相對速度?

我們都有學過所謂的相對速度
也就是..
如果從一台速度為v的車子上
以u的速度向前丟出ㄧ顆石頭
這時，石頭離手的速度由靜止於地面上的觀察者來看
石頭的初速=v+u
如果反過來以u的速度向後丟出這顆石頭
那由同一個觀察者來看
石頭的初速=v-u

換ㄧ個情形來思考
那如果從一台速度為v的車子上
發出ㄧ道在空氣中速度為u的聲音
那從靜止於地面的觀察者來看
這道聲音的速度會等於v+u嗎?
答案是不會

石頭是物質，把石頭丟出去會給石頭初速
施不ㄧ樣的力給石頭，石頭就會有不ㄧ樣的初速
但是聲音是能量，是波動
力學波仰賴介質傳播，相同的介質會有相同的波速
也就是，不管你用力的大喊ㄧ聲，或是輕輕的發出聲音
聲音的傳播速度都ㄧ樣
除非聲音賴以傳遞的介質也在運動
那聲速才會相對於靜止觀察者有變快的感覺

既然聲速沒有變快
觀察者感受到的聲音會跟原來的聲音相同嗎?　
當然不相同，
假設觀察者在發音體前方，而發音體向著觀察者運動
發出第一道聲音之後，第二到聲音發出時，
發音體的位置已經比發出第一道聲音時更接近觀察者了
也就是第二道聲音傳到觀察者時，比第一道聲音少走了一段路
因此在觀察者的角度來看
第二道聲音比預期更早到達
如果發音體發出的每道聲音的時間間隔都相同的話
在相同時間內，觀察者可以聽見更多道的聲音
也就是所謂的頻率升高了
這就是都卜勒效應所講的東西

下次在路上有機會遇到救護車時
記得仔細聆聽ㄧ下
當救護車靠近你時與遠離你時
感覺到的聲音有什麼不同呢?