Qu'est-ce que l'effet Doppler ?
L'effet Doppler désigne la variation de la fréquence perçue d'une onde lorsque la source, l'observateur, ou les deux se déplacent par rapport au milieu qui transporte l'onde. C'est ce phénomène qui explique pourquoi la sirène d'une ambulance semble plus aiguë lorsqu'elle s'approche, puis plus grave lorsqu'elle s'éloigne. Ce calculateur traite l'effet Doppler acoustique classique, pour un son se propageant dans un milieu comme l'air.
Comment utiliser ce calculateur
Saisissez la fréquence de la source f en hertz, la vitesse du son c dans le milieu (environ 343 m/s dans l'air sec à 20 °C), ainsi que les vitesses de l'observateur et de la source. Utilisez une vitesse d'observateur positive (\(v_o\)) lorsque l'observateur se rapproche de la source, et une vitesse de source positive (\(v_s\)) lorsque la source se rapproche de l'observateur ; employez des valeurs négatives pour un éloignement. L'outil renvoie la fréquence perçue f' ainsi que l'écart Δf.
La formule expliquée
La relation générale de l'effet Doppler acoustique s'écrit $$f' = f \cdot \frac{c + v_o}{c - v_s}$$ Le déplacement de l'observateur vers la source augmente le numérateur, tandis que le déplacement de la source vers l'observateur réduit le dénominateur — dans les deux cas, la fréquence perçue augmente. Inversez les signes et la fréquence perçue passe en dessous de la fréquence de la source.
Exemple résolu
Un klaxon de voiture émet une fréquence f = 440 Hz et roule vers un auditeur immobile à \(v_s = 30\) m/s, dans un air où c = 343 m/s, l'observateur étant au repos (\(v_o = 0\)). On obtient alors $$f' = 440 \times \frac{343 + 0}{343 - 30} = 440 \times \frac{343}{313} \approx 482{,}17 \text{ Hz}$$ La hauteur du son augmente donc d'environ 42 Hz à mesure que le klaxon s'approche.
Questions fréquentes
Cette formule s'applique-t-elle à la lumière ? Non — la lumière obéit à la formule de l'effet Doppler relativiste, car il n'existe aucun milieu. Ce calculateur est destiné aux ondes sonores.
Quelle vitesse du son dois-je utiliser ? Environ 343 m/s dans l'air à 20 °C ; elle varie selon la température, l'humidité et le milieu (≈ 1480 m/s dans l'eau).
Que se passe-t-il si la source atteint la vitesse du son ? Lorsque \(v_s = c\), le dénominateur devient nul et la formule perd son sens — c'est le régime de l'onde de choc et du bang supersonique, et le calculateur renvoie alors 0.
