Voorbeelden van vragen over het Doppler-effect

14 voorbeelden van vragen over het Doppler-effect

1. Uit de volgende verklaring:
(1) P nadert S, dat stationair is
(2) S nadert P, dat stationair is
(3) P en S naderen elkaar
(4) S en P bewegen met dezelfde snelheid
Als P (luisteraar) hoort geluid Als de frequentie hoger is dan de frequentie die door S (de bron) wordt uitgezonden, dan is de juiste bewering...
A. (1), (2) en (3) alleen
B. (1), (2), (3) en (4)
C. (1) en (3) alleen
D. (1) en (4) alleen
E. (2) en (4) alleen
Discussie

Om dit wiskundig te bewijzen, voeren we eerst de berekeningen uit zoals hieronder beschreven. De volgende gegevens zijn een aanname.
Luistersnelheid (v_p) = 60 m/s, als de luisteraar stil is, dan is vp = 0
De snelheid van de geluidsbron (v)_s) = 40 m/s, als de geluidsbron stilstaat, dan is vs = 0
Snelheid van het geluid (v) = 340 m/s
Geluidsfrequentie (f) = 1000 Hertz

P nadert S, dat stationair is.
De vp-waarde is positief als de luisteraar de geluidsbron nadert.
De geluidsbron is stil, zodat v_s = 0

S nadert P, dat stationair is.
versus negatief als de geluidsbron de luisteraar nadert
De luisteraar zweeg zodat v_p = 0

P en S naderen elkaar.
De vp-waarde is positief als de luisteraar de geluidsbron nadert.
versus negatief als de geluidsbron de luisteraar nadert

S en P bewegen met dezelfde snelheid.
Als de geluidsbron en de luisteraar met dezelfde snelheid bewegen, treedt het Doppler-effect niet op.
Het juiste antwoord is A.

2. Een luisteraar staat naast een geluidsbron met een frequentie van 684 Hz. Een andere geluidsbron met een frequentie van 676 Hz beweegt met een snelheid van 2 m/s naar de luisteraar toe.^-1Als de geluidssnelheid in de lucht 340 m/s bedraagt.^-1, dan is de frequentie van de vlieger die de luisteraar hoort...
A. 2 Hz
B. 3 Hz
C. 4 Hz
D. 5 Hz
E. 6 Hz
Discussie
Het is bekend dat:
Frequentie van geluidsbron 1 (f₁) = 684 Hz (stil)
Frekuensi geluidsbron 2 (f₂) = 676 Hz (bewegend)
De snelheid van de geluidsbron 2 (v₂) = 2 m/s (beweegt richting de luisteraar)
Snelheid van het geluid in lucht (v) = 340 m/s
Gevraagd: De frequentie van het vliegergeluid zoals gehoord door de luisteraar.
Antwoord :
Bereken eerst de frequentie van het geluid dat wordt gehoord wanneer de geluidsbron dichter bij de luisteraar komt.

Vliegerfrequentie = verschil tussen twee geluidsfrequenties die de luisteraar hoort = frequentie van de stilstaande geluidsbron – frequentie van de bewegende geluidsbron = 684 Hz – 680 Hz = 4 Hz.

Het juiste antwoord is C.

3. Een geluidsbron beweegt met een snelheid van 20 m/ ^s in de richting van een stilstaande persoon. De frequentie van de geluidsbron is 380 Hz. De geluidssnelheid in lucht is 400 m/ ^s . De frequentie van de geluidsgolven die de persoon hoort is…

A. 400 Hz

B. 420 Hz

C. 440 Hz

D. 460 Hz

E. 480 Hz

Discussie

Het is bekend dat:

Snelheid van de geluidsbron (v _s ) = 20 ms ^-1

Snelheid van de luisteraar (v _p ) = 0

Frequentie van de geluidsbron (f) = 380 Hz

Snelheid van het geluid (v) = 400 ms ^-1

Gevraagd: Frequentie van gehoorde geluidsgolven

Het juiste antwoord is A.

