שאלות לדוגמה בנושא אפקט דופלר

14 דוגמאות לשאלות על אפקט דופלר

1. מההצהרה הבאה:
(1) P מתקרב ל-S, שהוא נייח
(2) S מתקרב ל-P, שהוא סטציונרי
(3) P ו-S מתקרבים זה לזה
(4) S ו-P נעים באותה מהירות
אם P (מאזין) שומע קוֹל עם תדר גבוה יותר מהתדר הנפלט על ידי S (מקור), אזי ההיגד הנכון הוא...
א. (1), (2) ו-(3) בלבד
ב. (1), (2), (3) ו-(4)
ג. (1) ו-(3) בלבד
ד. (1) ו-(4) בלבד
ה. (2) ו-(4) בלבד
דִיוּן

כדי להוכיח זאת מתמטית, ראשית נבצע את החישובים כפי שיפורט להלן. הנתונים הבאים הם הנחה בלבד.
מהירות מאזין (v_p) = 60 מטר/שנייה, אם המאזין שקט אז vp = 0
מהירות מקור הקול (v)_s) = 40 מטר/שנייה, אם מקור הקול נייח אז vs = 0
מהירות הקול (v) = 340 מטר/שנייה
תדר קול (f) = 1000 הרץ

P מתקרב ל-S, שהוא נייח
vp חיובי אם המאזין מתקרב למקור הקול
מקור הקול שקט כך ש-v_s = 0

S מתקרב ל-P, שהוא סטציונרי
לעומת שלילי אם מקור הקול מתקרב למאזין
המאזין שתק כך ש-v_p = 0

P ו-S מתקרבים זה לזה
vp חיובי אם המאזין מתקרב למקור הקול
לעומת שלילי אם מקור הקול מתקרב למאזין

S ו-P נעים באותה מהירות
אם מקור הקול והמאזין נעים באותה מהירות, אפקט דופלר אינו מתרחש.
התשובה הנכונה היא א'.

2. מאזין עומד ליד מקור צליל בתדר של 684 הרץ. מקור צליל אחר בתדר של 676 הרץ נע לעבר המאזין במהירות של 2 מטר לשנייה.^-1אם מהירות התפשטות הקול באוויר היא 340 מילישניות^-1, אז תדירות העפיפון ששומע המאזין היא...
א. 2 הרץ
ב. 3 הרץ
ג. 4 הרץ
ד. 5 הרץ
מזרח 6 הרץ
דִיוּן
ידוע כי:
תדר מקור הקול 1 (f₁) = 684 הרץ (שקט)
Frekuensi מקור צליל 2 (f₂) = 676 הרץ (בתנועה)
מהירות מקור הקול 2 (v₂) = 2 מטר/שנייה (בתנועה לכיוון המאזין)
מהירות הקול באוויר (v) = 340 מטר/שנייה
נשאל: תדירות העפיפון שנשמעה על ידי המאזין
תשובה:
ראשית, חשב את תדירות הצליל הנשמע ממקור הצליל המתקרב למאזין.

תדר עפיפון = הפרש בין שני תדרי צליל הנשמעים על ידי המאזין = תדר מקור הצליל הנייח - תדר מקור הצליל הנע = 684 הרץ - 680 הרץ = 4 הרץ.

התשובה הנכונה היא ג'.

3. מקור קול נע במהירות של 20 מטר/ ^שנייה לעבר אדם נייח. תדירות מקור הקול היא 380 הרץ. מהירות הקול באוויר היא 400 מטר/ ^שנייה . תדירות גלי הקול הנשמעים על ידי האדם היא...

א. 400 הרץ

ב. 420 הרץ

ג. 440 הרץ

ד. 460 הרץ

מזרח 480 הרץ

דִיוּן

ידוע כי:

מהירות מקור הקול (v _s ) = 20 ms ^-1

מהירות המאזין (v _p ) = 0

תדר מקור הקול (f) = 380 הרץ

מהירות הקול (v) = 400 מילישניות ^-1

נשאל: תדירות גלי הקול הנשמעים

התשובה הנכונה היא א'.

