Dæmi um spurningar um Doppler-áhrif

14 dæmi um spurningar um Doppler-áhrif

1. Úr eftirfarandi fullyrðingu:
(1) P nálgast S sem er kyrrstætt
(2) S nálgast P sem er kyrrstætt
(3) P og S nálgast hvort annað
(4) S og P hreyfast á sama hraða
Ef P (hlustandi) heyrir hljóð með hærri tíðni en tíðnin sem S (uppspretta) gefur frá sér, þá er rétta fullyrðingin ...
A. Aðeins (1), (2) og (3)
B. (1), (2), (3) og (4)
Aðeins C. (1) og (3)
Aðeins D. (1) og (4)
Aðeins E. (2) og (4)
Umræða

Til að sanna þetta stærðfræðilega framkvæmum við fyrst útreikningana eins og rætt er um hér að neðan. Eftirfarandi gögn eru forsendur.
Hlustunarhraði (v_p) = 60 m/s, ef hlustandinn er þögull þá er vp = 0
Hraði hljóðgjafans (v)_s) = 40 m/s, ef hljóðgjafinn er kyrrstæður þá er vs = 0
Hljóðhraði (v) = 340 m/s
Hljóðtíðni (f) = 1000 Hertz

P nálgast S sem er kyrrstætt
VP er jákvætt ef hlustandinn nálgast hljóðgjafann
Hljóðgjafinn er hljóðlaus svo að v_s = 0

S nálgast P sem er kyrrstætt
á móti neikvæðu ef hljóðgjafinn nálgast hlustandann
Hlustandinn var þögull svo að v_p = 0

P og S nálgast hvort annað
VP er jákvætt ef hlustandinn nálgast hljóðgjafann
á móti neikvæðu ef hljóðgjafinn nálgast hlustandann

S og P hreyfast á sama hraða
Ef hljóðgjafinn og hlustandinn hreyfast á sama hraða, þá kemur Doppler-áhrifin ekki fram.
Rétta svarið er A.

2. Hlustandi stendur við hlið hljóðgjafa með tíðnina 684 Hz. Önnur hljóðgjafi með tíðnina 676 Hz færist í átt að hlustandanum á hraðanum 2 m/s.^-1Ef hraði hljóðútbreiðslu í lofti er 340 ms^-1, þá er tíðni flugdrekans sem hlustandinn heyrir...
A. 2 Hz
B. 3 Hz
C. 4 Hz
D. 5 Hz
E. 6 Hz
Umræða
Það er vitað að:
Tíðni hljóðgjafa 1 (f₁) = 684 Hz (rólegt)
Frekuensi hljóðgjafi 2 (f₂) = 676 Hz (á hreyfingu)
Hraði hljóðgjafans 2 (v₂) = 2 m/s (í átt að hlustandanum)
Hljóðhraði í lofti (v) = 340 m/s
Spurt: Tíðni flugdrekans sem hlustandinn heyrir
Svar:
Byrjið á að reikna út tíðni hljóðsins sem heyrist frá hljóðgjafanum sem færist nær hlustandanum.

Flugdrekatíðni = munurinn á tveimur hljóðtíðnum sem hlustandinn heyrir = tíðni kyrrstæðrar hljóðgjafa – tíðni hreyfanlegrar hljóðgjafa = 684 Hz – 680 Hz = 4 Hz.

Rétta svarið er C.

3. Hljóðgjafi færist með hraða 20 m/ ^s að kyrrstæðri manneskju. Tíðni hljóðgjafans er 380 Hz. Hraði hljóðs í lofti er 400 m/ ^s . Tíðni hljóðbylgjanna sem viðkomandi heyrir er…

A. 400 Hz

B. 420 Hz

C. 440 Hz

D. 460 Hz

E. 480 Hz

Umræða

Það er vitað að:

Hraði hljóðgjafans (v/ _s ) = 20 ms ^-1

Hlustunarhraði (v _p ) = 0

Tíðni hljóðgjafa (f) = 380 Hz

Hljóðhraði (v) = 400 ms ^-1

Spurt: Tíðni hljóðbylgna sem heyrast

Rétta svarið er A.

