Welcher Ton klingt tiefer, wenn sich eine Person von einer Schallquelle weg bewegt (a) oder wenn sich die Schallquelle von der Person entfernt (b)? Oder klingen vielleicht beide Töne gleich (c)?

a) (a)
b) (b)
c) (c)

Antwort:

Der Ton erscheint in dem Fall, in dem sich der Beobachter von der Schallquelle entfernt, tatsächlich tiefer, als wenn sich die Schallquelle mit gleicher Geschwindigkeit von dem Beobachter weg bewegt, obwohl die Relativgeschwindigkeit in beiden Fällen gleich ist.

Dies liegt daran, dass die Ausbreitung von Schallwellen an ein Medium geknüpft ist und die Bewegung in diesem Medium die Frequenz in unterschiedlicher Weise beeinflusst. Anders ist es beim Licht: Hier zählt nur die Relativgeschwindigkeit von Sender und Empfänger zueinander.

Erklärung:

Die von einer ruhenden Person wahrgenommene Frequenz f1 einer sich mit der Geschwindigkeit u weg bewegenden Schallquelle der Frequenz f0 ist folgendermaßen gegeben: f1=f0/(1+u/v), wobei v die Schallgeschwindigkeit ist.
Für den Fall, dass sich die Person mit der gleichen Geschwindigkeit weg bewegt, ändert sich der Frequenz f der ruhenden Schallquelle wie folgt: f2=f0(1-u/v)
Nimmt man an, dass die Geschwindigkeit u kleiner als die Schallgeschwindigkeit ist, so ergibt sich Folgendes: f2<f1
Das heißt also, dass bei gleicher Geschwindigkeit u die wahrgenommene Frequenz f1 einer bewegten Schallquelle immer größer ist als bei einem entsprechend schnell bewegten Beobachter. Der Ton klingt also im ersten Fall höher.