4. Trein A rijdt met een snelheid van 72 km/u en trein B rijdt met een snelheid van 90 km/u naar elkaar toe. De machinist van trein A blaast op een fluit met een frequentie van 650 Hz. Als de geluidssnelheid in lucht 350 m/ ^s is , wat is dan de frequentie die machinist B hoort van fluit A?

A. 800 Hz

B. 740 Hz

C. 600 Hz

D. 540 Hz

E. 400 Hz

Discussie

Het is bekend dat:

De snelheid van trein A (vA ₎ = 72 km/uur = 20 m/s, die trein B nadert.

De snelheid van trein B (vB ₎ = 90 km/uur = 25 m/s, die trein A nadert.

De geluidsfrequentie van trein A (f _A ) = 650 Hz

Snelheid van het geluid in lucht (v) = 350 m/s

Vraag: De frequentie die ingenieur B hoort van fluit A

Antwoord :

De geluidsbron bevindt zich in trein A en de luisteraar in trein B.

5. Een geluidsbron beweegt met een snelheid van 20 m/s en nadert een stilstaande persoon. De frequentie van de geluidsbron is 380 Hz en de geluidssnelheid in lucht is 400 m/s. De frequentie van de geluidsgolven die de persoon hoort is...

A. 400 Hz

B. 420 Hz

C. 440 Hz

D. 460 Hz

E. 480 Hz

Discussie

Het is bekend dat:

De snelheid van de geluidsbron (v _s ) = 20 m/s

Snelheid van de luisteraar (v _p ) = 0

Frequentie van de geluidsbron (f) = 380 Hz

Snelheid van het geluid in lucht (v) = 400 m/s

Gevraagd: Frequentie van het gehoorde geluid

Antwoord :

Het juiste antwoord is A.

6. Een stilstaand kind blaast op een fluitje met een frequentie van 490 Hz in de richting van een auto die in de richting van het kind rijdt, zoals weergegeven in de afbeelding. Het verschil tussen de directe geluidsgolf en de door de auto weerkaatste golf is 10 Hz. Als de geluidssnelheid in lucht 340 m/s is, wat is dan de snelheid van de auto?

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

Discussie

Het is bekend dat:

Geluidsfrequentie (f) = 490 Hertz

Snelheid van het geluid in lucht (v) = 340 m/s

De luisteraar nadert de geluidsbron zodanig dat de frequentie van het gehoorde geluid groter is dan de frequentie van de geluidsbron. De geluidsfrequentie is 490 Hertz en de vliegerfrequentie is 10 Hertz, dus de gehoorde geluidsfrequentie (f') is 500 Hertz.

Gevraagd: Snelheid van de auto

Antwoord :

De snelheid van de auto is 6,9 m/s.

Het juiste antwoord is A.

7. Een student staat aan de kant van de weg wanneer een auto met een snelheid van 40 m/s van de student wegrijdt en een claxon laat horen met een frequentie van 300 Hz. Als de geluidssnelheid in lucht 360 m/s is, wat is dan de frequentie van de claxon die de student hoort?
A. 250 Hz
B. 270 Hz
C. 300 Hz
D. 350 Hz
E. 400 Hz
Discussie:
Doppler-effectformule voor geluid :
f' = frequentie van het geluid dat de luisteraar hoort (1/s = Hz)
f = frequentie van het geluid dat door de bron wordt uitgezonden (1/s = Hz)
v = geluidssnelheid (m/s)
v_p = luistersnelheid (m/s)
v_s = snelheid van de geluidsbron (m/s)
Regels voor borden:
v is altijd positief
v_p positief als de luisteraar de geluidsbron nadert
v_p negatief als de luisteraar zich van de geluidsbron verwijdert
v_s positief als de geluidsbron zich van de luisteraar verwijdert.
v_s negatief als de geluidsbron de luisteraar nadert.
v_p = 0 als de luisteraar stil is
v_s = 0 als de geluidsbron nog steeds
Het is bekend :
v_s = 40 m/s
v_p = 0
f = 300 Hz
v = 360 m/s
gevraagd :
v'
Antwoorden :

Het juiste antwoord is B.

