effetto doppler (novità)

Se si consulta la documentazione ufficiale quando il segnale è il suono, e il mezzo è l’atmosfera, avremo:

https://it.wikipedia.org/wiki/Effetto_Doppler

Ipotesi N.1:
La sorgente emetta una onda sonora a frequenza f

un osservatore (ricevitore) percepisca,
in allontanamento dalla sorgente, una frequenza f’

Poiché la velocità (supposto fermo il mezzo) del segnale (sonoro) è

vs(velocità segnale, alla sorgente)=Δ1(spazio)/Δ1(tempo)

Ci si può chiedere perché

vr(velocità segnale, al ricevitore) =/= vs ?

Se utilizziamo per la misura lo stesso Δ(tempo)=Δ1(tempo)=Δ2(tempo)

la unica spiegazione è che l’allontanamento tra ricevitore e sorgente abbia ritardato la ricezione del segnale!

§§§

approssimiamo la velocità del suono -in aria- con

v_suono=343 metri/sec

https://www.google.com/search?q=velocit%C3%A0+del+suono+nell%27aria

Ipotesi N.2:

Supponiamo il ricevitore fermo ad 343 metri di distanza:

v_suono=343 metri/1 sec=v_ricevitore

Ipotesi N.3:

Supponiamo il segnale ed il ricevitore come 2 punti P1 & P2 sulla retta x:

P1 è la sorgente. P1(t1)=0
P2 è il ricevitore. P2(t1)=1 metro

Ma il ricevitore anziché stare fermo, dopo che t > t1, si mette in movimento ad allontanarsi dalla sorgente: e si allontana di 1 metri(sec)

Ci si può chiedere: dopo quanto tempo vi sarà la collisione tra P1 & P2 visto che il segnale è più veloce del ricevitore e quindi lo raggiungerà?

v_suono (noto)=spazio1/tempo1

spazio di collisione=spazio_totale/tempo y

spazio che il suono deve percorrere= 343 metri + 1 metro

v_suono= (343 metri + 1 metro)/y=343 metri/sec

y=344/343=circa 1,003 secondi

Da ciò si capisce che il suono ha viaggiato sempre alla stessa velocità, ma ha potuto raggiungere il ricevitore in un tempo leggermente maggiore che se il ricevitore fosse stato fermo anziché allontanarsi.

Inoltre il segnale potrà sempre raggiungere il ricevitore se la velocità del segnale è maggiore della velocità di allontanamento del ricevitore.

Sia lambda_s = la lunghezza d’onda del segnale sonoro

Sia T_s = l’intervallo di periodicità del segnale sonoro

si potrà allora dire che

v_suono=lambda_s/T_s=343 metri/sec

da cui

essendo:

lambda_s =/= 343 metri

T_s=/=1 metro

Per sapere la lambda del suono per una particolare frequenza dobbiamo indicare

T_s=1/f_s

Se sono frequenze di un suono udibile dall’orecchio umano, per esempio:

https://it.wikipedia.org/wiki/Psicoacustica

da 20 Hz a 20KHz

scelto 10 Hz=fs

v_s=lambda_s/T_s=343 m/sec

lambda_s=(343)*T_s

T_s=1/10=1/fs=0.1

lambda_s=0.1 metri

il tempo di collisione tra sorgente e ricevitore?

t_collisione = 1 sec + 0.003 sec

1 sec è il tempo alla velocità del suono per percorrere 343 metri

0.003 sec è il tempo già sopra calcolato per la collisione:

Infatti:

(spazio totale)/tempo totale=344/(1+0,003)sec=343/sec=velocità del suono.

è come se l’allontanamento avesse allungato il periodo di ogni treno di onde (rarefazione).

Se invece il ricevitore fosse stato in avvicinamento della sorgente ..

è come se l’avvicinamento avesse compresso il periodo di ogni treno di onde (compressione).

Ed in effetti l’orecchio umano percepisce una onda di frequenza diversa nella autombulanza che arriva e nella autombulanza che si allontana, come se il movimento del ricevitore rispetto alla sorgente del segnale alterasse il segnale che viaggia a velocità costante.

Ma l’alterazione non è nel segnale, ma nel come è ricevuta l’onda sonora.

vediamo come descrive questo fenomeno (effetto doppler per il suono) wikipedia:

Moto della sorgente (in avvicinamento)

https://it.wikipedia.org/wiki/Effetto_Doppler

essendo v=λ/T0

In ipotesi di sorgente verso il ricevitore ..

sia vs,r la velocità della sorgente in avvicinamento.

