Sons et effet Doppler
Résumé de cours
Sons et effet Doppler Physique-Chimie · Tle · Les Génies des Sciences · geniesdessciences.com
Ce résumé condense l’exigible du chapitre. L’idée en une phrase : quand l’émetteur et le récepteur sont en mouvement relatif, la fréquence perçue diffère de la fréquence émise — qui, elle, ne change jamais.
Le phénomène
Une source sonore qui se rapproche émet des fronts d’onde resserrés devant elle : le son perçu est plus aigu. Quand elle s’éloigne, les fronts sont étirés : le son est plus grave. C’est l’expérience de l’ambulance qui passe.
Ce qui change, ce qui ne change pas
La fréquence émise ne change pas. C’est la fréquence perçue qui est décalée. Le décalage Doppler est la différence : positif en rapprochement, négatif en éloignement.
La formule à une dimension
Émetteur mobile, récepteur fixe
Signe − : rapprochement (fR > fE). Signe + : éloignement (fR < fE). Fréquences en Hz, v : vitesse de l’émetteur, c : célérité de l’ONDE (340 m·s⁻¹ pour le son dans l’air).
Approximation aux faibles vitesses
Le décalage relatif vaut le rapport des vitesses : c’est la formule des mesures de vitesse, en acoustique comme en astronomie.
c est la célérité de l’onde
Jamais celle de la source. Et avant de choisir le signe : identifier qui bouge et dans quel sens. Un schéma d’une ligne évite toutes les erreurs de signe.
Le cas du radar
Radar (aller-retour)
L’onde fait l’aller-retour sur la cible en mouvement : le décalage est DOUBLÉ. Oublier le facteur 2 est l’erreur classique.
Les applications à connaître
- Mesure de vitesse : radar routier, échographie Doppler du flux sanguin, anémométrie.
- Astronomie : le décalage vers le rouge (redshift) des raies spectrales d’une galaxie qui s’éloigne — la même physique que l’ambulance, appliquée à la lumière.
La méthode en exercice
- Schématiser : émetteur, récepteur, sens du mouvement.
- Choisir le signe : rapprochement → fréquence perçue plus grande.
- Appliquer la formule (ou l’approximation si ), en gardant les fréquences en Hz.
- Vérifier le sens du résultat : plus aigu en rapprochement, plus grave en éloignement.