Ερωτήσεις παραδείγματος φαινομένου Doppler

14 Παραδείγματα Ερωτήσεων για το Φαινόμενο Ντόπλερ

1. Από την ακόλουθη δήλωση:
(1) Το P πλησιάζει το S, το οποίο είναι ακίνητο.
(2) Το S πλησιάζει το P, το οποίο είναι ακίνητο.
(3) Τα P και S πλησιάζουν το ένα το άλλο
(4) Τα S και P κινούνται με την ίδια ταχύτητα
Αν ο P (ακροατής) ακούσει ήχος με συχνότητα υψηλότερη από τη συχνότητα που εκπέμπει το S (πηγή), τότε η σωστή πρόταση είναι...
Α. Μόνο (1), (2) και (3)
Β. (1), (2), (3) και (4)
Γ. Μόνο (1) και (3)
Δ. Μόνο (1) και (4)
Ε. Μόνο (2) και (4)
Συζήτηση

Για να το αποδείξουμε αυτό μαθηματικά, εκτελούμε πρώτα τους υπολογισμούς όπως περιγράφεται παρακάτω. Τα ακόλουθα δεδομένα αποτελούν υπόθεση.
Ταχύτητα ακροατή (v_p) = 60 m/s, αν ο ακροατής είναι σιωπηλός τότε vp = 0
Η ταχύτητα της πηγής ήχου (v)_s) = 40 m/s, αν η πηγή ήχου είναι ακίνητη τότε vs = 0
Ταχύτητα ήχου (v) = 340 m/s
Συχνότητα ήχου (f) = 1000 Hertz

Το P πλησιάζει το S, το οποίο είναι ακίνητο.
Το vp είναι θετικό αν ο ακροατής πλησιάσει την πηγή του ήχου
Η πηγή ήχου είναι σιωπηλή, έτσι ώστε v_s = 0

Το S πλησιάζει το P, το οποίο είναι ακίνητο.
έναντι αρνητικού εάν η πηγή ήχου πλησιάζει τον ακροατή
Ο ακροατής ήταν σιωπηλός, έτσι ώστε v_p = 0

Το P και το S πλησιάζουν το ένα το άλλο
Το vp είναι θετικό αν ο ακροατής πλησιάσει την πηγή του ήχου
έναντι αρνητικού εάν η πηγή ήχου πλησιάζει τον ακροατή

Τα S και P κινούνται με την ίδια ταχύτητα
Αν η πηγή ήχου και ο ακροατής κινούνται με την ίδια ταχύτητα, το φαινόμενο Doppler δεν εμφανίζεται.
Η σωστή απάντηση είναι το Α.

2. Ένας ακροατής στέκεται δίπλα σε μια ηχητική πηγή με συχνότητα 684 Hz. Μια άλλη ηχητική πηγή με συχνότητα 676 Hz κινείται προς τον ακροατή με ταχύτητα 2 m/s.^-1Αν η ταχύτητα διάδοσης του ήχου στον αέρα είναι 340 ms^-1, τότε η συχνότητα του χαρταετού που ακούει ο ακροατής είναι...
Α. 2 Hz
Β. 3 Hz
Γύρω στα 4 Hz
Δ. 5 Hz
Α. 6 Hz
Συζήτηση
Είναι γνωστό ότι:
Συχνότητα πηγής ήχου 1 (f₁) = 684 Hz (ήσυχο)
Frekuensi πηγή ήχου 2 (f₂) = 676 Hz (εν κινήσει)
Η ταχύτητα της πηγής ήχου 2 (v₂) = 2 m/s (κινούμενο προς τον ακροατή)
Ταχύτητα ήχου στον αέρα (v) = 340 m/s
Ερώτηση: Η συχνότητα του χαρταετού που ακούει ο ακροατής
Απάντηση:
Αρχικά, υπολογίστε τη συχνότητα του ήχου που ακούγεται από την πηγή ήχου που πλησιάζει τον ακροατή.

Συχνότητα χαρταετού = διαφορά μεταξύ δύο ηχητικών συχνοτήτων που ακούει ο ακροατής = συχνότητα της στατικής πηγής ήχου – συχνότητα της κινούμενης πηγής ήχου = 684 Hz – 680 Hz = 4 Hz.

