Doppleri efekti näidisküsimused

14 näidet Doppleri efekti küsimustest

1. Järgmisest väitest:
(1) P läheneb S-ile, mis on paigalseisev
(2) S läheneb P-le, mis on paigalseisev
(3) P ja S lähenevad teineteisele
(4) S ja P liiguvad sama kiirusega
Kui P (kuulaja) kuuleb heli mille sagedus on kõrgem kui S (allika) kiiratav sagedus, siis on õige väide...
A. Ainult punktid (1), (2) ja (3)
B. (1), (2), (3) ja (4)
Ainult C. (1) ja (3)
D. Ainult punktid (1) ja (4)
Ainult punktid E (2) ja (4)
Arutelu

Selle matemaatiliseks tõestamiseks teostame kõigepealt allpool käsitletud arvutused. Järgnevad andmed on oletus.
Kuulaja kiirus (v_p) = 60 m/s, kui kuulaja on vait, siis vp = 0
Heliallika kiirus (v)_s) = 40 m/s, kui heliallikas on paigal, siis vs = 0
Heli kiirus (v) = 340 m/s
Heli sagedus (f) = 1000 hertsi

P läheneb S-le, mis on paigalseisev
vp on positiivne, kui kuulaja läheneb heliallikale
Heliallikas on vaikne, nii et v_s = 0

S läheneb P-le, mis on paigalseisev
vs negatiivne, kui heliallikas läheneb kuulajale
Kuulaja oli vait, nii et v_p = 0

P ja S lähenevad teineteisele
vp on positiivne, kui kuulaja läheneb heliallikale
vs negatiivne, kui heliallikas läheneb kuulajale

S ja P liiguvad sama kiirusega
Kui heliallikas ja kuulaja liiguvad sama kiirusega, siis Doppleri efekti ei teki.
Õige vastus on A.

2. Kuulaja seisab 684 Hz sagedusega heliallika kõrval. Teine, 676 Hz sagedusega heliallikas liigub kuulaja poole kiirusega 2 m/s.^-1Kui heli levimiskiirus õhus on 340 ms^-1, siis kuulaja poolt kuuldud lohe sagedus on...
A. 2 Hz
B. 3 Hz
C. 4 Hz
Sagedus: 5 Hz
E. 6 Hz
Arutelu
On teada, et:
Heliallika 1 sagedus (f₁) = 684 Hz (vaikne)
Frekuensi heliallikas 2 (f₂) = 676 Hz (liikuv)
Heliallika 2 kiirus (v₂) = 2 m/s (kuulaja poole liikudes)
Heli kiirus õhus (v) = 340 m/s
Küsiti: Kuulaja poolt kuuldud lohe sagedus
Vastus:
Esmalt arvuta kuulajale lähemale liikuva heliallika kuuldava heli sagedus.

Lohe sagedus = kuulaja poolt kuuldud kahe helisageduse vahe = statsionaarse heliallika sagedus – liikuva heliallika sagedus = 684 Hz – 680 Hz = 4 Hz.

Õige vastus on C.

3. Heliallikas liigub kiirusega 20 m/ ^s seisva inimese suunas. Heliallika sagedus on 380 Hz. Heli kiirus õhus on 400 m/ ^s . Inimese poolt kuuldud helilainete sagedus on…

A. 400 Hz

B. 420 Hz

C. 440 Hz

Sagedus: 460 Hz

E. 480 Hz

Arutelu

On teada, et:

Heliallika kiirus (vs ₎ = 20 ms ^-1

Kuulaja kiirus (vp ₎ = 0

Heliallika sagedus (f) = 380 Hz

Heli kiirus (v) = 400 ms ^-1

Küsiti: Kuuldud helilainete sagedus

Õige vastus on A.

4. Rong A liigub kiirusega 72 km/h ja rong B liigub teineteise poole kiirusega 90 km/h. Rongi A juht puhub vilet sagedusega 650 Hz. Kui heli kiirus õhus on 350 ms⁻¹ ^, siis on vile A juhi poolt B kuuletav sagedus...

A. 800 Hz

B. 740 Hz

C. 600 Hz

Sagedus: 540 Hz

E. 400 Hz

Arutelu

On teada, et:

Rongi A kiirus (v _A ) = 72 km/h = 20 m/s, lähenedes rongile B

Rongi B kiirus (vB ₎ = 90 km/h = 25 m/s, lähenedes rongile A

Rongi A helisagedus (fA ₎ = 650 Hz

Heli kiirus õhus (v) = 350 m/s

Küsimus: Vile A poolt insener B poolt kuuldud sagedus

Vastus:

Heliallikas on rongis A ja kuulaja on rongis B.

5. Heliallikas liigub kiirusega 20 m/s ja läheneb seisvale inimesele. Heliallika sagedus on 380 Hz ja heli kiirus õhus on 400 m/s. Inimese poolt kuuldud helilainete sagedus on...

