Doplera efekta piemēru jautājumi

14 Doplera efekta jautājumu piemēri

1. No sekojošā apgalvojuma:
(1) P tuvojas punktam S, kas ir nekustīgs
(2) S tuvojas punktam P, kas ir nekustīgs
(3) P un S tuvojas viens otram
(4) S un P pārvietojas ar vienādu ātrumu
Ja P (klausītājs) dzird skaņa ar frekvenci, kas ir augstāka par S (avota) izstaroto frekvenci, tad pareizais apgalvojums ir...
A. Tikai (1), (2) un (3)
B. (1), (2), (3) un (4)
C. Tikai (1) un (3)
D. Tikai (1) un (4)
E. Tikai (2) un (4)
Diskusija

Lai to matemātiski pierādītu, vispirms veicam aprēķinus, kā aprakstīts tālāk. Šie dati ir pieņēmums.
Klausītāja ātrums (v_p) = 60 m/s, ja klausītājs klusē, tad vp = 0
Skaņas avota ātrums (v)_s) = 40 m/s, ja skaņas avots ir nekustīgs, tad vs = 0
Skaņas ātrums (v) = 340 m/s
Skaņas frekvence (f) = 1000 herci

P tuvojas S, kas ir nekustīgs
vp ir pozitīvs, ja klausītājs tuvojas skaņas avotam.
Skaņas avots ir kluss, tāpēc v_s = 0

S tuvojas P, kas ir nekustīgs
pret negatīvu, ja skaņas avots tuvojas klausītājam
Klausītājs klusēja, lai v_p = 0

P un S tuvojas viens otram
vp ir pozitīvs, ja klausītājs tuvojas skaņas avotam.
pret negatīvu, ja skaņas avots tuvojas klausītājam

S un P pārvietojas ar vienādu ātrumu
Ja skaņas avots un klausītājs pārvietojas ar vienādu ātrumu, Doplera efekts nerodas.
Pareizā atbilde ir A.

2. Klausītājs stāv blakus skaņas avotam ar frekvenci 684 Hz. Cits skaņas avots ar frekvenci 676 Hz pārvietojas klausītāja virzienā ar ātrumu 2 m/s.^-1Ja skaņas izplatīšanās ātrums gaisā ir 340 ms^-1, tad klausītāja dzirdētā pūķa frekvence ir...
A. 2 Hz
B. 3 Hz
Aptuveni 4 Hz
D. 5 Hz
E. 6 Hz
Diskusija
Ir zināms, ka:
Skaņas avota 1 frekvence (f₁) = 684 Hz (klusums)
Frekuensi skaņas avots 2 (f₂) = 676 Hz (kustībā)
Skaņas avota 2 ātrums (v₂) = 2 m/s (virzoties klausītāja virzienā)
Skaņas ātrums gaisā (v) = 340 m/s
Jautāts: Klausītāja dzirdētā pūķa frekvence
Atbilde:
Vispirms aprēķiniet skaņas frekvenci, kas rodas no skaņas avota, tuvojoties klausītājam.

Pūķa frekvence = starpība starp divām skaņas frekvencēm, ko dzird klausītājs = nekustīgā skaņas avota frekvence – kustīgā skaņas avota frekvence = 684 Hz – 680 Hz = 4 Hz.

Pareizā atbilde ir C.

3. Skaņas avots pārvietojas ar ātrumu 20 m/ ^s nekustīgas personas virzienā. Skaņas avota frekvence ir 380 Hz. Skaņas ātrums gaisā ir 400 m/ ^s . Cilvēka dzirdēto skaņas viļņu frekvence ir…

A. 400 Hz

B. 420 Hz

Aptuveni 440 Hz

D. 460 Hz

E. 480 Hz

Diskusija

Ir zināms, ka:

Skaņas avota ātrums (v/ _s ) = 20 ms ^-1

Klausītāja ātrums (vp ₎ = 0

Skaņas avota frekvence (f) = 380 Hz

Skaņas ātrums (v) = 400 ms ^-1

Jautāts: Dzirdēto skaņas viļņu frekvence

Pareizā atbilde ir A.