Η σωστή απάντηση είναι η Γ.

3. Μια πηγή ήχου κινείται με ταχύτητα 20 m/ ^s προς ένα ακίνητο άτομο. Η συχνότητα της πηγής ήχου είναι 380 Hz. Η ταχύτητα του ήχου στον αέρα είναι 400 m/ ^s . Η συχνότητα των ηχητικών κυμάτων που ακούει το άτομο είναι…

Α. 400 Hz

Β. 420 Hz

Γύρω στα 440 Hz

Δ. 460 Hz

Α. 480 Hz

Συζήτηση

Είναι γνωστό ότι:

Ταχύτητα πηγής ήχου (vs ₎ = 20 ms ^-1

Ταχύτητα ακροατή (v _p ) = 0

Συχνότητα πηγής ήχου (f) = 380 Hz

Ταχύτητα ήχου (v) = 400 ms ^-1

Ερώτηση: Συχνότητα των ηχητικών κυμάτων που ακούγονται

Η σωστή απάντηση είναι το Α.

4. Το τρένο Α κινείται με ταχύτητα 72 km/h και το τρένο Β κινείται το ένα προς το άλλο με ταχύτητα 90 km/h. Ο μηχανοδηγός του τρένου Α σφυρίζει με συχνότητα 650 Hz. Αν η ταχύτητα του ήχου στον αέρα είναι 350 ms ^-1 , τότε η συχνότητα που ακούει ο μηχανοδηγός Β από τη σφυρίχτρα Α είναι...

Α. 800 Hz

Β. 740 Hz

Γύρω στα 600 Hz

Δ. 540 Hz

Α. 400 Hz

Συζήτηση

Είναι γνωστό ότι:

Η ταχύτητα του τρένου Α (v _A ) = 72 km/ώρα = 20 m/s, που πλησιάζει το τρένο Β

Η ταχύτητα του τρένου Β (vB ₎ = 90 km/ώρα = 25 m/s, που πλησιάζει το τρένο Α

Η ηχητική συχνότητα του τρένου Α (f _A ) = 650 Hz

Ταχύτητα ήχου στον αέρα (v) = 350 m/s

Ερώτηση: Η συχνότητα που ακούει ο μηχανικός Β από τη σφυρίχτρα Α

Απάντηση:

Η πηγή ήχου βρίσκεται στο τρένο Α και ο ακροατής βρίσκεται στο τρένο Β.

5. Μια πηγή ήχου κινείται με ταχύτητα 20 m/s πλησιάζοντας ένα ακίνητο άτομο. Η συχνότητα της πηγής ήχου είναι 380 Hz και η ταχύτητα του ήχου στον αέρα είναι 400 m/s. Η συχνότητα των ηχητικών κυμάτων που ακούει το άτομο είναι...

Α. 400 Hz

Β. 420 Hz

Γύρω στα 440 Hz

Δ. 460 Hz

Α. 480 Hz

Συζήτηση

Είναι γνωστό ότι:

Η ταχύτητα της ηχητικής πηγής (v _s ) = 20 m/s

Ταχύτητα ακροατή (v _p ) = 0

Συχνότητα πηγής ήχου (f) = 380 Hz

Ταχύτητα ήχου στον αέρα (v) = 400 m/s

Ερώτηση: Συχνότητα του ήχου που ακούγεται

Απάντηση:

Η σωστή απάντηση είναι το Α.

6. Ένα παιδί που στέκεται ακίνητο σφυρίζει με συχνότητα 490 Hz προς ένα αυτοκίνητο που κινείται προς το παιδί, όπως φαίνεται στο σχήμα. Η διαφορά μεταξύ του άμεσου κύματος και του κύματος που ανακλάται από το αυτοκίνητο είναι 10 Hz. Εάν η ταχύτητα του ήχου στον αέρα είναι 340 m/s, τότε η ταχύτητα του αυτοκινήτου είναι...

Α. 6,9 ms^-1

Β. 5,8 ms ^-1

Γ. 4,4 ms ^-1

Δ. 3,8 ms ^-1

Ε. 3,4 ms ^-1

Συζήτηση

Είναι γνωστό ότι:

Συχνότητα ήχου (f) = 490 Hertz

Ταχύτητα ήχου στον αέρα (v) = 340 m/s

Ο ακροατής πλησιάζει την πηγή ήχου έτσι ώστε η συχνότητα του ήχου που ακούει να είναι μεγαλύτερη από τη συχνότητα της πηγής ήχου. Συχνότητα ήχου = 490 Hertz και συχνότητα χαρταετού = 10 Hertz, επομένως η συχνότητα ήχου που ακούγεται (f') = 500 Hertz.

