VÌ SAO KHI TÀU HỎA CHẠY ĐẾN GẦN TIẾNG CÒI TÀU INH ỎI,
SAU KHI CHẠY XA THÌ TRẦM THẤP XUỐNG?
Trong thế giới tự nhiên có trăm nghìn loại âm thanh, có âm thanh cao, có âm thanh thấp, đó chính là âm điệu của chúng khác nhau. Tần suất chấn động âm thanh của âm điệu cao thì cao, ví dụ như âm điệu âm thanh khi thổi điệu, nghe được tương đối sắc, tần suất chấn động âm thanh của âm điệu thấp thì thấp, ví dụ như âm điệu thấp âm thanh khi đánh trống, nghe được tương đối trầm.
Âm điệu còi tàu là cố định. Nhưng, người quan sát kỹ sẽ phát hiện thấy, khi tàu chạy, gần đến nơi thì tiếng còi tàu nghe sắc hơn, cũng chính là âm điệu của còi tàu cao hơn, sau khi đi qua, tiếng còi tàu nhỏ dần, âm điệu cũng thấp dần.
Đây là nguyên nhân gì?
Mấu chốt của vấn đề là ở chỗ sự vận động tương đối giữa nguồn âm thanh và người quan sát. Vốn là, còi tàu có tần suất nhất định, sóng âm ''thưa'' và ''dày'' được xếp theo khoảng cách nhất định. Nhưng khi tàu chạy về hướng bạn, nó làm cho sóng âm ''thưa'' và ''dày'' trong không khí bị nén càng chặt, khoảng cách ''thưa'' và ''dày'' càng gần. Bởi vậy, đối với người quan sát, thì tần suất rung động của âm thanh càng nhanh, âm điệu cũng cao, nghe được âm thanh càng gay gắt, khi tàu hỏa đi xa, nó kéo sóng âm ''thưa'' và ''dày'' trong không khí ra, khoảng cách ''thưa'' và ''dày'' xa dần, bởi vậy đối với người quan sát thấp xuống, tần suất rung động của âm thanh giảm, âm điệu cũng thấp, âm thanh nghe được là giọng trầm biến đổi. Tốc độ của tàu hỏa càng lớn, biến đổi của âm điệu cũng càng lớn. Công nhân đường sắt ngày ngày tiếp xúc với tàu hỏa, có nhiều kinh nghiệm về vấn đề này, họ có thể nghe sự thay đổi âm điệu của còi, mà dự đoán ra phương hướng và tốc độ nhanh hay chậm của tàu.
Trong khoa học, khi nguồn sóng và người quan sát có sự vận động tương đối, người quan sát tiếp nhận hiện tượng của nguồn sóng và tần suất phát ra tần suất khác nhau, gọi là tổng hiệu ứng cưỡng bức. Thay đổi của âm điệu còi tàu là một ví dụ thực tế của tổng hiệu ứng cưỡng bức.
Trong thiên văn học, căn cứ vào tổng hiệu ứng cưỡng bức, có thể tính ra tốc độ vận động tương đối của thiên thể với địa cầu. Tốc độ vận động của vệ tinh nhân tạo cũng được lợi dụng từ nguyên tắc tổng hiệu ứng cưỡng bức.
Tốc độ lưu thông trong mạch máu con người cũng có thể lợi dụng nguyên tắc tổng hiệu ứng cưỡng bức để tính toán.
