Ερωτήσεις στο φαινόµενο Doppler

Ερωτήσεις στο φαινόµενο Doppler 1. H ταχύτητα των κυµάτων εξαρτάται από τη σχετική κίνηση πηγής - παρατηρητή. 2. ύο διαφορετικοί παρατηρητές (ο ένας κινείται και ο άλλος όχι ως προς την ηχητική πηγή) αντιλαµβάνονται µε διαφορετικό τρόπο το ίδιο κύµα. 3. Το φαινόµενο Doppler το αξιοποιούν για τη µέτρηση της ταχύτητας των αυτοκινήτων ή των αεροπλάνων µε το ραντάρ. 4. Το φαινόµενο Doppler το αξιοποιούν οι αστρονόµοι για να παρακολουθήσουν την κίνηση πολύ µακρινών ουράνιων σωµάτων. 5. Το φαινόµενο Doppler το αξιοποιούν οι γιατροί για να παρακολουθήσουν τη ροή του αίµατος. 6. Εάν καθόµαστε ακίνητοι στην αποβάθρα ενός σταθµού την ώρα που πλησιάζει ένα τρένο κινούµενο µε σταθερή ταχύτητα, ακούµε τον ήχο της σειρήνας του οξύτερο (µεγαλύτερης συχνότητας), από ό,τι όταν το τρένο αποµακρύνεται από εµάς, αφού µας έχει προσπεράσει. 7. Η συχνότητα του ήχου που αντιλαµβάνεται ο µηχανοδηγός είναι σ όλη τη διάρκεια της κίνησης του τρένου σταθερή. 8. Η συχνότητα του ήχου που αντιλαµβανόµαστε όταν το τρένο µάς πλησιάζει είναι µικρότερη από αυτήν που αντιλαµβάνεται ο µηχανοδηγός. 9. Η συχνότητα του ήχου που αντιλαµβανόµαστε όταν το τρένο αποµακρύνεται είναι µικρότερη από αυτήν που αντιλαµβάνεται ο µηχανοδηγός. 10. Όταν ο παρατηρητής Α πλησιάζει προς την ακίνητη ηχητική πηγή µε ταχύτητα υ Α, στον παρατηρητή φτάνουν περισσότερα µέγιστα στη µονάδα του χρόνου από όσα παράγει στον ίδιο χρόνο η πηγή. 11. Αν ο παρατηρητής αποµακρύνεται από την ακίνητη ηχητική πηγή µε ταχύτητα υ Α, στη µονάδα του χρόνου στον παρατηρητή φτάνουν λιγότερα µέγιστα από αυτά που παράγει η πηγή στον ίδιο χρόνο. 1

12. Αν η πηγή κινείται ισοταχώς µε ταχύτητα υ S πλησιάζοντας τον ακίνητο παρατηρητή το µήκος κύµατος που φτάνει στον παρατηρητή µικραίνει γιατί η πηγή ακολουθεί τα κύµατα µε αποτέλεσµα τα µέγιστα να πλησιάζουν µεταξύ τους. 13. Το φαινόµενο Doppler ισχύει για κάθε µορφής κύµανση ακόµη και για τα ηλεκτρο- µαγνητικά κύµατα, όπως το φως. 14. Το φαινόµενο Doppler δίνει αισθητά αποτελέσµατα µόνο αν οι πηγές του φωτός ή οι παρατηρητές κινούνται µε ταχύτητες συγκρίσιµες µε την ταχύτητα του φωτός. 15. Η αστυνοµία είναι εφοδιασµένη µε συσκευές ραντάρ που ελέγχουν τις ταχύτητες των οχηµάτων. Το ραντάρ, ακίνητο ως προς το δρόµο, εκπέµπει ένα ηλεκτροµαγνητικό κύµα το οποίο ανακλάται πάνω στο διερχόµενο όχηµα. Το κύµα επιστρέφει στο ραντάρ µε συχνότητα ελαφρά διαφορετική µια και η πηγή του (το όχηµα) κινείται σε σχέση µε τον παρατηρητή (ραντάρ). Από τη διαφορά της συχνότητας ανάµεσα στο κύµα που εκπέµπεται και αυτό που επιστρέφει η συσκευή υπολογίζει την ταχύτητα του οχήµατος. (α) γιατί η συχνότητα είναι ελαφρά διαφορετική; (β) µελετήστε αναλυτικά τη διαδικασία: εκποµπής κύµατος πρόσκρουσης ανάκλασης επιστροφής στο ραντάρ. 16. Όταν µειώνεται η απόσταση πηγής - παρατηρητή η συχνότητα που ακούει ο παρατηρητής είναι µεγαλύτερη από αυτήν που εκπέµπει η πηγή, ενώ όταν αυξάνεται η µεταξύ τους απόσταση η παρατηρούµενη συχνότητα είναι µικρότερη της εκπεµπόµενης. 17. Ο <<καουµπόυ>> του σχήµατος αντιλαµβάνεται διαφορετικές συχνότητες από τη σφυρίχτρα του τρένου, καθώς αυτό τον προσπερνά; 2

