Dopplerov%20efekt

1
Dopplerov efekt
2
Dopplerov efekt

• promjena frekvencije vala koju opaža motritelj
  kad se relativno giba
• u odnosu na izvor vala
• OPAŽAC I IZVOR V ALA
• MIRUJU GIBAJU SE
• jedan u odnosu na drugoga
  jedan u odnosu na drugoga

Izv. prof. Rajka Jurdana Šepic, Fizika 2, PFRI
2012
n n
n n
Dopplerov efekt
3
Dopplerov efekt mehanicki valovi

• promjena frekvencije vala koju opaža motritelj
  kad se relativno giba
• u odnosu na izvor vala
• Frekvencije
• Emitira izvor
• Detektira opažac

Izv. prof. Rajka Jurdana Šepic, Fizika 2, PFRI
2012
n
n
Brzine Brzina gibanja opažaca (detektora)
Brzina gibanja izvora
vd
vi
4

1. Izvor vala miruje, opažac se giba

l
l
l
l
Izv. prof. Rajka Jurdana Šepic, Fizika 2, PFRI
2012
n
Izvor vala
5

1. Izvor vala miruje, opažac se giba

Brzina opažaca (detektora)
Brzina vala
vd
v
n
v v vd
Brzina vala koju mjeri opažac
6

1. Izvor vala miruje, opažac se giba

v v vd
Frekvencija koju mjeri opažac
v
v v vd
v
v vd
v
v
Izv. prof. Rajka Jurdana Šepic, Fizika 2, PFRI
2012
Dakle Kad izvor vala miruje, a opažac mu se
približava, opažac mjeri vecu frekvenciju
a opažac se
od njega udaljuje, opažac mjeri manju frekvenciju
Zajednicka relacija
v vd
v
7
2. opažac miruje, Izvor vala se giba
l
l
l
l
Brzina izvora
Brzina vala
vi
v
Izv. prof. Rajka Jurdana Šepic, Fizika 2, PFRI
2012
n
Izvor vala
Valna duljina koju mjeri opažac
vi
8
2. opažac miruje, Izvor vala se giba
vi
vi
v
v
v
Frekvencija koju mjeri opažac
v - vi
Izv. prof. Rajka Jurdana Šepic, Fizika 2, PFRI
2012
Dakle Kad opažac miruje, a izvor vala mu se
približava, opažac mjeri vecu frekvenciju
a izvor vala
se od njega udaljuje, opažac mjeri manju
frekvenciju
v
Zajednicka relacija
v - vi
9
Dopplerov pomak za mehanicke valove
Zajednicka relacija
v vd
v - vi
Izv. prof. Rajka Jurdana Šepic, Fizika 2, PFRI
2012
pozitivne - ako se detektor i izvor približavaju
negativne - ako se detektor i izvor udaljavaju
vd
, vi
10
Primijena Dopplerova pomaka ultrazvuka

• COLOR-DOPPLER, TRANSKRANIJALNI COLOR-DOPPLER
  (TCD)
• dijagnosticka  pretraga kojom se primijenom
• Dopplerovog efekta mjeri brzina strujanja krvi
  žilama
• Uredaj
• emitira ultrazvucni val koji se odbija od
  stanica krvi
• - detektira reflektirani val i iz Dopplerovog
  pomaka
• izracunava brzinu strujanja

Izv. prof. Rajka Jurdana Šepic, Fizika 2, PFRI
2012
11
Primijena Dopplerova pomaka ultrazvuka
Color-Doppler, Transkranijalni color-doppler
(TCD) Primijena dijagnoze embolije,
stenoze, krvarenja iz rupturirane aneurizme,
dijagnostika tumora (prokrvljena podrucja) itd.
Izv. prof. Rajka Jurdana Šepic, Fizika 2, PFRI
2012
Prednost relativno brza i neskupa pretraga,
oprema prenosiva
12
ZVUCNI UDAR
vi v
v vd
v - vi
Izv. prof. Rajka Jurdana Šepic, Fizika 2, PFRI
2012
0
Nastanak udarnog vala PROBOJ ZVUCNOG ZIDA
13
Izv. prof. Rajka Jurdana Šepic, Fizika 2, PFRI
2012
Izvor vala i širenje valne fronte kad izvor miruje
14
Izv. prof. Rajka Jurdana Šepic, Fizika 2, PFRI
2012
Izvor vala i širenje valne fronte kad se izvor
giba brzinom manjom od brzine vala
vi lt v
15
Izv. prof. Rajka Jurdana Šepic, Fizika 2, PFRI
2012
Izvor vala i širenje valne fronte kad se izvor
giba brzinom jednakom brzini vala
vi v
16
Izv. prof. Rajka Jurdana Šepic, Fizika 2, PFRI
2012
Izvor vala i širenje valne fronte kad se izvor
giba brže od vala
vi gt v
17
Machov stožac ovojnica valnih fronti
Machove linije
ZONA TIŠINE
MACHOV BROJ M vi / v
ZONA TIŠINE
Machove linije

• avioni koji lete nadzvucnom brzinom udarni val
  zvuknagli porast tlaka zraka
• brod je cesto brži od vala - trag iza broda
  površinski udarni valovi

