physics in our life

ปรากฎการณ์ดอปเพลอร์และคลื่นกระแทก

ปรากฏการณ์ดอปเปลอร์ (Doppler Effect) เป็นปรากฏการณ์ที่ผู้สังเกต (observer) ได้ยินเสียงความถี่เปลี่ยนไปจากความถี่ ที่แหล่งกำเนิดเสียง (source) ให้ออกมาโดยปรากฏการณ์นี้เกิดนี้เกิดได้เนื่องจากผู้สังเกตเคลื่อนที่ หรือแหล่งกำเนิดเสียงเคลื่อนที่หรือทั้งผู้สังเกตและแหล่งกำเนิดเสียงเคลื่อนที่ปกติเมื่อแหล่งกำเนิดเสียงและและให้เสียงออกมาเสียงก็จะกระจายออกไปทุกทิศทางด้วยความยาวคลื่นที่เท่ากัน ถ้าผู้ฟังเสียงหยุดนิ่งเราจะพบว่าเสียงที่ผู้ฟังได้ยินจะมีความยาวคลื่นเดียวกับที่แหล่งกำเนิดเสียงให้ออกมาแต่ถ้าผู้ฟังหรือแหล่งกำเนิดเสียงเคลื่อนที่ เราจะได้ยินเสียงความถี่ผิดไปจากที่แหล่งกำเนิดให้ออกมา เราเรียกว่า ปรากฏการณ์ดอปเพลอร์

 

^{http://www.pt.ac.th/ptweb/prajead/sound/doppler/Doppler/index.html}

ภาพเคลื่อนไหวแสดงแหล่งกำเนิดเสียงเคลื่นที่ไปทางขวา ความยาวคลื่นด้านหน้าสั้นกว่าด้านหลัง

 

 เราเคยได้ยินเสียงหวอรถพยาบาล ขณะที่รถกำลังวิ่งเข้าหาเราจะทำให้เรารู้สึกได้ยินเสียงแหลมกว่าปกติ เมื่อรถวิ่งผ่านเราไปจะทำให้เรารู้สึกว่าได้ยินเสียงทุ้มกว่าตอนแรกการที่เราได้ยินเสียงที่มีระดับเสียงเปลี่ยนไปเช่นนี้ เป็นตัวอย่างของการเกิดปรากฎการณ์ดอปเพลอร์    

 

^{http://thegeniusphysics.blogspot.com/p/9.html}

 

        ปรากฎการณ์ดอปเพลอร์ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อแหล่งกำเนิดคลื่นเสียงมีการเคลื่อนที่สัมพันธ์กับผู้สังเกต อธิบายได้ว่า เมื่อแหล่งกำเนิดคลื่นเสียงเคลื่อนที่ไปทำให้หน้าคลื่นที่อยู่ด้านหลังมีความยาวคลื่นมากขึ้น นั่นคือทำให้ความถี่คลื่นเสียงด้านหลังมีค่าน้อยลง ส่งผลให้ผู้สังเกตที่อยู่ด้านหลังนั้นได้ยินเสียงที่ทุ้มกว่า ในขณะที่ผู้สังเกตที่อยู่ด้านหน้าซึ่งรถกำลังเคลื่อนที่เข้า

ปรากฏการณ์ดอปเพลอร์ในชีวิตประจำวัน  เช่น 
1)  รถตำรวจทางเปิดไซเรนแล่นผ่านคนที่ยืนอยู่ข้างถนน  ขณะที่รถตำรวจแล่นเข้ามาใกล้ผู้ฟังจะได้ยินเสียงที่มีระดับเสียงสูงขึ้นและเมื่อรถยนต์แล่นผ่านคนไปจะได้ยินเสียงที่มีระดับเสียงลดลง
2)  เมื่อคนนั่งอยู่บนรถยนต์ที่กำลังแล่นผ่านบ้านที่จัดงานเลี้ยงเปิดเพลงขณะรถยนต์วิ่งเข้ามาใกล้บ้านที่จัดงานคนที่นั่งอยู่บนรถยนต์จะได้ยินเสียงมีระดับเสียงสูงขึ้น เมื่อรถยนต์แล่นผ่านไประดับเสียงที่ได้ยินจะลดลง 

 คลื่นกระแทก ( shock wave )

คลื่นกระแทก  คือ ปรากฏการณ์ที่หน้าคลื่นเคลื่อนที่มาเสริมกันในลักษณะที่เป็นหน้าคลื่นวงกลมซ้อนเรียงกันไป โดยที่มีแนวหน้าคลื่นที่มาเสริมกันมีลักษณะเป็นรูปตัวVอันเนื่องมาจากแหล่งกำเนิดคลื่นเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่มากกว่าความเร็วของคลื่นในตัวกลาง( V_s>V ) เช่น คลื่นกระแทกของคลื่นที่ผิวน้ำขณะที่เรือกำลังวิ่ง

รูปแสดงคลื่นกระแทกที่เกิดจากเรือมีความเร็วมากกว่าความเร็วคลื่นน้ำ