Maswali ya Mfano wa Athari ya Doppler

Mifano 14 ya Maswali ya Athari ya Doppler

1. Kutoka kwa kauli ifuatayo:
(1) P inakaribia S ambayo haibadiliki
(2) S inakaribia P ambayo haibadiliki
(3) P na S zinakaribiana
(4) S na P husogea kwa kasi sawa
Ikiwa P (msikilizaji) anasikia sauti ikiwa na masafa ya juu kuliko masafa yanayotolewa na S (chanzo), basi kauli sahihi ni...
A. (1), (2) na (3) pekee
B. (1), (2), (3) na (4)
C. (1) na (3) pekee
D. (1) na (4) pekee
E. (2) na (4) pekee
Majadiliano

Ili kuthibitisha hili kihisabati, kwanza tunafanya hesabu kama ilivyojadiliwa hapa chini. Data ifuatayo ni dhana.
Kasi ya msikilizaji (v)_p) = 60 m/s, ikiwa msikilizaji yuko kimya basi vp = 0
Kasi ya chanzo cha sauti (v)_s) = 40 m/s, ikiwa chanzo cha sauti hakijatulia basi dhidi ya = 0
Kasi ya sauti (v) = 340 m/s
Masafa ya sauti (f) = Hertz 1000

P inakaribia S ambayo haibadiliki
vp ni chanya ikiwa msikilizaji atakaribia chanzo cha sauti
Chanzo cha sauti kiko kimya ili v_s = 0

S inakaribia P ambayo haibadiliki
dhidi ya hasi ikiwa chanzo cha sauti kinamkaribia msikilizaji
Msikilizaji alikuwa kimya ili v_p = 0

P na S zinakaribiana
vp ni chanya ikiwa msikilizaji atakaribia chanzo cha sauti
dhidi ya hasi ikiwa chanzo cha sauti kinamkaribia msikilizaji

S na P husogea kwa kasi sawa
Ikiwa chanzo cha sauti na msikilizaji vinasogea kwa kasi ile ile, athari ya Doppler haitokei.
Jibu sahihi ni A.

2. Msikilizaji anasimama karibu na chanzo cha sauti chenye masafa ya 684 Hz. Chanzo kingine cha sauti chenye masafa ya 676 Hz husogea kuelekea msikilizaji kwa kasi ya 2 m/s.^-1Ikiwa kasi ya uenezaji wa sauti hewani ni 340 ms^-1, basi masafa ya kite yanayosikika na msikilizaji ni...
A. 2 Hz
B. 3 Hz
C. 4 Hz
D. 5 Hz
E. 6 Hz
Majadiliano
Inajulikana kwamba:
Mara kwa mara ya chanzo cha sauti 1 (f)₁) = 684 Hz (kimya)
Frekuensi chanzo cha sauti 2 (f₂) = 676 Hz (inayosonga)
Kasi ya chanzo cha sauti 2 (v)₂) = 2 m/s (kuelekea kwa msikilizaji)
Kasi ya sauti hewani (v) = 340 m/s
Aliuliza: Mara ambazo kite husikika na msikilizaji
Jibu:
Kwanza hesabu marudio ya sauti inayosikika kutoka chanzo cha sauti ikisogea karibu na msikilizaji.

Masafa ya kite = tofauti kati ya masafa mawili ya sauti yanayosikika na msikilizaji = masafa ya chanzo cha sauti kisichobadilika - masafa ya chanzo cha sauti kinachosonga = 684 Hz - 680 Hz = 4 Hz.

Jibu sahihi ni C.

3. Chanzo cha sauti husogea kwa kasi ya mita 20/ ^s kuelekea mtu asiyetulia. Masafa ya chanzo cha sauti ni 380 Hz. Kasi ya sauti hewani ni mita 400/ ^s . Masafa ya mawimbi ya sauti yanayosikika na mtu huyo ni…

A. 400 Hz

B. 420 Hz

C. 440 Hz

D. 460 Hz

E. 480 Hz

Majadiliano

Inajulikana kwamba:

Kasi ya chanzo cha sauti (vs ₎ = 20 ms ^-1

Kasi ya msikilizaji (v _p ) = 0

Masafa ya chanzo cha sauti (f) = 380 Hz

Kasi ya sauti (v) = 400 ms ^-1

Alipoulizwa: Masafa ya mawimbi ya sauti yanasikika

Jibu sahihi ni A.