A. 400 Hz

B. 420 Hz

C. 440 Hz

Sagedus: 460 Hz

E. 480 Hz

Arutelu

On teada, et:

Heliallika kiirus (vs ₎ = 20 m/s

Kuulaja kiirus (vp ₎ = 0

Heliallika sagedus (f) = 380 Hz

Heli kiirus õhus (v) = 400 m/s

Küsiti: Kuuldud heli sagedus

Vastus:

Õige vastus on A.

6. Paigal seisev laps puhub vilet sagedusega 490 Hz lapse poole liikuva auto suunas, nagu joonisel näidatud. Otseheli ja autolt peegeldunud laine vahe on 10 Hz. Kui heli kiirus õhus on 340 m/s, siis auto kiirus on...

A. 6,9 ms^-1

B. 5,8 ms ^-1

C. 4,4 ms ^-1

D. 3,8 ms ^-1

Näiteks 3,4 ms ^-1

Arutelu

On teada, et:

Heli sagedus (f) = 490 hertsi

Heli kiirus õhus (v) = 340 m/s

Kuulaja läheneb heliallikale nii, et kuuldud heli sagedus on suurem kui heliallika sagedus. Heli sagedus = 490 hertsi ja lohe sagedus = 10 hertsi, seega kuuldud heli sagedus (f') = 500 hertsi.

Küsiti: Auto kiirus

Vastus:

Auto kiirus on 6,9 m/s.

Õige vastus on A.

7. Õpilane seisab tee ääres, kui auto liigub õpilase eest kiirusega 40 m/s ja annab samal ajal 300 Hz sagedusega signaali. Kui heli kiirus õhus on 360 m/s, siis õpilase poolt kuuldud signaali sagedus on ….
A. 250 Hz
B. 270 Hz
C. 300 Hz
Sagedus: 350 Hz
E. 400 Hz
Arutelu:
Doppleri efekti valem heli jaoks :
f' = kuulaja poolt kuuldud heli sagedus (1/s = Hz)
f = allika tekitatava heli sagedus (1/s = Hz)
v = heli kiirus (m/s)
v_p = kuulaja kiirus (m/s)
v_s = heliallika kiirus (m/s)
Märkide reeglid:
v on alati positiivne
v_p positiivne, kui kuulaja läheneb heliallikale
v_p negatiivne, kui kuulaja liigub heliallikast eemale
v_s positiivne, kui heliallikas liigub kuulajast eemale
v_s negatiivne, kui heliallikas läheneb kuulajale
v_p = 0, kui kuulaja on vait
v_s = 0, kui heliallikas on endiselt
On teada :
v_s = 40 m/s
v_p = 0
f = 300 Hz
v = 360 m/s
Küsis :
F'
Jawab :

Õige vastus on B.

8. Heliallikas liigub kiirusega 30 m/s tee ääres seisva inimese poole. Heliallika sagedus on 360 Hz ja heli kiirus õhus on 380 m/s. Inimese poolt kuuldud helilainete sagedus on...
A. 391 Hz
B. 400 Hz
C. 430 Hz
Sagedus: 440 Hz
E. 460 Hz
Arutelu:
On teada :
v_s = – 30 m/s
v_p = 0
f = 360 Hz
v = 380 m/s
Küsis :
F'
Jawab :

Õige vastus on A.

9. Kuulaja seisab 742 Hz sagedusega heliallika kõrval. Teine 700 Hz sagedusega heliallikas liigub kuulaja poole kiirusega 20 m/s. Kui heli kiirus õhus on 340 m/s, siis inimese poolt kuuldud lohe sagedus on…
A. 2 Hz
B. 3 Hz
C. 4 Hz
Sagedus: 5 Hz
E. 6 Hz
Arutelu:
On teada :
f₁ = 680 Hz
f₂ = 700 Hz
v_s1 = 0 m/s
v_s2 = – 20 m/s
v = 340 m/s
Küsis :
f lohe?
Jawab :
Kuulaja seisab heliallika kõrval, seega võib järeldada, et heliallikas on kuulaja suhtes paigal. Kuulaja poolt paigal olevast heliallikast kuuletav helisagedus on:
742 Hz
Teine heliallikas liigub. Arvutage kuulaja poolt liikuvast heliallikast kuuldava heli sagedus:

Helilaine sagedus = kahe interfereeruva helilaine sageduse erinevus
Lohe sagedus on:
744 Hz – 742 Hz = 2 hertsi
Õige vastus on A.

10. Kaks autot A ja B liiguvad teineteise poole kiirustega vastavalt 20 ms ^-1 ja 40 ms ^-1 . Seejärel annab auto B signaali sagedusega 580 Hz, heli kiirus õhus on 330 ms ^-1 , seejärel kuuleb auto A juht enne teineteisest möödasõitu järgmist sagedust….

