Exercices sur l'effet Doppler-Fizeau corrigé

Date : _______________ Nom : _____________________________________________________
Groupe : _____________ Résultat : ________ / 14
Partie A : Les chauves-souris
Exercices sur l'effet Doppler-Fizeau
Module 3 : Des phénomènes mécaniques
Objectif terminal 1 : Le mouvement
Lorsqu'une chauve-souris se déplace, le battement de ses ailes produit un son dans l'air.
Supposons qu'une horde de chauves-souris passe au-dessus de votre tête à une vitesse de 5 m/s et
que le son émis à ce moment est de 2000 Hz. La température ambiante est de 20 °C.
1. Lorsque les chauves-souris s'approchent de vous, est-ce que le son est…
a) ... plus aigu qu'au-dessus de votre tête?
b) ... le même qu'au-dessus de votre tête?
c) ... plus grave qu'au-dessus de votre tête?
2. Quelle est la fréquence du son entendu à ce moment?
________ / 1
________ / 2
Réponse : ___________________________________________________________________________
3. Lorsque les chauves-souris s'éloigneront de vous, est-ce que le son sera…
a) ... plus aigu qu'au-dessus de votre tête?
b) ... le même qu'au-dessus de votre tête?
c) ... plus grave qu'au-dessus de votre tête?
4. Quelle sera alors la fréquence du son entendu?
________ / 1
________ / 2
Réponse : ___________________________________________________________________________
Exercices sur l'effet Doppler-Fizeau 1

5. Si vous étiez dans l'espace, est-ce que vous pourriez entendre le bruit que font les chauvessouris
lorsqu'elles se déplacent? Pourquoi?
________ / 2
Réponse : __________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________
Partie B : Les oiseaux
Supposons que vous vous dirigez à une vitesse de 1 m/s vers une maison et que vous entendez des
oiseaux chanter à une fréquence de 800 Hz. La température ambiante est de 20 °C.
6. Est-ce que le son que vous entendez est...
a) ... plus grave que le son réel émis par les oiseaux?
b) ... plus aigu que le son réel émis par les oiseaux?
c) ... le même que le son réel émis par les oiseaux?
________ / 1
7. Quelle sera la fréquence réelle du chant des oiseaux lorsque vous vous arrêterez près d'eux?
________ / 2
Réponse : ___________________________________________________________________________
8. Supposons qu'après avoir regardé les oiseaux un moment, vous faites demi-tour et repartez à
la même vitesse que lorsque vous êtes arrivé. Est-ce que le son des oiseaux vous paraîtra
alors...
a) ... plus grave que lorsque vous étiez arrêté?
b) ... plus aigu que lorsque vous étiez arrêté?
c) ... le même que lorsque vous étiez arrêté?
9. Quelle sera alors la fréquence du son entendu?
________ / 1
________ / 2
Réponse : ___________________________________________________________________________
Exercices sur l'effet Doppler-Fizeau 2

Partie A : Les chauves-souris
1. a)
2. 2030 Hz
3. c)
Calculs :
Corrigé
Exercices sur l'effet Doppler-Fizeau
Module 3 : Des phénomènes mécaniques
Objectif terminal 1 : Le mouvement
On sait que pour l’émetteur en mouvement
et on a
Donc
4. 1971 Hz
Calculs :
v
v
f
f ′ =
v
1−
v
E
S
=
=
5 m/s
Exercices sur l'effet Doppler-Fizeau (Corrigé) 1
E
S
f = 2000 Hz
343 m/s
2000 Hz
f ′ =
5 m/s
1−
343 m/s
f ′ = 2030 Hz
On sait que lorsque l’émetteur s’éloigne du récepteur, la vitesse du premier devient négative.
Donc
2000 Hz
f ′ =
− 5 m/s
1−
343 m/s
f ′ = 1971 Hz
5. Non, parce que le bruit est une onde mécanique qui se déplace dans la matière. L’espace ne
contenant pas de matière, il est impossible d’y produire une onde mécanique.
Partie B : Les oiseaux
6. b)
7. 797,7 Hz
Calculs :
On sait que pour le récepteur en mouvement
⎛ v
f ′ = f ⎜
⎜1
+
⎝ v
R
S
⎟ ⎞
⎠

On a donc
où
8. a)
Donc
9. 795,4 Hz
Calculs :
f ′
f =
v
1+
v
f ′ =
v
v
R
S
Exercices sur l'effet Doppler-Fizeau (Corrigé) 2
R
S
800 Hz
= 1 m/s
=
343 m/s
800 Hz
f =
1 m/s
1+
343 m/s
f =
797,
7 Hz
On sait que le récepteur s’éloigne de l’émetteur, la vitesse du mobile est alors négative.
On a donc ⎟ ⎛ v R ⎞
f ′ = f ⎜
⎜1
+
⎝ v S ⎠
avec
Donc
v
v
f =
R
S
797,
7
Hz
= −1
m/s
=
343 m/s
⎛ − 1 m/s ⎞
f
′ = 797,
7 Hz × ⎜
⎜1+
343 m/s
⎟
⎝
⎠
f ′ = 795,
4 Hz