4. Vilciens A pārvietojas ar ātrumu 72 km/h, un vilciens B pārvietojas viens otra virzienā ar ātrumu 90 km/h. Vilciena A vadītājs pūš svilpi ar frekvenci 650 Hz. Ja skaņas ātrums gaisā ir 350 ms ^-1 , tad frekvence, ko vadītājs B dzird no svilpes A, ir...

A. 800 Hz

B. 740 Hz

Aptuveni 600 Hz

D. 540 Hz

E. 400 Hz

Diskusija

Ir zināms, ka:

Vilciena A ātrums (v _A ) = 72 km/h = 20 m/s, tuvojoties vilcienam B

Vilciena B ātrums (vB ₎ = 90 km/h = 25 m/s, tuvojoties vilcienam A

Vilciena A skaņas frekvence (fA ₎ = 650 Hz

Skaņas ātrums gaisā (v) = 350 m/s

Jautājums: Frekvence, ko inženieris B dzirdēja no svilpes A

Atbilde:

Skaņas avots atrodas A vilcienā, un klausītājs atrodas B vilcienā.

5. Skaņas avots pārvietojas ar ātrumu 20 m/s, tuvojoties nekustīgai personai. Skaņas avota frekvence ir 380 Hz, un skaņas ātrums gaisā ir 400 m/s. Personas dzirdēto skaņas viļņu frekvence ir...

A. 400 Hz

B. 420 Hz

Aptuveni 440 Hz

D. 460 Hz

E. 480 Hz

Diskusija

Ir zināms, ka:

Skaņas avota ātrums (vs ₎ = 20 m/s

Klausītāja ātrums (vp ₎ = 0

Skaņas avota frekvence (f) = 380 Hz

Skaņas ātrums gaisā (v) = 400 m/s

Jautāts: Dzirdētās skaņas frekvence

Atbilde:

Pareizā atbilde ir A.

6. Bērns, stāvot nekustīgi, pūš svilpi ar frekvenci 490 Hz automašīnas virzienā, kas pārvietojas bērna virzienā, kā parādīts attēlā. Starpība starp tiešo vilni un no automašīnas atstaroto vilni ir 10 Hz. Ja skaņas ātrums gaisā ir 340 m/s, tad automašīnas ātrums ir...

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

Diskusija

Ir zināms, ka:

Skaņas frekvence (f) = 490 herci

Skaņas ātrums gaisā (v) = 340 m/s

Klausītājs tuvojas skaņas avotam tā, lai dzirdētās skaņas frekvence būtu lielāka par skaņas avota frekvenci. Skaņas frekvence = 490 herci, un pūķa frekvence = 10 herci, tātad dzirdētā skaņas frekvence (f') = 500 herci.

Jautāts: Automašīnas ātrums

Atbilde:

Automašīnas ātrums ir 6,9 m/s.

Pareizā atbilde ir A.

7. Skolēns stāv ceļa malā, kad automašīna, vienlaikus ieslēdzot 300 Hz signāltauri, attālinās no skolēna ar ātrumu 40 m/s. Ja skaņas ātrums gaisā ir 360 m/s, tad skolēna dzirdētā signāltaures frekvence ir ….
A. 250 Hz
B. 270 Hz
Aptuveni 300 Hz
D. 350 Hz
E. 400 Hz
Diskusija:
Doplera efekta formula skaņai :
f' = klausītāja dzirdētās skaņas frekvence (1/s = Hz)
f = avota izstarotās skaņas frekvence (1/s = Hz)
v = skaņas ātrums (m/s)
v_p = klausītāja ātrums (m/s)
v_s = skaņas avota ātrums (m/s)
Parakstu noteikumi:
v vienmēr ir pozitīvs
v_p pozitīvs, ja klausītājs tuvojas skaņas avotam
v_p negatīvs, ja klausītājs attālinās no skaņas avota
v_s pozitīvs, ja skaņas avots attālinās no klausītāja
v_s negatīvs, ja skaņas avots tuvojas klausītājam
v_p = 0, ja klausītājs klusē
v_s = 0, ja skaņas avots joprojām ir
Ir zināms :
v_s = 40m/s
v_p = 0
f = 300 Hz
v = 360 m/s
Jautāts :
f’
Jawab :

Pareizā atbilde ir B.