4. רכבת א' נוסעת במהירות של 72 קמ"ש ורכבת ב' נוסעת זו לזו במהירות של 90 קמ"ש. נהג רכבת א' שובר משריקה בתדר של 650 הרץ. אם מהירות הקול באוויר היא 350 מילישניות ^-1 , אז התדר ששומע נהג ב' משריקה א' הוא...

א. 800 הרץ

ב. 740 הרץ

ג. 600 הרץ

ד. 540 הרץ

מזרח 400 הרץ

דִיוּן

ידוע כי:

מהירות רכבת A (v _A ) = 72 קמ"ש = 20 מטר/שנייה, מתקרבת לרכבת B

מהירות רכבת B (v _B ) = 90 קמ"ש = 25 מטר/שנייה, מתקרבת לרכבת A

תדר הקול של רכבת A (fA ₎ = 650 הרץ

מהירות הקול באוויר (v) = 350 מטר/שנייה

שאלה: התדר ששמע מהנדס ב' משריקה א'

תשובה:

מקור הקול נמצא ברכבת א' והמאזין נמצא ברכבת ב'.

5. מקור קול נע במהירות של 20 מטר/שנייה ומתקרב לאדם נייח. תדירות מקור הקול היא 380 הרץ ומהירות הקול באוויר היא 400 מטר/שנייה. תדירות גלי הקול הנשמעים על ידי האדם היא...

א. 400 הרץ

ב. 420 הרץ

ג. 440 הרץ

ד. 460 הרץ

מזרח 480 הרץ

דִיוּן

ידוע כי:

מהירות מקור הקול (v _s ) = 20 מטר/שנייה

מהירות המאזין (v _p ) = 0

תדר מקור הקול (f) = 380 הרץ

מהירות הקול באוויר (v) = 400 מטר/שנייה

נשאל: תדירות הצליל שנשמע

תשובה:

התשובה הנכונה היא א'.

6. ילד עומד במקום נושף במשרוקית בתדר של 490 הרץ לעבר מכונית הנעה לעברו כפי שמוצג באיור. ההפרש בין הגל הישיר לגל המוחזר מהמכונית הוא 10 הרץ. אם מהירות הקול באוויר היא 340 מטר לשנייה, אז מהירות המכונית היא...

א. 6,9 אלפיות השנייה^-1

ב. 5,8 אלפיות שנייה ^-1

ג. 4,4 אלפיות שנייה ^-1

ד. 3,8 אלפיות שנייה ^-1

ה. 3,4 אלפיות שנייה ^-1

דִיוּן

ידוע כי:

תדר קול (f) = 490 הרץ

מהירות הקול באוויר (v) = 340 מטר/שנייה

המאזין מתקרב למקור הקול כך שתדירות הקול הנשמע גדולה מתדירות מקור הקול. תדירות הקול = 490 הרץ ותדירות הצליל = 10 הרץ, כך שתדירות הקול הנשמע (f') = 500 הרץ.

נשאל: מהירות המכונית

תשובה:

מהירות המכונית היא 6,9 מטר לשנייה.

התשובה הנכונה היא א'.

7. תלמיד עומד בצד הדרך כאשר מכונית מתרחקת ממנו במהירות של 40 מטר/שנייה תוך כדי צפירה בתדר של 300 הרץ. אם מהירות הקול באוויר היא 360 מטר/שנייה, אז תדר הצפירה שהתלמיד שומע הוא ....
א. 250 הרץ
ב. 270 הרץ
ג. 300 הרץ
ד. 350 הרץ
מזרח 400 הרץ
דיון:
נוסחת אפקט דופלר לצליל :
f' = תדירות הצליל הנשמעת על ידי המאזין (1/s = hz)
f = תדירות הקול הנפלט מהמקור (1/s = hz)
v = מהירות הקול (מטר/שנייה)
v_p = מהירות מאזין (מטר/שנייה)
v_s = מהירות מקור הקול (מטר/שנייה)
חוקי חתימה:
v תמיד חיובי
v_p חיובי אם המאזין מתקרב למקור הקול
v_p שלילי אם המאזין מתרחק ממקור הקול
v_s חיובי אם מקור הקול מתרחק מהמאזין
v_s שלילי אם מקור הקול מתקרב למאזין
v_p = 0 אם המאזין שקט
v_s = 0 אם מקור הקול עדיין
זה ידוע :
v_s = 40 מטר/שנייה
v_p = 0
f = 300 הרץ
v = 360 מטר/שנייה
נשאל :
פ'
ג'וואב :

התשובה הנכונה היא ב'.