4. Treni A inasonga kwa kasi ya kilomita 72/h na treni B inasogea kuelekea kila mmoja kwa kasi ya kilomita 90/h. Dereva wa treni A anapiga filimbi yenye masafa ya 650 Hz. Ikiwa kasi ya sauti hewani ni 350 ms ^-1 , basi masafa yanayosikika na dereva B kutoka kwa filimbi A ni...

A. 800 Hz

B. 740 Hz

C. 600 Hz

D. 540 Hz

E. 400 Hz

Majadiliano

Inajulikana kwamba:

Kasi ya treni A (v _A ) = 72 km/saa = 20 m/s, ikikaribia treni B

Kasi ya treni B (v _B ) = 90 km/saa = 25 m/s, ikikaribia treni A

Masafa ya sauti ya treni A (f _A ) = 650 Hz

Kasi ya sauti hewani (v) = 350 m/s

Swali: Masafa yanayosikika na mhandisi B kutoka kwa filimbi A

Jibu:

Chanzo cha sauti kiko kwenye treni A na msikilizaji yuko kwenye treni B.

5. Chanzo cha sauti husogea kwa kasi ya mita 20/s kumkaribia mtu asiyesimama. Masafa ya chanzo cha sauti ni 380 Hz na kasi ya sauti hewani ni mita 400/s. Masafa ya mawimbi ya sauti yanayosikika na mtu huyo ni...

A. 400 Hz

B. 420 Hz

C. 440 Hz

D. 460 Hz

E. 480 Hz

Majadiliano

Inajulikana kwamba:

Kasi ya chanzo cha sauti (vs ₎ = 20 m/s

Kasi ya msikilizaji (v _p ) = 0

Masafa ya chanzo cha sauti (f) = 380 Hz

Kasi ya sauti hewani (v) = 400 m/s

Alipoulizwa: Mara ambazo sauti husikika

Jibu:

Jibu sahihi ni A.

6. Mtoto amesimama tuli akipiga filimbi kwa masafa ya 490 Hz kuelekea gari linaloelekea mtoto kama inavyoonyeshwa kwenye mchoro. Tofauti kati ya wimbi la moja kwa moja na wimbi linaloakisiwa kutoka kwenye gari ni 10 Hz. Ikiwa kasi ya sauti hewani ni 340 m/s, basi kasi ya gari ni...

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

Majadiliano

Inajulikana kwamba:

Masafa ya sauti (f) = Hertz 490

Kasi ya sauti hewani (v) = 340 m/s

Msikilizaji anakaribia chanzo cha sauti ili masafa ya sauti inayosikika yawe makubwa kuliko masafa ya chanzo cha sauti. Masafa ya sauti = 490 Hertz na masafa ya kite = 10 Hertz hivyo masafa ya sauti yanayosikika (f') = 500 Hertz.

Aliuliza: Kasi ya gari

Jibu:

Kasi ya gari ni 6,9 m/s.

Jibu sahihi ni A.

7. Mwanafunzi amesimama kando ya barabara wakati gari linapotoka kutoka kwa mwanafunzi kwa kasi ya mita 40/s huku akipiga honi yenye masafa ya 300 Hz. Ikiwa kasi ya sauti hewani ni mita 360/s, basi masafa ya honi anayosikia mwanafunzi ni ….
A. 250 Hz
B. 270 Hz
C. 300 Hz
D. 350 Hz
E. 400 Hz
Majadiliano:
Fomula ya athari ya Doppler kwa sauti :
f' = masafa ya sauti yanayosikika na msikilizaji (1/s = hz)
f = masafa ya sauti inayotolewa na chanzo (1/s = hz)
v = kasi ya sauti (m/s)
v_p = kasi ya msikilizaji (m/s)
v_s = kasi ya chanzo cha sauti (m/s)
Sheria za saini:
v huwa chanya kila wakati
v_p chanya ikiwa msikilizaji atakaribia chanzo cha sauti
v_p hasi ikiwa msikilizaji ataondoka kwenye chanzo cha sauti
v_s chanya ikiwa chanzo cha sauti kinaondoka kutoka kwa msikilizaji
v_s hasi ikiwa chanzo cha sauti kinamkaribia msikilizaji
v_p = 0 ikiwa msikilizaji yuko kimya
v_s = 0 ikiwa chanzo cha sauti bado
Inajulikana :
v_s = 40 m/s
v_p = 0
f = 300 Hz
v = 360 m/s
Aliuliza :
f’
Jawab :

Jibu sahihi ni B.

