14 ตัวอย่างคำถามเกี่ยวกับปรากฏการณ์ดอปเปลอร์
1. จากข้อความต่อไปนี้:
(1) P เข้าใกล้ S ซึ่งอยู่กับที่
(2) S เข้าใกล้ P ซึ่งคงที่
(3) P และ S เข้าหากัน
(4) S และ P เคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่ากัน
ถ้า P (ผู้ฟัง) ได้ยิน เสียง หากความถี่สูงกว่าความถี่ที่ปล่อยออกมาจาก S (แหล่งกำเนิด) ข้อความที่ถูกต้องคือ...
ก. (1), (2) และ (3) เท่านั้น
B. (1), (2), (3) และ (4)
C. (1) และ (3) เท่านั้น
D. (1) และ (4) เท่านั้น
E. (2) และ (4) เท่านั้น
การอภิปราย

เพื่อพิสูจน์ข้อเท็จจริงนี้ทางคณิตศาสตร์ เราจะทำการคำนวณตามที่กล่าวไว้ด้านล่างก่อน ข้อมูลต่อไปนี้เป็นเพียงสมมติฐาน
ความเร็วของผู้ฟัง (v)p) = 60 ม./วินาที ถ้าผู้ฟังเงียบ vp = 0
ความเร็วของแหล่งกำเนิดเสียง (v)s) = 40 ม./วินาที ถ้าแหล่งกำเนิดเสียงอยู่นิ่งแล้ว vs = 0
ความเร็วเสียง (v) = 340 เมตร/วินาที
ความถี่เสียง (f) = 1000 เฮิรตซ์
จุด P เข้าใกล้จุด S ซึ่งอยู่นิ่ง
ค่า vp จะเป็นบวกหากผู้ฟังเข้าใกล้แหล่งกำเนิดเสียง
แหล่งกำเนิดเสียงเงียบสนิทเพื่อให้ vs = 0

S เข้าใกล้ P ซึ่งเป็นจุดนิ่ง
ในทางกลับกัน หากแหล่งกำเนิดเสียงกำลังเข้าใกล้ผู้ฟัง ผลลัพธ์จะเป็นลบ
ผู้ฟังเงียบเพื่อให้ vp = 0

พีและเอสเข้าหากัน
ค่า vp จะเป็นบวกหากผู้ฟังเข้าใกล้แหล่งกำเนิดเสียง
ในทางกลับกัน หากแหล่งกำเนิดเสียงกำลังเข้าใกล้ผู้ฟัง ผลลัพธ์จะเป็นลบ

S และ P เคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่ากัน
หากแหล่งกำเนิดเสียงและผู้ฟังเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่ากัน ปรากฏการณ์ดอปเปลอร์จะไม่เกิดขึ้น
คำตอบที่ถูกต้องคือ A.
2. ผู้ฟังคนหนึ่งยืนอยู่ข้างแหล่งกำเนิดเสียงที่มีความถี่ 684 เฮิรตซ์ ขณะเดียวกัน แหล่งกำเนิดเสียงอีกแหล่งหนึ่งที่มีความถี่ 676 เฮิรตซ์ เคลื่อนที่เข้าหาผู้ฟังด้วยความเร็ว 2 เมตร/วินาที-1ถ้าความเร็วในการแพร่กระจายของเสียงในอากาศคือ 340 เมตร/วินาที-1ดังนั้นความถี่ของว่าวที่ผู้ฟังได้ยินคือ...
