Doppler efektua: arazoak eta irtenbideak
1.
(1) paper-iturrirantz mugitzen ari den behatzaile bat
(2) iturria behatzaile geldikorrerantz mugitzen ari da
(3) behatzailea eta iturria elkarrengana hurbiltzen dira
(4) behatzailea eta iturria abiadura berean mugitzen ari dira
Entzuten den tonua igorritako iturriaren maiztasuna baino altuagoa bada, goiko zein baieztapen da zuzena :
A. (1), (2) eta (3)
B. (1), (2), (3) eta (4)
C. (1) eta (3)
D. (1) eta (4)
E. (2) eta (4)
Irtenbidea
Doppler efektuaren ekuazioa :
Zeinu araua:
Soinuaren abiadura (v) beti positiboa da
Behatzailearen abiadura (v obs ) positiboa da behatzailea soinuaren iturrirantz mugitzen bada.
Behatzailearen abiadura (v obs ) negatiboa da behatzailea soinuaren iturritik urruntzen bada.
Soinuaren iturria behatzailetik urruntzen bada, iturriaren abiadura (v iturria ) positiboa da.
Soinuaren iturria behatzailerantz mugitzen bada, iturriaren abiadura (v iturria ) negatiboa da.
Behatzailearen abiadura (v obs ) = 0 da behatzailea geldirik badago.
Iturriaren abiadura (v iturria ) = 0 da iturria geldirik badago.
Adibidez :
Behatzailearen abiadura (v obs ) = 60 m/s, behatzailea geldirik badago orduan v obs = 0
Soinuaren abiadura (v iturria ) = 40 m/s da, soinuaren iturria geldirik badago orduan v iturria = 0.
Soinuaren abiadura (v) = 340 m/s
Soinuaren maiztasuna (f) = 1000 Hertz
Behatzaile bat paper-iturrirantz mugitzen
Behatzailearen abiadura ( v obs ) positiboa da behatzailea soinuaren iturrirantz mugitzen bada.
Soinuaren iturria geldirik dagoenez, v iturria = 0 da.
Iturri behatzaile geldikorrerantz mugitzen ari da
Soinuaren iturria behatzaile batengana mugitzen bada, iturriaren abiadura (v iturria ) negatiboa da.
Behatzailea geldirik dagoenez ( v obs ) = 0
Behatzailea eta iturria elkarri hurbiltzen dira
Behatzailearen abiadura (v obs ) positiboa da behatzailea soinuaren iturrirantz mugitzen bada.
Soinuaren iturria behatzailerantz mugitzen bada, iturriaren abiadura (vs iturria ) negatiboa da.
Behatzailea eta iturria abiadura berean mugitzen ari dira
Soinuaren iturria eta behatzailea abiadura berean mugitzen badira, orduan ez da Doppler efekturik gertatzen.
2. Behatzaile bat geldirik 684 Hz-ko maiztasuneko soinu-iturriaren ondoan. Beste bat, 676 Hz-ko soinu-iturria, behatzailearengana 2 n/s-ko abiaduran mugitzen. Aireko soinu-uhinen abiadura 340 m/s bada, zein da behatzaileak entzuten duen taupada-maiztasuna?
Ezaguna:
Soinu iturriaren maiztasuna 1 (f 1 ) = 684 Hz (geldialdian)
Soinu iturriaren maiztasuna 2 (f2 ) = 676 Hz (mugimendua)
Soinu-iturriaren abiadura 2 (v 2 ) = 2 m/s (behatzailerantz mugitzen)
Soinu-uhinen iturriaren abiadura airean (v) = 340 m/s
Bilatzen dena: Behatzaileak entzuten duen taupada-maiztasuna
irtenbidea:
Doppler efektuaren ekuazioa:
Zeinu araua:
Soinuaren abiadura (v) beti positiboa da
Behatzailearen abiadura (v obs ) positiboa da behatzailea soinuaren iturrirantz mugitzen bada.
Behatzailearen abiadura (v obs ) negatiboa da behatzailea soinuaren iturritik urruntzen bada.
Soinuaren iturria behatzailetik urruntzen bada, iturriaren abiadura (v iturria ) positiboa da.
Soinuaren iturria behatzailerantz mugitzen bada, iturriaren abiadura (v iturria ) negatiboa da.
Behatzailearen abiadura (v obs ) = 0 da behatzailea geldirik badago.
Iturriaren abiadura (v iturria ) = 0 da iturria geldirik badago.
Behatzaileak entzuten duen taupada-maiztasuna = 684 Hz – 680 Hz = 4 Hz.
