폰으로 듣는 도플러 효과

Doppler effect with a phone

소리를 내는 폰이 지나가게 하면, 다른 폰은 그 높이 변화를 잡아낼 수 있을까요?

무슨 일이 일어났나

듣는 폰은 마이크 소리에서 가장 센 진동수 봉우리를 찾아, 다가올 때 값과 멀어질 때 값을 따로 잡습니다.

두 값으로 빠르기를 거꾸로 구할 수 있습니다: 빠르기 = 소리 빠르기 × (다가올 때 − 멀어질 때) ÷ (다가올 때 + 멀어질 때).

엔진이 440 Hz · 20 m/s 로 낸 467.23 Hz 와 415.77 Hz 를 이 식에 넣으면 20.0 m/s 가 다시 나옵니다.

걷는 빠르기처럼 느리면 두 값의 차이가 작아, 여러 번 재어 평균을 내야 믿을 만한 숫자가 나옵니다.

💡 생활 속 예시

  • 운동장 트랙에서 친구가 호루라기를 불며 뛰어 지나가면 높이가 살짝 바뀌는 것을 들을 수 있습니다.
  • 고속 열차가 역을 지나며 울리는 경적이 높았다가 낮아지는 것도 같은 일입니다.

🧪 해 보기

  1. 폰 두 대를 준비합니다. 한 대는 이 사이트의 «소리의 높낮이 (진동수)» 쪽에서 «소리 켜기» 로 한 높이 소리를 냅니다.
  2. 다른 폰은 이 쪽의 «시작» 을 눌러 마이크를 켜고, 운동장이나 넓은 공원 한가운데에 둡니다.
  3. 소리 내는 폰을 든 사람이 몇 m 떨어진 곳에서 듣는 폰 앞을 빠르게 걸어 지나갑니다.
  4. 다가올 때 «다가올 때 잡기», 멀어질 때 «멀어질 때 잡기» 를 눌러 두 진동수를 잡습니다.
  5. 화면이 셈한 빠르기(m/s · km/h)를 실제 걸음 빠르기와 견주어 보고, 여러 번 되풀이합니다.
  • ⚠️ 차도 · 주차장 · 철길이 아닌 운동장이나 공원 안에서만 합니다.
  • ⚠️ 소리 내는 폰을 끈에 매달아 돌릴 때는 케이스와 끈을 두 번 묶고, 둘레에 사람이 없을 때만 돌립니다.
  • ⚠️ 자전거 · 킥보드를 탄 사람은 폰을 들지 않고 손잡이를 잡습니다.
  • ⚠️ 마이크 값은 이 폰 화면에서만 쓰고 저장하거나 보내지 않습니다.

누가 왜 찾았나

1845 년 네덜란드 물리학자 바위스 발로트(Buys Ballot)는 나팔수에게 한 음을 고르게 불며 지나가게 하고, 땅 위에서 기다린 음악가가 음이 얼마나 낮아지는지 귀로 가늠하게 했습니다(NASA). 3 년 전인 1842 년 도플러가 내놓은 생각을 소리로 시험한 것으로, 이 실험의 «듣는 음악가» 자리를 폰 마이크가 맡습니다.

확인된 값

바위스 발로트(Buys Ballot)가 도플러 예측을 시험한 해
1845 출처
크리스티안 도플러(Christian Doppler)가 태어난 해 (잘츠부르크)
1803 출처
도플러가 쌍성의 빛 색 논문을 낸 해
1842 출처

교육과정에서는

  • 한국 2022 · 역학과 에너지 · 탄성파와 소리 [12역학03-03]
  • 일본 · 高等学校 物理 (2) 波

출처

이어서 보기

같은 단원 · 소리

DATA & LICENSE

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① 시뮬레이터·그림: 직접 만듦

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② 사실·숫자: 공식 기관·교재

연도·숫자·이름은 NIST·NASA·NOAA·USGS·기상청·PDG·노벨재단 같은 공식 기관과 공개 교재에서 직접 확인한 것만 우리 말로 옮기고, 쪽마다 출처 주소를 적습니다. 위키백과·나무위키·블로그는 출처로 쓰지 않습니다.

③ 교육과정

2022 개정 과학과 교육과정과 영국·호주·일본 교육과정에서 그 내용이 어디에 나오는지 함께 적습니다.

④ 실시간 자료

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