ก. 2 เฮิรตซ์
ข. 3 เฮิรตซ์
ค. 4 เฮิรตซ์
ง. 5 เฮิรตซ์
E. 6 เฮิรตซ์
การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
ความถี่ของแหล่งกำเนิดเสียง 1 (f)1) = 684 เฮิรตซ์ (เงียบ)
Frekuensi แหล่งกำเนิดเสียง 2 (f2) = 676 เฮิรตซ์ (ขณะเคลื่อนที่)
ความเร็วของแหล่งกำเนิดเสียง 2 (v2) = 2 เมตร/วินาที (เคลื่อนที่เข้าหาผู้ฟัง)
ความเร็วเสียงในอากาศ (v) = 340 เมตร/วินาที
ถาม: ความถี่ของเสียงว่าวที่ผู้ฟังได้ยินคือเท่าไร
คำตอบ :
ขั้นแรก ให้คำนวณความถี่ของเสียงที่ได้ยินจากแหล่งกำเนิดเสียงที่เคลื่อนเข้ามาใกล้ผู้ฟัง

ความถี่ว่าว = ผลต่างระหว่างความถี่เสียงสองความถี่ที่ผู้ฟังได้ยิน = ความถี่ของแหล่งกำเนิดเสียงที่อยู่กับที่ – ความถี่ของแหล่งกำเนิดเสียงที่เคลื่อนที่ = 684 เฮิรตซ์ – 680 เฮิรตซ์ = 4 เฮิรตซ์
คำตอบที่ถูกต้องคือ C.
3. แหล่งกำเนิดเสียงเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 20 มิลลิวินาที-1 เสียงนั้นมาจากแหล่งกำเนิดเสียงที่เข้าใกล้บุคคลที่อยู่นิ่ง ความถี่ของแหล่งกำเนิดเสียงคือ 380 เฮิรตซ์ และความเร็วของเสียงในอากาศคือ 400 เมตร/วินาที-1ความถี่ของคลื่นเสียงที่บุคคลนั้นได้ยินคือ…
ก. 400 เฮิรตซ์
ข. 420 เฮิรตซ์
ค. 440 เฮิรตซ์
ง. 460 เฮิรตซ์
E. 480 เฮิรตซ์
การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
ความเร็วของแหล่งกำเนิดเสียง (v)s) = 20 มิลลิวินาที-1
ความเร็วของผู้ฟัง (v)p) = 0
ความถี่ของแหล่งกำเนิดเสียง (f) = 380 เฮิรตซ์
ความเร็วเสียง (v) = 400 ms-1
ถาม: ความถี่ของคลื่นเสียงที่ได้ยิน

คำตอบที่ถูกต้องคือ A.
4. รถไฟ A กำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 72 กิโลเมตรต่อชั่วโมง และรถไฟ B กำลังเคลื่อนที่เข้าหากันด้วยความเร็ว 90 กิโลเมตรต่อชั่วโมง คนขับรถไฟ A เป่าหวีดด้วยความถี่ 650 เฮิรตซ์ ถ้าความเร็วในการแพร่กระจายของเสียงในอากาศคือ 350 เมตร/วินาที-1ดังนั้นความถี่ที่วิศวกร B ได้ยินจากเสียงนกหวีด A คือ...
ก. 800 เฮิรตซ์
ข. 740 เฮิรตซ์
ค. 600 เฮิรตซ์
ง. 540 เฮิรตซ์
E. 400 เฮิรตซ์
การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
ความเร็วของรถไฟ A (v)A) = 72 กม./ชม. = 20 ม./วินาที กำลังเข้าใกล้รถไฟ B
ความเร็วของรถไฟ B (v)B) = 90 กม./ชม. = 25 ม./วินาที กำลังเข้าใกล้รถไฟ A
ความถี่เสียงของรถไฟ A (f)A) = 650 เฮิรตซ์
ความเร็วเสียงในอากาศ (v) = 350 เมตร/วินาที
ถาม: ความถี่ที่วิศวกร B ได้ยินจากเสียงนกหวีด A
คำตอบ :
แหล่งกำเนิดเสียงอยู่ในรถไฟขบวน A และผู้ฟังอยู่ในรถไฟขบวน B

5. แหล่งกำเนิดเสียงเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 20 เมตร/วินาที เข้าหาบุคคลที่อยู่นิ่ง ความถี่ของแหล่งกำเนิดเสียงคือ 380 เฮิรตซ์ และความเร็วเสียงในอากาศคือ 400 เมตร/วินาที ความถี่ของคลื่นเสียงที่บุคคลนั้นได้ยินคือ...