4. Lest A er á 72 km/klst hraða og lest B er á 90 km/klst hraða. Bílstjóri lestar A blæs í flautu með tíðninni 650 Hz. Ef hljóðhraðinn í lofti er 350 ms ^-1 , þá er tíðnin sem ökumaður B heyrir frá flautu A ...

A. 800 Hz

B. 740 Hz

C. 600 Hz

D. 540 Hz

E. 400 Hz

Umræða

Það er vitað að:

Hraði lestar A (v _A ) = 72 km/klst = 20 m/s, nálgast lest B

Hraði lestar B (v _B ) = 90 km/klst = 25 m/s, nálgast lest A

Hljóðtíðni lestar A (fA ₎ = 650 Hz

Hljóðhraði í lofti (v) = 350 m/s

Spurning: Tíðnin sem verkfræðingur B heyrir frá flautu A

Svar:

Hljóðgjafinn er í lest A og hlustandinn er í lest B.

5. Hljóðgjafi hreyfist með hraða 20 m/s og nálgast kyrrstæða manneskju. Tíðni hljóðgjafans er 380 Hz og hraði hljóðsins í lofti er 400 m/s. Tíðni hljóðbylgjanna sem viðkomandi heyrir er...

A. 400 Hz

B. 420 Hz

C. 440 Hz

D. 460 Hz

E. 480 Hz

Umræða

Það er vitað að:

Hraði hljóðgjafans (v _s ) = 20 m/s

Hlustunarhraði (v _p ) = 0

Tíðni hljóðgjafa (f) = 380 Hz

Hljóðhraði í lofti (v) = 400 m/s

Spurt: Tíðni hljóðs sem heyrist

Svar:

Rétta svarið er A.

6. Barn sem stendur kyrrt blæs í flautu á tíðninni 490 Hz í átt að bíl sem ekur í átt að barninu eins og sýnt er á myndinni. Munurinn á beinu bylgjunni og bylgjunni sem endurkastast frá bílnum er 10 Hz. Ef hljóðhraði í lofti er 340 m/s, þá er hraði bílsins...

A. 6,9 ms^-1

B. 5,8 ms ^-1

C. 4,4 ms ^-1

D. 3,8 ms ^-1

E. 3,4 ms ^-1

Umræða

Það er vitað að:

Hljóðtíðni (f) = 490 Hertz

Hljóðhraði í lofti (v) = 340 m/s

Hlustandi nálgast hljóðgjafann þannig að tíðni hljóðsins sem hann heyrir er hærri en tíðni hljóðgjafans. Hljóðtíðni = 490 Hertz og tíðni flugdreka = 10 Hertz, þannig að heyrnartíðni hljóðsins (f') = 500 Hertz.

Spurt: Hraði bílsins

Svar:

Hraði bílsins er 6,9 m/s.

Rétta svarið er A.

7. Nemandi stendur við vegkantinn þegar bíll ekur frá honum á 40 m/s hraða og gefur frá sér hljóð með tíðninni 300 Hz. Ef hljóðhraðinn í lofti er 360 m/s, þá er tíðni hljóðflautunnar sem nemandinn heyrir ....
A. 250 Hz
B. 270 Hz
C. 300 Hz
D. 350 Hz
E. 400 Hz
Umræða:
Formúla fyrir Doppler-áhrif hljóðs :
f' = tíðni hljóðs sem hlustandinn heyrir (1/s = hz)
f = tíðni hljóðs sem uppsprettan gefur frá sér (1/s = hz)
v = hljóðhraði (m/s)
v_p = hlustunarhraði (m/s)
v_s = hraði hljóðgjafans (m/s)
Reglur um undirskrift:
v er alltaf jákvætt
v_p jákvætt ef hlustandinn nálgast hljóðgjafann
v_p neikvætt ef hlustandinn færir sig frá hljóðgjafanum
v_s jákvætt ef hljóðgjafinn færist frá hlustandanum
v_s neikvætt ef hljóðgjafinn nálgast hlustandann
v_p = 0 ef hlustandinn er þögull
v_s = 0 ef hljóðgjafinn er enn
Það er vitað :
v_s = 40 m/s
v_p = 0
f = 300 Hz
v = 360 m/s
Spurði :
f’
Jawab :

Rétta svarið er B.