3. Behatzaile geldi batengana 20 m/s-ko abiaduran mugitzen ari den soinu-iturri bat. Soinu-iturriaren maiztasuna = 380 Hz. Airean dauden soinu- uhinen abiadura = 400 ms -1 . Zein da behatzaileak entzuten dituen soinu-uhinen maiztasuna?
Ezaguna:
Soinu-iturriaren abiadura (v iturria ) = 20 m/s
Behatzailearen abiadura (v p ) = 0
Soinu-iturriaren maiztasuna (f) = 380 Hz
Soinu-uhinen iturriaren abiadura (v) = 400 ms -1
Bilatzen dena: Behatzaileak entzuten dituen soinu-uhinen maiztasuna
4. A autoa 72 km/h-ko abiaduran mugitzen da eta B autoa 90 km/h-ko abiaduran, elkarrengana hurbiltzen dira. A autoak 650 Hz-ko maiztasunarekin jo du klaxona. Airean soinu-uhinen abiadura 350 m/s bada, zein da B autoaren gidariak A autotik entzuten duen soinu-maiztasuna?
Ezaguna:
A autoaren abiadura (v A ) = 72 km/h = 20 m/s, hurbildu B autoarengana
B autoaren abiadura (v B ) = 90 km/h = 25 m/s, hurbildu A autoari
A autoaren soinuaren maiztasuna (f A ) = 650 Hz
Soinu-uhinen abiadura airean (v) = 350 m/s
Bilatzen dena: B autoaren gidariak A autotik entzuten duen soinuaren maiztasuna
irtenbidea:
Soinuaren abiadura (v) beti positiboa da
Behatzailearen abiadura (v obs ) positiboa da behatzailea soinuaren iturrirantz mugitzen bada.
Behatzailearen abiadura (v obs ) negatiboa da behatzailea soinuaren iturritik urruntzen bada.
Soinuaren iturria behatzailetik urruntzen bada, iturriaren abiadura (v iturria ) positiboa da.
Soinuaren iturria behatzailerantz mugitzen bada, iturriaren abiadura (v iturria ) negatiboa da.
Behatzailearen abiadura (v obs ) = 0 da behatzailea geldirik badago.
Iturriaren abiadura (v iturria ) = 0 da iturria geldirik badago.
5. Soinu-iturri bat 10 m/s-ko abiaduran mugitzen da behatzaile geldi batengana hurbiltzen. Soinu-iturriaren maiztasuna 380 Hz da eta soinu-uhinen abiadura airean 400 m/s-koa. Zein da behatzaileak entzuten dituen soinu-uhinen maiztasuna?
Ezaguna:
Soinu-iturriaren abiadura (vs ) = 20 m/s
Behatzailearen abiadura (v p ) = 0
Soinu-iturriaren maiztasuna (f) = 380 Hz
Soinu-uhinen abiadura airean (v) = 400 m/s
Bilatzen dena: Behatzaileak entzuten dituen soinu-uhinen maiztasuna
irtenbidea:
Soinuaren abiadura (v) beti positiboa da
Behatzailearen abiadura (v obs ) positiboa da behatzailea soinuaren iturrirantz mugitzen bada.
Behatzailearen abiadura (v obs ) negatiboa da behatzailea soinuaren iturritik urruntzen bada.
Soinuaren iturria behatzailetik urruntzen bada, iturriaren abiadura (v iturria ) positiboa da.
Soinuaren iturria behatzailerantz mugitzen bada, iturriaren abiadura (v iturria ) negatiboa da.
Behatzailearen abiadura (v obs ) = 0 da behatzailea geldirik badago.
Iturriaren abiadura (v iturria ) = 0 da iturria geldirik badago.
6. 490 Hz-ko soinu-uhinak igortzen dituen behatzaile geldi baterantz mugitzen ari den auto bat. Entzuten den taupada-maiztasuna 10 Hz-koa da. Airean soinu-uhinen abiadura 340 m/s-koa bada, zein da autoaren abiadura?
Ezaguna:
Soinuaren maiztasuna (f) = 490 Hertz
Soinu-uhinen abiadura airean (v) = 340 m/s
Behatzailea soinu-iturrira hurbiltzen da, entzuten den soinuaren maiztasuna soinu-iturriaren maiztasuna baino handiagoa izan dadin . Soinuaren maiztasuna = 490 Hertz eta taupada-maiztasuna = 10 Hertz, beraz, behatzaileak entzuten duen soinuaren maiztasuna (f') = 500 Hertz da.
