Cours en ligne Physique-Chimie en Terminale

Chapitres Physique-Chimie en Terminale Générale

Cours Effet Doppler Terminale générale

Name: Groupe Réussite: Cours particuliers, stages intensifs de révision
Brand: Groupe Réussite
SKU: Cours Particuliers
Rating: 4.8 (1000 reviews)

Résumé de cours Exercices et corrigés

Cours en ligne de Physique-Chimie en Terminale

Avec notre simulateur du bac, vous pouvez voir où gagner des points en priorité en fonction des coefficients au Bac : travaillez notamment les maths et la Physique-Chimie en Terminale. Pour cela, utilisez nos cours en ligne de Terminale sur toutes les matières, et suivez nos cours particuliers à domicile, notamment les cours avec un prof de physique chimie. Cela vous permettra de viser ensuite des établissements supérieurs bien placés dans les classements.

A. Les Bases théoriques de l’effet Doppler en Terminale

1. Émetteur s’approchant d’un observateur fixe en Terminale

Le modèle adopté est le suivant : une source sonore E émet un son de fréquence $f_e$ (fréquence émise) et se déplace à la vitesse $v$ , de la gauche vers la droite, sur une route rectiligne.

On note $c$ la célérité du son dans l’air, immobile par rapport à la route.

Un observateur se trouve au point R sur le bord de la route.

On assimile l’onde émise à une succession de « bips » séparés de $T_e=\displaystyle{\frac1{f_e}}$

Le premier bip est émis à la date $t=0$ quand la distance entre l’émetteur et le récepteur vaut $ER=D$
Le deuxième bip est émis à la date $t=T_e$ .

L’émetteur a donc parcouru une distance $vT_e$ .

La distance émetteur récepteur vaut donc $ER=D-v_eT$

De même, le troisième bip est émis quand la distance émetteur récepteur vaut donc $ER=D-2v_eT$
Et ainsi de suite.

La date à laquelle un bip sera reçu en R sera la somme de la date à laquelle il a été émis et de la durée de son voyage depuis son lieu d’émission jusqu’à R à la célérité $c$ .

Le premier bip est reçu à la date :

$\displaystyle{t_1=0+\frac{D}{c}=\frac{D}{c}}$

Le deuxième bip est reçu à la date :

$\displaystyle{t_2=T_e+\frac{D-vT_e}{c}=\frac{D}{c}+T_e\left(1-\frac{v}{c}\right)}$

Le troisième bip est reçu à la date :

$\displaystyle{t_3=2T_e+\frac{D-2vT_e}{c}=\frac{D}{c}+2T_e\left(1-\frac{v}{c}\right)}$

Le $k$ -ième bip est reçu à la date :

$\displaystyle{t_k=(k-1)T_e+\frac{D-(k-1)vT_e}{c}}$

$\displaystyle{t_k=\frac{D}{c}+(k-1)T_e\left(1-\frac{v}{c}\right)}$

La période de réception des bips en R est égale à la durée qui sépare la réception de deux bips consécutifs

$T_r=t_{k+1}-t_k=\displaystyle{T_e\left(1-\frac{v}{c}\right)}$

La fréquence de l’onde sonore perçue par le récepteur vaut donc

$\displaystyle{f_r=\frac1{T_r}=\frac{f_e}{1-v/c}}$

Elle est donc supérieure à $f_e$ . C’est une manifestation de l’effet Doppler : le son perçu par l’observateur est plus aigu que celui émis par l’émetteur qui s’approche.

PRENDRE DES COURS DE PHYSIQUE CHIMIE

C’est comprendre et réussir

2. Émetteur s’éloignant d’un observateur fixe en Terminale

Le modèle adopté est le suivant : une source sonore E émet un son de fréquence $f_e$ (fréquence émise) et se déplace à la vitesse $v$ , de la droite vers la gauche, sur une route rectiligne.

On note $c$ la célérité du son dans l’air, immobile par rapport à la route.

Un observateur se trouve au point R sur le bord de la route.

On assimile l’onde émise à une succession de « bips » séparés de $T_e=\displaystyle{\frac1{f_e}}$

Le premier bip est émis à la date $t=0$ quand la distance entre l’émetteur et le récepteur vaut $ER=D$

Le deuxième bip est émis à la date $t=T_e$ .

L’émetteur a donc parcouru une distance $vT_e$ .

La distance émetteur récepteur vaut donc $ER=D+v_eT$

De même, le troisième bip est émis quand la distance émetteur récepteur vaut donc $ER=D+2v_eT$

Et ainsi de suite.

La date à laquelle un bip sera reçu en R sera la somme de la date à laquelle il a été émis et de la durée de son voyage depuis son lieu d’émission jusqu’à R à la célérité $c$ .

