Transcript CORRECTION TP 8 EFFET DOPPLER

CORRECTION TP N°8
EFFET DOPPLER
PARTIE 1
L’effet Doppler, c’est quoi ?


Quand l’émetteur d’une onde est en
mouvement par rapport à un récepteur (ou
réciproquement), la longueur d’onde de
l’onde perçue est différente. La fréquence de
l’onde est donc , elle aussi, différente.
Ainsi le son que l’on perçoit venant de
l’ambulance sera plus ou moins aigu.
PARTIE 2
Comment déterminer si la voiture est en infraction?
-
Ouvrir le fichier son du klaxon émis par la voiture à l’aide
du logiciel audacity
-
Sélectionner une partie du signal d’approche. A l’aide des
logiciels regavi et regressi, réaliser le spectre en fréquence
du signal et mesurer la fréquence d’approche fA du son (on
peut choisir n’importe quel harmonique)
-
Faire de même pour mesurer la fréquence d’éloignement
du son fB (choisir le même harmonique!!)
Fréquence d’approche :
fA= 437,1 Hz pour le 1er harmonique
Fréquence d’éloignement :
fB = 377,8 Hz pour le 1er harmonique
 fA  fB 
 437,1  377,8 
  346  
v  v son.
  25,2m / s
 437,1  377,8 
 fA  fB 
Soit v = 25,2 x 3,6 = 90,7 km/h
La voiture n’est donc pas en infraction car sa
vitesse doit être comprise entre 85 et 95 km/h
PARTIE 3
1.
Spectre 1
Les raies d’absorption
sont décalées vers la
gauche, leurs longueurs
d’onde sont donc plus
petites que celles de
référence. Leur
fréquence est donc plus
élevée, donc l’étoile se
rapproche
Spectre 2
Les raies d’absorption
sont décalées vers la
droite, leurs longueurs
d’onde sont donc plus
grandes que celles de
référence. Leur
fréquence est donc plus
petite, donc l’étoile
s’éloigne.
Spectre 3
Les raies d’absorption
coïncident avec celles
de référence. Leur
longueurs d’onde sont
donc les mêmes que
celles de référence. Leur
fréquence est donc la
même, donc l’étoile est
fixe.
Les étoiles 1 et 2 s’éloignent, l’étoile 3 se rapproche.
r = 531nm
Décalage en longueur d’onde :
Étoile 1 :  - r = 608-531= 77nm
Étoile 2 :  - r = 650-531= 119 nm
Étoile 3 :  - r = 450-531= -81 nm
λ  λr
Calculs des vitesses radiales: vr  c 
λr
Etoile 1: vr = 4,35.107 m/s
Etoile 2: vr = 6,72.107 m/s
Etoile 3: vr = - 4,58.107 m/s
Détection d’exoplanètes :
t (jours)
0
1,0
1,5
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
 (nm) =  - r
118.10-6
91.10-6
-72.10-6
-116.10-6
-30.10-6
111.10-6
48.10-6
-103.10-6
-66.10-6
vr (m.s-1)
61,5
5,60
-36,7
- 58,6
-14,8
57,0
26,0
-52,0
-33,1
Graphe donnant l’évolution de la vitesse
radiale en fonction du temps :
On peut modéliser cette courbe par une sinusoïde montrant la
périodicité du phénomène.
La période de révolution de l’exoplanète correspond à la
période du phénomène donc T = 4,23 jours.
PARTIE 4
1. L’effet Doppler permet de calculer des vitesses en mesurant
le décalage entre la fréquence de l’émetteur et celle au
niveau du récepteur en mouvement l’un par rapport à
l’autre. Ce décalage est lié à la vitesse de propagation de
l’onde et à la vitesse de l’objet mobile (émetteur ou
récepteur).
2. a. Redshift signifie décalage vers le rouge en anglais, on
observe alors, sur les spectres des étoiles, des raies
d’absorption décalées vers les grandes longueurs d’onde.
2.b. Ce décalage s’observe quand les étoiles s’éloignent de la
Terre donc quand les galaxies contenant ces étoiles
s’éloignent les unes des autres (expansion de l’Univers).
2.c. L’étoile 2 a une vitesse plus grande que
l’étoile 1. La galaxie dans laquelle se trouve
l’étoile 2 est donc plus éloignée de notre
galaxie (voie lactée) que la galaxie dans
laquelle se trouve l’étoile 1.