Exempelfrågor om Dopplereffekten

14 exempel på frågor om Dopplereffekten

1. Från följande påstående:
(1) P närmar sig S som är stationär
(2) S närmar sig P som är stationär
(3) P och S närmar sig varandra
(4) S och P rör sig med samma hastighet
Om P (lyssnare) hör ljud med en frekvens högre än den frekvens som S (källa) avger, så är det korrekta påståendet...
A. Endast (1), (2) och (3)
B. (1), (2), (3) och (4)
Endast C. (1) och (3)
Endast D. (1) och (4)
Endast E. (2) och (4)
Diskussion

För att bevisa detta matematiskt utför vi först beräkningarna som diskuteras nedan. Följande data är ett antagande.
Lyssnarhastighet (v_p) = 60 m/s, om lyssnaren är tyst så är vp = 0
Ljudkällans hastighet (v)_s) = 40 m/s, om ljudkällan är stationär så är vs = 0
Ljudhastighet (v) = 340 m/s
Ljudfrekvens (f) = 1000 Hertz

P närmar sig S som är stationär
vp är positiv om lyssnaren närmar sig ljudkällan
Ljudkällan är tyst så att v_s = 0

S närmar sig P som är stationär
vs negativ om ljudkällan närmar sig lyssnaren
Lyssnaren var tyst så att v_p = 0

P och S närmar sig varandra
vp är positiv om lyssnaren närmar sig ljudkällan
vs negativ om ljudkällan närmar sig lyssnaren

S och P rör sig med samma hastighet
Om ljudkällan och lyssnaren rör sig med samma hastighet uppstår inte Dopplereffekten.
Det rätta svaret är A.

2. En lyssnare står bredvid en ljudkälla med en frekvens på 684 Hz. En annan ljudkälla med en frekvens på 676 Hz rör sig mot lyssnaren med en hastighet av 2 m/s.^-1Om ljudets utbredningshastighet i luft är 340 ms^-1, då är frekvensen för draken som lyssnaren hör...
A. 2 Hz
B. 3 Hz
C. 4 Hz
D. 1 020 Hz
Ö. 1 200 Hz
Diskussion
Det är känt att:
Frekvens för ljudkälla 1 (f₁) = 684 Hz (tyst)
Frekuensi ljudkälla 2 (f₂) = 676 Hz (rörlig)
Ljudkällans hastighet 2 (v₂) = 2 m/s (rör sig mot lyssnaren)
Ljudhastighet i luft (v) = 340 m/s
Frågat: Frekvensen för draken som lyssnaren hör
Jawab:
Beräkna först frekvensen på ljudet som hörs från ljudkällan som rör sig närmare lyssnaren.

Drakefrekvens = skillnaden mellan två ljudfrekvenser som lyssnaren hör = frekvensen för den stationära ljudkällan – frekvensen för den rörliga ljudkällan = 684 Hz – 680 Hz = 4 Hz.

Det rätta svaret är C.

3. En ljudkälla rör sig med en hastighet av 20 m/ ^s mot en stillastående person. Ljudkällans frekvens är 380 Hz. Ljudets hastighet i luft är 400 m/ ^s . Frekvensen för de ljudvågor som personen hör är…

A. 400 Hz

B. 420 Hz

C. 440 Hz

D. 1 020 Hz

Ö. 1 200 Hz

Diskussion

Det är känt att:

Ljudkällans hastighet (v _s ) = 20 ms ^-1

Lyssnarens hastighet (v _p ) = 0

Ljudkällans frekvens (f) = 380 Hz

Ljudhastighet (v) = 400 ms ^-1

Frågade: Frekvensen av ljudvågor som hörs

Det rätta svaret är A.

4. Tåg A rör sig med en hastighet av 72 km/h och tåg B rör sig mot varandra med en hastighet av 90 km/h. Föraren av tåg A blåser i en visselpipa med en frekvens av 650 Hz. Om ljudhastigheten i luft är 350 ms ^-1 , då är frekvensen som förare B hör från visselpipa A...

A. 800 Hz

B. 740 Hz

C. 600 Hz

D. 1 020 Hz

Ö. 1 200 Hz

Diskussion

Det är känt att:

Hastigheten för tåg A (v _A ) = 72 km/timme = 20 m/s, närmar sig tåg B

Hastigheten för tåg B (v _B ) = 90 km/timme = 25 m/s, närmar sig tåg A

Ljudfrekvensen för tåg A (fA ₎ = 650 Hz

Ljudhastighet i luft (v) = 350 m/s

Fråga: Frekvensen som ingenjör B hör från visselpipa A

Jawab:

Ljudkällan finns i tåg A och lyssnaren finns i tåg B.

5. En ljudkälla rör sig med en hastighet av 20 m/s och närmar sig en stillastående person. Ljudkällans frekvens är 380 Hz och ljudets hastighet i luft är 400 m/s. Frekvensen för de ljudvågor som personen hör är...

