Dopler, miten mitataan

Seuraa 
Viestejä1066
Liittynyt2.3.2009

Missä vaiheessa (kohtaa) tapahtuu dopler-ilmiö kun esimerkiksi sateelliitti menee meistä poispäin kaukana avaruudessa ja se lähettää signaalia meillepäin. Tapahtuuko se heti satellitista lähdössä vai meidän vastaanottimessa. Minkä nopeuden signaali saa kulkiessa. Mehän kuljemme auringon ympäri 30km/s ja yhdessä auringon kanssa linnunradassa 200km/s ,mikä mahtaa olla linnunradan nopeus - niin mihin näitä nopeuksia verrataan? Missä on nollanopeus? Onko kokemusperäistä tietoo?

Sivut

Kommentit (19)

Vierailija
jeremia2
Missä vaiheessa (kohtaa) tapahtuu dopler-ilmiö kun esimerkiksi sateelliitti menee meistä poispäin kaukana avaruudessa ja se lähettää signaalia meillepäin.Tapahtuuko se heti satellitista lähdössä vai meidän vastaanottimessa.



Siirtymä tapahtuu sillä välillä.

Minkä nopeuden signaali saa kulkiessa. Mehän kuljemme auringon ympäri 30km/s ja yhdessä auringon kanssa linnunradassa 200km/s



Satelliittia, vastaanotinta ja signaalia kiinnostaa lähinnä niiden keskinäinen nopeus. Ne ovat niin sisäänpäinkääntyneitä, ettei niitä kiinnosta mitä vauhtia muut liikkuvat.

,mikä mahtaa olla linnunradan nopeus - niin mihin näitä nopeuksia verrataan?



Epäolennaista. Mihin näitä nopeuksia pitäisi verrata? Unohtuiko suhteellisuudentaju?

Missä on nollanopeus?

Missä? Siis tarkoitat minkä välillä? Vai häh täh?

Onko kokemusperäistä tietoo?



On, minulla näkyy satelliittikanavat. Ei näkyisi jos noita laitteita kiinnostaisi mitä vauhtia aurinkokunta liikkuu johonkin satunnaiseen koordinaattipisteeseen nähden.

Ertsu
Seuraa 
Viestejä6541
Liittynyt8.11.2007
jeremia2
Missä vaiheessa (kohtaa) tapahtuu dopler-ilmiö kun esimerkiksi sateelliitti menee meistä poispäin kaukana avaruudessa ja se lähettää signaalia meillepäin. Tapahtuuko se heti satellitista lähdössä vai meidän vastaanottimessa. Minkä nopeuden signaali saa kulkiessa. Mehän kuljemme auringon ympäri 30km/s ja yhdessä auringon kanssa linnunradassa 200km/s ,mikä mahtaa olla linnunradan nopeus - niin mihin näitä nopeuksia verrataan? Missä on nollanopeus? Onko kokemusperäistä tietoo?

Etkö ole koskaan saanut ylinopeussakkoa ? Poliisin tutkan toiminta perustuu Dopplerin ilmiöön.

jeremia2
Seuraa 
Viestejä1066
Liittynyt2.3.2009
Ertsu

Etkö ole koskaan saanut ylinopeussakkoa ? Poliisin tutkan toiminta perustuu Dopplerin ilmiöön.



Ei ne antanut tutkia tutkaansa, epäilin heidän mittauksia ja hiiltyivät kun kyselin ja sanoivat: "älä heitä neuvo, kyllä he tietävät mitä tekevät" ja kirjoittivat maksumääräykseen 1pv sakon 10 asemasta, tietenkin maksoin sen heti (1pv), vuoden päästä kyselivät rahaa lisää.

Finlandes
Seuraa 
Viestejä1399
Liittynyt19.6.2005

Helpoin tapa tutkia Dopplerin ilmiötä on seistä kadun varrella kun hälytysajoneuvo lähestyy (tai juna / muu liikkuva äänilähde). Äänilähteen lähestyessä sen aallonpituus on lyhyempi sinusta katsoen (/kuunnellen) jotenka ääni kuulostaa korkeammalta kuin se todellisuudessa on. Kun kärry sitten ohittaa sinut kuulet sen äänen madaltuvan, kun aallonpituus venyy sinuun nähden.

