Effet Doppler

 

 

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Manipulations

"Une imprimante recyclée pour les ultrasons" par Julien BARTHES, • LANGLOIS, Pascal, Bull. Un. Phys., avril 2012, vol. 106, n° 943, p. 441-450.  Article accessible aux abonnés

 

Le chariot d’une imprimante à jet d’encre est récupérable pour effectuer une plateforme d’expériences avec des ondes ultras sonores. Avec un peu de bricolage, cette plateforme constituée à bas coût permet une étude automatisée de l’effet Doppler. On peut également l’utiliser pour étudier des interférences soit dans le but de mesurer la vitesse du son soit pour illustrer une expérience de type Fentes d’Young.

"Vitesse de phase, dispersion, effet Doppler, pour des ondes à la surface de l'eau " par Jean-Marie GREUET, • Jean-Pierre LEMOINE, Bull. Un. Phys., mai 2004, vol. 98, n° 864, p. 705-716.

Le but de cet article est d'essayer de montrer que l'étude de la propagation d'une onde à la surface de l'eau par un enregistrement en continu (sans utiliser de webcam assez mal adaptée à l'étude de phénomènes périodiques de fréquence voisine de celle de la caméra), avec du matériel existant déjà dans les collections des lycées, peut être intéressante à exploiter. Après avoir mesuré la célérité (vitesse de phase) d'une onde puis mis en évidence la dispersion il est proposé un montage permettant de mettre en évidence l'effet Doppler et d'effectuer quelques mesures.

"Mesure de la vitesse d'un objet en chute "libre"" par Gérard LLAPASSET, Bull. Un. Phys., février 1999, vol. 93, n° 811, p. 309-314.

Le montage décrit ci-après utilise l'effet Doppler ultrasonore, qui a déjà fait l'objet d'un excellent article dans le BUP n° 798, novembre 1997, suivi d'une conversion fréquence/tension qui permet d'accéder à la vitesse du mobile qui est "libre", je veux dire seulement soumis à la pesanteur et aux forces de frottement de l'air (pas de fil électrique, pas de ficelle, pas de contact avec une solution électrolytique...).

"Changement de fréquence, effet DOPPLER" par Yves BAIMA, • André JORANDON, • Sylvie MORLEN, • Marc VINCENT, Bull. Un. Phys., mai 1998, vol. 92, n° 804, p. 869-884.

La propagation des ondes est une part importante du programme de physique de CPGE. C'est dans ce cadre que s'inscrit l'étude de l'effet DOPPLER sous forme de travaux pratiques. Dans une première partie, nous présentons de façon sommaire l'effet DOPPLER, dans la configuration la plus simple où la source d'ondes est mobile et le récepteur fixe dans le référentiel du laboratoire. A la suite de ceci, on trouvera une description du dispositif expérimental mis au point au lycée. Il met en jeu l'utilisation d'un émetteur et d'un récepteur d'ondes ultrasonores et de l'oscilloscope numérique utilisé pour visualiser les signaux.

"Mesure de très faibles vitesses instantanées par échographie DOPPLER" par André DEIBER, • Olivier KEMPF, • Groupe-GRESEP, Bull. Un. Phys., novembre 1997, vol. 91, n° 798, p. 1925-1942.

Une recherche bibliographique, la consultation de diverses bases de données (Internet entre autres) ainsi qu'une enquête auprès du milieu médical, nous a permis de dégager les grandes lignes de fonctionnement des sondes DOPPLER en ultrasonographie vasculaire utilisé dans un domaine particulier de la médecine, l'imagerie vasculaire. Par la suite, ces principes ont été transposés à la mesure de la vitesse d'objets se déplaçant lentement suivant un protocole aisé à mettre en oeuvre, ne requérant que du matériel peu onéreux.

"Vélocimétrie laser à effet DOPPLER" par Laurence PONCET, Bull. Un. Phys., mars 1996, vol. 90, n° 782, p. 571-588.

Principe de la vélocimétrie laser à effet DOPPLER ; relation entre vitesse et fréquence du signal ; exemples de manipulations : mouvement d'un solide, mesure de la vitesse de rotation, application à la mécanique des fluides. 

"L'effet DOPPLER en option Sciences Expérimentales" par Jean-Claude PIVOT, Bull. Un. Phys., janvier 1996, vol. 90, n° 780, p. 121-127.

La séance commence par la présentation d'un enregistrement sonore, celui d'une voiture klaxonnant en permanence à l'arrêt - moteur coupé - puis à différentes allures... Il suffit de promettre qu'à l'issue de la séance, on aura retrouvé la vitesse de la voiture à partir du document sonore, pour que l'étude théorique soit moins douloureuse.

"Effet DOPPLER" par Pierre JAMMARON,Bull. Un. Phys., juillet-août-septembre 1995, vol. 89, n° 776, p. 1319-1322.

L’effet Doppler apparaît dans les programmes de l’option Sciences Expérimentales de première S. Les expériences décrites qui utilisent les ultrasons, permettent une étude plus précise de ce phénomène.

"Principe du vélocimètre sanguin à effet DOPPLER - Réflexion des ultrasons et effet DOPPLER" par MÉLIN, René, Bull. Un. Phys., février 1994, vol. 88, n° 761, p. 325-332.

L'auteur après avoir rappelé la définition de l'effet • Doppler et ses conséquences fréquentielles explique le principe du vélocimètre sanguin. Il propose ensuite un dispositif expérimental permettant de mesurer une vitesse à partir d'une variation de fréquence et donc de vérifier la relation fondamentale de l'effet Doppler. 

Articles pédagogiques

"Ressemblances et différences cruciales entre systèmes physiques" par Jean SIVARDIÈRE, Bull. Un. Phys., novembre 2002, vol. 96, n° 848, p. 1509-1519.

Certains systèmes physiques présentent des « ressemblances » sans nécessairement être représentables par le même formalisme : la recherche de leurs différences est un exercice pédagogique utile. Exemples : Polygone et polyèdres réguliers. Pavages du plan et de la sphère. Courbes et surfaces. Angle plan et angle solide. Mouvement harmonique et mouvement képlerien. Effet Doppler et effet Doppler-Fizeau. 

"Doppler et Römer : physique et mathématique à l'œuvre" par Jean-Luc LEROY-BURY, • Laurence VIENNOT, Bull. Un. Phys., décembre 2003, vol. 97, n° 859 (1), p. 1595-1611.

L'effet Doppler intervient dans un nombre considérable de domaines, et se présente comme un sujet très riche pour des projets de recherche personnelle, TPE (Travaux personnels encadrés) en première et terminale, TIPE (Travaux d'initiative personnelle encadrés) en classes préparatoires, ceci alors qu'il est peu enseigné même au niveau universitaire. Ce manque relatif dans l'enseignement classique et la richesse potentielle du thème incitent à l'explorer dans des cadres moins académiques, et au carrefour de plusieurs disciplines. Cet article appuie tout particulièrement l'idée d'un double éclairage, mathématique et physique. Il s'agit de donner un exemple de thème de travail articulé entre ces deux disciplines, qui mène à des conclusions intéressantes, notamment parce qu'il donne du sens entre autres aux notions de périodicité, de vitesse et de célérité, de fonction linéaire, de changement de variable, de pente, de tangente, d'algébrisation (des déplacements et vitesses). De plus, cet exemple associe de manière originale l'effet Doppler et la découverte de Römer sur le caractère fini de la vitesse de la lumière.

Articles théoriques

"Formule de l'effet Doppler en milieu dispersif " par Luc DETTWILLER, Bull. Un. Phys., mai 2004, vol. 98 , n° 864, p. 717-719 .