18. Ένα τρένο κατευθύνεται προς τούνελ το οποίο βρίσκεται σε κατακόρυφο βράχο και εκπέµπει ήχο. Ο ήχος που εκπέµπεται από το τρένο ανακλάται στο βράχο. α) Ο µηχανοδηγός του τρένου ακούει τον ήχο που προέρχεται από ανάκλαση µε συχνότητα µεγαλύτερη µικρότερη ή ίση µε τη συχνότητα του ήχου που εκπέµπει το τρένο; β) Ένας παρατηρητής που βρίσκεται µεταξύ του τρένου και του εµποδίου ακούει τον ήχο που προέρχεται από το τρένο και τον ήχο που φτάνει από ανάκλαση. Οι συχνότητες των δύο ήχων όπως τους αντιλαµβάνεται είναι ίσες; Αν όχι, ποιος από τους ήχους που ακούει έχει µεγαλύτερη συχνότητα; γ) Ένας παρατηρητής που βρίσκεται κοντά στις γραµµές και πίσω από το τρένο α- κούει και αυτός δύο ήχους. Οι συχνότητες των δύο ήχων που ακούει είναι ίσες; Αν όχι, ποιος από τους ήχους έχει µεγαλύτερη συχνότητα; (Σχολικού βιβλίου) 19. Να γράψετε στο τετράδιό σας το γράµµα της πρότασης και δίπλα τη λέξη που τη συµπληρώνει σωστά. δ. Ένας παρατηρητής ακούει ήχο µε συχνότητα... από τη συχνότητα µιας πηγής, όταν η µεταξύ τους απόσταση ελαττώνεται. Εξετάσεις 2003 20. Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό καθεµιάς από τις παρακάτω ερωτήσεις και δίπλα το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. 1. Παρατηρητής πλησιάζει µε σταθερή ταχύτητα υ Α ακίνητη ηχητική πηγή και αντιλαµβάνεται ήχο συχνότητας f. Αν η ταχύτητα του ήχου στον αέρα είναι υ, τότε η συχνότητα f S του ήχου που εκπέµπει η πηγή είναι ίση µε: υ α. f υ, β. υ+υ f υ+υ, γ. Α Α υ υ f υ υ, δ. Α Α υ υ f. Εξετάσεις 2003 21. Ένας παρατηρητής κινείται µε σταθερή ταχύτητα υ Α προς ακίνητη σηµειακή ηχητική πηγή. Οι συχνότητες που αντιλαµβάνεται ο παρατηρητής, πριν και αφού διέλθει fs από την ηχητική πηγή, διαφέρουν µεταξύ τους κατά 10, όπου f S η συχνότητα του ή- χου που εκπέµπει η ηχητική πηγή. Αν υ η ταχύτητα διάδοσης του ήχου στον αέρα, ο υα λόγος είναι ίσος µε: α. 10, β. 1/10, γ. 1/20 υ Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. Εξετάσεις 2004 3

