TP Détermination du DELTAF Doppler en fonction de la vitesse par oscilloscope

Thèmes abordés :

- Propagation des ultrasons dans l’air

- Longueur d’onde, vitesse de propagation

- Décalage Doppler en fonction de la vitesse

- Analogie avec le radar automobile

Principes et objectifs :

L'objectif du TP est de retrouver expérimentalement la relation de Doppler et son application à la mesure de vitesses.

1- Comparer la mesure de la vitesse par eff et Doppler à la mesure par un système de référence.

Mettre le chariot en mouvement, et prévoir un dispositif de mesure de vitesse (chronomètre, dispositif chronociné,

caméra, etc). La vitesse pourra ainsi être validée par un système de référence.

2- Retrouver la relation de Doppler par l’expérience :

- Faire varier la vitesse v du chariot à l’aide du potentiomètre.

- Mesurer le décalage en fréquence Doppler correspondant à la fréquence du signal de sortie du boîtier Initio (par lecture au pointeur, ou par modélisation

ou encore par transformée de Fourier : toutes ses solutions sont

intégrées au logiciel Atelier Scientifique généraliste Physique Chimie).

- Mesurer la vitesse v du chariot par un dispositif de référence.

- Représenter f en fonction de v.

- En déduire la pente de la droite correspondante.

- Comparer cette valeur au rapport c/fém.

- En déduire l’équation de Doppler

3- Analogie avec le radar automobile

L’analogie avec le radar est rendue possible en positionnant l’émetteur et le récepteur Moduson® côte à côte et en fixant l’écran (fourni) sur le chariot mobile.

Commentaires :

L’avantage d’un banc motorisé :

- Expériences reproductibles et répétables

- Dispositif maîtrisé et sécurisé car vitesses faibles (cm.s-1) et déplacements contrôlés

- La vitesse est constante durant le déplacement

- Mesures précises

Rôles du boîtier Doppler Par Ultrasons :

- Alimentation du banc

- Variation de la vitesse par variation de la tension d’alimentation (Marche avant et marche arrière)

- Alimentation de l’émetteur simple Moduson® (non fourni)

- Opération sur les signaux ultrasonores émis et reçu de façon à avoir, en sortie, un signal de fréquence égale à la

diff érence des fréquences émises et reçues.

- Pack eff et Doppler (réf 222138)

- Emetteur Moduson (réf 222076)

- Recepteur Moduson (réf 222078)

- Oscilloscope Iniscope 2 (réf 297705)