Ερώτηση: Ταχύτητα του αυτοκινήτου

Απάντηση:

Η ταχύτητα του αυτοκινήτου είναι 6,9 m/s.

Η σωστή απάντηση είναι το Α.

7. Ένας μαθητής στέκεται στην άκρη του δρόμου όταν ένα αυτοκίνητο απομακρύνεται από αυτόν με ταχύτητα 40 m/s ενώ ταυτόχρονα κορνάει με συχνότητα 300 Hz. Εάν η ταχύτητα του ήχου στον αέρα είναι 360 m/s, τότε η συχνότητα της κόρνας που ακούει ο μαθητής είναι ….
Α. 250 Hz
Β. 270 Hz
Γύρω στα 300 Hz
Δ. 350 Hz
Α. 400 Hz
Συζήτηση:
Τύπος φαινομένου Doppler για τον ήχο :
f' = συχνότητα του ήχου που ακούει ο ακροατής (1/s = hz)
f = συχνότητα του ήχου που εκπέμπεται από την πηγή (1/s = hz)
v = ταχύτητα του ήχου (m/s)
v_p = ταχύτητα ακροατή (m/s)
v_s = ταχύτητα της ηχητικής πηγής (m/s)
Κανόνες υπογραφής:
το v είναι πάντα θετικό
v_p θετικό αν ο ακροατής πλησιάσει την πηγή του ήχου
v_p αρνητικό αν ο ακροατής απομακρυνθεί από την πηγή του ήχου
v_s θετικό εάν η πηγή ήχου απομακρύνεται από τον ακροατή
v_s αρνητικό εάν η πηγή ήχου πλησιάζει τον ακροατή
v_p = 0 αν ο ακροατής είναι σιωπηλός
v_s = 0 εάν η πηγή ήχου είναι ακόμα
Είναι γνωστό :
v_s = 40 m/s
v_p = 0
f = 300 Hz
v = 360 m/s
Ερωτηθείς :
ΦΑ'
Jawab :

Η σωστή απάντηση είναι η Β.

8. Μια ηχητική πηγή κινείται με ταχύτητα 30 m/s προς ένα άτομο που στέκεται στην άκρη του δρόμου. Η συχνότητα της ηχητικής πηγής είναι 360 Hz και η ταχύτητα του ήχου στον αέρα είναι 380 m/s. Η συχνότητα των ηχητικών κυμάτων που ακούει το άτομο είναι...
Α. 391 Hz
Β. 400 Hz
Γύρω στα 430 Hz
Δ. 440 Hz
Α. 460 Hz
Συζήτηση:
Είναι γνωστό :
v_s = – 30 m/s
v_p = 0
f = 360 Hz
v = 380 m/s
Ερωτηθείς :
ΦΑ'
Jawab :

Η σωστή απάντηση είναι το Α.

9. Ένας ακροατής στέκεται δίπλα σε μια πηγή ήχου με συχνότητα 742 Hz. Μια άλλη πηγή ήχου με συχνότητα 700 Hz κινείται προς τον ακροατή με ταχύτητα 20 m/s. Αν η ταχύτητα του ήχου στον αέρα είναι 340 m/s, τότε η συχνότητα του χαρταετού που ακούει το άτομο είναι…
Α. 2 Hz
Β. 3 Hz
Γύρω στα 4 Hz
Δ. 5 Hz
Α. 6 Hz
Συζήτηση:
Είναι γνωστό :
f₁ = 680 Hz
f₂ = 700 Hz
v_s1 = 0 m/s
v_s2 = – 20 m/s
v = 340 m/s
Ερωτηθείς :
χαρταετός f;
Jawab :
Ο ακροατής στέκεται δίπλα στην πηγή ήχου, επομένως μπορεί να συναχθεί το συμπέρασμα ότι η πηγή ήχου είναι σε ηρεμία σε σχέση με τον ακροατή. Η συχνότητα ήχου που ακούει ο ακροατής από την πηγή ήχου που είναι σε ηρεμία είναι:
742 hz
Μια άλλη πηγή ήχου κινείται. Υπολογίστε τη συχνότητα του ήχου που ακούει ο ακροατής από μια κινούμενη πηγή ήχου:

Η συχνότητα του ηχητικού κύματος = η διαφορά συχνότητας των δύο παρεμβαλλόμενων ηχητικών κυμάτων
Η συχνότητα του χαρταετού είναι:
744 hz – 742 hz = 2 hertz
Η σωστή απάντηση είναι το Α.