8. Skaņas avots pārvietojas ar ātrumu 30 m/s virzienā uz cilvēku, kas stāv ceļa malā. Skaņas avota frekvence ir 360 Hz, un skaņas ātrums gaisā ir 380 m/s. Cilvēka dzirdēto skaņas viļņu frekvence ir...
A. 391 Hz
B. 400 Hz
Aptuveni 430 Hz
D. 440 Hz
E. 460 Hz
Diskusija:
Ir zināms :
v_s = – 30 m/s
v_p = 0
f = 360 Hz
v = 380 m/s
Jautāts :
f’
Jawab :

Pareizā atbilde ir A.

9. Klausītājs stāv blakus skaņas avotam ar frekvenci 742 Hz. Cits skaņas avots ar frekvenci 700 Hz pārvietojas klausītāja virzienā ar ātrumu 20 m/s. Ja skaņas ātrums gaisā ir 340 m/s, tad cilvēka dzirdētā pūķa frekvence ir…
A. 2 Hz
B. 3 Hz
Aptuveni 4 Hz
D. 5 Hz
E. 6 Hz
Diskusija:
Ir zināms :
f₁ = 680 Hz
f₂ = 700 Hz
v_s1 = 0m/s
v_s2 = – 20 m/s
v = 340 m/s
Jautāts :
f pūķis?
Jawab :
Klausītājs stāv blakus skaņas avotam, tāpēc var secināt, ka skaņas avots atrodas miera stāvoklī attiecībā pret klausītāju. Skaņas frekvence, ko klausītājs dzird no miera stāvoklī esošā skaņas avota, ir:
742 hz
Vēl viens skaņas avots kustas. Aprēķiniet skaņas frekvenci, ko klausītājs dzird no kustīga skaņas avota:

Skaņas viļņa frekvence = divu traucējošo skaņas viļņu frekvenču starpība
Pūķa biežums ir:
744 Hz – 742 Hz = 2 herci
Pareizā atbilde ir A.

10. Divas automašīnas A un B virzās viena otrai pretī ar ātrumu attiecīgi 20 ms⁻¹ ^un 40 ms⁻¹ ^. Pēc tam automašīna B ieslēdz skaņas signālu ar frekvenci 580 Hz, skaņas ātrums gaisā ir 330 ms⁻¹ ^, tad frekvence, ko dzird automašīnas A vadītājs pirms viena otras apdzīšanas, ir….

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

Diskusija

Parakstu noteikumi:
v vienmēr ir pozitīvs
v_p pozitīvs, ja klausītājs tuvojas skaņas avotam
v_p negatīvs, ja klausītājs attālinās no skaņas avota
v_s pozitīvs, ja skaņas avots ir vērsts prom no klausītāja
v_s negatīvs, ja skaņas avots tuvojas klausītājam
v_p = 0, ja klausītājs klusē
v_s = 0, ja skaņas avots joprojām ir

Ir zināms, ka:
Skaņas avota frekvence (f) = 580 Hz
Klausītāja ātrums (v_p) = 20 ms^-1
Skaņas avota ātrums (v)_s) = -40 ms^-1
Skaņas ātrums (v) = 330 ms^-1
Jautāja: Klausītāja dzirdētās skaņas frekvence (f')
Atbilde:

Doplera efekta formula:
Pareizā atbilde ir B.

11. Automašīna A un automašīna B attālinās viena no otras, automašīna A pārvietojas ar ātrumu 36 km/h ^-1, vienlaikus skanot garam signāltaurei ar frekvenci 700 Hz, skaņas ātrums gaisā ir 340 ms ^-1 . Ja automašīnas B vadītāja dzirdētā signāltaures frekvence = 600 Hz, tad automašīnas B ātrums ir….