Con λ=v*T0 la lunghezza d’onda con sorgente e ricevitore fermi.

sia λ’ la “lunghezza d’onda percepita” dal ricevitore in ipotesi di avvicinamento con vs,r

Allora avremo:

λ’=λ – vs,r*T0=λ – vs,r*T0

se sostituisco T0=λ/v

λ’=λ – vs,r*(λ/v)

metto in evidenza λ:

λ’= λ[1-(vs,r/v)]

calcolo

D(λ)/λ=(λ’ – λ)/λ

D(λ)/λ={λ[1-(vs,r/v)]-λ}/λ = 1-(vs,r/v) -1=-(vs,r/v) 

D(λ)/λ = -(vs,r/v) 

in allontanamento

λ’=λ + vs,r*T0=λ + vs,r*T0

λ’= λ[1+(vs,r/v)]

D(λ)/λ=(λ’ + λ)/λ = +(vs,r/v) 

Che troviamo anche come approssimazione nello spazio di Minkowki:

https://it.wikipedia.org/wiki/Spostamento_verso_il_rosso

z=(v||)/c

Se si esamina la trattazione elettromagnetica:

https://it.wikipedia.org/wiki/Spostamento_verso_il_rosso

Quello che abbiamo trovato per il suono è simile a caso elettromagnetico:

dove z=D(λ)/λ

molto simile -quindi- al caso sonoro con v=velocità del ricevitore, ed invece la sorgente ..
c = velocità della luce della sorgente.

Da cui però non stiamo dicendo che ci riferiamo, né per il suono, né per la onda elettromagnetica alle grandezze lambda e frequenza del segnale, ma solo di come sono “percepite” dal ricevitore.

C’è da dire che normalmente, anche per le onde meccaniche prodotte da un sasso, le onde si attenuano e nell’attenuarsi si “allungano” più sono distanti dalla sorgente.

Quindi il fenomeno dell’allungamento di lambda è reale, sia per le onde nell’acqua, nel suono, ed anche di quelle elettromagnetiche.

Queste ultime onde elettromagnetiche (la luce) avendo da attraversare un mezzo che è circa vuoto, ma non esattamente vuoto, diminuisce di distanza “interfotonica” a causa delle poca perdita di energia tra un fotone e quello adiacente!

Da ciò la deformazione di gamma, secondo Schwarzschild, citata da wikipedia

spazio/tempo=spazio/t=spazio/(tau*gamma)

L2/L1=gamma2/ganna1=Losservata/Lemessa=
[1/sqrt(1-v2^2/c^2)]/[1/sqrt(1-v1^2/c^2)]=
[sqrt(1-v1^2/c^2)]/[1/sqrt(1-v2^2/c^2)]=
[sqrt(1-rg1/r1)]/[1/sqrt(1-rg2/r2)]

rg=2GM/c^2

che modificherebbe le distanze come il tempo:

Dt=Dtau*gamma

Commento alla attribuzione della deformazione di lunghezza a Schwarzschild:

E’ indubbio che modificandosi le lunghezze d’onda la

c=lambda/T

vede la velocità della luce circa costante ..

se cambia *anche* T che è un tempo.

Ciò rispetta la LOGICA, finché “c” è teorizzata costante!

Tuttavia a noi risulta che -per esempio- un elettrone può partire da velocità v=0 metri al secondo e raggiungere (misure del 1990) v=0.998*c.

Inoltre se un BH è tale a causa della massa .. con

rs=2GM/c^2

come raggio max da cui non può uscire neanche la luce ..

perché un elettrone che si comporta come un fotone non possa arrivare a velocità v=0 raggiungendo la massa critica che gli impedisce di uscire dal nostro universo?

Quindi il dogma che la velocità della luce sia immutabile, insieme all’altro dogma che sia sempre dello stesso valore a prescindere se chi la osserva sia in avvicinamento o il allontanamento andrebbe rivisto, essendo la luce una velocità che sembra di saturazione nei laboratori di acceleratori di particelle, ma non è così nel collasso di 2 stelle di neutroni.

Dunque il fenomeno base cosmologico della “attenuazione” del segnale

e quindi allungamento di lambda ..

NON dipende da una deformazione per aumento della velocità (interna a gamma)

ma da perdita di energia interfotonica.

Quindi la “rarefazione” o “compressione” doppler per avvicinamento o allontanamento, a nostro avviso, non ha nulla di nuovo nel calcolo doppler per le onde sonore e quelle elettromagnetiche .. se si tiene conto che in entrambe i fenomeni il mezzo esiste(!), e anche la percezione se due stelle sono, in ipotesi di avere la stessa sorgente, una ricezione in compressione o rarefazione.

Ciò sembra contraddire il postulato di Einstein che ogni sistema inerziale misura la stessa velocità della luce.

Quindi non sarebbe più vero che ..

D(λ)/λ=(λ’ + λ)/λ = +(vs,r/v) in allontanamento

quando v=c

Oppure

D(λ)/λ = -(vs,r/v) in avvicinamento.

Ma esiste un principio, il principio di inerzia, per cui un corpo è nel suo stato di quiete quando viaggia a velocità costante.

E dunque a NOI risulta che nulla vieta che un corpo possa essere accelerato grazie al terzo principio della dinamica, laddove è sottoposto a “forze esterne”, come nel collasso di 2 stelle di neutroni che consentono la formazione di tachioni.

La simulazione al computer e la conferma della rivista Nature al link seguente in cui le onde generate sono a circa v=4*c, avendo superato la velocità della luce:

https://6viola.wordpress.com/2018/09/10/onda-gravitazionale-gw-170817-software/

cvd.

 

 

 

 

 

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