Bilatzen dena: autoaren abiadura
irtenbidea:
Doppler efektuaren ekuazioa:
Zeinu araua:
Soinuaren abiadura (v) beti positiboa da
Behatzailearen abiadura (v obs ) positiboa da behatzailea soinuaren iturrirantz mugitzen bada.
Behatzailearen abiadura (v obs ) negatiboa da behatzailea soinuaren iturritik urruntzen bada.
Soinuaren iturria behatzailetik urruntzen bada, iturriaren abiadura (v iturria ) positiboa da.
Soinuaren iturria behatzailerantz mugitzen bada, iturriaren abiadura (v iturria ) negatiboa da.
Behatzailearen abiadura (v obs ) = 0 da behatzailea geldirik badago.
Iturriaren abiadura (v iturria ) = 0 da iturria geldirik badago.
Autoaren abiadura 6.9 m/s-koa da.
7. 930 Hz-ko sirena jotzen ari zen polizia-autoak motozikleta batean ihesi joan zen norbaiten atzetik joan zen, eta honek 72 km.h -1 abiaduran egin zuen . Polizia-autoen abiadura 108 km.h -1- ra iristen da . Airean soinuaren abiadura 340 ms-1 bada, orduan motorzaleek entzuten dituzten sirena-hotsen maiztasuna …
irtenbidea:
Zeinu araua:
Soinuaren abiadura (v) beti positiboa da
Behatzailearen abiadura (v obs ) positiboa da behatzailea soinuaren iturrirantz mugitzen bada.
Behatzailearen abiadura (v obs ) negatiboa da behatzailea soinuaren iturritik urruntzen bada.
Soinuaren iturria behatzailetik urruntzen bada, iturriaren abiadura (v iturria ) positiboa da.
Soinuaren iturria behatzailerantz mugitzen bada, iturriaren abiadura (v iturria ) negatiboa da.
Behatzailearen abiadura (v obs ) = 0 da behatzailea geldirik badago.
Iturriaren abiadura (v iturria ) = 0 da iturria geldirik badago.
Ezaguna:
Soinu-iturriaren maiztasuna (f) = 930 Hz
Behatzailearen abiadura (v p ) = 72 km/h -1 = 72 (1000 metro) / 3600 (segundo) = 72,000/3600 metro/segundo = 20 m/s = -20 ms -1
Soinu-iturriaren abiadura (v iturria ) = 108 km/h -1 = 108 (1000 metro) / (3600 segundo) = 108,000 / 3600 metro/segundo = 30 m/s = -30 ms -1
Soinu-uhinen iturriaren abiadura (v) = 340 ms -1
Bilatzen dena: Behatzaile batek entzuten dituen soinu-uhinen maiztasuna (f')
irtenbidea:
Doppler efektuaren ekuazioa:
8. Anbulantzia bat 72 km/h - ko abiaduran mugitzen da, 1500 Hz-ko maiztasuneko sirena jotzen duen bitartean. Motoziklistak 20 ms -1- ko abiaduran mugitzen dira anbulantziekin kontrako noranzkoetan. Airean soinuaren abiadura 340 ms -1 bada , orduan motoziklistak anbulantziara hurbiltzean eta urruntzean entzuten dituzten maiztasunen arteko erlazioa …
Ezaguna:
Soinu-iturriaren maiztasuna (f) = 1500 Hz
Behatzailearen abiadura (v p ) = 20 m/s
Soinu-iturriaren abiadura (v iturria ) = 72 km/h = 72 (1000 metro) / 3600 segundo = 72,000/3600 metro/segundo = 20 m/s
Soinu-uhinen iturriaren abiadura (v) = 340 m/s
Bilatzen dena: Motozikleta gidariek anbulantziara hurbiltzean eta handik urruntzean entzuten dituzten maiztasunen arteko erlazioa
irtenbidea:
Doppler efektuaren ekuazioa:
Anbulantzietara hurbiltzen diren motorzaleek entzuten dituzten maiztasunak
Biak kontrako noranzkoan daude, beraz, motozikleta anbulantzia-autoari hurbiltzen zaionean, biak elkarri hurbiltzen zaizkio. v p positiboa da entzulea soinu-iturrira hurbiltzen bada eta v s negatiboa da soinu-iturria entzulearengana hurbiltzen bada.
Maiztasunak entzuten dituzte motorzaleek anbulantziatik urruntzen direnean
Biak kontrako noranzkoan daude, beraz, motozikleta anbulantziatik urruntzen denean, biak elkarrengandik urruntzen dira. v p negatiboa da entzulea soinu-iturritik urrun badago eta v s positiboa da soinu-iturria entzulearengandik urrun badago.