Sama ilmiö toimii valolla / muulla sähkömagneettisella säteilyllä.

tosikolie
Seuraa 
Viestejä663
Liittynyt1.1.2009

Aallonpituuden mittaustekniikka on sinänsä yksinkertainen.

Kun oletamme että aallonpituus on vakio, eli vaikkapa metrin.

Kun tämä metrin mittainen aalto kulkee nopeudelle 2m/s, eli vakionopeudella.

Lähettäjän liikkumisnopeus 1m/s.

Eli lähestyessään mittaajaa aallon harja ohittaa mittaajan nopeudella aallon kulkunopeus+lähettäjän liikkumisnopeus.
1+2=3m/s.

Etääntyessään mittaajasta nopeus on myös aallon kulkunopeus + lähettäjän liikkumisnopeus
1+-3=-1m/s.

Hmm..mielenkiintoista,,,nythän jos lähettäjä lähteekin poispäin nopeammin kuin mitä se lähettää aaltoa ei aalto tulekaan mittaajan luo.

Tuli mieleen että tämän efektin näkee helpoiten virtaavassa vedessä,,,kun heittää kiven,,aalto ei etene ylävirtaan paljoakaan.

Pitkillä matkoilla ja liikkuvien kohteiden suhteen on myös muistettava että aallon pituus muuttuu etäisyyden funktiona ja tämä funktio on myös tiedettävä.

Ertsu
Seuraa 
Viestejä6541
Liittynyt8.11.2007
Tosikolie
Kun tämä metrin mittainen aalto kulkee nopeudelle 2m/s, eli vakionopeudella.

Lähettäjän liikkumisnopeus 1m/s.

Eli lähestyessään mittaajaa aallon harja ohittaa mittaajan nopeudella aallon kulkunopeus+lähettäjän liikkumisnopeus.
1+2=3m/s.

Etääntyessään mittaajasta nopeus on myös aallon kulkunopeus + lähettäjän liikkumisnopeus
1+-3=-1m/s.


Nyt olet kyllä hakoteillä. Äänen nopeus ilmassa on aina se 340 m/s riippumatta äänilähteen nopeudesta. Vain taajuus muuttuu Dopplerin ilmiössä. Lähestyvän lentokoneen ääni tulee kuulijan korviin samalla nopeudella kuin loittonevankin, olettaen, että lähestyvä kone tulee ääntä hitaammin.

tosikolie
Seuraa 
Viestejä663
Liittynyt1.1.2009
Ertsu
Tosikolie
Kun tämä metrin mittainen aalto kulkee nopeudelle 2m/s, eli vakionopeudella.

Lähettäjän liikkumisnopeus 1m/s.

Eli lähestyessään mittaajaa aallon harja ohittaa mittaajan nopeudella aallon kulkunopeus+lähettäjän liikkumisnopeus.
1+2=3m/s.

Etääntyessään mittaajasta nopeus on myös aallon kulkunopeus + lähettäjän liikkumisnopeus
1+-3=-1m/s.


Nyt olet kyllä hakoteillä. Äänen nopeus ilmassa on aina se 340 m/s riippumatta äänilähteen nopeudesta. Vain taajuus muuttuu Dopplerin ilmiössä. Lähestyvän lentokoneen ääni tulee kuulijan korviin samalla nopeudella kuin loittonevankin, olettaen, että lähestyvä kone tulee ääntä hitaammin.


Voi olla että olenkin.

Onko äänen nopeus vakio?

Mielestäni ei,,,ja sen kuulee jos tekee kaikutestin kahden pinnan välillä,,eli laittaa äänipulssin liikkeelle,,silloin huomaa että äänen vauhti hidastuu matkan funktiona.

Eli nopeuden muutos/matka on olemassa,,mutta mitä sillä on tekemistä doppler-ilmiön kanssa,,hmm, en tiedä,,,tulipahan vain mieleen.

Tai sitten ei.

Vierailija
tosikolie
Ertsu
Tosikolie
Kun tämä metrin mittainen aalto kulkee nopeudelle 2m/s, eli vakionopeudella.

Lähettäjän liikkumisnopeus 1m/s.

Eli lähestyessään mittaajaa aallon harja ohittaa mittaajan nopeudella aallon kulkunopeus+lähettäjän liikkumisnopeus.
1+2=3m/s.

Etääntyessään mittaajasta nopeus on myös aallon kulkunopeus + lähettäjän liikkumisnopeus
1+-3=-1m/s.


