Hiệu ứng dopple ppt

Sóng c Ch  V. Hiu ng Dopple
Thy inh Trng Ngha, giáo viên Vt lí, trng THPT chuyên Lê Khit - Qung Ngãi Trang
1

CH  V. HIU NG DOPPLE

A. TÓM TT KIN THC C BN
S thay i tn s sóng do ngun sóng chuyn ng tng i so vi máy thu c gi
là hiu ng Dopple.
Kí hiu f và v ln lt là tn s sóng và tc  truyn sóng trong môi trng do ngun
sóng phát ra.

• Trng hp ngun sóng ng yên, ngi quan sát (máy thu) chuyn ng

o Khi ngun sóng ng yên, máy thu chuyn ng li gn ngun sóng vi
tc  v
M
thì tn s sóng mà máy thu thu c là :

ff
v
vv
f
M
>
+
='
(1)
o Khi ngun sóng ng yên, máy thu chuyn ng ra xa ngun sóng vi tc
 v
M

thì tn s sóng mà máy thu thu c là :
ff
v
vv
f
M
<
−
=' (2)

• Trng hp ngun sóng chuyn ng li gn ngi quan sát (máy thu)

o Khi ngun sóng chuyn ng li gn máy thu vi tc  v
S
thì tn s sóng
mà máy thu thu c là :
ff
vv
v
f
S
>
−
=' (3)
o Khi ngun sóng chuyn ng ra xa máy thu vi tc  v
S
thì tn s sóng
mà máy thu thu c là :
ff
vv

v
f
S
<
+
=' (4)

Tng quát : Tn s sóng mà máy thu thu c do ngun sóng phát ra là :

f
vv
vv
f
S
M
±
±
='
(5)
Trong ó : v là tc  truyn sóng
v
M
là tc  máy thu
v
S
là tc  ngun sóng
T s ca (5) : ly du (+) khi máy thu li gn ngun sóng,
ly du (-) khi máy thu ra xa ngun sóng
Mu s ca (5) : ly du (+) khi ngun sóng ra xa máy thu,
ly du (-) khi ngun sóng li gn máy thu

“Li gn tn s tng, ra xa tn s gim”
Sóng c Ch  V. Hiu ng Dopple
Thy inh Trng Ngha, giáo viên Vt lí, trng THPT chuyên Lê Khit - Qung Ngãi Trang
2

B. MT S BÀI TP
Bài 1. Mt xe ca cnh sát u  l ng cao tc bóp còi phát ra âm có tn s 1 000 Hz.
Tc  truyn âm trong không khí c 340 m/s. Mt ngi lái xe nghe thy ting còi có tn
s bng bao nhiêu khi
a) ngi ó lái xe tin li gn xe cnh sát vi tc  54 km/h.
b) ngi ó lái xe tin ra xa xe cnh sát vi tc  54 km/h.
Bài gii :
Theo  : f = 1 000 Hz ; v = 340 m/s ; v
M
= 54 km/h = 15 m/s.
a) Tn s ting còi mà ngi lái xe nghe c khi lái xe tin li gn xe cnh sát là :
10441000.
340
15340
' ≈
+
=
+
= f
v
vv
f
M
Hz

b) Tn s ting còi mà ngi lái xe nghe c khi lái xe tin ra xa xe cnh sát là :
9561000.
340
15340
' ≈
−
=
−
= f
v
vv
f
M
Hz
Bài 2. Mt xe ca cnh sát chy vi tc  72 km/h trên mt on ng thng. Ngi
cnh sát  trên xe dùng còi in phát ra âm có tn s 1 000 Hz. Tc  truyn âm trong
không khí c 340 m/s. Mt ngi ng bên l ng nghe ting còi có tn s bao nhiêu khi
a) xe ca cnh sát chy li gn ngi ó vi tc  63 km/h.
b) xe ca cnh sát chy ra xa ngi ó vi tc  63km/h.
Bài gii :
Theo  : f = 1 000 Hz ; v = 340 m/s ; v
S
= 63 km/h = 17,5 m/s.
a) Khi xe cnh sát chy li gn, ngi ng bên l ng nghe thy ting còi có tn s :
10541000.
5,17340
340
' ≈
−
=