10. Δύο αυτοκίνητα Α και Β κινούνται το ένα προς το άλλο με ταχύτητα 20 ms ^-1 και 40 ms ^-1 αντίστοιχα . Το αυτοκίνητο Β στη συνέχεια κόρναρε με συχνότητα 580 Hz, η ταχύτητα του ήχου στον αέρα είναι 330 ms ^-1 , τότε η συχνότητα που ακούει ο οδηγός του αυτοκινήτου Α πριν προσπεράσει το ένα το άλλο είναι….

1. 670 Hz
2. 700 Hz
3. 720 Hz
4. 760 Hz
5. 800 Hz

Συζήτηση

Κανόνες υπογραφής:
το v είναι πάντα θετικό
v_p θετικό αν ο ακροατής πλησιάσει την πηγή του ήχου
v_p αρνητικό αν ο ακροατής απομακρυνθεί από την πηγή του ήχου
v_s θετικό εάν η πηγή ήχου είναι στραμμένη μακριά από τον ακροατή
v_s αρνητικό εάν η πηγή ήχου πλησιάζει τον ακροατή
v_p = 0 αν ο ακροατής είναι σιωπηλός
v_s = 0 εάν η πηγή ήχου είναι ακόμα

Είναι γνωστό ότι:
Συχνότητα πηγής ήχου (f) = 580 Hz
Ταχύτητα ακροατή (v_p) = 20 ms^-1
Η ταχύτητα της πηγής ήχου (v)_s) = -40 ms^-1
Ταχύτητα ήχου (v) = 330 ms^-1
Ερωτηθείς: Συχνότητα ήχου που ακούει ο ακροατής (f')
Απάντηση:

Τύπος φαινομένου Ντόπλερ:
Η σωστή απάντηση είναι η Β.

11. Τα αυτοκίνητα Α και Β απομακρύνονται το ένα από το άλλο. Το αυτοκίνητο Α κινείται με ταχύτητα 36 km/h ^-1 ενώ ηχεί μια μακρά κόρνα με συχνότητα 700 Hz. Η ταχύτητα του ήχου στον αέρα είναι 340 ms ^-1 . Εάν η συχνότητα της κόρνας που ακούει ο οδηγός του αυτοκινήτου Β = 600 Hz, τότε η ταχύτητα του αυτοκινήτου Β είναι….

1. 30 ms^-1
2. 35 ms^-1
3. 40 ms^-1
4. 50 ms^-1
5. 65 ms^-1

Συζήτηση
Είναι γνωστό ότι:
Συχνότητα πηγής ήχου (f) = 700 Hz
Η συχνότητα του ήχου που ακούει ο ακροατής (f') = 600 Hz
Η ταχύτητα της πηγής ήχου (v)_s) = 36 χλμ/ώρα = 36.000 μέτρα / 3600 δευτερόλεπτα = 10 μ/δ
Ταχύτητα ήχου (v) = 340 ms^-1
Ερωτηθείς: Ταχύτητα ακροατή (v_p)
Απάντηση:
v_p αρνητικό επειδή ο ακροατής απομακρύνεται από την πηγή του ήχου.
v_s θετικό επειδή η πηγή του ήχου απομακρύνεται από τον ακροατή.
Η σωστή απάντηση είναι η Γ.