8. Hljóðgjafi ferðast með hraða 30 m/s í átt að manneskju sem stendur við vegkantinn. Tíðni hljóðgjafans er 360 Hz og hraði hljóðsins í lofti er 380 m/s. Tíðni hljóðbylgjanna sem viðkomandi heyrir er...
A. 391 Hz
B. 400 Hz
C. 430 Hz
D. 440 Hz
E. 460 Hz
Umræða:
Það er vitað :
v_s = – 30 m/s
v_p = 0
f = 360 hz
v = 380 m/s
Spurði :
f’
Jawab :

Rétta svarið er A.

9. Hlustandi stendur við hlið hljóðgjafa með tíðnina 742 Hz. Önnur hljóðgjafi með tíðnina 700 Hz færist að hlustandanum á hraðanum 20 m/s. Ef hljóðhraði í lofti er 340 m/s, þá er tíðni flugdrekans sem viðkomandi heyrir ...
A. 2 Hz
B. 3 Hz
C. 4 Hz
D. 5 Hz
E. 6 Hz
Umræða:
Það er vitað :
f₁ = 680 Hz
f₂ = 700 Hz
v_s1 = 0 m/s
v_s2 = – 20 m/s
v = 340 m/s
Spurði :
f flugdreka?
Jawab :
Hlustandi stendur við hlið hljóðgjafans, þannig að hægt er að álykta að hljóðgjafinn sé kyrrstæður miðað við hlustandann. Hljóðtíðnin sem hlustandi heyrir frá hljóðgjafanum sem er kyrrstæður er:
742 hz
Önnur hljóðgjafi er á hreyfingu. Reiknaðu út hljóðtíðnina sem hlustandinn heyrir frá hljóðgjafa á hreyfingu:

Tíðni hljóðbylgjunnar = mismunurinn á tíðni tveggja truflandi hljóðbylgjanna
Tíðni flugdreka er:
744 hz – 742 hz = 2 hertz
Rétta svarið er A.

10. Tveir bílar A og B eru að aka hvor að öðrum á hraðanum 20 ms⁻¹ ^og 40 ms⁻¹ ^, talið í sömu röð . Bíll B gefur þá frá sér hljóð með tíðninni 580 Hz, hljóðhraðinn í lofti er 330 ms⁻¹ ^, þá er tíðnin sem ökumaður bíls A heyrir áður en þeir keyra fram úr hvor öðrum….

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

Umræða

Reglur um undirskrift:
v er alltaf jákvætt
v_p jákvætt ef hlustandinn nálgast hljóðgjafann
v_p neikvætt ef hlustandinn færir sig frá hljóðgjafanum
v_s jákvætt ef hljóðgjafinn snýr frá hlustandanum
v_s neikvætt ef hljóðgjafinn nálgast hlustandann
v_p = 0 ef hlustandinn er þögull
v_s = 0 ef hljóðgjafinn er enn

Það er vitað að:
Tíðni hljóðgjafa (f) = 580 Hz
Hlustunarhraði (v_p) = 20 ms^-1
Hraði hljóðgjafans (v)_s) = -40 ms^-1
Hljóðhraði (v) = 330 ms^-1
Spurði: Tíðni hljóðs sem hlustandinn heyrir (f')
Svar:

Formúla fyrir Doppler-áhrif:
Rétta svarið er B.

11. Bíll A og bíll B eru að fjarlægjast hvor annan, bíll A er á hraða 36 km/klst ^-1 á meðan hann gefur frá sér langt flaut með tíðninni 700 Hz, hljóðhraðinn í loftinu er 340 ms ^-1 . Ef tíðni flautunnar sem ökumaður bíls B heyrir = 600 Hz, þá er hraði bíls B….

