ΘΕΜΑ A 1. (ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ

Transcript

1 Φαινόμενο Doppler ΘΕΜΑ. (ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ 006) Ηχητική πηγή και παρατηρητής βρίσκονται σε σχετική κίνηση. Ο παρατηρητής ακούει ήχο μεγαλύτερης σχνότητας από ατόν πο παράγει η πηγή, μόνο όταν α. η πηγή ακίνητη και ο παρατηρητής απομακρύνεται από ατήν. β. ο παρατηρητής ακίνητος και η πηγή απομακρύνεται από ατόν. γ. ο παρατηρητής και η πηγή κινούνται με ομόρροπες ταχύτητες, με τον παρατηρητή να προπορεύεται και να έχει κατά μέτρο μεγαλύτερη ταχύτητα από ατήν της πηγής. δ. ο παρατηρητής και η πηγή κινούνται με ομόρροπες ταχύτητες, με την πηγή να προπορεύεται και να έχει κατά μέτρο ταχύτητα μικρότερη από ατήν το παρατηρητή.. (ΕΛΛΗΝΩΝ ΕΞΩΤΕΡΙΚΟΥ 007) Ένας παρατηρητής βρίσκεται ακίνητος στην αποβάθρα ενός σταθμού την ώρα πο πλησιάζει ένα τρένο, το οποίο κινείται με σταθερή ταχύτητα. Η σειρήνα το τρένο εκπέμπει ήχο σχνότητας S. Η σχνότητα το ήχο πο αντιλαμβάνεται ο παρατηρητής α. ίση με τη σχνότητα το ήχο πο αντιλαμβάνεται ο μηχανοδηγός το τρένο. β. μεγαλύτερη από τη σχνότητα το ήχο πο αντιλαμβάνεται ο μηχανοδηγός το τρένο. γ. μικρότερη από τη σχνότητα το ήχο πο αντιλαμβάνεται ο μηχανοδηγός το τρένο. δ. ίση με τη σχνότητα το ήχο πο εκπέμπει η σειρήνα το τρένο. 3. (ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ 007) Δεν έχομε φαινόμενο Doppler όταν α. ο παρατηρητής ακίνητος και απομακρύνεται η πηγή. β. ο παρατηρητής και η πηγή κινούνται προς την ίδια κατεύθνση με την ίδια ταχύτητα. γ. ο παρατηρητής ακίνητος και πλησιάζει η πηγή. δ. η πηγή ακίνητη και πλησιάζει ο παρατηρητής. 4. (ΕΛΛΗΝΩΝ ΕΞΩΤΕΡΙΚΟΥ 008) Παρατηρητής Α κινείται με σταθερή ταχύτητα προς ακίνητη πηγή ήχο S, όπως φαίνεται στο σχήμα, αρχικά πλησιάζοντας και στη σνέχεια απομακρνόμενος απ ατή. Ο παρατηρητής αντιλαμβάνεται ήχο με σχνότητα πο α. σνεχώς μεγαλύτερη από τη σχνότητα της πηγής. β. σνεχώς μικρότερη από τη σχνότητα της πηγής. γ. αρχικά μεγαλύτερη και στη σνέχεια μικρότερη από τη σχνότητα της πηγής. δ. αρχικά μικρότερη και στη σνέχεια μεγαλύτερη από τη σχνότητα της πηγής.

