Hiệu ứng Doppler – nguồn âm chuyển động

Mô phỏng cho chủ đề Sóng, Vật lí 11 theo Chương trình GDPT 2018, phần mở rộng về sóng âm: hiệu ứng Doppler. Khi nguồn âm và người nghe chuyển động lại gần nhau, các đỉnh sóng tới tai dồn dập hơn nên tần số nghe được f' lớn hơn tần số nguồn f; khi ra xa nhau thì f' nhỏ hơn f. Mô hình dùng không khí đứng yên, tốc độ âm v = 340 m/s, và công thức f' = f·(v + vo')/(v − vs'), trong đó vs', vo' là thành phần vận tốc của nguồn và người nghe dọc theo đường truyền âm, tính lúc âm được phát và lúc âm tới tai. Mặc định nguồn chạy 30 m/s với tần số 500 Hz, người nghe đứng yên cách đường 20 m. Các vòng tròn xanh là mặt sóng, cứ 50 đỉnh sóng vẽ một vòng: phía trước nguồn chúng cách nhau (v − vs)Δt, phía sau (v + vs)Δt. Vòng tròn đỏ trên đường đánh dấu chỗ nguồn đã phát ra âm mà người nghe đang nghe. Đồ thị bên dưới cho thấy f' giảm dần, đi qua giá trị f ngay sau lúc nguồn ngang người nghe. Bấm nút loa để nghe tiếng còi đổi cao độ như xe cứu thương chạy qua; kéo người nghe lại gần hay ra xa đường, đổi tốc độ nguồn, tần số nguồn, hoặc cho người nghe chạy. Câu hỏi gợi ý: – Vì sao f' không nhảy đột ngột từ giá trị cao xuống giá trị thấp mà giảm dần khi nguồn đi qua? – Vì sao f' bằng f muộn hơn một chút so với lúc nguồn ngang người nghe? – Nguồn chạy 170 m/s thì bước sóng phía trước và phía sau nguồn bằng bao nhiêu lần bước sóng khi nguồn đứng yên?