Der akustische Doppler-Effekt


Hausarbeit, 2012

10 Seiten, Note: 1,0


Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung

2 Begriffsklärungen
2.1 Die Welle
2.1.1 Longitudinalwellen
2.1.2 Transversalwellen
2.2 Die Schwingung

3 Der Dopplereffekt bei mediumsgebundenen Wellen
3.1 Der akustische Dopplereffekt
3.1.1 Bewegter Sender - Ruhender Empfänger
3.1.2 Bewegter Empfänger - Ruhender Sender
3.1.2.1. Beobachter bewegt sich auf die Quelle zu
3.1.2.2. Beobachter bewegt sich von der Quelle weg

4 Der Dopplereffekt bei nicht mediengebundenen Wellen

5 Anwendungen
5.1 Die Geschwindigkeitsmessung der Polizei mittels Radar
5.2 In der Ultraschalltechnik

6 Fazit

7 Quellen - und Literaturverzeichnis
7.1 Internetquellen
7.2 Bildnachweis
7.3 Buchquellen

8 Abbildungsverzeichnis

1 Einleitung

„Die lohnendsten Forschungen sind diejenigen, welche, indem sie den Denker erfreu’n, zugleich der Menschheit nutzen“.

Dopplers Wahlspruch in seiner Handschrift.

Diesen Wahlspruch konnte Christian Doppler 1842 schließlich auch mit der weltbildverändernden Entdeckung des Doppler - Effekts in die Tat umsetzten. Heute ist der Doppler - Effekt ein wichtiger Bestandteil unseres alltäglichen Lebens, der es uns ermöglicht die Geschwindigkeit von Flugzeugen, schnellen Autos und sogar klopfenden Herzen zu bestimmen.

Das entscheidende Experiment zum endgültigen Beweis des Doppler - Effekts wurde 1845 von dem Physiker Christoph Buys-Ballot mit Schallwellen durchgeführt. Schließlich wandte William Huggins den Doppler - Effekt auf Sternbewegungen an.

1848 wurde ebenso noch ein Doppler - Effekt für Lichtwellen entdeckt, in dieser Abhandlung soll sich allerdings auf die Erklärung des akustischen Doppler - Effekts beschränkt werden.

2 Begriffsklärungen

2.1 Die Welle

Eine Welle ist ein räumlich, zeitlich veränderliches Feld das Energie, jedoch keine Materie durch den Raum transportiert. Grundlegend wird eine Unterscheidung in mechanische Wellen, welche sich nur in einem Medium ausbreiten können und Wellen welche sich auch im Vakuum ausbreiten können getroffen. Zu letzuteren zählen beispielsweise elektromagnetische Wellen und Gravitationswellen.

2.1.1 Longitudinalwellen (Bild 1-3)

Als Longitudinalwellen werden Wellen bezeichnet, die parallel zur Ausbreitungsrichtung schwingen. Dazu zählen auch Schallwellen, welche sich in einem Gas oder einer Flüssigkeit ausbreiten.

2.1.2 Transversalwellen (Bild 1-1&2)

Diese Wellen schwingen senkrecht zur Ausbreitungsrichtung und können eine Polarisierung ausweisen. Hierzu gehören elektromagnetische Wellen und seismische Wellen.

2.2 Die mechanische Schwingung

Als Schwingung wird die periodische Bewegung eines Körpers um seine Gleichgewichtslage bezeichnet. Die Bewegung des meist zur Vereinfachung als Massepunkt dargestellten Körpers kann mittels sich zeitlich ändernder Größen wie Ort, Geschwindigkeit, Kraft oder Energie beschrieben werden.

3 Der Dopplereffekt bei mediumsgebundenen Wellen

3.1 Der akustische Doppler - Effekt

Sicherlich hat jeder sich schon einmal erlebt, dass sich eine bewegte Schallquelle auf Sie zu bewegt oder das Sie selbst sich mit hörerer Geschwindigkeit einer ruhenden Schallquelle nähern. In beiden genannten Fällen tritt dabei eine Frequenzänderung des gehörten Ton auf. Dieses Phänomen wird als Doppler - Effekt bezeichnet.

3.1.1 Bewegter Sender - Ruhender Empfänger (Bild 2,3)

Bewegt sich ein Sender, beispielsweise ein Krankenwagen mit eingeschalteter Sirene auf einen fest stehenden Beobachter zu, so wird die Zahl der sich in einer Sekunde vorbei bewegenden Schallwellen erhöht, deshalb hört dieser einen höher frequenten Ton, im Vergleich zu der Person, die bei dem Auto steht.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

c - Schallgeschwindigkeit (in Luft: 340 m/s)
f - Erregerfrequenz
f‘ - Dopplerfrequenz
x - Strecke der Senders
v - Geschwindigkeit des Senders
(f‘ - f) - Dopplerverschiebung (in diesem Fall immer positv)

3.1.2 Bewegter Empfänger - Ruhender Sender (Bild 3)

Wenn nun der Fall einer ruhenden Schallquelle und eines bewegten Beobachters betrachtet wird, beispielsweise das vorbei Fahren an einem Glockenturm, dann bleibt die Wellenlänge im Gegensatz zum vorherigen Fall, konstant. Es ändert sich lediglich, aus Sicht des bewegten Empfängers, die Ausbreitungsgeschwindigkeit.

3.1.2.1 Beobachter bewegt sich auf die Quelle zu

Bewegen sich Quelle und Beobachter aufeinander zu, steigt die Frequenz beim Beobachter.

vrel = c + v

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Vrel - Geschwindigkeit mit der sich der Empfänger auf die Quelle zu bewegt

c - Schallgeschwindigkeit (in Luft: 340 m/s)

f - Erregerfrequenz

f‘ - Dopplerfrequenz

3.1.2.2 Beobachter bewegt sich von der Quelle weg

Bewegen sich Quelle und Beobachter voneinander weg, sinkt die Frequenz beim Beobachter.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Vrel - Geschwindigkeit mit der sich der Empfänger von der Quelle weg bewegt
c - Schallgeschwindigkeit (in Luft: 340 m/s)
f - Erregerfrequenz
f‘ - Dopplerfrequenz

4 Der Dopplereffekt bei nicht mediengebundenen Wellen

Nicht an Medien gebundene Wellen oder auch elektromagnetische Wellen genannt, beispielsweise Lichtwellen oder Mikrowellen, haben vorallem bei Messungen den Vorteil, dass sie keinerlei Anfälligkeit gegenüber Störeinflüsse aus der Umgebung ausweisen.

[...]

Ende der Leseprobe aus 10 Seiten

Details

Titel
Der akustische Doppler-Effekt
Note
1,0
Autor
Jahr
2012
Seiten
10
Katalognummer
V190645
ISBN (eBook)
9783656374701
ISBN (Buch)
9783656376859
Dateigröße
770 KB
Sprache
Deutsch
Schlagworte
Doppler, Dopplereffekt, akustische Dopplereffekt, Welle, Schwingung, Ultraschall, Geschwindigkeitsmessung, Radar
Arbeit zitieren
Anne-Marie Höpel (Autor), 2012, Der akustische Doppler-Effekt, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/190645

Kommentare

  • Noch keine Kommentare.
Im eBook lesen
Titel: Der akustische Doppler-Effekt



Ihre Arbeit hochladen

Ihre Hausarbeit / Abschlussarbeit:

- Publikation als eBook und Buch
- Hohes Honorar auf die Verkäufe
- Für Sie komplett kostenlos – mit ISBN
- Es dauert nur 5 Minuten
- Jede Arbeit findet Leser

Kostenlos Autor werden