ก. 400 เฮิรตซ์
ข. 420 เฮิรตซ์
ค. 440 เฮิรตซ์
ง. 460 เฮิรตซ์
E. 480 เฮิรตซ์
การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
ความเร็วของแหล่งกำเนิดเสียง (v)s) = 20 ม./วินาที
ความเร็วของผู้ฟัง (v)p) = 0
ความถี่ของแหล่งกำเนิดเสียง (f) = 380 เฮิรตซ์
ความเร็วเสียงในอากาศ (v) = 400 เมตร/วินาที
ถาม: ความถี่ของเสียงที่ได้ยิน
คำตอบ :

คำตอบที่ถูกต้องคือ A.
6. เด็กคนหนึ่งยืนนิ่งเป่าหวีดด้วยความถี่ 490 เฮิรตซ์ ไปทางรถยนต์ที่กำลังเคลื่อนที่เข้าหาเขา ดังแสดงในรูป ความแตกต่างของความถี่เสียงระหว่างคลื่นเสียงตรงและคลื่นเสียงสะท้อนจากรถยนต์คือ 10 เฮิรตซ์ ถ้าความเร็วเสียงในอากาศคือ 340 เมตร/วินาที แล้วความเร็วของรถยนต์คือ...
ก. 6,9 มิลลิวินาที-1
ข. 5,8 มิลลิวินาที-1
ค. 4,4 มิลลิวินาที -1
ง. 3,8 มิลลิวินาที -1
E. 3,4 มิลลิวินาที -1
การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
ความถี่เสียง (f) = 490 เฮิรตซ์
ความเร็วเสียงในอากาศ (v) = 340 เมตร/วินาที
ผู้ฟังเข้าใกล้แหล่งกำเนิดเสียงจนกระทั่งความถี่ของเสียงที่ได้ยินมากกว่าความถี่ของแหล่งกำเนิดเสียง ความถี่ของเสียงเท่ากับ 490 เฮิรตซ์ และความถี่ของว่าวเท่ากับ 10 เฮิรตซ์ ดังนั้นความถี่ของเสียงที่ได้ยิน (f') เท่ากับ 500 เฮิรตซ์
คำตอบ :

รถยนต์คันนี้มีความเร็ว 6,9 เมตร/วินาที
คำตอบที่ถูกต้องคือ A.
7. นักเรียนคนหนึ่งยืนอยู่ข้างถนน ขณะที่รถคันหนึ่งเคลื่อนตัวออกห่างจากนักเรียนด้วยความเร็ว 40 เมตร/วินาที พร้อมกับบีบแตรด้วยความถี่ 300 เฮิรตซ์ ถ้าความเร็วเสียงในอากาศคือ 360 เมตร/วินาที ความถี่ของเสียงแตรที่นักเรียนได้ยินคือ …
ก. 250 เฮิรตซ์
ข. 270 เฮิรตซ์
ค. 300 เฮิรตซ์
ง. 350 เฮิรตซ์
E. 400 เฮิรตซ์
การอภิปราย :
สูตรปรากฏการณ์ดอปเปลอร์สำหรับเสียง :
f' = ความถี่ของเสียงที่ผู้ฟังได้ยิน (1/s = เฮิรตซ์)
f = ความถี่ของเสียงที่ปล่อยออกมาจากแหล่งกำเนิด (1/s = เฮิรตซ์)
v = ความเร็วเสียง (เมตร/วินาที)
vp = ความเร็วของผู้ฟัง (เมตร/วินาที)
vs = ความเร็วของแหล่งกำเนิดเสียง (เมตร/วินาที)
กฎการติดป้าย:
ค่า v เป็นค่าบวกเสมอ
vp เป็นผลดีหากผู้ฟังเข้าใกล้แหล่งกำเนิดเสียง
vp เป็นผลลบหากผู้ฟังขยับตัวออกห่างจากแหล่งกำเนิดเสียง
vs เป็นผลดีหากแหล่งกำเนิดเสียงเคลื่อนที่ออกห่างจากผู้ฟัง
vs เป็นลบหากแหล่งกำเนิดเสียงกำลังเข้าใกล้ผู้ฟัง
vp = 0 ถ้าผู้ฟังเงียบ
vs = 0 ถ้าแหล่งกำเนิดเสียงอยู่นิ่ง
เป็นที่รู้จัก :
vs = 40 ม./วินาที
vp = 0
f = 300 Hz
v = 360 ม./วินาที
ถาม :
เอฟ
จาวาบ :
8. แหล่งกำเนิดเสียงเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 30 เมตร/วินาที เข้าหาบุคคลที่ยืนอยู่ข้างถนน ความถี่ของแหล่งกำเนิดเสียงคือ 360 เฮิรตซ์ และความเร็วเสียงในอากาศคือ 380 เมตร/วินาที ความถี่ของคลื่นเสียงที่บุคคลนั้นได้ยินคือ...