Le premier bip est reçu à la date

$\displaystyle{t_1=0+\frac{D}{c}=\frac{D}{c}}$

Le deuxième bip est reçu à la date

$\displaystyle{t_2=T_e+\frac{D+vT_e}{c}=\frac{D}{c}+T_e\left(1+\frac{v}{c}\right)}$

Le troisième bip est reçu à la date

$\displaystyle{t_3=2T_e+\frac{D+2vT_e}{c}=\frac{D}{c}+2T_e\left(1+\frac{v}{c}\right)}$

Le $k$ -ième bip est reçu à la date

$\displaystyle{t_k=(k-1)T_e+\frac{D+(k-1)vT_e}{c}}$

$\displaystyle{t_k=\frac{D}{c}+(k-1)T_e\left(1+\frac{v}{c}\right)}$

La période de réception des bips en R est égale à la durée qui sépare la réception de deux bips consécutifs

$T_r=t_{k+1}-t_k=\displaystyle{T_e\left(1+\frac{v}{c}\right)}$

La fréquence de l’onde sonore perçue par le récepteur vaut donc

$\displaystyle{f_r=\frac1{T_r}=\frac{f_e}{1+v/c}}$

Elle est donc inférieure à $f_e$ . C’est une manifestation de l’effet Doppler : le son perçu par l’observateur est plus grave que celui émis par l’émetteur qui s’éloigne.

B. Applications de l’effet Doppler en Terminale

1. Décalage Doppler en Terminale

Si $v$ est nettement supérieur à $c$ (concrètement, la célérité du son dans l’air est environ égale à 1000 kilomètres par heure, c’est donc le cas quand $v$ est inférieur à environ 100 kilomètres par heure), alors on peut faire l’approximation suivante.

Pour un émetteur s’approchant

$\displaystyle{f_{r,a}=f_e\cdot\frac1{1-v/c}\simeq f_e\left(1+\frac{v}{c}\right)}$

donc $f_{r,a}=f_e+\delta f$

Pour un émetteur s’éloignant

$\displaystyle{f_{r,e}=f_e\cdot\frac1{1+v/c}\simeq f_e\left(1-\frac{v}{c}\right)}$

donc $f_{r,a}=f_e-\delta f$

Le décalage Doppler est

$\delta f=|f_r-f_e|=f_e\displaystyle{\frac{v}{c}}$

2. Cinémomètre en Terminale

Le principe du cinémomètre est le suivant.

* Un radar possède un système d’émission d’ondes de fréquence $f_e$ , un système de réception et de mesure physique de la fréquence $f_r$ de l’onde reçue, et calcule le décalage Doppler $\delta f=|f_e-f_r|$

* L’onde est émise vers le véhicule.

* L’onde se réfléchit sur le véhicule qui se déplace à la vitesse $v$ et revient vers l’émetteur.

* Lorsque le véhicule est à la distance $D$ du radar, l’onde doit effectuer un aller-retour de longueur $2D$ , tout se passe comme si le véhicule émettait une onde de fréquence $f_e$ et se déplaçait à la vitesse $2v$

* Le décalage Doppler vaut donc

$\delta f=\displaystyle{f_e\frac{2v}{c}}$

* On en déduit la vitesse $v$ du véhicule.

PRENDRE DES COURS AU LYCÉE

C’est reprendre le contrôle

C. L’effet Doppler-Fizeau en Terminale

1. Définition de l’effet Doppler-Fizeau en Terminale

L’effet Doppler-Fizeau est l’effet Doppler appliqué aux ondes électromagnétiques, de célérité dans le vide égale à celle de la lumière

$c=3,00\cdot 10^8~\mathrm{m\cdot s^{-1}}$

On rappelle que la fréquence de l’onde lumineuse émise ou perçue est liée à sa longueur d’onde, donc, dans le domaine visible, à sa couleur

$\lambda=\displaystyle{\frac{c}{f}}$

2. Effet Doppler-Fizeau et big bang en Terminale

C’est l’effet Doppler-Fizeau qui a permis de mettre en évidence l’éloignement des galaxies les unes des autres, et de fonder la théorie du big-bang.

Tu veux réussir en physique ?

Un suivi assidu et des tarifs justes

Des enseignants certifiés et étoilés

Un environnement favorable à la concentration

Des milliers de parents et d’élèves sont satisfaits de leur accompagnement

Avis Google France
★★★★★ 4,9 sur 5

Servez-vous des annales du bac de physique-chimie et toutes les annales du bac en Terminale pour vous entraîner à l’examen. Vous pourrez ainsi vous entraîner au mieux et progresser jusqu’à l’épreuve de physique-chimie, avec nos divers cours en ligne de physique-chimie, dont en voici certains ci-dessous :

Pour mettre à profit vos périodes de vacances scolaires, vous avez également la possibilité de suivre des stages de révision du bac qui vous boosteront et vous permettront de mettre en pratique très concrètement vos connaissances.