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Doppler
Gast
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 Doppler Verfasst am: 17. Nov 2021 23:17 Titel: Doppler-Effekt bei Schallreflexion |
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Meine Frage:
Welche Schwebungsfrequenz nehmen Sie wahr, wenn Sie mit einer 1000 Hz-Schallquelle mit der Geschwindigkeit 18 km/h auf eine gut schallreflektierende Wand zufahren? (Schallge-
schwindigkeit c = 340 m/s)
Meine Ideen:
Laut Lösung kommt 14,9 Hz raus... wie kommt man darauf?
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Steffen Bühler
Moderator
Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7244
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| Steffen Bühler Verfasst am: 19. Nov 2021 12:22 Titel: |
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Nimm die Formeln aus Wiki. Wenn noch etwas unklar ist, helfen wir gerne.
Viele Grüße
Steffen
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Mathefix
Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 5866
Wohnort: jwd
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| Mathefix Verfasst am: 19. Nov 2021 16:47 Titel: |
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Schwebefrequenz
Reflektierte Frequenz
Empfangene Frequenz
)
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Myon
Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5870
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| Myon Verfasst am: 19. Nov 2021 21:34 Titel: |
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Hmm. So ganz verstehe ich die obige Lösung nicht. Der Beobachter, der sich mit der Quelle bewegt, hört ja eine Überlagerung der 1000Hz-Quelle (wobei sich diese wie auch der Beobachter selbst gegenüber dem Medium bewegt) und der reflektierten Schallwelle, die bei ihm ankommt. Also hört er doch eigentlich mit der Notation von Mathefix nicht eine Schwebung aus f1 und f2, sondern aus f2 und (etwa) fschall. Naja, muss mir das nochmals überlegen. Durch die vollständig reflektierte Welle entsteht ja eine stehende Welle, gegenüber welcher sich der Beobachter bewegt, d.h. er bewegt sich durch die Berge und Knoten der stehenden Welle.
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Myon
Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5870
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| Myon Verfasst am: 20. Nov 2021 08:49 Titel: |
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Die angegebene Lösung einer wahrgenommenen Schwebungsfrequenz von 14.9Hz ist m.E. nicht richtig. Aus der Schwebung der 1000Hz-Schwingung und der Schwingung der reflektierten Welle, die beim Beobachter ankommt, ergibt sich eine Schwebungsfrequenz von fS=29.851Hz.
Man kann es auch so sehen: die bewegte Quelle sendet eine Welle aus mit der Wellenlänge
(c=Schallgeschwindigkeit, v=Geschwindigkeit Auto, fQ=1000Hz). Aus der Überlagerung mit der reflektierten Welle entsteht eine stehende Welle, deren Knoten und Bäuche einen Abstand von  haben. Der Beobachter bewegt sich durch diese stehende Welle und nimmt dabei die Frequenz
wahr.
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ML
Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3399
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| ML Verfasst am: 20. Nov 2021 10:03 Titel: Re: Doppler-Effekt bei Schallreflexion |
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Hallo,
| Doppler hat Folgendes geschrieben: |
Welche Schwebungsfrequenz nehmen Sie wahr, wenn Sie mit einer 1000 Hz-Schallquelle mit der Geschwindigkeit 18 km/h auf eine gut schallreflektierende Wand zufahren? (Schallgeschwindigkeit c = 340 m/s)
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ich stimme zu: Die Musterlösung ist falsch. Der Faktor 2 wurde hier vergessen.
Der Dopplereffekt passiert gewissermaßen zweimal:
Der Schall, der auf die Wand trifft, entsteht aus einer Anordnung mit bewegtem Sender. Der schon dopplerverschobene Schall, der von der Wand reflektiert wird, trifft wiederum auf einen bewegten Empfänger.
