τότε ίσως ο τύπος Doppler δεν θα δίνει αποτέλεσμα που θα ταιριάζει στην περίπτωση ηχητικής διαταραχής, ακόμα και για μπιπ. Διαισθάνομαι ότι αντιστροφή μηνυμάτων θα έχουμε. Τι θα ακούγεται δεν μπορώ να φαντασθώ.
Με τα μπαλάκια που ρίχνει ο καθηγητής στο νερό, δεν υπάρχει πρόβλημα διότι πολύ σύντομα θα αποκτήσουν την ταχύτητα του ρεύματος και η απόσταση μεταξύ τους θα είναι μειωμένη. Δεν παύει να είναι ένα απλοϊκό ανάλογο και φυσικά όχι ένα μοντέλο της εκπομπής ήχου από υπερηχητική πηγή.
Το ότι τα βιβλία δεν πολυαπασχολούνται με φαινόμενο Doppler υπερηχητικής πηγής πρέπει να οφείλεται στην πολυπλοκότητα του φαινομένου.
Γιάννη δεν έχω πουθενά συναντήσει αναλυτική περιγραφή του φαινομένου Doppler για υπερηχητικές ταχύτητες της πηγής. Συμφωνώ ότι είναι εξαιρετικά πολύπλοκο. Το σίγουρο είναι ότι ο παρατηρητής δεν θα καταγράφει πλέον απλές συχνότητες. Συν τοις άλλοις θα έχουμε και φαινόμενα συμβολής γιατί η πηγή θα συνεχίζει να εκπέμπει όταν προσπεράσει τον παρατηρητή…, οπότε θα καταγράφονται σήματα από δύο κατευθύνσεις! Δεν μπορώ να τα καταλάβω περαιτέρω…
Ένα βίντεο σχετικό με το θέμα
Γιάννη βλέπω το μπαλάκι να έχει και την ταχύτητα του καθηγητή και δεν ξέρω πώς αυτή "αθροίζεται" με την ταχύτητα του ρεύματος
Μου φαίνεται θα ήταν καλύτερο "πείραμα" ένα όχημα που κινείται με ταχύτητα V προς τα δεξιά, να ρίχνει με κανονάκι προς τα αριστερά μπαλάκια με την ΑΒ, ασήμαντης μάζας, με σχετική ταχύτητα υσχ, τέτοια ώστε η ταχύτητά τους υ να είναι προς τα δεξιά και μικρότερη από V, οπότε ο παρατηρητής θα ελάμβανε την ΑΒ ως Ω…ΒΑ