Nyt olet kyllä hakoteillä. Äänen nopeus ilmassa on aina se 340 m/s riippumatta äänilähteen nopeudesta. Vain taajuus muuttuu Dopplerin ilmiössä. Lähestyvän lentokoneen ääni tulee kuulijan korviin samalla nopeudella kuin loittonevankin, olettaen, että lähestyvä kone tulee ääntä hitaammin.


Voi olla että olenkin.

Onko äänen nopeus vakio?

Mielestäni ei,,,ja sen kuulee jos tekee kaikutestin kahden pinnan välillä,,eli laittaa äänipulssin liikkeelle,,silloin huomaa että äänen vauhti hidastuu matkan funktiona.

Eli nopeuden muutos/matka on olemassa,,mutta mitä sillä on tekemistä doppler-ilmiön kanssa,,hmm, en tiedä,,,tulipahan vain mieleen.

Tai sitten ei.




Nysväysvaroitus. Äänen nopeus ilmassa riippuu mm. ilmanlämpötilasta

Mutta itse asiaan. Meinaatko tosikolie ihan oikeasti, että äänen nopeus hidastuu matkan kasvaessa?

Eli siis että 2km päästä tuleva ääni saavuttaisi tarkkailijan muulla kuin kaksinkertaisella ajalla 1km päästä lähtevään ääneen nähden?

Eli jos 1km päästä tuleva ääni saavuttaa tasalämpöisessä ilmassa tarkkailijan ajassa x, kahden kilometrin päästä lähtevä ääni taas jossain muussa ajassa kuin 2x?

tosikolie
Seuraa 
Viestejä663
Liittynyt1.1.2009
McRoot

Mutta itse asiaan. Meinaatko tosikolie ihan oikeasti, että äänen nopeus hidastuu matkan kasvaessa?

Eli siis että 2km päästä tuleva ääni saavuttaisi tarkkailijan muulla kuin kaksinkertaisella ajalla 1km päästä lähtevään ääneen nähden?

Eli jos 1km päästä tuleva ääni saavuttaa tasalämpöisessä ilmassa tarkkailijan ajassa x, kahden kilometrin päästä lähtevä ääni taas jossain muussa ajassa kuin 2x?



Kyllä.

Asia on helppo todentaa,,mutta helppo myös havainnoida ilman mittauksia.

Tein kerran testin seuraavan.

Menin kahden kaikupinnan väliin seisomaan ja läpsäytin käsiäni. Mitä kuulin kaiun vastaavan?
Oletin että se vastaa tasaisen tappavasti, tap, tap, tap,tap ja voimakkuus hiljenee.
Miten se vastasikaan, tap,tap,,tap,,,tap,,,,tap,, ja voimakkuus hiljeni samalla.

Eli toistojen väli hidastui sitä mukaan kuin ääni liikkui ja samalla volyymi heikkeni.

Saman muuten havaitsee ukkosen ilmalla.

Lähellä ukkosen paukaus on volyymiltään korkea ja taajuudeltaan korkea. Mitä kauempana olet sitä pienempi volyymi, totta kai koska paine pienenee, mutta myös taajuus on pienempi, eli ääni bassomaisempi.

Siis, summarum;
Äänen eteneminen on seuraavanlainen;
- nopeus hidastuu etäisyyden funktiona
- aalto venyy samalla, eli bassoontuu
- volyymi heikkenee.
ja nämä kaikki tekijät vielä vaikuttavat toisiinsa.

Minkäs minä voin selville havainnoille,,voi minua poloista neroa.

Vierailija

Suhteellisuusteoria esittää, että kaikki referenssipisteet ovat saman arvoisia luonnonlakien kannalta. Eli missä tahansa koordinaatistosta luonnlait toimivat samoin.

Tästä seuraa, että ei ole nollanopeutta, koska voit asettaa koordinaatistosi vaikka itseesi, jolloin sekä aurinko, että maa pyörisi sinun ympäri.

Tästä seuraa myös, että dopler-ilmiö on vastaanottajan ja tämän nopeuden ominaisuus. Jos lähetintä seuraa vastaanotitn täsmälleen samalla nopeudella, ne ovat lähettimen ja vastaanottimen kooridnaatistoissa toisiinsa nähden paikallaan ja siten dopleria ei esiinny. Kuitenkin samalla etäisyydellä oleva etääntyvä vastanotin saa doplerilmiön näkyviin.