8. Chanzo cha sauti kinasonga kwa kasi ya mita 30/s kuelekea mtu aliyesimama kando ya barabara. Masafa ya chanzo cha sauti ni 360 Hz na kasi ya sauti hewani ni mita 380/s. Masafa ya mawimbi ya sauti yanayosikika na mtu huyo ni...
A. 391 Hz
B. 400 Hz
C. 430 Hz
D. 440 Hz
E. 460 Hz
Majadiliano:
Inajulikana :
v_s = – 30 m/s
v_p = 0
f = 360 Hz
v = 380 m/s
Aliuliza :
f’
Jawab :

Jibu sahihi ni A.

9. Msikilizaji anasimama karibu na chanzo cha sauti chenye masafa ya 742 Hz. Chanzo kingine cha sauti chenye masafa ya 700 Hz husogea kuelekea msikilizaji kwa kasi ya 20 m/s. Ikiwa kasi ya sauti hewani ni 340 m/s, basi masafa ya kite yanayosikika na mtu huyo ni…
A. 2 Hz
B. 3 Hz
C. 4 Hz
D. 5 Hz
E. 6 Hz
Majadiliano:
Inajulikana :
f₁ = 680 Hz
f₂ = 700 Hz
v_s1 = 0 m/s
v_s2 = – 20 m/s
v = 340 m/s
Aliuliza :
kite?
Jawab :
Msikilizaji amesimama karibu na chanzo cha sauti, kwa hivyo inaweza kuhitimishwa kuwa chanzo cha sauti kimepumzika ikilinganishwa na msikilizaji. Masafa ya sauti yanayosikika na msikilizaji kutoka chanzo cha sauti ambacho kimepumzika ni:
742 hz
Chanzo kingine cha sauti kinasonga. Kokotoa masafa ya sauti yanayosikika na msikilizaji kutoka kwa chanzo cha sauti kinachosonga:

Masafa ya wimbi la sauti = tofauti katika masafa ya mawimbi mawili ya sauti yanayoingiliana
Masafa ya kite ni:
744 Hz – 742 Hz = 2 hertz
Jibu sahihi ni A.

10. Magari mawili A na B yanaelekeana kwa kasi ya 20 ms ^-1 na 40 ms ^-1 mtawalia . Gari B kisha hupiga honi kwa masafa ya 580 Hz, kasi ya sauti hewani ni 330 ms ^-1 , kisha masafa yanayosikika na dereva wa gari A kabla ya kupitana ni….

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

Majadiliano

Sheria za saini:
v huwa chanya kila wakati
v_p chanya ikiwa msikilizaji atakaribia chanzo cha sauti
v_p hasi ikiwa msikilizaji ataondoka kwenye chanzo cha sauti
v_s chanya ikiwa chanzo cha sauti kinaelekea mbali na msikilizaji
v_s hasi ikiwa chanzo cha sauti kinamkaribia msikilizaji
v_p = 0 ikiwa msikilizaji yuko kimya
v_s = 0 ikiwa chanzo cha sauti bado

Inajulikana kwamba:
Masafa ya chanzo cha sauti (f) = 580 Hz
Kasi ya msikilizaji (v)_p) = ms 20^-1
Kasi ya chanzo cha sauti (v)_s) = -40 ms^-1
Kasi ya sauti (v) = 330 ms^-1
Aliuliza: Mara ambazo sauti husikika na msikilizaji (f')
Jibu:

Fomula ya athari ya Doppler:
Jibu sahihi ni B.

11. Gari A na gari B zinasogea mbali, gari A linasogea kwa kasi ya kilomita 36/h ^-1 huku likipiga honi ndefu yenye masafa ya 700 Hz, kasi ya sauti angani ni 340 ms ^-1 . Ikiwa masafa ya honi yanasikika na dereva wa gari B = 600 Hz, basi kasi ya gari B ni….

