Arbeitsblatt: Dopplereffekt

Arbeitsblatt Geschwindigkeit 5 50 Der Dopplereffekt Beobachtungen: Der Motor eines auf uns zu fahrenden Autos ertönt in einer konstanten Tonhöhe. Kaum ist es an uns vorbeigefahren, sinkt das gleiche Motorengeräusch augenblicklich auf eine tiefere, ebenfalls konstante Tonhöhe! Warum dies? Ein sich beschleunigendes Düsenflugzeug verursacht auf einmal ein lautes Donnern, welches als Erschütterung auf der Erde spürbar ist. Man sagt, es durchbricht die Schallmauer. Die Erschütterung ist so stark, dass sie sogar Gebäudeschäden verursachen kann. (Aus diesem Grunde dürfen Überschallflugzeuge die Schallmauer nicht über bewohntem Gebiet durchbrechen!) Wie kommt es zu diesem Donnern? Aufträge: 1. Nimm ein Tonbandgerät und spiele die kurze Aufnahme eines vorbeifahrenden, hupenden Autos ab. Achte dabei auf die Tonhöhe der Hupe. Hast du diesen Effekt schon bei anderer Gelegenheit wahrgenommen? 2. Studiere die auf der Rückseite dargestellten Ausbreitung von Schallwellen bei ruhiger Schallquelle und bei sich verschieden stark bewegenden Schallquellen. Versuch eine Erklärung für die oben beschriebenen Phänomene zu finden und stichwortartig aufzuschreiben. Überprüfe deine Feststellungen mit dem Lösungsblatt und schreibe deinen eigenen, oder den vorgegebenen Text auf das Arbeitsblatt „Erklärung Doppler-Effekt, Schallmauer 3. Falls du dich für Astronomie interessierst, lies auch die Zusatzinformation. Komm fragen, wenn du Teile des schwierigen Textes nicht verstehst. Zusatzinformation: Anwendung des Doppler-Effektes in der Astronomie: Der Doppler-Effekt ist nicht nur bei Schallwellen feststellbar, sondern auch bei Lichtwellen (elektromagnetische Wellen). Licht besteht ja aus verschiedenen Wellenlängen. In Regentropfen oder Glasprismen werden die einzelnen Wellenlängen unterschiedlich gebrochen: es entsteht ein Regenbogen! Das weisse Licht besteht demnach aus verschiedenen Farben (Spektralfarben). Bewegt sich eine Lichtquelle mit grosser Geschwindigkeit auf uns zu oder von uns weg, so werden wie bei Schallwellen auch die Lichtwellen gestaucht bzw. gestreckt, was eine Verschiebung der Spektralfarben zur Folge hat. Aus diesem Grunde hat der Dopplereffekt in der Astronomie eine besondere Bedeutung erlangt: Nähert sich ein Stern der Erde, so werden die von ihm ausgehenden Lichtwellen gestaucht: wir beobachten eine Verschiebung der Spektrallinien nach dem violetten Ende hin. Umgekehrt zeigt eine Verschiebung nach dem roten Ende der Spektrums hin, dass sich ein Stern von der Erde entfernt. Sehr grosse Rotverschiebungen weisen die Spektrallinien der Spiralnebel auf, die mehr als eine Million Lichtjahre von uns entfernt sind. Sie haben offenbar sehr hohe Fluchtgeschwindigkeiten. Aus dieser Beobachtung folgerte der Astronom Hubble im Jahre 1935, dass sich das Weltall dauernd ausdehnt, und zwar seit ca 9 Milliarden Jahren! Auf dieser Tatsache beruht auch die Urknalltheorie. N.b. Christian Doppler, 1803 1852, war Professor der Mathematik in Wien. Erklärung: Doppler-Effekt, Schallmauer 1. Schallquelle bewegt sich nicht: 2. Schallquelle bewegt sich 3. Die Schallmauer (Überschallknall)