Asiaa voi kuvitella vaikka suureksi filmiprojektoriksi. Tavallinen filmi näyttää 24 kuvaa sekunnissa, jotka ihmissilmät sitten tulkitsevat yhtenäiseksi liikkeeksi. Projektorin taajuus on siis 24 Hz. Jos valkokangas on kuitenkin etääntyvässä liikkeessä poispäin projektorista, niin projektorista lähteneiltä peräkkäisiltä kuvilta kestää aina vain kauemmin saavuttaa se, koska valolla on havaittava signaalinopeus. Eli jos ensimmäinen kuva lähetetään matkaan ja se saavuttaa valkokankaan vaikkapa 1 ns ja seuraava saavuttaakin sen vaikkapa ajassa 2 ns, niin taajuus jolla kuvat tulevat perille on tippunut puoleen, eli 12 Hz:iin. Eli aallonpituus pitenee, eli kyseessä on punasiirtymä.

Kuitenkaan kuvat tai niiden taajuus eivät muutu sen enempää projektorissa, kuin matkallakaan. Mikä tahansa projektoriin nähden paikallaan oleva valkokangas saisi filmin välittömästi näkyviin, etäisyydestä riippumatta. Vain vastaanottimen nopeus on ratkaisevaa.

tosikolie
Seuraa 
Viestejä663
Liittynyt1.1.2009

Helpotan vielä asian ymmärtämistä.

Kuvittele aalto s-kirjaimeksi joka on vaakatasossa. Se lähtee liikkeelle s;n muotoisena, yksi siniaaltomainen värähtely.

Mitä tälle s;n muotoiselle kirjaimelle tapahtuu matkan edetessä?

Se pitenee, amplitudi pienenee,,,ja lopussa se on vain viiva joka ei enää etene,,eli värähtely on loppunut.

Ilman ollessa kyseessä se tarkoittaa että silloin kun aalto eli s-muoto ilma-aineessa on muuttunut viivaksi,,eli ei värähtelyä,,,ääntä ei voida havaita.

Sama liikelaki pätee oli värähtely sitten ilma-aineen värähtelyä, veden värähtelyä, avaruusaineen (entinen eetteri) värähtelyä, tms vastaavaa. Nopeudet vain on eri luokkaa kuin ilmalla ja myös liikematkat.

Hmm,,toisaalta,,valohan on ainehiukkasten liikettä joten siihen pätee suoraan fysiikan lait.

Punasiirtymä taasen on seuraus siitä että valokuvauslaitteen optiset ominaisuudet saa valopisteisiin heijastumaan ns. värivirhettä.

Voi olla toisinkin,,,ehkäpä olen väärässä,,

Tosikolie.

Vierailija
tosikolie
:)

Helpotan vielä asian ymmärtämistä.

Kuvittele aalto s-kirjaimeksi joka on vaakatasossa. Se lähtee liikkeelle s;n muotoisena, yksi siniaaltomainen värähtely.

Mitä tälle s;n muotoiselle kirjaimelle tapahtuu matkan edetessä?

Se pitenee, amplitudi pienenee,,,ja lopussa se on vain viiva joka ei enää etene,,eli värähtely on loppunut.

Ilman ollessa kyseessä se tarkoittaa että silloin kun aalto eli s-muoto ilma-aineessa on muuttunut viivaksi,,eli ei värähtelyä,,,ääntä ei voida havaita.

Sama liikelaki pätee oli värähtely sitten ilma-aineen värähtelyä, veden värähtelyä, avaruusaineen (entinen eetteri) värähtelyä, tms vastaavaa. Nopeudet vain on eri luokkaa kuin ilmalla ja myös liikematkat.

Hmm,,toisaalta,,valohan on ainehiukkasten liikettä joten siihen pätee suoraan fysiikan lait.

Punasiirtymä taasen on seuraus siitä että valokuvauslaitteen optiset ominaisuudet saa valopisteisiin heijastumaan ns. värivirhettä.

Voi olla toisinkin,,,ehkäpä olen väärässä,,

Tosikolie.




Amplitudi voi pienentyä, mutta taajuus, eli sen S:n pituus ei muutu mihinkään. Eli teho vähenee, mutta taajuus pysyy aina samana. Vaikka teho olisi melkein nolla, taajuus pysyy ennallaan.