Motozikleta-gidariek anbulantziara hurbiltzean eta handik urruntzean entzuten dituzten maiztasunen arteko erlazioa
- Zer da Doppler efektua?
- Erantzuna: Doppler efektuak uhin baten maiztasunaren edo uhin-luzeraren aldaketa deskribatzen du uhin-iturriarekiko mugitzen ari den behatzaile batekin alderatuta.
- Nola agertzen da Doppler efektua soinu-uhinetan?
- Erantzuna: Soinu-iturri bat behatzaile batengana hurbiltzen denean, behatzaileak maiztasun (edo tonu) handiagoa hautematen du iturria geldirik dagoenean baino. Alderantziz, soinu-iturria behatzailetik urruntzen den heinean, hautematen den maiztasuna txikiagoa da.
- Zein da Doppler efektuari dagokionez gorrirantz eta urdinrantz desplazamenduaren arteko aldea?
- Erantzuna: Uhin elektromagnetikoei dagokienez (argia bezala), gorrirantz desplazamenduak argiaren uhin-luzera luzeagoetara (edo maiztasun baxuagoetara) desplazamendua adierazten du iturria behatzaile batetik urruntzen denean. Urdinrantz desplazamenduak, berriz, argiaren uhin-luzera laburragoetara (edo maiztasun altuagoetara) desplazamendua adierazten du iturria behatzailearengana mugitzen denean.
- Nola eragiten die Doppler efektuak galaxiei eta haien mugimenduari unibertsoan?
- Erantzuna: Galaxia askok gorrirantz desplazamendua erakusten dute, eta horrek adierazten du gugandik urruntzen ari direla. Behaketa hau unibertsoaren hedapenaren froga garrantzitsua da.
- Zer nolako papera jokatzen du Doppler efektuak eguraldi radarren teknologian?
- Erantzuna: Doppler radarrak objektu mugikorrek, hala nola euri tantek edo txingorrek, eragindako radar seinale islatuaren maiztasunaren aldaketa neurtzen du. Horri esker, meteorologoek prezipitazioen mugimendua detektatu eta haizearen abiadura eta norabidea neurtu ditzakete.
- Doppler efektua soinu eta argi uhinetan bakarrik ikusten al da?
- Erantzuna: Ez, Doppler efektua edozein uhin motatan ikus daiteke, soinua, argia edo bestelako erradiazio elektromagnetikoa izan. Iturriaren eta behatzailearen arteko mugimendu erlatiboa besterik ez du behar.
- Nola eragiten du iturriaren eta behatzailearen arteko abiadura erlatiboak Doppler efektuaren magnitudean?
- Erantzuna: Zenbat eta handiagoa izan iturriaren eta behatzailearen arteko abiadura erlatiboa, orduan eta nabarmenagoa izango da Doppler desplazamendua. Adibidez, azkar mugitzen den anbulantzia batek tonu aldaketa nabarmenagoa sortuko du ondotik pasatzen denean, poliki mugitzen den batekin alderatuta.
- Zergatik ez dugu Doppler efektua nabaritzen gauez guregana hurbiltzen den auto baten faroen argitan?
- Erantzuna: Doppler efektua autoaren faroetan gertatzen den arren, autoaren abiadura argiaren abiadurarekin alderatuta askoz txikiegia da. Beraz, argiaren maiztasun/uhin-luzeraren Doppler aldaketa txikia da eta ezin du giza begiak hauteman.
- Nola erabiltzen dute saguzarrek bezalako animaliek Doppler efektua?
- Erantzuna: Saguzarrek ekolokazioa erabiltzen dute, soinu-uhinak igortzen dituzte eta oihartzunak entzuten dituzte harrapakinak kokatu eta harrapatzeko. Doppler efektuak eragina du saguzarra edo bere harrapakinak mugitzen direnean, oihartzun bidezko soinu-uhinen maiztasunean aldaketa bat eraginez, eta saguzarrak hori detektatu eta mugimendua eta distantzia ebaluatzeko erabil dezake.
- Nola erlazionatzen da Doppler efektua larrialdi-ibilgailu baten sirenarekin?
- Erantzuna: Sirena duen larrialdi-ibilgailu bat hurbiltzen denean, soinu-uhinak konprimitu egiten dira, maiztasun edo tonu altuagoa sortuz. Ibilgailua igaro eta urruntzen doan heinean, soinu-uhinak luzatu egiten dira, maiztasun edo tonu baxuagoa sortuz. Hau da Doppler efektua martxan, eta horregatik soinu desberdina du sirenak ibilgailua hurbildu eta gero urrundu ahala.