Die Doppler-Frequenzverschiebung beträgt dann näherungsweise:
Viele Grüße
Michael
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ML
Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3399
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| ML Verfasst am: 20. Nov 2021 10:13 Titel: |
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Hallo,
| Zitat: | | Durch die vollständig reflektierte Welle entsteht ja eine stehende Welle, gegenüber welcher sich der Beobachter bewegt, d.h. er bewegt sich durch die Berge und Knoten der stehenden Welle. |
Ich glaube nicht, dass eine stehende Welle entsteht; der Sender ist ja bewegt.
Meines erachtens hört der Sender seine 1000 Hz und zusätzlich das, was von der Wand zweimal dopplerverschoben zurückkommt. Die Schwebungsfrequenz entspricht dann der Frequenz der Dopplerverschiebung.
Viele Grüße
Michael
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Myon
Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5870
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| Myon Verfasst am: 20. Nov 2021 10:26 Titel: |
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Ja, 2 mal Dopplereffekt. Die obige Gleichung für  ist eine Näherung, die Frequenzverschiebung zwischen ausgesendeter und beim Beobachter ankommender, reflektierter Welle ist
Weshalb sollte keine stehende Welle entstehen? Der Sender sendet eine Welle aus mit der Wellenlänge (c-v)/fQ. Diese Welle wird reflektiert, und die Summe aus ursprünglicher und reflektierter Welle ist eine im Medium stehende Welle. Dass der Sender bewegt ist, spielt m.E. keine Rolle, nur ist die Wellenlänge kleiner gegenüber dem Fall, wo der Sender ruhen würde.
Der Beobachter im Auto bewegt sich durch diese stehende Welle, und die Schwebungsfrequenz entsteht aus den Bäuchen und Knoten, die er durchfährt.
PS: Entschuldige, ML, Du hast ja oben geschrieben, dass das angegebene eine Näherung sei.
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Kurt
Anmeldungsdatum: 20.06.2021
Beiträge: 750
Wohnort: Bayern
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| Kurt Verfasst am: 20. Nov 2021 13:23 Titel: Re: Doppler-Effekt bei Schallreflexion |
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| Doppler hat Folgendes geschrieben: | Welche Schwebungsfrequenz nehmen Sie wahr, wenn Sie mit einer 1000 Hz-Schallquelle mit der Geschwindigkeit 18 km/h auf eine gut schallreflektierende Wand zufahren? (Schallge-
schwindigkeit c = 340 m/s)
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Hallo Leute, dazu hätte ich eine Frage.
Warum ist denn hier die Ausbreitungsgeschwindigkeit im Medium angegeben, die braucht man doch nicht, oder doch?
Hintergrund: Die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Signals spielt doch keine Rolle für die Signalfrequenz die an der Wand ankommt und ein dort postierter Beobachter wahrnimmt.
Kurt
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Myon
Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5870
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| Myon Verfasst am: 20. Nov 2021 16:17 Titel: Re: Doppler-Effekt bei Schallreflexion |
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| Kurt hat Folgendes geschrieben: | | Hallo Leute, dazu hätte ich eine Frage. |
Ich hoffe, es ist dieses Mal wirklich eine Frage und nicht nur ein gesuchter Anlass, um mal wieder eine allgemein akzeptierte Theorie zu bestreiten;)
| Zitat: | Warum ist denn hier die Ausbreitungsgeschwindigkeit im Medium angegeben, die braucht man doch nicht, oder doch?
Hintergrund: Die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Signals spielt doch keine Rolle für die Signalfrequenz die an der Wand ankommt und ein dort postierter Beobachter wahrnimmt. |
Die Signalfrequenz, die an der Wand ankommt, ist gegenüber der Senderfrequenz erhöht, da das Auto auf die Wand zufährt: fW=fS/(1-v/c). Sie hängt offensichtlich ab von der Schallgeschwindigkeit c im Medium.
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Ich
Anmeldungsdatum: 11.05.2006
Beiträge: 913
Wohnort: Mintraching
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| Ich Verfasst am: 20. Nov 2021 17:08 Titel: Re: Doppler-Effekt bei Schallreflexion |
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| ML hat Folgendes geschrieben: | | ich stimme zu: Die Musterlösung ist falsch. Der Faktor 2 wurde hier vergessen. |
Man könnte doch wenigstens mal bei Wikipedia nachschauen, was eine Schwebung ist.