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

Arutelu

Märkide reeglid:
v on alati positiivne
v_p positiivne, kui kuulaja läheneb heliallikale
v_p negatiivne, kui kuulaja liigub heliallikast eemale
v_s positiivne, kui heliallikas on kuulajast eemale suunatud
v_s negatiivne, kui heliallikas läheneb kuulajale
v_p = 0, kui kuulaja on vait
v_s = 0, kui heliallikas on endiselt

On teada, et:
Heliallika sagedus (f) = 580 Hz
Kuulaja kiirus (v_p) = 20 ms^-1
Heliallika kiirus (v)_s) = -40 ms^-1
Heli kiirus (v) = 330 ms^-1
Küsis: Kuulaja poolt kuuldud heli sagedus (f')
Vastus:

Doppleri efekti valem:
Õige vastus on B.

11. Autod A ja B liiguvad teineteisest eemale. Auto A liigub kiirusega 36 km/h ^-1 , andes samal ajal pikka signaali sagedusega 700 Hz. Heli kiirus õhus on 340 ms ^-1 . Kui auto B juhi kuuletava signaali sagedus = 600 Hz, siis auto B kiirus on….

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

Arutelu
On teada, et:
Heliallika sagedus (f) = 700 Hz
Kuulaja poolt kuuldud heli sagedus (f') = 600 Hz
Heliallika kiirus (v)_s) = 36 km/h = 36 000 meetrit / 3600 sekundit = 10 m/s
Heli kiirus (v) = 340 ms^-1
Küsis: Kuulaja kiirus (v_p)
Vastus:
v_p negatiivne, kuna kuulaja liigub heliallikast eemale.
v_s positiivne, kuna heliallikas liigub kuulajast eemale.
Õige vastus on C.

12. Kiirabi A liigub kiirusega 0,25 V sedaani B taga, mis liigub kiirusega 0,2 V samas suunas kui A. Sel ajal annab kiirabi A sireeni sagedusega 1.000 Hz. Kui heli kiirus on v, siis sedaani B juhi poolt kuuldav sagedus on…

A. 1.500 Hz
B. 1.250 Hz
C. 1.111 Hz
Sagedus: 1.067 Hz
E. 1.000 Hz

Arutelu
On teada :
Heliallika sagedus (f) = 1.000 Hz
Heliallika kiirus (v)_s) = -0,25 v (heli juhtiva keskkonna suhtes)
Heli kiirus (v) = v
Kuulaja kiirus (v_p) = -0,2 v (heli juhtiva keskkonna suhtes)
Küsis Kuulaja poolt kuuldud heli sagedus (f')
Jawab :

Doppleri efekti valem:
Märkide reeglid:
v on alati positiivne
v_p positiivne, kui kuulaja läheneb heliallikale
v_p negatiivne, kui kuulaja liigub heliallikast eemale
v_s positiivne, kui heliallikas on kuulajast eemale suunatud
v_s negatiivne, kui heliallikas läheneb kuulajale
v_p = 0, kui kuulaja on vait
v_s = 0, kui heliallikas on endiselt

Õige vastus on D.

13. Heliallikas sagedusega 640 Hz liigub vaatleja poole kiirusega 20 m/s. Kui heli kiirus õhus on 340 m/s ja vaatleja liigub heliallikast eemale kiirusega 10 m/s, siis vaatleja poolt kuuldud heli sagedus on…

A. 600 Hz
B. 660 Hz
C. 900 Hz
Sagedus: 980 Hz
E. 1300 Hz

Arutelu
On teada :
Heliallika sagedus (f) = 640 Hz
Heliallika kiirus (v_s) = -20 m/s (õhu kui helijuhtiva keskkonna suhtes)
Heli kiirus (v) = 340 m/s (õhu kui heliülekandekeskkonna suhtes)
Kuulaja kiirus (v_p) = -10 m/s (õhu kui helijuhtiva keskkonna suhtes)
Küsis Kuulaja poolt kuuldud heli sagedus (f')
Jawab :
Õige vastus on B.

14. Heliallikas liigub kiirusega 60 m/s, jättes enda taha vaatleja, kes liigub heliallikaga samas suunas kiirusega 10 m/s. Kui heli kiirus õhus on 340 m/s ja heliallika sagedus on 800 Hz, siis vaatleja poolt kuuldud heli sagedus on…
A. 700 Hz
B. 800 Hz
C. 940 Hz
Sagedus: 960 Hz
E. 1.120 Hz
Arutelu
On teada :
Heliallika sagedus (f) = 800 Hz
Heliallika kiirus (v_s) = 60 m/s (õhu kui helijuhtiva keskkonna suhtes)
Heli kiirus (v) = 340 m/s (õhu kui heliülekandekeskkonna suhtes)
Kuulaja kiirus (v_p) = 10 m/s (õhu kui helijuhtiva keskkonna suhtes)
Küsis Kuulaja poolt kuuldud heli sagedus (f')
Jawab :

Õige vastus on A.

Küsimuse allikas:

Füüsika riikliku eksami küsimused gümnaasiumile/kutsekoolile