2 5. (ΕΛΛΗΝΩΝ ΕΞΩΤΕΡΙΚΟΥ 0) Παρατηρητής απομακρύνεται με σταθερή ταχύτητα Α από ακίνητη ηχητική πηγή, η οποία εκπέμπει ήχο σχνότητας. Το διάνσμα της ταχύτητας βρίσκεται στην εθεία πηγής παρατηρητή. ν η ταχύτητα το ήχο στον αέρα, η σχνότητα το ήχο πο αντιλαμβάνεται ο παρατηρητής - Α - + Α α.. β.. γ.. δ.. - Α 6. (ΕΛΛΗΝΩΝ ΕΞΩΤΕΡΙΚΟΥ 03) Μικρότερη σχνότητα ακούει ένας παρατηρητής σε σχέση με την πραγματική σχνότητα το ήχο πο παράγει μια πηγή, όταν πηγή και παρατηρητής α. ακίνητοι. β. κινούνται στην ίδια εθεία, διατηρώντας σταθερή την μεταξύ τος απόσταση. γ. πλησιάζον μεταξύ τος κινούμενοι στην ίδια εθεία. δ. απομακρύνονται μεταξύ τος κινούμενοι στην ίδια εθεία. 7. (ΕΛΛΗΝΩΝ ΕΞΩΤΕΡΙΚΟΥ 05) Όταν ένας παρατηρητής απομακρύνεται με σταθερή ταχύτητα από μια ακίνητη πηγή ήχο, κινούμενος στην εθεία πο τον σνδέει με την πηγή, ο ήχος πο ακούει έχει σχνότητα α. ίση με ατήν της πηγής β. μικρότερη από ατήν της πηγής γ. μεγαλύτερη από ατήν της πηγής δ. ίση με τη σχνότητα το ήχο πο ακούει, όταν πλησιάζει την πηγή με την ίδια ταχύτητα. Β. Ερωτήσεις Σωστού Λάθος.. Το φαινόμενο Doppler ισχύει και στην περίπτωση των ηλεκτρομαγνητικών κμάτων.. Το φαινόμενο Doppler χρησιμοποιείται από τος γιατρούς, για να παρακολοθούν τη ροή το αίματος. 3. Η σχέση πο περιγράφει το φαινόμενο Doppler για το φως διαφορετική από ατή πο ισχύει για τον ήχο. 4. Καθώς παρατηρητής πλησιάζει ακίνητη ηχητική πηγή, αντιλαμβάνεται ήχο το οποίο η σχνότητα μεγαλύτερη από ατήν πο παράγει η πηγή. 5. Η σχνότητα το ήχο πο αντιλαμβάνεται ένας ακίνητος παρατηρητής, καθώς μια ηχητική πηγή πλησιάζει ισοταχώς προς ατόν, μεγαλύτερη από τη σχνότητα το ήχο πο εκπέμπει η πηγή. 6. Η σχνότητα το ήχο της σειρήνας το τρένο, την οποία αντιλαμβάνεται ο μηχανοδηγός, σε όλη τη διάρκεια της κίνησης σταθερή. 7. Όταν ένας παρατηρητής πλησιάζει με σταθερή ταχύτητα μια ακίνητη ηχητική πηγή, τότε ακούει ήχο μικρότερης σχνότητας (βαρύτερο) από ατόν πο παράγει η πηγή. 8. Βασιζόμενοι στο φαινόμενο Doppler μπορούμε να βγάλομε σμπεράσματα για την ταχύτητα ενός άστρο σε σχέση με τη Γη. 9. Το φαινόμενο Doppler ισχύει για κάθε μορφής κύμανση, ακόμη και για τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα.

3 ΘΕΜΑ B. (ΕΛΛΗΝΩΝ ΕΞΩΤΕΡΙΚΟΥ 005) Μια ηχητική πηγή κινείται με ταχύτητα ίση με το μισό της ταχύτητας το ήχο, πάνω σε μια εθεία ε πλησιάζοντας ακίνητο παρατηρητή Π ενώ απομακρύνεται από άλλο ακίνητο παρατηρητή Π. Οι παρατηρητές βρίσκονται στην ίδια εθεία με την ηχητική πηγή. Ο λόγος της σχνότητας το ήχο πο αντιλαμβάνεται ο παρατηρητής Π προς την αντίστοιχη σχνότητα πο αντιλαμβάνεται ο παρατηρητής Π α.. β.. γ. 3.. (ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ 008) Πηγή ηχητικών κμάτων κινείται εθύγραμμα με σταθερή ταχύτητα μέτρο = 0, όπο το μέτρο της ταχύτητας το ήχο στον αέρα. Ακίνητος παρατηρητής βρίσκεται στην εθεία κίνησης της πηγής. Όταν η πηγή πλησιάζει τον παρατηρητή, ατός αντιλαμβάνεται ήχο σχνότητας, και όταν η πηγή απομακρύνεται απ ατόν, ο παρατηρητής αντιλαμβάνεται ήχο σχνότητας. Ο λόγος ισούται με α. 9. β.. γ (ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ 009) Ηχητική πηγή S εκπέμπει ήχο σταθερής σχνότητας S. Όταν η πηγή πλησιάζει με ταχύτητα μέτρο ακίνητο παρατηρητή Α, κινούμενη στην εθεία «πηγής- παρατηρητή», ο παρατηρητής Α αντιλαμβάνεται ήχο σχνότητας. Όταν ο παρατηρητής Α, κινούμενος με ταχύτητα μέτρο, πλησιάζει την ακίνητη πηγή S, κινούμενος στην εθεία «πηγής-παρατηρητή», αντιλαμβάνεται ήχο σχνότητας. Τότε : α. >. β.. γ. <. 4. (ΕΛΛΗΝΩΝ ΕΞΩΤΕΡΙΚΟΥ 009) Ένα τρένο εκπέμπει ήχο και κατεθύνεται προς τούνελ πο βρίσκεται σε κατακόρφο βράχο. Ο ήχος πο εκπέμπεται από το τρένο ανακλάται στο βράχο ατό. Ένας παρατηρητής πο βρίσκεται κοντά στις γραμμές και πίσω από το τρένο ακούει τον ήχο πο προέρχεται από το τρένο με σχνότητα και τον εξ ανακλάσεως ήχο από το βράχο με σχνότητα. Τότε ισχύει ότι α. <. β.. γ. >. 5. (ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ 00) Μια ηχητική πηγή εκπέμπει ήχο σταθερής σχνότητας και κινείται με σταθερή ταχύτητα. Στην εθεία πο κινείται η πηγή βρίσκεται ακίνητος παρατηρητής. Η σχνότητα το ήχο πο αντιλαμβάνεται ο παρατηρητής όταν τον έχει προσπεράσει κατά 30% μικρότερη από σχνότητα πο αντιλαμβανόταν, όταν τον πλησίαζε η πηγή. Αν η ταχύτητα το ήχο στον αέρα, τότε η ταχύτητα της πηγής τη

