Как изменяется высота звука в зависимости от скорости и направления перемещения источника звукового сигнала?

Высота звука - это параметр звука, определяющий его частоту. Частота звука определяет количество колебаний звука в единицу времени и измеряется в герцах (Гц). Изменение высоты звука в зависимости от скорости и направления перемещения источника звукового сигнала может быть объяснено с помощью эффекта Доплера.

Эффект Доплера описывает изменение частоты (а, следовательно, и высоты) звука, испускаемого движущимся источником стационарного наблюдателя или наоборот. Он утверждает, что при приближении источника звука к наблюдателю его частота (и высота) увеличивается, а при удалении - уменьшается. При этом изменение высоты звука обусловлено изменением длины волн звука.

Если источник звука и наблюдатель движутся навстречу друг другу, то для наблюдателя звук будет "сжиматься" и его частота (высота) будет больше, чем для стационарного источника. Если источник и наблюдатель движутся друг от друга, то для наблюдателя звук "растягивается" и его частота (высота) будет меньше, чем для стационарного источника.

Математически изменение высоты звука можно выразить с помощью следующих формул:

\[f_{\text{набл}} = f_0 \cdot \frac{v + v_{\text{набл}}}{v + v_{\text{ист}}}\]

\[f_{\text{ист}} = f_0 \cdot \frac{v - v_{\text{ист}}}{v - v_{\text{набл}}}\]

где:
\(f_{\text{набл}}\) - частота (высота) звука для наблюдателя,
\(f_{\text{ист}}\) - частота (высота) звука для источника,
\(f_0\) - частота звука для стационарного источника,
\(v_{\text{ист}}\) - скорость источника звука,
\(v_{\text{набл}}\) - скорость наблюдателя,
\(v\) - скорость звука в среде передачи (примерно 343 м/с в воздухе).

Из формул видно, что при \(v_{\text{ист}} = 0\) (стационарный источник) мы получаем \(f_{\text{набл}} = f_0\) (частота (высота) звука для наблюдателя такая же, как для источника).

Таким образом, высота звука изменяется в зависимости от скорости и направления перемещения источника звука по законам, описанным эффектом Доплера.