ก. 391 เฮิรตซ์
ข. 400 เฮิรตซ์
ค. 430 เฮิรตซ์
ง. 440 เฮิรตซ์
E. 460 เฮิรตซ์
การอภิปราย :
เป็นที่รู้จัก :
vs = – 30 ม./วินาที
vp = 0
f = 360 เฮิรตซ์
v = 380 ม./วินาที
ถาม :
เอฟ
จาวาบ :
9. ผู้ฟังคนหนึ่งยืนอยู่ข้างแหล่งกำเนิดเสียงที่มีความถี่ 742 เฮิรตซ์ แหล่งกำเนิดเสียงอีกแหล่งหนึ่งที่มีความถี่ 700 เฮิรตซ์ เคลื่อนที่เข้าหาผู้ฟังด้วยความเร็ว 20 เมตร/วินาที ถ้าความเร็วของเสียงในอากาศคือ 340 เมตร/วินาที ความถี่ของเสียงที่ผู้ฟังได้ยินคือ…
ก. 2 เฮิรตซ์
ข. 3 เฮิรตซ์
ค. 4 เฮิรตซ์
ง. 5 เฮิรตซ์
E. 6 เฮิรตซ์
การอภิปราย :
เป็นที่รู้จัก :
f1 = 680 เฮิรตซ์
f2 = 700 เฮิรตซ์
vs1 = 0 ม./วินาที
vs2 = – 20 ม./วินาที
v = 340 ม./วินาที
ถาม :
ว่าว?
จาวาบ :
ผู้ฟังยืนอยู่ข้างแหล่งกำเนิดเสียง ดังนั้นจึงสรุปได้ว่าแหล่งกำเนิดเสียงอยู่นิ่งเมื่อเทียบกับผู้ฟัง ความถี่เสียงที่ผู้ฟังได้ยินจากแหล่งกำเนิดเสียงที่อยู่นิ่งนั้นคือ:
742 hz
แหล่งกำเนิดเสียงอีกแหล่งหนึ่งกำลังเคลื่อนที่ จงคำนวณความถี่เสียงที่ผู้ฟังได้ยินจากแหล่งกำเนิดเสียงที่กำลังเคลื่อนที่:
ความถี่ของคลื่นเสียง = ผลต่างของความถี่ของคลื่นเสียงสองคลื่นที่รบกวนกัน
ความถี่ของว่าวคือ:
744 เฮิรตซ์ – 742 เฮิรตซ์ = 2 เฮิรตซ์
คำตอบที่ถูกต้องคือ A.
10. รถยนต์สองคัน คือ A และ B กำลังเคลื่อนที่เข้าหากันด้วยความเร็ว 20 เมตร/วินาที-1 และ 40 มิลลิวินาที-1จากนั้นรถคัน B ก็บีบแตรด้วยความถี่ 580 เฮิรตซ์ ซึ่งความเร็วเสียงในอากาศคือ 330 เมตร/วินาที-1ดังนั้น ความถี่ที่คนขับรถคัน A ได้ยินก่อนแซงคือ….