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ML
Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3399
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ML
Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3399
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| ML Verfasst am: 20. Nov 2021 18:04 Titel: Re: Doppler-Effekt bei Schallreflexion |
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| Ich hat Folgendes geschrieben: | | ML hat Folgendes geschrieben: | | ich stimme zu: Die Musterlösung ist falsch. Der Faktor 2 wurde hier vergessen. |
Man könnte doch wenigstens mal bei Wikipedia nachschauen, was eine Schwebung ist. |
Hier ein Matlab-Skript:
t=0:0.0001:3/30;
s1=sin(2*pi*1000*t);
s2=sin(2*pi*1030*t);
plot(t,s1+0.4*s2);
xlabel('t in s');
ylabel('Amp.');
grid on;
und unten das zugehörige Bild. Es wird alle 33ms laut und wieder leise.
Viele Grüße
Michael
| Beschreibung: |
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| Dateigröße: |
12.15 KB |
| Angeschaut: |
830 mal |
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Kurt
Anmeldungsdatum: 20.06.2021
Beiträge: 750
Wohnort: Bayern
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| Kurt Verfasst am: 20. Nov 2021 19:26 Titel: Re: Doppler-Effekt bei Schallreflexion |
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| Myon hat Folgendes geschrieben: | | Kurt hat Folgendes geschrieben: | | Hallo Leute, dazu hätte ich eine Frage. |
Ich hoffe, es ist dieses Mal wirklich eine Frage und nicht nur ein gesuchter Anlass, um mal wieder eine allgemein akzeptierte Theorie zu bestreiten;)
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Wieso?
Darf diese Theorie, bei der ich sage und mit einem PDF zeige, das sie falsch ist, nicht hinterfragt werden?
| Myon hat Folgendes geschrieben: |
| Zitat: | Warum ist denn hier die Ausbreitungsgeschwindigkeit im Medium angegeben, die braucht man doch nicht, oder doch?
Hintergrund: Die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Signals spielt doch keine Rolle für die Signalfrequenz die an der Wand ankommt und ein dort postierter Beobachter wahrnimmt. |
Die Signalfrequenz, die an der Wand ankommt, ist gegenüber der Senderfrequenz erhöht, da das Auto auf die Wand zufährt: fW=fS/(1-v/c). Sie hängt offensichtlich ab von der Schallgeschwindigkeit c im Medium. |
Der Beobachter an der Mauer hört einen höheren Ton als der gesendete ("Doppler"), dass das was er hört von der Übertragungsgeschwindigkeit im Medium abhängig sein soll kann ich mir nicht vorstellen.
Es widerspricht meinem Verständinis in Bezug Natur/Realität.
Kurt
_________________
Wir werden die Natur erst verstehen wenn wir kapieren wie genial einfach sie funktioniert. |
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Kurt
Anmeldungsdatum: 20.06.2021
Beiträge: 750
Wohnort: Bayern
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| Kurt Verfasst am: 20. Nov 2021 19:41 Titel: Re: Doppler-Effekt bei Schallreflexion |
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| ML hat Folgendes geschrieben: |
Wir sind uns sicher einig, dass der Fahrer der Überlagerung zweier Signale mit  und  ausgesetzt ist.
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Wenn an der Wand 1030 Hz ankommen und quasi als zweites Signal in die andere Richtung gesendet werden, dann kommen beim Fahrer im Auto 1000 Hz und mehr als 1030 Hz.
Grund die 1030 Hz sind beim Autofahrer ja Dopplerverschoben.
