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風ありドップラー効果計算

屋外で実際に聞こえる周波数が分かります。440 Hzの音源が20 m/sで近づき、10 m/sの追い風が吹くと、風で実効音速が343から353 m/sに上がるため、約6 %高く聞こえます。ブラウザで無料で使えます。

無料
ブラウザで動作
登録不要
データは端末の外に出ません

無料で実行 API仕様を見る

ご利用方法ウェブAPIメールTelegramアプリ近日

計算例

入力した場合

音源の周波数: 440
音速: 343
風の成分: 10
音源の速度: 20
観測者の速度: 0

結果

実効音速: 353
観測周波数: 466.4264264264
周波数のずれ: 26.4264264264
相対的なずれ: 0.0600600601

風を含むドップラー効果計算機は、音源周波数、静穏時の音速、音源–観測者線上の定常風成分、および任意の音源・観測者の対地速度から、屋外で聴き手が実際に測る周波数を求めます。教室や野外の音響問題では風が省略されがちですが、一定の風は経路上の実効波速を変え、古典的ドップラー比も変わります。本ツールは c有効を c プラス風成分とし、fダッシュを f に（c有効プラス観測者速度）／（c有効マイナス音源速度）を掛けたものとして計算します。符号の約束は、風が音源から観測者へ向かうとき正です。観測周波数、絶対・相対シフト、乗法比、実効音速、青方・赤方偏移のラベル、代入の手順が得られ、宿題の照合と自動化の監査がしやすくなります。経路は純粋で決定的な算術のみです。

古典ドップラー式に風が入る理由

媒質中を有限の速さで伝わる波—屋外では空気中の音波が典型例—について、観測者が測る周波数は、その媒質に対する音源と観測者の運動に依存します。空気自体が定常風で動くと、媒質の静止系はもはや地面系ではなくなります。視線方向の一定の風成分は、地面に対する波の実効伝播速度をずらします。

ここで用いる簡潔な教室モデルは、静穏音速 c を実効音速 c有効＝c＋w に置き換えます。w は音源から観測者へ向かう成分を正、反対を負とします。古典比は fダッシュ＝f×（c有効＋vo）／（c有効−vs）となり、vo は観測者が音源へ向かうとき正、vs は音源が観測者へ向かうとき正で、いずれも対地で測ります。

音源から観測者への追い風は c有効を上げ、分母における所与の音源速度の相対的影響を小さくしがちです。向かい風はその逆です。風が零なら式は静穏時のなじみ深いドップラーに縮退するため、通常の宿題にも使え、基本的なドップラー計算機が見落とす屋外の風の場合も答えられます。教師は算術経路と同じくらい、実効速度零と分母零の拒否を重視します。

そうした入力は、適切に定式化された波動モデルの領域を外れるからです。

実務上の注意、制限、関連検索

比や積が非有限に溢れソルバが拒否せざるを得ない結果にならないよう、速度と周波数は公開絶対範囲内に保ってください。クライアントを制御できるときは、事前整形した文字列より数値を送る方がよいです。数値文字列は厳密な有限数パターンに合う場合のみ受け付けます。

単位は一貫させてください。周波数がヘルツで速度がすべてメートル毎秒なら、観測周波数もヘルツです。c, w, vo, vs が同一の速度単位系を共有する限り、式は速度単位について同次です。

呼び出し前に風ベクトルを音源–観測者線に射影してください。c有効に入るのは視線成分だけです。指導では例を対にしてください。

風零は同じ f, c, vs, vo で静穏ドップラー結果を復元します。正の風は c有効と fダッシュを変えます。完全な三次元大気レイトレースでも、光の相対論的ドップラーツールでも、気象レーダーのデュアルドップラー処理でもありません。

すでに f, c、視線の風成分、二つの対地速度があり、古典的な風調整シフトだけが必要なときに本能力を選んでください。文章題が元なら、まずそれらの数を取り出し、速度を同一単位に揃えます。