A. 400 Hz

B. 420 Hz

C. 440 Hz

D. 1 020 Hz

Ö. 1 200 Hz

Diskussion

Det är känt att:

Ljudkällans hastighet (v _s ) = 20 m/s

Lyssnarens hastighet (v _p ) = 0

Ljudkällans frekvens (f) = 380 Hz

Ljudhastighet i luft (v) = 400 m/s

Frågade: Frekvens av ljud som hörs

Jawab:

Det rätta svaret är A.

6. Ett barn som står stilla blåser i en visselpipa med frekvensen 490 Hz mot en bil som kör mot barnet, enligt figuren. Skillnaden mellan den direkta vågen och den våg som reflekteras från bilen är 10 Hz. Om ljudets hastighet i luft är 340 m/s, då är bilens hastighet...

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

Diskussion

Det är känt att:

Ljudfrekvens (f) = 490 Hertz

Ljudhastighet i luft (v) = 340 m/s

Lyssnaren närmar sig ljudkällan så att ljudets frekvens är högre än ljudkällans frekvens. Ljudfrekvensen = 490 Hertz och ljudets frekvens = 10 Hertz, så den hörda ljudfrekvensen (f') = 500 Hertz.

Frågade: Bilens hastighet

Jawab:

Bilens hastighet är 6,9 m/s.

Det rätta svaret är A.

7. En elev står vid vägkanten när en bil kör bort från eleven med en hastighet av 40 m/s samtidigt som den tutar med en frekvens på 300 Hz. Om ljudhastigheten i luft är 360 m/s, då är frekvensen på den tuta som eleven hör ….
A. 250 Hz
B. 270 Hz
C. 300 Hz
D. 1 020 Hz
Ö. 1 200 Hz
Diskussion:
Dopplereffektens formel för ljud :
f' = frekvensen av ljudet som lyssnaren hör (1/s = hz)
f = frekvensen för ljudet som avges av källan (1/s = hz)
v = ljudets hastighet (m/s)
v_p = lyssnarhastighet (m/s)
v_s = ljudkällans hastighet (m/s)
Regler för skyltning:
v är alltid positivt
v_p positivt om lyssnaren närmar sig ljudkällan
v_p negativ om lyssnaren rör sig bort från ljudkällan
v_s positivt om ljudkällan rör sig bort från lyssnaren
v_s negativ om ljudkällan närmar sig lyssnaren
v_p = 0 om lyssnaren är tyst
v_s = 0 om ljudkällan fortfarande är
Det är känt :
v_s = 40 m/s
v_p = 0
f = 300 Hz
v = 360 m/s
Frågade :
f '
Jawab :

Det rätta svaret är B.

8. En ljudkälla rör sig med en hastighet av 30 m/s mot en person som står vid vägkanten. Ljudkällans frekvens är 360 Hz och ljudets hastighet i luft är 380 m/s. Frekvensen för de ljudvågor som personen hör är...
A. 391 Hz
B. 400 Hz
C. 430 Hz
D. 1 020 Hz
Ö. 1 200 Hz
Diskussion:
Det är känt :
v_s = – 30 m/s
v_p = 0
f = 360 Hz
v = 380 m/s
Frågade :
f '
Jawab :

Det rätta svaret är A.

9. En lyssnare står bredvid en ljudkälla med en frekvens på 742 Hz. En annan ljudkälla med en frekvens på 700 Hz rör sig mot lyssnaren med en hastighet av 20 m/s. Om ljudets hastighet i luft är 340 m/s, då är frekvensen för draken som personen hör…
A. 2 Hz
B. 3 Hz
C. 4 Hz
D. 1 020 Hz
Ö. 1 200 Hz
Diskussion:
Det är känt :
f₁ = 680 Hz
f₂ = 700 Hz
v_s1 = 0 m/s
v_s2 = – 20 m/s
v = 340 m/s
Frågade :
f drake?
Jawab :
Lyssnaren står bredvid ljudkällan, så man kan dra slutsatsen att ljudkällan är i vila i förhållande till lyssnaren. Ljudfrekvensen som lyssnaren hör från ljudkällan som är i vila är:
742 hz
En annan ljudkälla rör sig. Beräkna ljudfrekvensen som lyssnaren hör från en rörlig ljudkälla:

Ljudvågens frekvens = skillnaden i frekvens mellan de två störande ljudvågorna
Drakefrekvensen är:
744 Hz – 742 Hz = 2 hertz
Det rätta svaret är A.

10. Två bilar A och B rör sig mot varandra med en hastighet av 20 ms⁻¹ ^respektive 40 ms⁻¹ ^. Bil B tutar sedan med en frekvens av 580 Hz, ljudhastigheten i luft är 330 ms⁻¹ ^, och då är frekvensen som föraren av bil A hör innan de passerar varandra….

