quando la frequenza di un suono resta costante e quando no

[lasy]

come si spiega che la frequenza di un suono non cambia nel passaggio da un mezzo all'altro?

https://aulascienze.scuola.zanichelli.i ... delle-onde

[mgrau]

Non solo di un suono, anche della luce. Se cambia la velocità, cambia la lunghezza d'onda, non la frequenza.
Pensa per es. a un modello del genere. Una strada, delle macchine che ci passano, in regime stazionario. La frequenza corrisponde a quante macchine passano al minuto, la lunghezza d'onda alla distanza fra una macchina e l'altra. Se in un tratto c'è una strozzatura, le macchine lì vanno più adagio. Ma se il regime è stazionario, non ci sono accumuli, nella sezione lenta passano le stesse macchine al minuto che nella sezione veloce, solo che sono più ravvicinate

[Quinzio]

Beh, fa piacere vedere che questa spiegazione viene presa come esempio.
Ma forse va spiegata meglio, con una animazione.
Nell'animazione e nelle immagini sotto si vedono le automobili che viaggiano verso destra.
Le automobili possono essere le creste delle onde, ad esempio.
Nelle zone bianche le auto viaggiano a velocita' $v=1$, nella zona blu la velocita' e' $v=0.5$.
La frequenza delle auto (onde) e' $f=0.5$, ovvero il periodo e' $T=2$, che non cambia mai, e' la stessa nella zona blu e nelle zone bianche.
Per vedere che non cambia mai bisogna osservare le immagini sotto.
Nella prima immagine B passa sul punto -2 a $t=0$ e C passa sullo stesso punto (seconda immagine) a $t=2$, quindi il periodo e' $2$.
Ma anche nella zona blu, A passa sul punto 2 a $t=4$ e B passa sullo stesso punto a $t=6$.
Il periodo non e' cambiato, e' sempre 2.

Invece cambia la distanza DE tra le auto (la lunghezza d'onda), che e' $v/f = \lambda = 1/0.5 = 2$ nelle zone bianche e
$v/f = \lambda = 0.5/0.5 = 1$ nella zona blu.

Con l'animazione nel link si vede molto meglio il fenomeno.
Sembra che la frequenza cambi, perche' la velocita' rallenta, ma sono 2 cose distinte.
https://www.geogebra.org/calculator/q6yphu7p

[lasy]

ho capito, vi ringrazio

riguardo alla frequenza, poi, nel caso dell'effetto doppler si trova che il caso della sorgente in moto è diverso da quello in cui è il ricevitore ad essere in moto, come si spiega questa differenza?

[mgrau]

Se la sorgente si avvicina al ricevitore, dopo che ha "emesso" un fronte d'onda (diciamo così) al momento di emettere il successivo, quello di prima non dista una lunghezza d'onda ma meno, cosicché le onde prodotte hanno una lunghezza minore, che può anche diventare zero.
Se è il ricevitore che si avvicina, incontra i successivi fronti d'onda a intervalli minori del periodo normale, ma questo non può andare a zero (quindi non esiste un equivalente del bang supersonico dovuto al moto del ricevitore). Qui quello che cambia è la frequenza.

[Faussone]

@mgrau
Il video mi ha iponotizzato!

[mgrau]

@Faussone
Il video l'ha fatto @Quinzio....

[Faussone]

@Faussone
Il video l'ha fatto @Quinzio....

Oooops, intendevo scrivere Quinzio, mi sono confuso, sarà perché ero in stato ipnotico.

[Quinzio]

@Faussone
Il video l'ha fatto @Quinzio....

Oooops, intendevo scrivere Quinzio, mi sono confuso, sarà perché ero in stato ipnotico.

No problem.

[Quinzio]

ho capito, vi ringrazio

riguardo alla frequenza, poi, nel caso dell'effetto doppler si trova che il caso della sorgente in moto è diverso da quello in cui è il ricevitore ad essere in moto, come si spiega questa differenza?

In realta', a parte piccole differenze, le formule sono praticamente le stesse.
Una sorgente con velocita' relativa $v_s$ rispetto al mezzo (es. l'aria), che emette un suono a frequenza $f_s$, genera davanti a se delle onde con lunghezza d'onda $\lambda_m$ ($m$ per "mezzo") che viaggiano a velocita' $\nu$:
$\lambda_m = (\nu - v_s)/f_s$
Per il ricevitore la formula e' la stessa, dove $v_r$ e' la velocita' con cui avanza (per capirci la sorgente rincorre il ricevitore):
$\lambda_m = (\nu - v_r)/f_r$

Mettendo insieme le equazioni:

$f_r = f_s (\nu - v_r)/(\nu - v_s)$