活用例

シミュレーション音声とゲームエンジン

実効音速をモデル化する空間音声ヘルパーの単体テスト用に、一定の風バイアス付きの接近・後退の既知ケースを生成します。

環境監視の事前チェック

パイプラインはまず定常風成分で古典的観測周波数を調整し、風調整後のレジームが期待運動と一致するときだけ検出閾値と比較します。

よくある質問

この風付きドップラー計算機はどの式を使いますか？

風が音源から観測者へ向かうとき w は正で、vo と vs は通常の接近方向の符号です。

風と速度の符号はどう決めますか？

風は音源から観測者へ吹くときが正、逆向きが負です。音源の速度は観測者に近づくときが正、観測者の速度は音源に近づくときが正になります。

風がない場合はどうなりますか？

風に0を入力すると、静止した空気での通常のドップラー効果と同じ結果になります。そのため、風を含まない一般的な練習問題にも同じ計算機が使えます。

風は音源や観測者の速度とどう違いますか？

風は空気そのものの動きで、音が地面に対して進む実効的な速さを変えます。音源や観測者の速度は地面に対する動きで、式の分母と分子にそれぞれ入ります。

ブラウザで無料で使えますか？

はい、ブラウザで無料で使えます。周波数・音速・風と、必要なら音源と観測者の速度を入力すると、観測周波数とずれ、各計算段階が表示されます。

開発者向け — APIアクセス

このページの機能はすべてAPIからも利用できます。自社システムに組み込みたいチーム向けのセクションです。それ以外の方は上のツールをそのままお使いください。

エンドポイント

POSThttps://api.kit.forhosting.com/optics/doppler-with-wind

Bearerトークンで認証し、POST1回でタスクをキューに登録します。結果はWebhookまたは署名付きリンクで受け取れます。

お使いのスタックから呼び出す

curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/optics/doppler-with-wind \
  -H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{"source_frequency":440,"sound_speed":343,"wind_component":10}'

const res = await fetch("https://api.kit.forhosting.com/optics/doppler-with-wind", {
  method: "POST",
  headers: {
    "Authorization": `Bearer ${process.env.KIT_KEY}`,
    "Content-Type": "application/json"
  },
  body: JSON.stringify({
    "source_frequency": 440,
    "sound_speed": 343,
    "wind_component": 10
  })
});
const { task_id } = await res.json();

import os, requests

res = requests.post(
    "https://api.kit.forhosting.com/optics/doppler-with-wind",
    headers={"Authorization": f"Bearer {os.environ['KIT_KEY']}"},
    json={
    "source_frequency": 440,
    "sound_speed": 343,
    "wind_component": 10
},
)
task_id = res.json()["task_id"]

<?php
$res = file_get_contents("https://api.kit.forhosting.com/optics/doppler-with-wind", false, stream_context_create([
  "http" => [
    "method"  => "POST",
    "header"  => "Authorization: Bearer " . getenv("KIT_KEY") . "\r\nContent-Type: application/json",
    "content" => '{"source_frequency":440,"sound_speed":343,"wind_component":10}',
  ],
]));
$task = json_decode($res, true);

body := bytes.NewBufferString(`{"source_frequency":440,"sound_speed":343,"wind_component":10}`)
req, _ := http.NewRequest("POST", "https://api.kit.forhosting.com/optics/doppler-with-wind", body)
req.Header.Set("Authorization", "Bearer "+os.Getenv("KIT_KEY"))
req.Header.Set("Content-Type", "application/json")
res, _ := http.DefaultClient.Do(req)

リクエスト例

{
  "source_frequency": 440,
  "sound_speed": 343,
  "wind_component": 10
}

レスポンス例

{
  "task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
  "type": "optics.doppler_with_wind",
  "status": "queued",
  "_links": {
    "result": "/tasks/tsk_…/result"
  }
}

非同期APIです。task_idは即時に返ります。ポーリングは1秒あたり1リクエストまでです。

料金

1リクエストあたり$0.002

単価はすべて公開しています。トークン換算や独自クレジットはありません。失敗したタスクは課金されません。

エラー

HTTP	コード	意味
`401`	`unauthorized`	APIキーが無効か、指定されていません。Authorizationヘッダーを確認してください。
`402`	`insufficient_balance`	残高が不足しています。チャージ後に再度お試しください。
`404`	`unknown_type`	指定されたタスクタイプは存在しません。タイプ名を確認してください。
`429`	`rate_limited`	リクエストが多すぎます。しばらく待ってから再度お試しください。

