Muzyka od tyłu?
Tue, 21 February 2012
Zastanawiałem się kiedyś czy nieruchomy obserwator stojący na peronie, słyszący muzykę z pociągu jadącego z prędkością większą od prędkości dźwięku, słyszałby ją "od tyłu"?
Prędkość fali dźwiękowej nie zależy od prędkości źródła dźwięku (te prędkości się nie sumują). Ten fakt, można wywnioskować zarówno z Dopplera, jak i z gromu dźwiękowego, który powstaje przy przekraczaniu prędkości dźwięku. Prędkość dźwięku jest zatem stała i zależy jedynie od ośrodka, w którym fala się rozchodzi, jego temperatury i wilgotności (czyli de facto ośrodka).
W pociągu jadącym ze stałą prędkością, będącą dwukrotnością prędkości dźwięku, takie zjawisko (słyszenia muzyki "od tyłu") według mnie zachodziło by dla nieruchomego obserwatora na peronie. Ciekawe.
Efekt Dopplera, podczas przyśpieszania pociągu do prędkości dźwięku, w tym przypadku spowodowałby dla Obserwtora wzrost wysokości (i natężenia?) poszczególnych dźwięków, aż do momentu przekroczenia bariery dźwięku kiedy to następowałby stopniowy spadek wysokości (i natężenia?) dźwięków do momentu osiągnięcia przez pociąg zaplanowanej, dwukrotnej prędkości dźwięku kiedy to muzyka byłaby słyszalna w prawidłowej tonacji, ale od tyłu.
Efekt Dopplera to znane zjawisko które ujawnia sie tym, iż ton słyszany w okresie gdy źródło zbliża się do obserwatora będzie wyższy niż normalnie, a ton źródła oddalającego się od obserwatora niższy. Christoph Hendrik Diederik Buys Ballot jednak badając to zjawisko, badał je na jednorodnym tonie, a nie muzyce.
Co by było natomiast, gdyby prędkość dźwięku zależała od prędkości źródła? Obserwator słyszałby muzykę z poruszającego się z dwukrotną prędkością dźwięku pociągu w poprawnej kolejności, ale jej wysokość (wysokość poszczególnych dźwięków) byłaby znacznie zawyżona. Muzyka zmieniłaby swoją wysokość, zwiększając również swoje tempo.
Natomiast, gdyby pociąg dość znacznie przyspieszał (dokładniej: jeśli przyśpieszałby o 2x1225=2450km/h [dwukrotność prędkości dźwięku w powietrzu] w ciągu 1/44100s. [prędkość próbkowania muzyki]), wówczas rzeczywiście zjawisko "odwrócenia muzyki" mogłoby zajść, gdyż fale wydawane przez pociągową orkiestrę w danej chwili (t) prześcigałyby fale z chwili poprzedniej (t-1).
Jednak przy tak dużym przyśpieszaniu, i tak mógłby posłuchać zaledwie 9,98s muzyki, zanim pociąg nie osiągnąłby maksymalnej możliwej dla materialnego ciała prędkości światła, a jego masa wzrosłaby do nieskończoności.