8. מקור קול נע במהירות של 30 מטר/שנייה לעבר אדם העומד בצד הדרך. תדירות מקור הקול היא 360 הרץ ומהירות הקול באוויר היא 380 מטר/שנייה. תדירות גלי הקול שהאדם שומע היא...
א. 391 הרץ
ב. 400 הרץ
ג. 430 הרץ
ד. 440 הרץ
מזרח 460 הרץ
דיון:
זה ידוע :
v_s = – 30 מטר/שנייה
v_p = 0
f = 360 הרץ
v = 380 מטר/שנייה
נשאל :
פ'
ג'וואב :

התשובה הנכונה היא א'.

9. מאזין עומד ליד מקור קול בתדר של 742 הרץ. מקור קול אחר בתדר של 700 הרץ נע לעבר המאזין במהירות של 20 מטר/שנייה. אם מהירות הקול באוויר היא 340 מטר/שנייה, אז תדר העפיפון אותו שומע האדם הוא...
א. 2 הרץ
ב. 3 הרץ
ג. 4 הרץ
ד. 5 הרץ
מזרח 6 הרץ
דיון:
זה ידוע :
f₁ = 680 הרץ
f₂ = 700 הרץ
v_s1 = 0 מטר/שנייה
v_s2 = – 20 מטר/שנייה
v = 340 מטר/שנייה
נשאל :
עפיפון?
ג'וואב :
המאזין עומד ליד מקור הקול, כך שניתן להסיק שמקור הקול נמצא במנוחה יחסית למאזין. תדר הקול שהמאזין שומע ממקור הקול שנמצא במנוחה הוא:
742 הרץ
מקור צליל נוסף נמצא בתנועה. חשב את תדירות הצליל שהמאזין שומע ממקור צליל נע:

תדירות גל הקול = הפרש התדירות של שני גלי הקול המפריעים
תדירות העפיפונים היא:
744 הרץ – 742 הרץ = 2 הרץ
התשובה הנכונה היא א'.

10. שתי מכוניות A ו-B נעות זו לעבר זו במהירות של 20 מילישניות ^-1 ו-40 מילישניות ^-1 בהתאמה . לאחר מכן, מכונית B צופרת בתדר של 580 הרץ, מהירות הקול באוויר היא 330 מילישניות ^-1 , ואז התדר ששומע נהג מכונית A לפני שהוא עובר זו את זו הוא...

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

דִיוּן

חוקי חתימה:
v תמיד חיובי
v_p חיובי אם המאזין מתקרב למקור הקול
v_p שלילי אם המאזין מתרחק ממקור הקול
v_s חיובי אם מקור הקול פונה הרחק מהמאזין
v_s שלילי אם מקור הקול מתקרב למאזין
v_p = 0 אם המאזין שקט
v_s = 0 אם מקור הקול עדיין

ידוע כי:
תדר מקור הקול (f) = 580 הרץ
מהירות מאזין (v_p) = 20 אלפיות שנייה^-1
מהירות מקור הקול (v)_s) = -40 אלפיות השנייה^-1
מהירות הקול (v) = 330 מילישניות^-1
נשאל: תדירות הצליל שנשמע על ידי המאזין (f')
תשובה:

נוסחת אפקט דופלר:
התשובה הנכונה היא ב'.

11. מכונית A ומכונית B מתרחקות זו מזו, מכונית A נוסעת במהירות של 36 קמ"ש ^-1 תוך כדי צפירה ארוכה בתדר של 700 הרץ, מהירות הקול באוויר היא 340 מילישניות ^-1 . אם תדר הצפירה ששומע נהג מכונית B = 600 הרץ, אז מהירות מכונית B היא….