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

Majadiliano
Inajulikana kwamba:
Masafa ya chanzo cha sauti (f) = 700 Hz
Masafa ya sauti inayosikika na msikilizaji (f') = 600 Hz
Kasi ya chanzo cha sauti (v)_s) = kilomita 36/saa = mita 36.000 / sekunde 3600 = mita 10/sekunde
Kasi ya sauti (v) = 340 ms^-1
Aliuliza: Kasi ya msikilizaji (v)_p)
Jibu:
v_p hasi kwa sababu msikilizaji huhama kutoka chanzo cha sauti.
v_s chanya kwa sababu chanzo cha sauti kinaondoka kutoka kwa msikilizaji.
Jibu sahihi ni C.

12. Ambulensi A inasogea kwa kasi ya 0,25 v nyuma ya sedan B ambayo inasogea kwa kasi ya 0,2 v katika mwelekeo sawa na A. Wakati huo, ambulensi A inapiga king'ora chake kwa 1.000 Hz. Ikiwa kasi ya sauti ni v, masafa yanayosikika na dereva wa sedan B ni…

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

Majadiliano
Inajulikana :
Masafa ya chanzo cha sauti (f) = 1.000 Hz
Kasi ya chanzo cha sauti (v)_s) = -0,25 v (ikilinganishwa na njia inayoendesha sauti)
Kasi ya sauti (v) = v
Kasi ya msikilizaji (v)_p) = -0,2 v (ikilinganishwa na njia inayoendesha sauti)
Aliuliza : Mara ambazo sauti husikika na msikilizaji (f')
Jawab :

Fomula ya athari ya Doppler:
Sheria za saini:
v huwa chanya kila wakati
v_p chanya ikiwa msikilizaji atakaribia chanzo cha sauti
v_p hasi ikiwa msikilizaji ataondoka kwenye chanzo cha sauti
v_s chanya ikiwa chanzo cha sauti kinaelekea mbali na msikilizaji
v_s hasi ikiwa chanzo cha sauti kinamkaribia msikilizaji
v_p = 0 ikiwa msikilizaji yuko kimya
v_s = 0 ikiwa chanzo cha sauti bado

Jibu sahihi ni D.

13. Chanzo cha sauti chenye masafa ya 640 Hz husogea kuelekea kwa mwangalizi kwa kasi ya mita 20/s. Ikiwa kasi ya sauti hewani ni mita 340/s na mwangalizi husogea mbali na chanzo cha sauti kwa kasi ya mita 10/s, basi masafa ya sauti yanayosikika na mwangalizi ni…

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

Majadiliano
Inajulikana :
Masafa ya chanzo cha sauti (f) = 640 Hz
Kasi ya chanzo cha sauti (v)_s) = -20 m/s (ikilinganishwa na hewa kama njia ya kupitisha sauti)
Kasi ya sauti (v) = 340 m/s (ikilinganishwa na hewa kama njia ya kupitisha sauti)
Kasi ya msikilizaji (v)_p) = -10 m/s (ikilinganishwa na hewa kama njia ya kupitisha sauti)
Aliuliza : Mara ambazo sauti husikika na msikilizaji (f')
Jawab :
Jibu sahihi ni B.

14. Chanzo cha sauti husogea kwa kasi ya mita 60/s na kumwacha mwangalizi nyuma yake akielekea upande uleule na chanzo cha sauti kwa kasi ya mita 10/s. Ikiwa kasi ya sauti hewani ni mita 340/s na masafa ya chanzo cha sauti ni 800 Hz, basi masafa ya sauti yanayosikika na mwangalizi ni…
A. 700 Hz
B. 800 Hz
C. 940 Hz
D. 960 Hz
E. 1.120 Hz
Majadiliano
Inajulikana :
Masafa ya chanzo cha sauti (f) = 800 Hz
Kasi ya chanzo cha sauti (v)_s) = 60 m/s (ikilinganishwa na hewa kama njia ya kupitisha sauti)
Kasi ya sauti (v) = 340 m/s (ikilinganishwa na hewa kama njia ya kupitisha sauti)
Kasi ya msikilizaji (v)_p) = 10 m/s (ikilinganishwa na hewa kama njia ya kupitisha sauti)
Aliuliza : Mara ambazo sauti husikika na msikilizaji (f')
Jawab :

Jibu sahihi ni A.

Chanzo cha swali:

Maswali ya Fizikia ya Mtihani wa Kitaifa kwa Shule ya Upili ya Wazee/Shule ya Upili ya Ufundi