Nehmen Schallwellen die Geschwindigkeit ihrer Quelle auf?

Schallgeschwindigkeit in Luft ist die Geschwindigkeit, mit der sich eine Druckwelle ausbreitet. Wenn Sie die Welle selbst betrachten, ohne ihre Quelle zu berücksichtigen, haben Sie alle Informationen, die Sie benötigen, um die Ausbreitungsgeschwindigkeit zu bestimmen - da nur die örtlichen Bedingungen (Dinge wie die Dichte und die lokale Druckänderungsrate) bestimmend sind Das.

Dasselbe gilt für Licht: Wenn Sie "ein an Ihnen vorbeiziehendes Photon betrachten", müssen Sie nichts über die Quelle wissen - hat das Signal (Schall oder Licht) seine Quelle verlassen, verliert es jegliche Erinnerung daran, und wird einfach zu einer Welle, die sich ausbreitet.

Nun beziehen sich die Gesetze der Addition von Geschwindigkeiten, die wir in der Relativitätstheorie verwenden, auf das Postulat, dass die Lichtgeschwindigkeit in jedem Trägheitsbezugssystem gleich sein wird; die Lorentztransformation folgt direkt. Aber es gibt keinen gleichwertigen Anspruch auf Klang. Die Tatsache, dass es Überschallreisen gibt, beweist das ziemlich genau. Eine grundlegendere Ebene: Wenn Sie in Windrichtung von einer Schallquelle stehen, erreicht Sie dieser Schall schneller, als wenn Sie in der gleichen Entfernung in Windrichtung stehen würden - da sich die Druckstörung mit dem Großteil des Mediums ausbreitet.

Daraus folgt, dass die Schallgeschwindigkeit von der relativen Geschwindigkeit des Beobachters zum Medium abhängt.

Wenn Sie einen Wert für die Schallgeschwindigkeit angeben, ist dies implizit die Schallgeschwindigkeit relativ zum Medium, die in Luft etwa 330 m/s beträgt.

Der wesentliche Unterschied zu elektromagnetischen Wellen ist die Notwendigkeit eines Mediums, damit eine Schallwelle existiert.
Das heißt, wenn ein Wind mit einer Geschwindigkeit von 30 m/s (relativ zum Boden) von der Quelle auf Sie zu bläst (still auf dem Boden stehend), wird die Schallgeschwindigkeit als 330 + 30 = 360 m/s gemessen. Sie würden den gleichen Wert für die Schallgeschwindigkeit erhalten, wenn die Schallquelle ruhig wäre (sich relativ zum Boden nicht bewegt) und Sie sich mit 30 m/s auf die Quelle zubewegten.

Um Ihre Frage zu beantworten: Wenn sich die Schallwelle in der Luft befindet, bewegt sie sich mit 330 m / s und diese Geschwindigkeit hat nichts mit der Geschwindigkeit der Quelle zu tun.

Eine sich bewegende Quelle wirkt sich jedoch auf die Schallwelle aus.
Wenn sich die Quelle und Sie nicht bewegen, können Sie sich die Schallwelle als eine Folge von Kompressionen und Verdünnungen vorstellen, wobei die Trennung der Kompression die Wellenlänge der Schallwelle ist.
Wenn sich die Quelle jetzt auf Sie zubewegt, sendet sie eine Kompression aus, und bevor sie die nächste Kompression aussendet, hätte sich die Quelle auf Sie zubewegt.
Dies bedeutet, dass der Abstand zwischen Kompression (Wellenlänge) abnimmt und die Frequenz der Schallwelle zunimmt.
Dies ist ein Beispiel für den Doppler-Effekt.

Die Schallwelle wird aufgrund der Vibration der Quelle erzeugt. Die Quellbewegung drückt/zieht das Medium und erzeugt Druckschwingungen auf dem Medium. Dort breiten sie sich entsprechend den physikalischen Eigenschaften des Mediums, in diesem Fall der Schallgeschwindigkeit, aus.

Wenn sich die Quelle (oder der Zuhörer) bewegt, ändert sich die Frequenz , mit der die Wellen erzeugt oder empfangen werden . Dies ist als Doppler-Effekt bekannt (denken Sie an F1-Autos, die an Ihnen vorbeifahren).

Sobald der Schall die Quelle verlässt, muss er durch das Medium wandern. Grundsätzlich ist eine Schallquelle nichts anderes als eine Art Vibration. Ob die Vibration auftritt, während sich die Quelle bewegt oder nicht, hängt nicht davon ab, mit welcher Geschwindigkeit sich der Schall durch die Luft ausbreitet. Die Tonhöhe ändert sich jedoch je nachdem, in welche Richtung Sie hören. Die Schallgeschwindigkeit ist im Zusammenhang mit der Relativitätstheorie keine Konstante. Jedenfalls ist es zu langsam für diese Effekte.

Das Folgende sind die drei kühnen Aussagen, die ich mache.

• Von den Geschwindigkeiten der Quelle und des Beobachters/Empfängers hängt die Wellenlänge eines Schalls nur von der Geschwindigkeit der Quelle ab.

• Von den Geschwindigkeiten der Quelle und des Beobachters/Empfängers hängt die Frequenz eines Schalls von der Geschwindigkeit beider ab.

• Von den Geschwindigkeiten der Quelle und des Beobachters/Empfängers hängt die "scheinbare Geschwindigkeit" eines Schalls (dh die Geschwindigkeit bezüglich eines Beobachters) nur von der Geschwindigkeit des Beobachters/Empfängers ab.

Hier ist vielleicht ein Grund, warum die Schallgeschwindigkeit, die Lichtgeschwindigkeit, nicht zur Geschwindigkeit der Quelle hinzugefügt wird, die sie ausstrahlt. Während Sie die Geschwindigkeit eines Felsens zur Geschwindigkeit der Quelle addieren.

Sie können nur auf ein Objekt Kraft anwenden, das eine Masse hat. Sie können keine Kraft auf etwas mit einer Masse von 0 anwenden. Stellen Sie sich vor, Sie drücken erneut den Raum.
Schall hat keine Masse, er hat Impuls ... aber das ist keine Masse. Licht hat keine Masse. Licht hat Schwung. Wenn du einen Stein wirfst. Der Stein widersteht dir, weil er Masse hat. Wenn es keine Masse hätte, übst du sozusagen auf nichts Kraft aus.

Das bedeutet es, wenn ein Photon nicht reagiert oder von der Quellenkraft beeinflusst wird. Die Quelle kann ein Photon nicht wie einen Stein werfen. Sie können einen Stein in eine Schleuder werfen, wenn Sie ein Photon in eine Schleuder werfen, ist es dasselbe, als ob Sie nichts in die Schleuder werfen würden.

Das liegt daran, dass sie keine Masse haben. Alles, was keine Masse hat, dessen Geschwindigkeit kann der Quelle, die es ausstrahlt, nicht hinzugefügt werden.