Signaalina tuo S-kirjain tulee sinua kohti. Taajuus, eli aikaero sen hetken kun kirjaimen ensimmäinen kaari saavuttaa sinut ja sen hetken kun toinen kaari ohittaa sinut välillä on riippuvainen signaalinopeudesta, eli siitä kuinka nopeasti S liikkuu.

Jos itse liikut, eli tulet vaikka S:ää kohti, jälkimmäinen kaari saavuttaa sinut tietenkin nopeammin kuin jos seisoisit paikallasi tai liikkuisit poispäin. Tällöin taajuus kasvaa, koska mittauspisteet saavuttavat sinut aikaisemmin, eli sinä liikut S-kirjaimen suuntaa vastaan.

tosikolie
Seuraa 
Viestejä663
Liittynyt1.1.2009
Harrastelija-Ajattelija

Amplitudi voi pienentyä, mutta taajuus, eli sen S:n pituus ei muutu mihinkään.



No jaa,,mitenkä tuo lienee.

Helppo käytännössä todeta että s;n pituus muuttuu eli taajuus.

Laita äänigeneraattori päälle 10000hZ taajuudella.
Lähde kävelemään ja mitä kauemmas kävelet sitä bassomaisemmaksi ääni muuttuu. Eli se tarkoittaa että taajuus pienenee.

Toisaalta ukkosen ilmalla sen huomaa helpoiten.

Ukkospilvi lähestyy kaukaa,,,kuuluu vain jylinää,,mitä lähemmäs se tulee sitä diskantimmaksi ääni muuttuu,,toki amplitudikin kasvaa.

Olen vankasti sitä mieltä että ääniaallon liikkuessa sekä aallon pituus kasvaa sekä amplitudi pienenee matkan aikana.

Tieteellisesti olen vankasti sitä mieltä että ilma-aineen värähtelyn liikkuessa aineessa itsessään sekä aallon pituus kasvaa että amplitudi pienenee matkan aikana.

Toki voin edelleen olla oikeassa,,,tai miten päin se nyt olikaan.

Vierailija

Basso kuuluu kauemmaksi, koska matalat taajuudet kantavat pidemmälle kuin korkeat. Toisin sanoen läpäisevät väliaineita paremmin.

Joten jos tosissasi olet tehnyt tuollaisen kokeen, jossa vahvistin lähettää vain yhtä taajuutta, mutta vähän matkan päästä kuulet toisen, matalamman, niin suosittelen vaihtamaan vahvistinta. Tuo nimittäin on rikki ja lähettää kahta taajuutta, ei yhtä.

Jotta äänen taajuus voisi muuttua matkalla, niin atomien jotka siirtävät mekaanista aaltoa omalla värähtelyllään, pitäisi ruveta pitämään taukoja mitä kauemmaksi lähteestä etäännytään ja mitä hiljaisempi ääni on.

Jos ne rupeasivat pitämään taukoja, niin sitten äänen nopeus ei olisi vakio tietyssä väliaineessa ja Mach nopeuskin olisi siten riippuvainen muista tekijöistä. Ilmeisesti todella äänetön kone voisi rikkoa siten äänennopeuden, koska siitä lähtevät äänet vaimenevat nopeasti, eli atomit eivät enää välittäisi sitä tuulen suhinaa joka siitä lähtee vaan pitäisivät niitä taukoja. Tällöin keskinmääräinen purjelentokone saavuttaisi helposti nopeuden Mach 3...

tosikolie
Seuraa 
Viestejä663
Liittynyt1.1.2009

[quote="

Jotta äänen taajuus voisi muuttua matkalla, niin atomien jotka siirtävät mekaanista aaltoa omalla värähtelyllään, pitäisi ruveta pitämään taukoja mitä kauemmaksi lähteestä etäännytään ja mitä hiljaisempi ääni on.

[/quote]

Nyt sotket jotenkin asiaa,,,se mikä värähtelee on ainetta, ilmassa ilma, vedessä vesi, metallissa metalli, jne.

Eli valtava joukko atomeja jos niin haluat sen esittää atomiteorian mallin avulla.

Jos haluat testata asian laita äänigeneraattorilla 1000Hz ääni etenemään ilmaan ja mittaa taajuutta etäisyyden funktiona,,,mitä kauemmas menet äänenlähteestä sitä pienempi taajuus on.

Tosi on.

Sivut

Uusimmat

Suosituimmat