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

Diskusija
Ir zināms, ka:
Skaņas avota frekvence (f) = 700 Hz
Klausītāja dzirdētās skaņas frekvence (f') = 600 Hz
Skaņas avota ātrums (v)_s) = 36 km/h = 36 000 metri / 3600 sekundes = 10 m/s
Skaņas ātrums (v) = 340 ms^-1
Jautāja: Klausītāja ātrums (v_p)
Atbilde:
v_p negatīvs, jo klausītājs attālinās no skaņas avota.
v_s pozitīvs, jo skaņas avots attālinās no klausītāja.
Pareizā atbilde ir C.

12. Ātrās palīdzības mašīna A pārvietojas ar ātrumu 0,25 V aiz sedana B, kas pārvietojas ar ātrumu 0,2 V tajā pašā virzienā kā A. Šajā brīdī ātrās palīdzības mašīna A ieslēdz sirēnu ar frekvenci 1.000 Hz. Ja skaņas ātrums ir v, frekvence, ko dzird sedana B vadītājs, ir…

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

Diskusija
Ir zināms :
Skaņas avota frekvence (f) = 1.000 Hz
Skaņas avota ātrums (v)_s) = -0,25 v (attiecībā pret skaņu vadošo vidi)
Skaņas ātrums (v) = v
Klausītāja ātrums (v_p) = -0,2 v (attiecībā pret skaņu vadošo vidi)
Jautāts Klausītāja dzirdētās skaņas frekvence (f')
Jawab :

Doplera efekta formula:
Parakstu noteikumi:
v vienmēr ir pozitīvs
v_p pozitīvs, ja klausītājs tuvojas skaņas avotam
v_p negatīvs, ja klausītājs attālinās no skaņas avota
v_s pozitīvs, ja skaņas avots ir vērsts prom no klausītāja
v_s negatīvs, ja skaņas avots tuvojas klausītājam
v_p = 0, ja klausītājs klusē
v_s = 0, ja skaņas avots joprojām ir

Pareizā atbilde ir D.

13. Skaņas avots ar frekvenci 640 Hz pārvietojas novērotāja virzienā ar ātrumu 20 m/s. Ja skaņas ātrums gaisā ir 340 m/s un novērotājs attālinās no skaņas avota ar ātrumu 10 m/s, tad novērotāja dzirdētās skaņas frekvence ir…

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

Diskusija
Ir zināms :
Skaņas avota frekvence (f) = 640 Hz
Skaņas avota ātrums (v_s) = -20 m/s (attiecībā pret gaisu kā skaņu vadošu vidi)
Skaņas ātrums (v) = 340 m/s (attiecībā pret gaisu kā skaņas pārraides vidi)
Klausītāja ātrums (v_p) = -10 m/s (attiecībā pret gaisu kā skaņu vadošu vidi)
Jautāts Klausītāja dzirdētās skaņas frekvence (f')
Jawab :
Pareizā atbilde ir B.

14. Skaņas avots pārvietojas ar ātrumu 60 m/s, atstājot aiz sevis novērotāju, kurš pārvietojas tajā pašā virzienā kā skaņas avots ar ātrumu 10 m/s. Ja skaņas ātrums gaisā ir 340 m/s un skaņas avota frekvence ir 800 Hz, tad novērotāja dzirdētās skaņas frekvence ir…
A. 700 Hz
B. 800 Hz
Aptuveni 940 Hz
D. 960 Hz
E. 1.120 Hz
Diskusija
Ir zināms :
Skaņas avota frekvence (f) = 800 Hz
Skaņas avota ātrums (v_s) = 60 m/s (attiecībā pret gaisu kā skaņu vadošu vidi)
Skaņas ātrums (v) = 340 m/s (attiecībā pret gaisu kā skaņas pārraides vidi)
Klausītāja ātrums (v_p) = 10 m/s (attiecībā pret gaisu kā skaņu vadošu vidi)
Jautāts Klausītāja dzirdētās skaņas frekvence (f')
Jawab :

Pareizā atbilde ir A.

Jautājuma avots:

Valsts eksāmena fizikas jautājumi vidusskolai/profesionālajai vidusskolai