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DOPPLER EFFECT × MACH CONE

鸣笛汽车驶过时,
音调为什么会变?

拖动车速,从亚音速一路穿过马赫 1。观察波峰如何压缩、堆叠,并在超音速时形成冲击波包络。

声速 c = 343 m/s声源 f₀ = 440 Hz
LIVE WAVE FIELD模拟运行中
10.0 s0 个示意波峰
自动波峰参与实测 · 点击手动观察 0
SUBSONIC · 亚音速
把实测频率变成可听音调
教学合成音会平滑跟随波峰实测值;超过 1,600 Hz 时为保护听感自动限幅。
FROM PHENOMENON TO MODEL

看见波峰,
再解释规律。

这个实验不只展示一辆会动的车。每个视觉变化,都对应一个可以计算、验证和迁移的物理关系。

01 · OBSERVE

波峰为什么前密后疏?

每次发声后,汽车仍在向前移动。下一圈波峰从更靠前的位置发出,于是前方间距变小、后方间距变大。

02 · MODEL

频率变化来自哪里?

同一种介质中波速保持为 c。波长被压缩时,单位时间通过观察者的波峰更多,因此听到的频率更高。

03 · TRANSFER

音爆为何不是“一直很响”?

冲击波锥面扫过观察者时,压力发生突变。人听到的是锥面到达的强烈脉冲,而不是飞机身后持续产生的无限高音。

QUICK CHECK · 即时挑战

把速度从 1.10 马赫提高到 1.50 马赫,马赫锥半角 θ 会怎样变化?

提示:sin θ = 1 / M。先判断,再查看解释。

ONE IDEA TO TAKE AWAY

公式不是答案,
它有适用边界。

亚音速时,多普勒公式解释稳定的频率变化;到达音速时,前方公式出现奇点;超过音速后,正确的研究对象转为马赫锥、冲击波与音爆。

继续探索:力如何改变运动轨迹