Zvuk i Dopplerov efekt

Zvuk se prostorom širi u obliku longitudinalnog vala. Intenzitet zvuka \(I\) definiramo kao omjer snage \(P\) i površine \(S\). Odnosno, to je količina energije koju zvuk prenese u jedinici vremena kroz površinu \(S\). Njega računamo po formuli:

Najmanju vrijednost intenziteta zvuka koju ljudsko uho može čuti zovemo prag čujnosti. Označavamo ju s \(I_0\) i ona iznosi:

Veličina kojom češće opisujemo jakost zvuka je buka ili razina jakosti zvuka. Označavamo ju slovom \(L\), njezina je mjerna jedinica Decibel [dB] i računamo ju po formuli:

Dopplerov efekt opisuje frekvenciju koju čujemo u nekoj točki prostora ovisno o tome kako se giba izvor zvuka \(v_i\) te frekvencije i kako se giba promatrač \(v_p\). Formula kojom općenito opisujemo frekvenciju koju čuje promatrač \(f_p\) u odnosu na frekvenciju izvora \(f_i\) dana je izrazom:

Brzina kojom se zvuk širi u zraku iznosi:

U slučaju kada se izvor i/ili promatrač približava koristimo gornje predznake u navedenoj formuli, a u slučaju udaljavanja koristimo donje predznake.

U slučaju kada promatrač miruje, a izvor mu se približava frekvencija koju će čuti bit će veća od frekvencije izvora.

Promatrač miruje (\(v_p = 0\)), a izvor se giba prema njemu (u nazivniku koristimo gornji predznak).

U slučaju kada promatrač miruje, a izvor mu se udaljava od njega frekvencija koju će čuti bit će manja od frekvencije izvora.

Promatrač miruje (\(v_p = 0\)), a izvor se giba od njega (u nazivniku koristimo donji predznak).

U slučaju kada izvor miruje, a promatrač mu se približava frekvencija koju će čuti bit će veća od frekvencije izvora.

Izvor miruje (\(v_i = 0\)), a promatrač se giba prema njemu (u brojniku koristimo gornji predznak).

U slučaju kada izvor miruje, a promatrač mu se udaljava frekvencija koju će čuti bit će manja od frekvencije izvora.

Izvor miruje (\(v_i = 0\)), a promatrač se giba od njega (u brojniku koristimo donji predznak).

Međusobnim udaljavanjem i promatrač i izvor pridonose smanjenju frekvencije koju će čuti promatrač.

Promatrač i izvor se udaljavaju što znači da i u brojniku i u nazivniku koristimo donji predznak.

U slučaju kada izvor "bježi" promatraču (ili obrnuto), frekvencija koju promatrač čuje ovisit će o tome tko se giba većom brzinom.

Izvor se udaljava od promatrača što znači da u nazivniku koristimo donji predznak. Promatrač se na slici "približava" izvoru što znači da u brojniku koristimo gornji predznak.

Najčešći primjer Dopplerovog efekta je odbijanje zvuka. Pri tome dolazi do izmjene izvora i promatrača. Zvuk putuje od izvora do mjesta odbijanja koje u početku ima ulogu promatrača, a zatim se odbije što rezultira promjenom uloga (mjesto odbijanja sada ima ulogu izvora).