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

Umræða
Það er vitað að:
Tíðni hljóðgjafa (f) = 700 Hz
Tíðni hljóðsins sem hlustandinn heyrir (f') = 600 Hz
Hraði hljóðgjafans (v)_s) = 36 km/klst = 36.000 metrar / 3600 sekúndur = 10 m/s
Hljóðhraði (v) = 340 ms^-1
Spurði: Hlustunarhraði (v_p)
Svar:
v_p neikvætt vegna þess að hlustandinn færist frá hljóðgjafanum.
v_s jákvætt vegna þess að hljóðgjafinn er að færast frá hlustandanum.
Rétta svarið er C.

12. Sjúkrabíll A er á ferðinni á 0,25 V hraða á eftir fólksbíl B sem er á 0,2 V hraða í sömu átt og A. Á þeim tíma sendir sjúkrabíll A sírenu sína á 1.000 Hz. Ef hljóðhraðinn er v, þá er tíðnin sem ökumaður fólksbíls B heyrir…

A. 1.500 Hz
B. 1.250 Hz
C. 1.111 Hz
D. 1.067 Hz
E. 1.000 Hz

Umræða
Það er vitað :
Tíðni hljóðgjafa (f) = 1.000 Hz
Hraði hljóðgjafans (v)_s) = -0,25 v (miðað við miðilinn sem leiðir hljóð)
Hljóðhraði (v) = v
Hlustunarhraði (v_p) = -0,2 v (miðað við miðilinn sem leiðir hljóð)
Spurði Tíðni hljóðs sem hlustandinn heyrir (f')
Jawab :

Formúla fyrir Doppler-áhrif:
Reglur um undirskrift:
v er alltaf jákvætt
v_p jákvætt ef hlustandinn nálgast hljóðgjafann
v_p neikvætt ef hlustandinn færir sig frá hljóðgjafanum
v_s jákvætt ef hljóðgjafinn snýr frá hlustandanum
v_s neikvætt ef hljóðgjafinn nálgast hlustandann
v_p = 0 ef hlustandinn er þögull
v_s = 0 ef hljóðgjafinn er enn

Rétta svarið er D.

13. Hljóðgjafi með tíðnina 640 Hz færist að áhorfanda á hraðanum 20 m/s. Ef hljóðhraði í lofti er 340 m/s og áhorfandinn færist frá hljóðgjafanum á hraðanum 10 m/s, þá er tíðni hljóðsins sem áhorfandinn heyrir…

A. 600 Hz
B. 660 Hz
C. 900 Hz
D. 980 Hz
E. 1300 Hz

Umræða
Það er vitað :
Tíðni hljóðgjafa (f) = 640 Hz
Hraði hljóðgjafans (v_s) = -20 m/s (miðað við loft sem hljóðleiðandi miðil)
Hljóðhraði (v) = 340 m/s (miðað við loft sem hljóðflutningsmiðil)
Hlustunarhraði (v_p) = -10 m/s (miðað við loft sem hljóðleiðandi miðil)
Spurði Tíðni hljóðs sem hlustandinn heyrir (f')
Jawab :
Rétta svarið er B.

14. Hljóðgjafi hreyfist með hraðanum 60 m/s og skilur eftir sig áhorfanda sem hreyfist í sömu átt og hljóðgjafinn með hraðanum 10 m/s. Ef hljóðhraði í lofti er 340 m/s og tíðni hljóðgjafans er 800 Hz, þá er tíðni hljóðsins sem áhorfandinn heyrir…
A. 700 Hz
B. 800 Hz
C. 940 Hz
D. 960 Hz
E. 1.120 Hz
Umræða
Það er vitað :
Tíðni hljóðgjafa (f) = 800 Hz
Hraði hljóðgjafans (v_s) = 60 m/s (miðað við loft sem hljóðleiðandi miðil)
Hljóðhraði (v) = 340 m/s (miðað við loft sem hljóðflutningsmiðil)
Hlustunarhraði (v_p) = 10 m/s (miðað við loft sem hljóðleiðandi miðil)
Spurði Tíðni hljóðs sem hlustandinn heyrir (f')
Jawab :

Rétta svarið er A.

Heimild spurningar:

Eðlisfræðispurningar fyrir framhaldsskóla/starfsmenntaskóla á landsvísu