8. Een geluidsbron beweegt met een snelheid van 30 m/s in de richting van een persoon die aan de kant van de weg staat. De frequentie van de geluidsbron is 360 Hz en de geluidssnelheid in lucht is 380 m/s. De frequentie van de geluidsgolven die de persoon hoort is...
A. 391 Hz
B. 400 Hz
C. 430 Hz
D. 440 Hz
E. 460 Hz
Discussie:
Het is bekend :
v_s = – 30 m/s
v_p = 0
f = 360 Hz
v = 380 m/s
gevraagd :
v'
Antwoorden :

Het juiste antwoord is A.

9. Een luisteraar staat naast een geluidsbron met een frequentie van 742 Hz. Een andere geluidsbron met een frequentie van 700 Hz beweegt met een snelheid van 20 m/s naar de luisteraar toe. Als de geluidssnelheid in lucht 340 m/s is, wat is dan de frequentie van het geluid dat de luisteraar hoort?
A. 2 Hz
B. 3 Hz
C. 4 Hz
D. 5 Hz
E. 6 Hz
Discussie:
Het is bekend :
f₁ = 680 Hz
f₂ = 700 Hz
v_s1 = 0 m/s
v_s2 = – 20 m/s
v = 340 m/s
gevraagd :
f vlieger?
Antwoorden :
De luisteraar staat naast de geluidsbron, dus kan worden geconcludeerd dat de geluidsbron ten opzichte van de luisteraar in rust is. De geluidsfrequentie die de luisteraar hoort van de geluidsbron in rust is:
742 hz
Een andere geluidsbron beweegt. Bereken de geluidsfrequentie die de luisteraar hoort van een bewegende geluidsbron:

De frequentie van de geluidsgolf is gelijk aan het verschil in frequentie tussen de twee interfererende geluidsgolven.
De vliegerfrequentie is:
744 Hz – 742 Hz = 2 Hertz
Het juiste antwoord is A.

10. Twee auto's A en B bewegen naar elkaar toe met respectievelijk een snelheid van 20 m/ ^s en 40 m/ ^s . Auto B laat vervolgens de claxon klinken met een frequentie van 580 Hz. De geluidssnelheid in lucht is 330 m/ ^s . Wat is dan de frequentie die de bestuurder van auto A hoort voordat ze elkaar passeren?

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

Discussie

Regels voor borden:
v is altijd positief
v_p positief als de luisteraar de geluidsbron nadert
v_p negatief als de luisteraar zich van de geluidsbron verwijdert
v_s positief als de geluidsbron van de luisteraar afgekeerd is.
v_s negatief als de geluidsbron de luisteraar nadert.
v_p = 0 als de luisteraar stil is
v_s = 0 als de geluidsbron nog steeds

Het is bekend dat:
Frequentie van de geluidsbron (f) = 580 Hz
Luistersnelheid (v_p) = 20 ms^-1
De snelheid van de geluidsbron (v)_s) = -40 ms^-1
Snelheid van het geluid (v) = 330 m/s^-1
Gevraagd: Frequentie van het geluid dat de luisteraar hoort (f')
Antwoord :

Formule voor het Doppler-effect:
Het juiste antwoord is B.

11. Auto A en auto B bewegen van elkaar af. Auto A rijdt met een snelheid van 36 km/u ^en laat een lange claxon horen met een frequentie van 700 Hz. De geluidssnelheid in de lucht is 340 m/ ^s . Als de frequentie van de claxon die de bestuurder van auto B hoort 600 Hz is, wat is dan de snelheid van auto B?