技術的な注記

実効音速が零、または分母が消える場合、API は限界を捏造せず明確な invalid_input を返します。ネットワークも乱数も時計にも依存しないため、無料のブラウザ実行と成功課金 $0.002 のプリペイド API は、固定小数丸め後に毎回同じ JSON を返します。

古典ドップラー式に風が入る理由

検証経路は公開フィールドと同じ固定丸めで c有効・分子・分母・比・観測周波数・シフトを再計算し、成功応答にはテストやワークシートで主張できる手順が常に付きます。

API の呼び方と返却内容

音源周波数と静穏音速は厳密に正でなければならず、十のマイナス十五乗以下は零とみなして拒否します。必須の有限数を三つと任意の速度を二つ持つ JSON 本体を送ってください。必須は source_frequency（別名 f, frequency, f0, freq）、sound_speed（別名 c, speed_of_sound, medium_speed, wave_speed）、wind_component（別名 wind, w, wind_speed, vw）です。任意は source_velocity（別名 vs, v_source, source_speed）と observer_velocity（別名 vo, v_observer, observer_speed）で、省略時は各々零です。絶対値は公開上限の一兆以内に留め、Worker とブラウザの IEEE 倍精度で中間積が有限に保たれるようにします。実効音速 sound_speed プラス wind_component は非零、分母 effective_sound_speed マイナス source_velocity も非零でなければなりません。成功時は丸めた入力を返し、effective_sound_speed を c＋w、observed_frequency を fダッシュ、frequency_shift を fダッシュ−f、relative_shift をその差／f、ratio を乗法因子、formula を風調整の古典式文字列、sign_convention を一行の記号注意、regime を blueshift・redshift・unchanged、message を短い英語要約、steps を代入行の順序付き配列に設定します。欠落フィールド、非有限数、絶対上限外、非正の周波数や音速、実効速度零、ドップラー分母零などの検証失敗は invalid_input を返し、課金しません。価格は成功リクエストあたり定額 $0.002（単位 item）です。

実務上の注意、制限、関連検索

経路沿いの媒質速度を変えない純粋な横風は、この一次元モデルでは wind_component を零とします。source_velocity が c有効に等しい場合は硬い invalid_input 経路を示します。このページは風付きドップラー効果計算機、屋外音波ドップラー、経路上の実効音速を探す方向けです。invalid_input を返す失敗タスクはプリペイド残高を消費しないため、学習者が意図的に特異な分母を置いても探索スクリプトは安く保てます。往復確認は簡単です。手で c有効を作り、比を再計算し、f を掛け、同じ十二桁丸め内で公開 observed_frequency と一致することを確認します。

連携の活用例

屋外音響とフィールド宿題

生徒はサイレン周波数、空気の音速、経路上で測った風、車両速度を入力し、屋外ドップラー実験の提出前に手書きの fダッシュを照合します。

技術的な質問

風は音源・観測者速度とどう違いますか？

風は媒質を動かし、実効音速に折り込みます。音源・観測者速度は視線方向の放射器と聴き手の対地運動であり、c_eff 形成後も分子・分母に残ります。

実効音速が零のときはどうなりますか？

視線方向に波の正味速度がないため、ドップラー式は未定義です。本ツールは零除算をせず invalid_input を返します。

音源または観測者速度は省略できますか？

はい。どちらも既定は零です。省略すると地上で静止した音源と観測者をモデルし、wind_component が非零なら風はなお c_eff を調整します。

風を含むドップラー効果計算機は無料ですか？

ブラウザ版は無料でローカル実行です。API 呼び出しは成功リクエストあたり $0.002 のプリペイド KIT 残高を使い、失敗タスクは課金されません。

KITの完全なドキュメントを見る →

風ありドップラー効果計算

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計算例

古典ドップラー式に風が入る理由

実務上の注意、制限、関連検索

活用例

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環境監視の事前チェック

よくある質問

関連ツール

開発者向け — APIアクセス

エンドポイント

お使いのスタックから呼び出す

リクエスト例

レスポンス例

料金

エラー

技術的な注記

古典ドップラー式に風が入る理由

API の呼び方と返却内容

実務上の注意、制限、関連検索

連携の活用例

屋外音響とフィールド宿題

技術的な質問

ありがとう