ドップラー効果２ ～観測者が動くとどうなるの～
ドップラー効果２ ～観測者が動くとどうなるの～
振動数表示
速度ベクトル表示
音源の振動数 f:
観測者の速度 vo:
説明：
観測者が動く場合のドップラー効果についての理解を深めるためのページです。
左におんさのかたちの音源(Sound source)，中央に観測者(Obsever)を配置しています。「 > 」のスタートボタンで，音源からは振動数 f で球面波の波面が次々に発生します。波面は基本は青い円で表示されますが 1 s 毎に赤い円で表示され，1 s 間に振動数の数だけの波面が生じることがわかるようにしています。風はないものとしています。「観測者の速度 vo」のスライドバーで観測者に速度を与えて動かしてみましょう。観測者が動くことで，1 s あたりに観測者が受け取る波面の数が変わり，観測する振動数が変化することがわかります。いろいろな場合について試してみながら，観測される振動数の変化についての理解を深めましょう。
（ヒント）「 t = ２ s 」ボタンを押すと，ちょうど最初の波面が観測者に届いた状態でストップします。そこで「速度ベクトル表示」をチェックして，「 1 s >| 」の 1 s ステップ進行で波面を発生させます。表示された図から観測者に届いた波面の数を数えることで，観測される振動数がどのように求められるかを考えてみましょう。
（注意）音速 V は音の速度の大きさ（速さ）を表しており，340 m/s などのように常に正の値としています。そのため x 軸の正の向きに進行する音の速度は V ですが，負の向きに進行する場合は - V と表しています。一方，観測者の速度 vo は正負で向きも表す量（速度）で，負の値のときに x 軸の負の向きに速さ |vo|（絶対値）で進行することを表し - |vo| とも書けます。したがって，例えば観測者が負の向きに進む場合の V - vo は V + |vo| という意味であることに注意しましょう。
●「 > 」：スタート（実時間），「 Slow ) 」：スロー（時間進行５分の１），「 || 」：ストップ，「 >| 」：0.05 s ステップ進行，「 1 s >| 」：1 s ステップ進行，「 t = 0 」：時間リセット，「 t = 2 s 」：観測者に最初の波面が到着する時間にセットです。これらのボタンで時間進行をコントロールできます。
●「音源の振動数 f」のスライドバーで，音源の振動数を Hz 単位で変えることができます。初めの値は 5 Hz で，1 Hz から 10 Hz の範囲で変えることができます。
●「観測者の速度 vo」のスライドバーで，観測者の速度を変えることができます。右向きが正で左向きが負の値となります。初めは静止している状態の 0 で，音速をVとして -0.9 V ~ 0.9 V の範囲で変えることができます。
●「振動数表示」のチェックボックスで，観測者が観測する振動数が，静止していたときに観測する振動数 f の何倍かと Hz 単位の両方で表示されます。
●「速度ベクトル表示」のチェックボックスで，波の進行速度（赤），観測者の速度（緑），波と観測者の速度の差のベクトル（黄）が表示されます。ベクトルの長さは 1 s あたりの距離となるように描いています。波と観測者の速度の差のベクトルの長さに観測者が観測した数の波面があることから，ドップラー効果による振動数の変化や，ドップラー効果の式の成り立ちを理解することができます。
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