Einfluss der Beschleunigung im Akustik-Doppler-Effekt-Experiment

Kürzlich habe ich ein Experiment zum Effekt des akustischen Dopplers für eine Aufgabe im Physiklabor durchgeführt. Das Setup bestand aus zwei Mikrofonen in einer geraden Linie, einem beweglichen Objekt mit Schallquelle und einem PC mit der üblichen Tonbearbeitungssoftware .

Das Objekt gewann seine Geschwindigkeit mit einem Gummi, der die Schallquelle (2) in einer geraden Linie (1) entlang der beiden Mikrofone (3) schießt .

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Zuerst habe ich die Mikrofone eingestellt 0,8   M auseinander und startete die Quelle. Dann habe ich die Zeit zwischen zwei maximalen Amplituden des Mikrofons überprüft und das ~ erhalten 7.4   M / S Geschwindigkeit.

Der zweite Teil folgt den gleichen aufgezeichneten Informationen. Ich habe den Teil der Funktion ausgewählt, in dem sich die Quelle auf das Objekt zubewegt, und eine Furje-Analyse durchgeführt, um die Spitzenfrequenz zu erhalten 4078 Hertz , tat dann dasselbe mit dem Wegziehen ( 4017   Hertz ). Häufigkeit des Stillstehens der Quelle war 4047   Hertz . Als ich diese Zahlen hatte, verwendete ich die Standard-Doppler-Effekt-Formel und berechnete die Geschwindigkeit der Quelle unter Berücksichtigung dieser Frequenzen, und es war ~ 2 , 59   M / S .

Da die Geschwindigkeit, die ich direkt gemessen habe, und die Geschwindigkeit, die ich aus der Doppler-Formel erhalten habe, so unterschiedlich waren, habe ich das Experiment einige Male wiederholt, aber alle drei Male die gleiche Antwort erhalten.

Ich dachte, der Unterschied liege an der Beschleunigung. Offensichtlich ergibt das Gummischießen auf ein Objekt keine konstante Geschwindigkeit, die für die Doppler-Effektformel erforderlich ist. In Anbetracht dessen schlagen die Richtlinien im Handbuch für Laborexperimente vor, davon auszugehen, dass die Geschwindigkeit konstant ist. Immernoch 5   M / S Unterschied scheint ein bisschen seltsam.

Vielleicht hat jemand eine Idee, wie man den Unterschied zwischen verschiedenen Methoden zum Ermitteln der Quellgeschwindigkeit erklärt, oder sieht einen großen Fehler im Versuchsaufbau.

Wenn Sie weitere Informationen benötigen, lassen Sie es mich wissen.

Bearbeiten: Danke für die Antwort. Ich kann immer noch nicht herausfinden, was einen solchen Unterschied verursacht, obwohl ich zur Beschleunigung als Hauptursache des Problems neige. Vielleicht hat jemand noch ein paar Ideen?

Antworten (1)

Hier sind einige Ideen, die berücksichtigt werden sollten:

  • Wie war die Position von Quelle, Mikrofonen und Starter zu Beginn des Experiments? Um vernünftige Daten zu erhalten, sollte sich die Quelle bereits beim Passieren des ersten Mikrofons bewegen.
  • Haben Sie ein Signal, das lange genug (in der Zeit) Fourier-Analyse ist, um genau zu sein? Hast du das auf mehreren Frequenzen probiert? Wenn Sie kein langes Fenster haben, könnten Bins der FFT zB 20 Hz betragen!
  • Haben Sie versucht, den Mikrofonabstand zu variieren? Was hat das mit der Ungewissheit gemacht? Je länger (mit weniger konstanter Geschwindigkeit), desto besser!
  • Kann es zu Verzögerungen bei der Kommunikation zwischen Mikrofon und PC kommen? (Der unwahrscheinlichste Fall.)
Vielen Dank für die Eingabe. - Wenn wir mein gegebenes Bild als Referenz verwenden würden, habe ich den Ruber mit der Quelle vor dem Loslassen auf etwa Position (1) gestreckt, sodass er während der Bewegung durch beide Mikrofone ging. -Für FFT habe ich zum Beispiel ausgewählt, wann die Quelle auf das zweite Mikrofon zusteuerte, bis ihre maximale Amplitude erreicht war. Die Zeit zwischen zwei Mikrofonen betrug etwa 0,1 s, die Abtastrate 192000 Hz. Ich bin mir nicht sicher, ob das lange genug Zeit ist. Aber logischerweise machten die Frequenzänderungen Sinn. Ich hätte keine andere Frequenz der Quelle ausprobieren können, weil es wirklich nur ein Objekt mit einem Schalter für Ton war.
Um den dritten Punkt zu beantworten, habe ich versucht, den Abstand zwischen den Mikrofonen zu ändern, was zu denselben Ergebnissen führte.
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