18
Proboj zvucnog zida
Izv. prof. Rajka Jurdana Šepic, Fizika 2, PFRI
2012
U.S. Navy F/A-18 probija zvucni zid. Bijeli
halo je kondezacija vlažnog zraka izazvana
ekspanzijskim udarnim valom.
19
Ernst Mach (1838. - 1916.) austrijski fizicar
najznamenitiji po svojim istraživanjima
supersonicnih brzina i konceptima prostora i
vremena koji su utjecali na Einsteina. Suradivao
je s znanstvenikom, fizicarem Peterom Salcherom
koji je krajem 19. st. djelovao u Rijeci, a
jedan od Machovih poznatih studenata bio je
veliki hrvatski geofizicar Andrija
Mohorovicic. Peter Salcher (1848.
1928.) Svoj najveci znanstveni doprinos dao je
svojim originalnim pokusima ultrabrze
fotografije, snimanja nadzvucnih pojava tijekom
leta pušcanog zrna. Rezultati tih pokusa,
ucinjeni u Rijeci 1886. godine i danas imaju
prvorazredni znacaj. Sva danasnja najmodernija
znanstvena istraživanja vezana uz letove
modernih aviona i raketa zasnovana su na rijeckim
pokusima Petera Salchera. Salcher je svoje
pokuse zapoceo na poziv Ernsta Macha, slavnog
praskog i beckog profesora fizike koji se bavio
pojavama u akustici, a kako sam nije mogao
eksperimentalno potvrditi svoju hipotezu o
udarnom valu o pojavama uz objekte koji se
krecu brze od zvuka, zamolio je rijeckog
profesora Salchera da taj pokus obavi u svom
laboratoriju. Salcher je za suradnju zamolio
josjednog rijeckog profesora, Sandora Rieglera,
kemicara i fizicara, tada direktora Visoke
rijecke komercijalne skole. Njih dvojica su
tijekom 6 mjeseci uspjeli snimiti ultrabrze
fotografije akusticnih pojava i prvi na svijetu
dokazali da zaista postoji fenomen udarnog
vala, danas popularno nazvanog zvucnog zida.
Ti se fenomeni vezu uz Machov broj, mjeru za
brzinu gibanja tijela u odnosu na brzinu zvuka .
Suradnja Salchera i Macha odvijala se preko
pisama, izmijenjeno je preko 100 pisama, posta je
iz Rijeke u Prag putovala tri dana, a njihov
zajednicki rad bio je tada svjetska znanstvena
senzacija. Iako su rezultati rijeckih pokusa
danas ugradjeni u najsuvremenije znanstvene
spoznaje termodinamike, nasa dva rijecka
znanstvenika Peter Salcher i Sandor Riegler kao
da su pali u potpuni zaborav. Spominje se samo E.
Mach, a gotovo samo njemu se pripisuju rezultati
koje su ostvarili dvojica Rijecana u Rijeci.
20
Izv. prof. Rajka Jurdana Šepic, Fizika 2, PFRI
2012
Ernst Mach (1838. 1916.)
Peter Salcher (1848. 1928.)
21

• Rijecki pokusi PETERA SALCHERA 1886. godine
• ultrabrza fotografija - snimanje nadzvucnih
  pojava tijekom leta pušcanog zrna

Izv. prof. Rajka Jurdana Šepic, Fizika 2, PFRI
2012
Sva današnja najmodernija znanstvena
istraživanja vezana uz letove aviona i raketa
zasnovana su na rijeckim pokusima
22
Izv. prof. Rajka Jurdana Šepic, Fizika 2, PFRI
2012
Mornaricka akademija u Rijeci, 19.st.
23
Dopplerov pomak za elektromagnetne valove
(SVJETLOST)

• brzina elektromagnetnog vala brzina
  svjetlosti c
• relacija za Dopplerov pomak drugacija jer za
  brzinu svjetlosti ne vrijedi
• slaganje brzina

M82, NGC 3034, Cigar Galaxy
69 40 47? Constellation Ursa Major Distance
11,5 Mly (3,5 Mpc) Apparent magnitude (V)
9,3 Redshift 203 km/s
24
Dopplerov pomak za SVJETLOST
l
v
v brzina gibanja (odmicanja) izvora odnosno
brzina gibanja (odmicanja) pocetka vala
25
Udaljenost koju val prelazi za vrijeme t jer se
izvor odmice
N l c t v t
Udaljenost koju bi val prešao u vrijeme t kad bi
izvor mirovao
N l0 c t
Izv. prof. Rajka Jurdana Šepic, Fizika 2, PFRI
2012
v
v brzina gibanja izvora i brzina gibanja pocetka
vala
c brzina svjetlosti tj. brzina gibanja vala
26
N l c t v t
t
N l
c v

no
t
no
frekvencija titranja izvora (nepromijenjena)
Izv. prof. Rajka Jurdana Šepic, Fizika 2, PFRI
2012
c v
l
no
no

lo
lo
v / no
l
27
lo
l
v / no
lo
l -
v / no
lo

jer
no lo
c
lo
l -
v
relativni pomak

Izv. prof. Rajka Jurdana Šepic, Fizika 2, PFRI
2012
lo
c
udaljavanje izvora (v pozitivna) - povecanje
valne duljine - crveni pomak približavanje
izvora (v negativna) - smanjenje valne duljine
plavi pomak
28
lo
l -
v

lo
c
jer
no lo
c
n l
c
n
Izv. prof. Rajka Jurdana Šepic, Fizika 2, PFRI
2012
no -
v

n
c
udaljavanje izvora, v gt0 opažac mjeri
manju n, crveni pomak približavanje
izvora, v lt 0 opažac mjeri vecu n,
plavi pomak