12. Το ασθενοφόρο Α κινείται με ταχύτητα 0,25 v πίσω από το sedan Β, το οποίο κινείται με ταχύτητα 0,2 v προς την ίδια κατεύθυνση με το A. Εκείνη τη στιγμή, το ασθενοφόρο Α ηχεί τη σειρήνα του στα 1.000 Hz. Εάν η ταχύτητα του ήχου είναι v, η συχνότητα που ακούει ο οδηγός του sedan Β είναι…

Α. 1.500 Hz
Β. 1.250 Hz
Γύρω στα 1.111 Hz
Δ. 1.067 Hz
Α. 1.000 Hz

Συζήτηση
Είναι γνωστό :
Συχνότητα πηγής ήχου (f) = 1.000 Hz
Η ταχύτητα της πηγής ήχου (v)_s) = -0,25 v (σε σχέση με το μέσο που άγει τον ήχο)
Ταχύτητα ήχου (v) = v
Ταχύτητα ακροατή (v_p) = -0,2 v (σε σχέση με το μέσο που άγει τον ήχο)
Ερωτηθείς Συχνότητα ήχου που ακούει ο ακροατής (f')
Jawab :

Τύπος φαινομένου Ντόπλερ:
Κανόνες υπογραφής:
το v είναι πάντα θετικό
v_p θετικό αν ο ακροατής πλησιάσει την πηγή του ήχου
v_p αρνητικό αν ο ακροατής απομακρυνθεί από την πηγή του ήχου
v_s θετικό εάν η πηγή ήχου είναι στραμμένη μακριά από τον ακροατή
v_s αρνητικό εάν η πηγή ήχου πλησιάζει τον ακροατή
v_p = 0 αν ο ακροατής είναι σιωπηλός
v_s = 0 εάν η πηγή ήχου είναι ακόμα

Η σωστή απάντηση είναι το Δ.

13. Μια ηχητική πηγή με συχνότητα 640 Hz κινείται προς έναν παρατηρητή με ταχύτητα 20 m/s. Εάν η ταχύτητα του ήχου στον αέρα είναι 340 m/s και ο παρατηρητής απομακρύνεται από την ηχητική πηγή με ταχύτητα 10 m/s, τότε η συχνότητα του ήχου που ακούει ο παρατηρητής είναι…

Α. 600 Hz
Β. 660 Hz
Γύρω στα 900 Hz
Δ. 980 Hz
Α. 1300 Hz

Συζήτηση
Είναι γνωστό :
Συχνότητα πηγής ήχου (f) = 640 Hz
Η ταχύτητα της πηγής ήχου (v_s) = -20 m/s (σε σχέση με τον αέρα ως μέσο αγωγής του ήχου)
Ταχύτητα ήχου (v) = 340 m/s (σε σχέση με τον αέρα ως μέσο μετάδοσης ήχου)
Ταχύτητα ακροατή (v_p) = -10 m/s (σε σχέση με τον αέρα ως μέσο αγωγής του ήχου)
Ερωτηθείς Συχνότητα ήχου που ακούει ο ακροατής (f')
Jawab :
Η σωστή απάντηση είναι η Β.

14. Μια ηχητική πηγή κινείται με ταχύτητα 60 m/s αφήνοντας έναν παρατηρητή πίσω της να κινείται στην ίδια κατεύθυνση με την ηχητική πηγή με ταχύτητα 10 m/s. Εάν η ταχύτητα του ήχου στον αέρα είναι 340 m/s και η συχνότητα της ηχητικής πηγής είναι 800 Hz, τότε η συχνότητα του ήχου που ακούει ο παρατηρητής είναι…
Α. 700 Hz
Β. 800 Hz
Γύρω στα 940 Hz
Δ. 960 Hz
Α. 1.120 Hz
Συζήτηση
Είναι γνωστό :
Συχνότητα πηγής ήχου (f) = 800 Hz
Η ταχύτητα της πηγής ήχου (v_s) = 60 m/s (σε σχέση με τον αέρα ως μέσο αγωγής του ήχου)
Ταχύτητα ήχου (v) = 340 m/s (σε σχέση με τον αέρα ως μέσο μετάδοσης ήχου)
Ταχύτητα ακροατή (v_p) = 10 m/s (σε σχέση με τον αέρα ως μέσο αγωγής του ήχου)
Ερωτηθείς Συχνότητα ήχου που ακούει ο ακροατής (f')
Jawab :

Η σωστή απάντηση είναι το Α.

Πηγή ερώτησης:

Ερωτήσεις Φυσικής για Πανελλαδικές Εξετάσεις Λυκείου/Επαγγελματικού Λυκείου