4 α β.. γ (ΕΛΛΗΝΩΝ ΕΞΩΤΕΡΙΚΟΥ 00) Παρατηρητής Α κινείται προς την ηχητική πηγή S με ταχύτητα Α, όπως φαίνεται στο σχήμα. Η ηχητική πηγή S κινείται ομόρροπα με τον παρατηρητή Α με ταχύτητα S = Α και εκπέμπει ήχο σχνότητας S.Η σχνότητα το ήχο πο αντιλαμβάνεται ο παρατηρητής Α α. μικρότερη της S. β. ίση με την S. γ. μεγαλύτερη από την S. 7. (ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ 0) Ατοκίνητο με ταχύτητα = (όπο η ταχύτητα το ήχο ως προς τον ακίνητο αέρα) κινείται 0 εθύγραμμα προς ακίνητο περιπολικό. Προκειμένο να ελεγχθεί η ταχύτητα το ατοκινήτο εκπέμπεται από το περιπολικό ηχητικό κύμα σχνότητας. Το κύμα, αφού ανακλαστεί στο ατοκίνητο, επιστρέφει στο περιπολικό με σχνότητα. Ο λόγος των σχνοτήτων α. 9. β.. γ (ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ 04) Πηγή Π ηχητικών κμάτων εκπέμπει ήχο με σχνότητα. Η πηγή, στερεωμένη κατάλληλα σε κατακόρφο τοίχωμα πο διαχωρίζει την δεξαμενή το νερού από τον αέρα, έτσι ώστε τα ηχητικά κύματα πο εκπέμπει να διαδίδονται στον αέρα και στο νερό (σχήμα). Δύο δέκτες Δ και Δ πο βρίσκονται, ο πρώτος στον αέρα και ο δεύτερος στο νερό, στην ίδια εθεία με την πηγή κινούνται προς την πηγή με ταχύτητες μέτρων και, αντίστοιχα. Αν οι σχνότητες και πο ανιχνεύον οι δύο δέκτες ίσες και η ταχύτητα διάδοσης το ήχο στο νερό ν τετραπλάσια της ταχύτητας διάδοσης το ήχο στον αέρα α ( ν = 4 α ), ο λόγος των ταχτήτων