- เฮิร์ตซ์ 670
- เฮิร์ตซ์ 700
- เฮิร์ตซ์ 720
- เฮิร์ตซ์ 760
- เฮิร์ตซ์ 800
การอภิปราย
กฎการติดป้าย:
ค่า v เป็นค่าบวกเสมอ
vp เป็นผลดีหากผู้ฟังเข้าใกล้แหล่งกำเนิดเสียง
vp เป็นผลลบหากผู้ฟังขยับตัวออกห่างจากแหล่งกำเนิดเสียง
vs เป็นผลดีหากแหล่งกำเนิดเสียงหันไปทางตรงข้ามกับผู้ฟัง
vs เป็นลบหากแหล่งกำเนิดเสียงกำลังเข้าใกล้ผู้ฟัง
vp = 0 ถ้าผู้ฟังเงียบ
vs = 0 ถ้าแหล่งกำเนิดเสียงอยู่นิ่ง
เป็นที่ทราบกันว่า:
ความถี่ของแหล่งกำเนิดเสียง (f) = 580 เฮิรตซ์
ความเร็วของผู้ฟัง (v)p) = 20 มิลลิวินาที-1
ความเร็วของแหล่งกำเนิดเสียง (v)s) = -40 มิลลิวินาที-1
ความเร็วเสียง (v) = 330 ms-1
ถาม: ความถี่ของเสียงที่ผู้ฟังได้ยิน (f')
คำตอบ :
สูตรคำนวณปรากฏการณ์ดอปเปลอร์:
คำตอบที่ถูกต้องคือ B.
11. รถยนต์ A และรถยนต์ B กำลังเคลื่อนที่ออกจากกัน โดยรถยนต์ A เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 36 กิโลเมตรต่อชั่วโมง-1 ขณะเป่าแตรยาวด้วยความถี่ 700 เฮิรตซ์ ความเร็วเสียงในอากาศคือ 340 เมตร/วินาที-1ถ้าความถี่ของเสียงแตรที่คนขับรถคัน B ได้ยินเท่ากับ 600 เฮิรตซ์ แล้วความเร็วของรถคัน B คือ…
- 30 มิลลิวินาที-1
- 35 มิลลิวินาที-1
- 40 มิลลิวินาที-1
- 50 มิลลิวินาที-1
- 65 มิลลิวินาที-1
การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
ความถี่ของแหล่งกำเนิดเสียง (f) = 700 เฮิรตซ์
ความถี่ของเสียงที่ผู้ฟังได้ยิน (f') = 600 เฮิรตซ์
ความเร็วของแหล่งกำเนิดเสียง (v)s) = 36 กิโลเมตร/ชั่วโมง = 36.000 เมตร / 3600 วินาที = 10 เมตร/วินาที
ความเร็วเสียง (v) = 340 ms-1
ถาม: ความเร็วของผู้ฟัง (v)p)
คำตอบ :
vp ในทางลบ เพราะผู้ฟังจะขยับตัวออกห่างจากแหล่งกำเนิดเสียง
vs เป็นผลดีเพราะแหล่งกำเนิดเสียงกำลังเคลื่อนที่ออกห่างจากผู้ฟัง
คำตอบที่ถูกต้องคือ C.
12. รถพยาบาล A กำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 0,25 v ตามหลังรถเก๋ง B ซึ่งกำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 0,2 v ในทิศทางเดียวกับ A ในขณะนั้น รถพยาบาล A เปิดไซเรนที่ความถี่ 1.000 Hz ถ้าความเร็วของเสียงคือ v ความถี่ที่คนขับรถเก๋ง B ได้ยินคือ…
ก. 1.500 เฮิรตซ์
ข. 1.250 เฮิรตซ์
ค. 1.111 เฮิรตซ์
ง. 1.067 เฮิรตซ์
E. 1.000 เฮิรตซ์
การอภิปราย
เป็นที่รู้จัก :
ความถี่ของแหล่งกำเนิดเสียง (f) = 1.000 เฮิรตซ์
ความเร็วของแหล่งกำเนิดเสียง (v)s) = -0,25 โวลต์ (เทียบกับตัวกลางที่นำเสียง)
ความเร็วเสียง (v) = v
ความเร็วของผู้ฟัง (v)p) = -0,2 โวลต์ (เทียบกับตัวกลางที่นำเสียง)
ถาม : ความถี่ของเสียงที่ผู้ฟังได้ยิน (f')
จาวาบ :
สูตรคำนวณปรากฏการณ์ดอปเปลอร์:
กฎการติดป้าย:
ค่า v เป็นค่าบวกเสมอ
vp เป็นผลดีหากผู้ฟังเข้าใกล้แหล่งกำเนิดเสียง
vp เป็นผลลบหากผู้ฟังขยับตัวออกห่างจากแหล่งกำเนิดเสียง
vs เป็นผลดีหากแหล่งกำเนิดเสียงหันไปทางตรงข้ามกับผู้ฟัง
vs เป็นลบหากแหล่งกำเนิดเสียงกำลังเข้าใกล้ผู้ฟัง
vp = 0 ถ้าผู้ฟังเงียบ
vs = 0 ถ้าแหล่งกำเนิดเสียงอยู่นิ่ง
คำตอบที่ถูกต้องคือ D.
