L'effet Doppler sur le son

Reprenons notre problème avec l'ambulance vue dans la présentation de l'effet Doppler mais intéressons nous à la hauteur du son émis.

L'ambulance s'approche

Si le note émise est un LA (440 Hertz), cela signifie que le son émis a une fréquence de 440 périodes par seconde. Si l'ambulance met 10 secondes pour parcourir les 340 mètres qui nous séparent, nous entendons 440 x 10 = 4400 périodes.

Les premiers sons mettant une seconde pour nous parvenir, nous entendons les 4400 périodes en 9 secondes soit par seconde ce qui donne une fréquence d'environ 489 Hz qui est beaucoup plus proche d'un SI que d'un LA.

La formule donnant le rapport des fréquences en fonction de la vitesse de la voiture (v) et du son (c) est :

Conclusion : Lorsque l'ambulance s'approche, nous entendons des sons plus aigus que les sons émis.

L'ambulance s'éloigne

Si le note émise est toujours LA, sa fréquence est de 440 périodes par seconde. Si elle parcourt 340 m en 10 secondes, nous entendons toujours 440 x 10 = 4400 périodes mais sur une période de 11 secondes puisque les sons émis en dernier mettent une seconde pour nous parvenir.

La fréquence entendue est par seconde ce qui donne une fréquence de 400 Hz qui est beaucoup plus proche d'un SOL que d'un LA.

La formule donnant le rapport des fréquences en fonction de la vitesse de la voiture (v) et du son (c) est :

Conclusion : Lorsque l'ambulance s'éloigne, nous entendons des sons plus graves que les sons émis.

Remarques :

La différence entre les fréquences est d'autant plus grande que le rapport des vitesses est important. L'effet Doppler est donc beaucoup plus sensible lorsque la vitesse de déplacement est grande : voiture de course, avion ...
La première formule n'a aucun sens si v/c est supérieur ou égal à 1 c'est à dire si la vitesse de déplacement est supérieure ou égale à celle du son.
Dans ce cas, nous n'entendons rien lorsque l'avion s'approche et nous entendons un son beaucoup plus grave (une octave de décalage au moins) lorsqu'il s'éloigne.

Jean-Luc Juveneton : Ingénierie Educative - CRDP - Grenoble (38) / imel@ac-grenoble.fr 20 décembre 2005