5 i. =. ii. =. iii. =. ΘΕΜΑ Γ. (ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ 0) Παρατηρητής Α κινείται με σταθερή ταχύτητα μεταξύ δύο ακίνητων ηχητικών πηγών S και S, όπως Α φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Η πηγή S αρχικά δεν εκπέμπει ήχο, ενώ η πηγή S εκπέμπει ήχο με σχνότητα = 00 Hz. Α. Υπολογίστε την ταχύτητα με την οποία πρέπει να κινείται ο παρατηρητής, ώστε να ακούει ήχο με Α σχνότητα = 00,5 Hz. Κάποια στιγμή ενεργοποιείται και η δεύτερη ηχητική πηγή S,η οποία εκπέμπει Α ήχο σχνότητας = 00 Hz. Β. Να πολογίσετε το χρονικό διάστημα Δt μεταξύ δύο διαδοχικών μηδενισμών της έντασης το ήχο πο ακούει ο κινούμενος παρατηρητής. Η σχνότητα της ηχητικής πηγής S μεταβάλλεται σε = 00,5 Hz, ενώ ο παρατηρητής Α σταματάει να κινείται. Γ. Να πολογίσετε το χρονικό διάστημα Δt μεταξύ δύο διαδοχικών μηδενισμών της έντασης το ήχο πο ακούει ο ακίνητος παρατηρητής. Δ. Να πολογίσετε το πλήθος των ταλαντώσεων τις οποίες εκτελεί το τύμπανο το ατιού το παρατηρητή Α μεταξύ δύο διαδοχικών μηδενισμών της έντασης το ήχο πο ακούει. Θεωρούμε ότι οι εντάσεις των ήχων των δύο πηγών ίσες και δεν μεταβάλλονται με την απόσταση. Δίνεται: ταχύτητα διάδοσης ήχο στον αέρα = 340 m/. ηχ. (ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ 03) Σε κινούμενο τρένο () με ταχύτητα πάρχει ηχητική πηγή πο εκπέμπει ήχο σχνότητας για χρονικό διάστημα Δt. Τρένο () κινείται με ταχύτητα αντίθετης φοράς και τη στιγμή t 0 = 0 απέχει από το τρένο () απόσταση d. Στο τρένο () πάρχει σσκεή ανίχνεσης των ανακλώμενων στο τρένο ( ) ηχητικών κμάτων. Δίνεται ότι ο ανακλώμενος ήχος στο τρένο () έχει την ίδια σχνότητα με τον προσπίπτοντα σε ατόν ήχο.

6 + + Γ. Αν η σχνότητα το ήχο πο ανιχνεύει η σσκεή, να δείξετε ότι = Δίνονται: ταχύτητα ήχο = 340 m/, = 900 Hz, = 0 m/, = 0 m/, Δt = 0,8. Γ. Αν τη χρονική στιγμή t = 6,8 η σσκεή αρχίζει να ανιχνεύει τον ανακλώμενο ήχο, να βρεθεί η απόσταση d πο είχαν τα τρένα τη χρονική στιγμή t 0 = 0. Γ3. Ποια χρονική στιγμή t η σσκεή ανίχνεσης των ανακλώμενων κμάτων σταματά να καταγράφει τον ανακλώμενο ήχο; ΘΕΜΑ Δ. (ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ 005) Στην οροφή ερενητικού εργαστηρίο στερεωμένο ιδανικό ελατήριο σταθεράς k=60 m N, στο άλλο άκρο το οποίο στερεώνεται σώμα Σ με μάζα m =7kg. To σύστημα ισορροπεί. Ένας παρατηρητής βρίσκεται στον κατακόρφο άξονα y y πο ορίζει ο άξονας το ελατηρίο. Ο παρατηρητής εκτοξεύει κατακόρφα προς τα πάνω σώμα Σ μάζας m =3kg με ταχύτητα μέτρο 0 = m. Το σημείο εκτόξεσης απέχει απόσταση h=,m από το σώμα Σ. Το σώμα Σ έχει ενσωματωμένη σειρήνα πο εκπέμπει σνεχώς ήχο σχνότητας =700Hz. α. Nα πολογίσετε τη σχνότητα το ήχο πο αντιλαμβάνεται ο παρατηρητής λίγο πριν από την κρούση το σώματος Σ με το σώμα Σ. β. Η κρούση πο επακολοθεί πλαστική και γίνεται με τρόπο ακαριαίο. Να βρεθεί η σχέση πο περιγράφει την απομάκρνση y της ταλάντωσης το σσσωματώματος από τη θέση ισορροπίας το σσσωματώματος, σε σνάρτηση με το χρόνο. Για την περιγραφή ατή θεωρούμε ως αρχή μέτρησης το χρόνο (t=0) τη στιγμή της κρούσης και ως θετική φορά το άξονα των απομακρύνσεων τη φορά της ταχύτητας το σσσωματώματος αμέσως μετά την κρούση. γ. Η σειρήνα δεν καταστρέφεται κατά την κρούση. Να βρεθεί η σχέση πο δίνει τη σχνότητα, την οποία αντιλαμβάνεται ο παρατηρητής σε σνάρτηση με το χρόνο μετά την κρούση. δ. Να βρεθεί ο λόγος της μέγιστης σχνότητας Α,max προς την ελάχιστη σχνότητα Α,min πο αντιλαμβάνεται ο παρατηρητής. ίνονται: η ταχύτητα διάδοσης το ήχο στον αέρα ηχ =340 m και g=0 m. Επαν. Ημερ. 005

7