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Fréquence d'un son émis par un haut-parleur en mouvement

Difficulté
15-20 MIN

Un camion porte un haut-parleur alimenté par une tension sinusoïdale de fréquence 400 Hz et approche d'un observateur immobile à la vitesse de 100 km.h−1.

Donnée : Lorsqu'un émetteur d'onde et un récepteur sont en déplacement relatif (dans la même direction), les fréquences des signaux émis et reçus sont liés par la relation :

\(\displaystyle{f_R = \dfrac{c-v_R}{c-v_E}\times f_E}\)

c est la vitesse du son dans l'air (340 m.s−1), \(\displaystyle{v_E}\) et \(\displaystyle{v_R}\) sont les vitesses respectives de l'émetteur et du récepteur, comptées positivement si E et R se déplacent dans le même sens que l'onde, négativement sinon.

1

Quel phénomène physique va avoir lieu ?

2

Calculer la fréquence du son perçu par l'observateur.

3

L'observateur perçoit-il un son plus grave ou plus aigu que celui qu'il recevrait si le camion était à l'arrêt ?

4

Est-ce que l'observateur percevra la différence entre les 2 sons ?

Donnée : La variation relative de fréquence perceptible par l'oreille humaine est de 6%, ce qui correspond, dans la gamme tempérée, à un écart d'un demi-ton.

5

Comment évoluera la fréquence du son que l'observateur, toujours immobile, perçoit lorsque le camion le dépassera et s'en éloignera ?