22. Στην παρακάτω ερώτηση 5 να γράψετε στο τετράδιό σας το γράµµα κάθε πρότασης και δίπλα σε κάθε γράµµα τη λέξη Σωστό για τη σωστή πρόταση και τη λέξη Λάθος για τη λανθασµένη. ε. Το φαινόµενο Doppler ισχύει και στην περίπτωση των ηλεκτροµαγνητικών κυµάτων. Εξετάσεις 2004 23. Μια ηχητική πηγή κινείται µε ταχύτητα υ S ίση µε το µισό της ταχύτητας του ήχου, πάνω σε µια ευθεία ε πλησιάζοντας ακίνητο παρατηρητή Π 1 ενώ αποµακρύνεται από άλλο ακίνητο παρατηρητή Π 2. Οι παρατηρητές βρίσκονται στην ίδια ευθεία µε την ηχητική πηγή. Ο λόγος της συχνότητας του ήχου που αντιλαµβάνεται ο παρατηρητής Π 1 προς την αντίστοιχη συχνότητα που αντιλαµβάνεται ο παρατηρητής Π 2 είναι: α. 2. β. 1. γ. 3. Να επιλέξετε το γράµµα που αντιστοιχεί στο σωστό συµπλήρωµα. Να δικαιολογήσετε την επιλογή σας. Εξετάσεις 2005 24. Στην παρακάτω ερώτηση να γράψετε στο τετράδιο σας το γράµµα κάθε πρότασης και δίπλα σε κάθε γράµµα τη λέξη Σωστό για τη σωστή πρόταση και τη λέξη Λάθος για τη λανθασµένη. α. Το φαινόµενο Doppler χρησιµοποιείται από τους γιατρούς, για να παρακολουθούν τη ροή του αίµατος. 25. Σε σηµείο ευθείας ε βρίσκεται ακίνητη ηχητική πηγή S που εκπέµπει ήχο σταθερής συχνότητας. Πάνω στην ίδια ευθεία ε παρατηρητής κινείται εκτελώντας απλή αρµονική ταλάντωση πλάτους Α, όπως φαίνεται στο σχήµα. Η συχνότητα του ήχου που αντιλαµβάνεται ο παρατηρητής θα είναι µέγιστη, όταν αυτός βρίσκεται: α. στη θέση ισορροπίας Ο της ταλάντωσης του κινούµενος προς την πηγή. β. σε τυχαία θέση της ταλάντωσης του αποµακρυνόµενος από την πηγή. γ. σε µία από τις ακραίες θέσεις της απλής αρµονικής ταλάντωσης. Να αιτιολογήσετε την απάντηση σας. 4

26. Να γράψετε στο τετράδιο σας τον αριθµό καθεµιάς από τις παρακάτω ερωτήσεις και δίπλα το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση Ηχητική πηγή και παρατηρητής βρίσκονται σε σχετική. Ο παρατηρητής ακούει ήχο µεγαλύτερης συχνότητας από αυτόν που παράγει η πηγή, µόνο όταν: α. η πηγή είναι ακίνητη και ο παρατηρητής αποµακρύνεται από αυτήν β. ο παρατηρητής είναι ακίνητος και η πηγή αποµακρύνεται από αυτόν γ. ο παρατηρητής και η πηγή κινούνται µε οµόρροπες ταχύτητες, µε τον παρατηρητή να προπορεύεται και να έχει κατά µέτρο µεγαλύτερη ταχύτητα από αυτήν 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 αυτήν του παρατηρητή. 27. Να χαρακτηρίσετε τις προτάσεις που ακολουθούν, γράφοντας στο τετράδιο σας δίπλα στο γράµµα που αντιστοιχεί σε κάθε πρόταση τη λέξη Σωστή, αν η πρόταση είναι σωστή ή Λάθος, αν η πρόταση είναι λανθασµένη δ. Η σχέση που περιγράφει το φαινόµενο Doppler για το φως είναι διαφορετική από αυτή που ισχύει για τον ήχο. 28. Να χαρακτηρίσετε αν το περιεχόµενο των ακόλουθων προτάσεων είναι σωστό ή λανθασµένο, γράφοντας στο τετράδιο σας την ένδειξη (Σ) ή (Λ) δίπλα στο γράµµα που α- ντιστοιχεί στην κάθε πρόταση. β. Το φαινόµενο Doppler εµφανίζεται στα µηχανικά κύµατα και όχι στα ηλεκτροµαγνητικά. 5