물리 · 도플러 효과

움직이는 음원의 도플러 효과

음원의 속력과 이동 방향을 바꾸어 앞뒤에서 듣는 소리의 진동수를 비교하세요.

움직이는 음원의 도플러 효과 개념 그림

시뮬레이션은 브라우저에서 실행됩니다. 실험 조건을 바꾸기 전에 학습 목표와 탐구 질문을 살펴보세요.

이 실험에서 알아볼 내용

음원이 움직일 때 파면 간격이 앞뒤에서 달라지고, 정지한 관찰자의 진동수가 달라지는 이유를 설명하세요.

교과와 단원

2022 개정 역학과 에너지 · 탄성파와 소리. 정지한 관찰자에 대해 움직이는 음원의 도플러 효과를 탐구합니다. 반사파를 이용한 속도 측정 장치 전체와 움직이는 관찰자는 계산하지 않습니다.

연계 성취기준: 12역학03-03

탐구 질문과 해설

1. 음원이 오른쪽으로 움직이면 어느 관찰자가 더 높은 소리를 들을까요?

오른쪽 관찰자는 다가오는 음원 앞에서 더 촘촘한 파면을 만나므로 더 높은 진동수를 관찰합니다. 왼쪽에서는 음원이 멀어져 파면 간격이 넓고 진동수가 낮습니다.

2. 음원의 속력을 0으로 만들면 두 관찰자의 진동수는 어떻게 될까요?

두 관찰자 모두 음원의 진동수와 같은 값을 관찰합니다. 음원 진동수를 바꾸어도 이 관계는 유지돼요. 음원이 움직일 때에도 정지한 공기 속 파동의 진행 속력은 343 m/s로 같습니다.

모형의 가정과 실제 현상과의 차이

균일하고 정지한 공기에서 음파의 속력을 343 m/s로 고정하고, 음원은 최대 150 m/s로 직선 운동합니다. 관찰자는 음원 양쪽에 정지하며 관찰 중 음원이 관찰자를 지나치지 않습니다. 음원이 관찰자 쪽으로 움직일 때 f관찰=f음원·c/(c−v), 멀어질 때 f관찰=f음원·c/(c+v)입니다. 음원의 진동수는 200–1000 Hz입니다. 파면을 읽기 쉽게 원 한 개를 실제 소리의 100주기마다 표시하며, 원 사이 간격을 한 파장으로 해석하지 않습니다. 실제 1.2초를 화면 8초로 늦게 재생합니다. 공기의 운동, 온도 변화, 음압·음량, 반사, 초음속 충격파와 광학적 도플러 효과는 포함하지 않습니다.

참고 자료

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선생님을 위한 작은 팁

학생에게 결과를 예상하게 한 뒤, 한 가지 변수만 바꾸어 비교하도록 안내해 주세요. 각 실험 아래에서 모형의 가정과 참고 자료를 확인할 수 있습니다.

사이트 안에서는 별도 계정을 만들지 않아요. 실험 조건과 결과는 브라우저에서 계산합니다. 데이터 처리에 관한 자세한 내용은 개인정보 안내에서 확인할 수 있어요. 키보드의 Tab 키로 이동하고 방향키로 슬라이더를 조절할 수 있어요.