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

דִיוּן
ידוע כי:
תדר מקור הקול (f) = 700 הרץ
תדירות הצליל הנשמע על ידי המאזין (f') = 600 הרץ
מהירות מקור הקול (v)_s) = 36 קמ"ש = 36.000 מטר / 3600 שניות = 10 מטר/שנייה
מהירות הקול (v) = 340 מילישניות^-1
נשאל: מהירות מאזין (v_p)
תשובה:
v_p שלילי מכיוון שהמאזין מתרחק ממקור הקול.
v_s חיובי מכיוון שמקור הקול מתרחק מהמאזין.
התשובה הנכונה היא ג'.

12. אמבולנס A נע במהירות של 0,25 וולט מאחורי מכונית B, אשר נעה במהירות של 0,2 וולט באותו כיוון כמו A. באותו זמן, אמבולנס A משמיע סירנה בתדר של 1.000 הרץ. אם מהירות הקול היא v, התדר ששומע נהג מכונית B הוא...

א. 1.500 הרץ
ב. 1.250 הרץ
ג. 1.111 הרץ
ד. 1.067 הרץ
מזרח 1.000 הרץ

דִיוּן
זה ידוע :
תדר מקור הקול (f) = 1.000 הרץ
מהירות מקור הקול (v)_s) = -0,25 וולט (יחסית לתווך שמוליך קול)
מהירות הקול (v) = v
מהירות מאזין (v_p) = -0,2 וולט (יחסית לתווך שמוליך קול)
נשאל תדירות הצליל שנשמע על ידי המאזין (f')
ג'וואב :

נוסחת אפקט דופלר:
חוקי חתימה:
v תמיד חיובי
v_p חיובי אם המאזין מתקרב למקור הקול
v_p שלילי אם המאזין מתרחק ממקור הקול
v_s חיובי אם מקור הקול פונה הרחק מהמאזין
v_s שלילי אם מקור הקול מתקרב למאזין
v_p = 0 אם המאזין שקט
v_s = 0 אם מקור הקול עדיין

התשובה הנכונה היא ד'.

13. מקור קול בתדר של 640 הרץ נע לעבר צופה במהירות של 20 מטר/שנייה. אם מהירות הקול באוויר היא 340 מטר/שנייה והצופה מתרחק ממקור הקול במהירות של 10 מטר/שנייה, אז תדר הקול שהצופה שומע הוא...

א. 600 הרץ
ב. 660 הרץ
ג. 900 הרץ
ד. 980 הרץ
מזרח 1300 הרץ

דִיוּן
זה ידוע :
תדר מקור הקול (f) = 640 הרץ
מהירות מקור הקול (v_s) = -20 מטר/שנייה (יחסית לאוויר כתווך מוליך קול)
מהירות הקול (v) = 340 מטר/שנייה (יחסית לאוויר כמדיום העברת קול)
מהירות מאזין (v_p) = -10 מטר/שנייה (יחסית לאוויר כתווך מוליך קול)
נשאל תדירות הצליל שנשמע על ידי המאזין (f')
ג'וואב :
התשובה הנכונה היא ב'.

14. מקור קול נע במהירות של 60 מטר/שנייה ומשאיר מאחוריו צופה הנע באותו כיוון כמו מקור הקול במהירות של 10 מטר/שנייה. אם מהירות הקול באוויר היא 340 מטר/שנייה ותדירות מקור הקול היא 800 הרץ, אז תדירות הקול הנשמע על ידי הצופה היא...
א. 700 הרץ
ב. 800 הרץ
ג. 940 הרץ
ד. 960 הרץ
מזרח 1.120 הרץ
דִיוּן
זה ידוע :
תדר מקור הקול (f) = 800 הרץ
מהירות מקור הקול (v_s) = 60 מטר/שנייה (יחסית לאוויר כתווך מוליך קול)
מהירות הקול (v) = 340 מטר/שנייה (יחסית לאוויר כמדיום העברת קול)
מהירות מאזין (v_p) = 10 מטר/שנייה (יחסית לאוויר כתווך מוליך קול)
נשאל תדירות הצליל שנשמע על ידי המאזין (f')
ג'וואב :

התשובה הנכונה היא א'.

מקור השאלה:

שאלות בפיזיקה בבחינה הארצית לחטיבת ביניים/תיכון מקצועי