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

Discussie
Het is bekend dat:
Frequentie van de geluidsbron (f) = 700 Hz
De frequentie van het geluid dat de luisteraar hoort (f') = 600 Hz
De snelheid van de geluidsbron (v)_s) = 36 km/uur = 36.000 meter / 3600 seconden = 10 m/s
Snelheid van het geluid (v) = 340 m/s^-1
Gevraagd: Luistersnelheid (v_p)
Antwoord :
v_p negatief, omdat de luisteraar zich van de geluidsbron verwijdert.
v_s Positief, omdat de geluidsbron zich van de luisteraar verwijdert.
Het juiste antwoord is C.

12. Ambulance A rijdt met een snelheid van 0,25 v achter sedan B, die met een snelheid van 0,2 v in dezelfde richting als A rijdt. Op dat moment laat ambulance A zijn sirene klinken met een frequentie van 1.000 Hz. Als de geluidssnelheid v is, welke frequentie hoort de bestuurder van sedan B dan?

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

Discussie
Het is bekend :
Frequentie van de geluidsbron (f) = 1.000 Hz
De snelheid van de geluidsbron (v)_s) = -0,25 V (ten opzichte van het medium dat geluid geleidt)
Snelheid van het geluid (v) = v
Luistersnelheid (v_p) = -0,2 V (ten opzichte van het medium dat geluid geleidt)
gevraagd : Frequentie van het geluid dat de luisteraar hoort (f')
Antwoorden :

Formule voor het Doppler-effect:
Regels voor borden:
v is altijd positief
v_p positief als de luisteraar de geluidsbron nadert
v_p negatief als de luisteraar zich van de geluidsbron verwijdert
v_s positief als de geluidsbron van de luisteraar afgekeerd is.
v_s negatief als de geluidsbron de luisteraar nadert.
v_p = 0 als de luisteraar stil is
v_s = 0 als de geluidsbron nog steeds

Het juiste antwoord is D.

13. Een geluidsbron met een frequentie van 640 Hz beweegt met een snelheid van 20 m/s naar een waarnemer toe. Als de geluidssnelheid in lucht 340 m/s is en de waarnemer zich met een snelheid van 10 m/s van de geluidsbron verwijdert, wat is dan de frequentie van het geluid dat de waarnemer hoort?

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

Discussie
Het is bekend :
Frequentie van de geluidsbron (f) = 640 Hz
De snelheid van de geluidsbron (v_s) = -20 m/s (ten opzichte van lucht als geluidsgeleidend medium)
Snelheid van het geluid (v) = 340 m/s (ten opzichte van lucht als medium voor geluidsoverdracht)
Luistersnelheid (v_p) = -10 m/s (ten opzichte van lucht als geluidsgeleidend medium)
gevraagd : Frequentie van het geluid dat de luisteraar hoort (f')
Antwoorden :
Het juiste antwoord is B.

14. Een geluidsbron beweegt met een snelheid van 60 m/s. Een waarnemer beweegt in dezelfde richting als de geluidsbron met een snelheid van 10 m/s. Als de geluidssnelheid in lucht 340 m/s is en de frequentie van de geluidsbron 800 Hz, wat is dan de frequentie van het geluid dat de waarnemer hoort?
A. 700 Hz
B. 800 Hz
C. 940 Hz
D. 960 Hz
E. 1.120 Hz
Discussie
Het is bekend :
Frequentie van de geluidsbron (f) = 800 Hz
De snelheid van de geluidsbron (v_s) = 60 m/s (ten opzichte van lucht als geluidsgeleidend medium)
Snelheid van het geluid (v) = 340 m/s (ten opzichte van lucht als medium voor geluidsoverdracht)
Luistersnelheid (v_p) = 10 m/s (ten opzichte van lucht als geluidsgeleidend medium)
gevraagd : Frequentie van het geluid dat de luisteraar hoort (f')
Antwoorden :

Het juiste antwoord is A.

Bron van de vraag:

Natuurkundevragen voor het nationale eindexamen voor de bovenbouw van het voortgezet onderwijs/beroepsonderwijs.