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

Diskussion

Regler för skyltning:
v är alltid positivt
v_p positivt om lyssnaren närmar sig ljudkällan
v_p negativ om lyssnaren rör sig bort från ljudkällan
v_s positivt om ljudkällan är vänd bort från lyssnaren
v_s negativ om ljudkällan närmar sig lyssnaren
v_p = 0 om lyssnaren är tyst
v_s = 0 om ljudkällan fortfarande är

Det är känt att:
Ljudkällans frekvens (f) = 580 Hz
Lyssnarhastighet (v_p) = 20 ms^-1
Ljudkällans hastighet (v)_s) = -40 ms^-1
Ljudhastighet (v) = 330 ms^-1
Frågade: Frekvens av ljud som hörs av lyssnaren (f')
Jawab:

Dopplereffektens formel:
Det rätta svaret är B.

11. Bil A och bil B rör sig bort från varandra, bil A rör sig med en hastighet av 36 km/h ^-1 medan den tutar långt med en frekvens på 700 Hz. Ljudhastigheten i luften är 340 ms ^-1 . Om frekvensen på tutan som hörs av föraren av bil B = 600 Hz, då är bil B:s hastighet….

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

Diskussion
Det är känt att:
Ljudkällans frekvens (f) = 700 Hz
Frekvensen för ljudet som lyssnaren hör (f') = 600 Hz
Ljudkällans hastighet (v)_s) = 36 km/timme = 36 000 meter / 3600 sekunder = 10 m/s
Ljudhastighet (v) = 340 ms^-1
Frågade: Lyssnarhastighet (v_p)
Jawab:
v_p negativt eftersom lyssnaren rör sig bort från ljudkällan.
v_s positivt eftersom ljudkällan rör sig bort från lyssnaren.
Det rätta svaret är C.

12. Ambulans A rör sig med en hastighet av 0,25 V bakom sedan B som rör sig med en hastighet av 0,2 V i samma riktning som A. Vid den tidpunkten ljuder ambulans A med sin siren på 1 000 Hz. Om ljudhastigheten är v, är frekvensen som hörs av föraren av sedan B…

A. 1.500 Hz
B. 1.250 Hz
C. 1.111 Hz
D. 1 020 Hz
Ö. 1 200 Hz

Diskussion
Det är känt :
Ljudkällans frekvens (f) = 1.000 Hz
Ljudkällans hastighet (v)_s) = -0,25 v (i förhållande till mediet som leder ljud)
Ljudets hastighet (v) = v
Lyssnarhastighet (v_p) = -0,2 v (i förhållande till mediet som leder ljud)
Frågade Frekvens av ljud som lyssnaren hör (f')
Jawab :

Dopplereffektens formel:
Regler för skyltning:
v är alltid positivt
v_p positivt om lyssnaren närmar sig ljudkällan
v_p negativ om lyssnaren rör sig bort från ljudkällan
v_s positivt om ljudkällan är vänd bort från lyssnaren
v_s negativ om ljudkällan närmar sig lyssnaren
v_p = 0 om lyssnaren är tyst
v_s = 0 om ljudkällan fortfarande är

Det rätta svaret är D.

13. En ljudkälla med en frekvens på 640 Hz rör sig mot en observatör med en hastighet av 20 m/s. Om ljudets hastighet i luft är 340 m/s och observatören rör sig bort från ljudkällan med en hastighet av 10 m/s, då är frekvensen för ljudet som observatören hör…

A. 600 Hz
B. 660 Hz
C. 900 Hz
D. 1 020 Hz
Ö. 1 200 Hz

Diskussion
Det är känt :
Ljudkällans frekvens (f) = 640 Hz
Ljudkällans hastighet (v_s) = -20 m/s (i förhållande till luft som ljudledande medium)
Ljudhastighet (v) = 340 m/s (i förhållande till luft som ljudöverföringsmedium)
Lyssnarhastighet (v_p) = -10 m/s (i förhållande till luft som ljudledande medium)
Frågade Frekvens av ljud som lyssnaren hör (f')
Jawab :
Det rätta svaret är B.

14. En ljudkälla rör sig med en hastighet av 60 m/s och lämnar en observatör bakom sig i samma riktning som ljudkällan med en hastighet av 10 m/s. Om ljudets hastighet i luft är 340 m/s och ljudkällans frekvens är 800 Hz, då är frekvensen för det ljud som observatören hör…
A. 700 Hz
B. 800 Hz
C. 940 Hz
D. 1 020 Hz
Ö. 1 200 Hz
Diskussion
Det är känt :
Ljudkällans frekvens (f) = 800 Hz
Ljudkällans hastighet (v_s) = 60 m/s (i förhållande till luft som ljudledande medium)
Ljudhastighet (v) = 340 m/s (i förhållande till luft som ljudöverföringsmedium)
Lyssnarhastighet (v_p) = 10 m/s (i förhållande till luft som ljudledande medium)
Frågade Frekvens av ljud som lyssnaren hör (f')
Jawab :

Det rätta svaret är A.

Frågekälla:

Nationella fysikfrågor för gymnasiet/yrkesgymnasiet