Kurt
_________________
Wir werden die Natur erst verstehen wenn wir kapieren wie genial einfach sie funktioniert. |
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Myon
Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5870
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| Myon Verfasst am: 20. Nov 2021 20:38 Titel: Re: Doppler-Effekt bei Schallreflexion |
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| Kurt hat Folgendes geschrieben: | | Darf diese Theorie, bei der ich sage und mit einem PDF zeige, das sie falsch ist, nicht hinterfragt werden? |
Doch, selbstverständlich. Aber dafür gibt es geeignetere Orte als dieses Forum. Vgl. auch die Nutzungsbedingungen, auch wenn es nicht an mir ist, andere darauf hinzuweisen.
| Zitat: | Der Beobachter an der Mauer hört einen höheren Ton als der gesendete ("Doppler"), dass das was er hört von der Übertragungsgeschwindigkeit im Medium abhängig sein soll kann ich mir nicht vorstellen.
Es widerspricht meinem Verständinis in Bezug Natur/Realität. |
Die Frequenz, die ein Beobachter an der Mauer hört, hängt offensichtlich von der Geschwindigkeit v des Autos ab, das lehrt ja schon die Alltagserfahrung mit Autos, die sich annähern oder entfernen. "Vernünftig" ist auch, dass diese Geschwindigkeit in Bezug steht zu einer anderen Geschwindigkeit.
Wenn sich das Auto gegenüber dem Medium bewegt, verändert sich die Wellenlänge, auch das sollte anschaulich klar sein. Die Wellenlängenänderung hängt von c ab. Z.B. für v/c=1/2 ist die Wellenlänge halbiert im Vergleich zum Fall, wo das Auto ruht, die Frequenz f=c/lambda entsprechend verdoppelt.
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Kurt
Anmeldungsdatum: 20.06.2021
Beiträge: 750
Wohnort: Bayern
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| Kurt Verfasst am: 20. Nov 2021 20:55 Titel: Re: Doppler-Effekt bei Schallreflexion |
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| Myon hat Folgendes geschrieben: |
Die Frequenz, die ein Beobachter an der Mauer hört, hängt offensichtlich von der Geschwindigkeit v des Autos ab
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Aber nicht von der Signalgeschwindigkeit im Medium.
| Myon hat Folgendes geschrieben: |
Wenn sich das Auto gegenüber dem Medium bewegt, verändert sich die Wellenlänge, auch das sollte anschaulich klar sein.
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Die Wellenlänge ist ein "Sekundärprodukt" und hängt nicht direkt von der Bewegung und der Geschwindigkeit des Autos ab.
Kurt
_________________
Wir werden die Natur erst verstehen wenn wir kapieren wie genial einfach sie funktioniert. |
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Myon
Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5870
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| Myon Verfasst am: 20. Nov 2021 21:22 Titel: Re: Doppler-Effekt bei Schallreflexion |
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| Kurt hat Folgendes geschrieben: | | Myon hat Folgendes geschrieben: |
Die Frequenz, die ein Beobachter an der Mauer hört, hängt offensichtlich von der Geschwindigkeit v des Autos ab
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Aber nicht von der Signalgeschwindigkeit im Medium. |
Ist ja OK, ich will Dir Deine Überzeugung nicht nehmen.
Ich wundere mich hier aber schon ein bisschen. Denn dass die Frequenzänderung beim Dopplereffekt von der Ausbreitungsgeschwindigkeit im Medium abhängt, ist ja experimentell leicht überprüfbar, und Du sprichst oft von "Natur" und "Realität".
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Steffen Bühler
Moderator
Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7244
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| Steffen Bühler Verfasst am: 20. Nov 2021 22:18 Titel: |
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Der Fragesteller meldet sich eh nicht mehr, die Aufgabe war bereits mit der ersten Antwort erledigt und das Ganze hat nun nichts mehr mit Physik zu tun. Daher schließe ich.
Aus unseren Nutzungsbedingungen:
| Zitat: | | Nicht erwünscht sind pseudowissenschaftliche Diskussionen über unfundierte, private "Theorien" außerhalb jeglichen wissenschaftlichen Konsenses, welche etablierte physikalische Theorien und Methoden ignorieren. |
Viele Grüße
Steffen
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