13. แหล่งกำเนิดเสียงที่มีความถี่ 640 เฮิรตซ์ เคลื่อนที่เข้าหาผู้สังเกตด้วยความเร็ว 20 ม./วินาที ถ้าความเร็วของเสียงในอากาศคือ 340 ม./วินาที และผู้สังเกตเคลื่อนที่ออกห่างจากแหล่งกำเนิดเสียงด้วยความเร็ว 10 ม./วินาที แล้วความถี่ของเสียงที่ผู้สังเกตได้ยินคือ…
ก. 600 เฮิรตซ์
ข. 660 เฮิรตซ์
ค. 900 เฮิรตซ์
ง. 980 เฮิรตซ์
E. 1300 เฮิรตซ์
การอภิปราย
เป็นที่รู้จัก :
ความถี่ของแหล่งกำเนิดเสียง (f) = 640 เฮิรตซ์
ความเร็วของแหล่งกำเนิดเสียง (v)s) = -20 ม./วินาที (เมื่อเทียบกับอากาศซึ่งเป็นตัวนำเสียง)
ความเร็วเสียง (v) = 340 เมตร/วินาที (เทียบกับอากาศเป็นตัวกลางในการส่งผ่านเสียง)
ความเร็วของผู้ฟัง (v)p) = -10 ม./วินาที (เมื่อเทียบกับอากาศซึ่งเป็นตัวนำเสียง)
ถาม : ความถี่ของเสียงที่ผู้ฟังได้ยิน (f')
จาวาบ :
คำตอบที่ถูกต้องคือ B.
14. แหล่งกำเนิดเสียงเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 60 เมตร/วินาที โดยมีผู้สังเกตการณ์อยู่ด้านหลังเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวกับแหล่งกำเนิดเสียงด้วยความเร็ว 10 เมตร/วินาที ถ้าความเร็วเสียงในอากาศคือ 340 เมตร/วินาที และความถี่ของแหล่งกำเนิดเสียงคือ 800 เฮิรตซ์ แล้วความถี่ของเสียงที่ผู้สังเกตการณ์ได้ยินคือ…
ก. 700 เฮิรตซ์
ข. 800 เฮิรตซ์
ค. 940 เฮิรตซ์
ง. 960 เฮิรตซ์
E. 1.120 เฮิรตซ์
การอภิปราย
เป็นที่รู้จัก :
ความถี่ของแหล่งกำเนิดเสียง (f) = 800 เฮิรตซ์
ความเร็วของแหล่งกำเนิดเสียง (v)s) = 60 เมตร/วินาที (เมื่อเทียบกับอากาศซึ่งเป็นตัวนำเสียง)
ความเร็วเสียง (v) = 340 เมตร/วินาที (เทียบกับอากาศเป็นตัวกลางในการส่งผ่านเสียง)
ความเร็วของผู้ฟัง (v)p) = 10 เมตร/วินาที (เมื่อเทียบกับอากาศซึ่งเป็นตัวนำเสียง)
ถาม : ความถี่ของเสียงที่ผู้ฟังได้ยิน (f')
จาวาบ :

คำตอบที่ถูกต้องคือ A.
ที่มาของคำถาม:
ข้อสอบวิชาฟิสิกส์ระดับชาติ สำหรับนักเรียนมัธยมปลาย/อาชีวศึกษา