−
= f
vv
v
f
S
Hz
b) Khi xe cnh sát chy ra xa, ngi ng bên l ng nghe thy ting còi có tn s :
9511000.
5,17340
340
' ≈
+
=
+
= f
vv
v
f
S
Hz
Bài 3. Mt xe cu thng hú còi  tn s 1 500 Hz và vt qua mt ngi ang i xe
p vi tc  2,5 m/s. Sau khi b xe vt, ngi i xe p nghe thy âm có tn s 1 427 Hz.
Ly tc  truyn âm trong không khí c 340 m/s. Tính tc  ca xe cu thng.
Bài gii :
Kí hiu v
S
và v
M
ln lt là tc  ca xe cu thng và ca ngi i xe p ; f và 'f ln

lt là tn s ca ting còi phát ra t! xe cu thng và tn s ca ting còi mà ngi i xe
p nghe c ; v là tc  truyn âm trong không khí.
Sau khi xe cu thng vt qua ngi i xe p thì ngun phát sóng (xe cu thng)
ang d ch chuyn ra xa máy thu (ngi i xe p) vi tc  v
S
còn ngi i xe p (máy
thu) ang chuyn ng li gn ngun phát sóng (xe cu thng) vi tc  v
M
nên ta có :

f
vv
vv
f
S
M
+
+
='

Suy ra tc  v
S
ca xe cu thng là :
20340
1427
1500
).5,2340(
'
).( ≈−+=−+= v
f

f
vvv
MS
m/s = 72 km/h
Sóng c Ch  V. Hiu ng Dopple
Thy inh Trng Ngha, giáo viên Vt lí, trng THPT chuyên Lê Khit - Qung Ngãi Trang
3

Bài 4. Mt máy dò tc  "t nm yên phát ra sóng âm có tn s 0,150 MHz v phía mt
chic xe ang tin li gn. Tn s sóng phn x t! chic xe tr li mà máy dò nhn c là
0,174 MHz. Bit tc  cho phép trên on ng này là 85 km/h. H#i chic xe có vt quá
tc  cho phép không ? Ly tc  truyn âm trong không khí c 340 m/s.
Bài gii :
Kí hiu v là tc  truyn sóng âm trong không khí.
Chic xe v!a có tác d$ng nh máy thu (vì nó nhn sóng t! máy dò n) v!a có tác d$ng
nh máy phát (vì nó phn x sóng tr li máy dò).
Khi máy dò là ngun phát sóng có tn s f và chic xe là máy thu thì ngun sóng ng
yên và máy thu chuyn ng li gn ngun sóng vi tc  v
M
nên tn s sóng 'f mà chic xe
thu c là :
f
v
vv
f
M
+
=' (1)
Sóng phn x t! chic xe có tn s 'f .
Khi chic xe là ngun phát sóng có tn s

'f
và máy dò là máy thu thì ngun sóng
chuyn ng li gn máy thu vi tc  v
M
và máy thu ng yên nên tn s sóng
''f
mà máy
dò thu c là :
''' f
vv
v
f
M
−
= (2)
Thay 'f  (1) vào (2) ta c :
f
vv
vv
f
M
M
−
+
=''
T! (3) suy ra tc  v
M
ca chic xe là :
2,25340.
150,0174,0

150,0174,0
''
''
≈
+
−
=
+
−
= v
ff
ff
v
M
m/s = 90,72 km/h
Nh vy v
M
= 90,72 km/h > 85 km/h, ngha là xe này ã chy vt quá tc  cho phép
ca on ng này.
Bài 5. Mt cái còi phát ra âm có tn s 528 Hz chuyn ng theo mt qu% o tròn tâm O
bán kính 20 cm trong m"t phng ngang vi tc  góc 25 rad/s. Mt ngi  khong cách
khá xa và ng yên so vi O s& nghe thy âm ca ting còi có tn s ln nht và nh# nht là
bao nhiêu ? Ly tc  truyn âm trong không khí c 340 m/s.
Bài gii :
Tc  dài v
M
ca cái còi trong chuyn ng tròn là :

52,0.25
=

=
=
rv
M
ω
m/s
Do ngi nghe  khong cách khá xa i vi tâm O ca qu% o cái còi nên nghe thy
âm ca ting còi có tn s ln nht ng vi lúc chic còi ang chuyn ng qua v trí tin li
gn ngi vi tc  v
M
= 5 m/s, nghe thy âm ca ting còi có tn s nh# nht ng vi lúc
chic còi ang chuyn ng qua v trí tin ra xa ngi vi tc  v
M
= 5 m/s.
Tn s ln nht và nh# nht ca ting còi mà ngi này nghe thy ln lt là :

536528.
340
5340
'
max
≈
+
=
+
= f
v
vv
f
M

Hz
520528.
340
5340
'
min
≈
−
=
−
= f
v
vv
f
M
Hz
Sóng c Ch  V. Hiu ng Dopple
Thy inh Trng Ngha, giáo viên Vt lí, trng THPT chuyên Lê Khit - Qung Ngãi Trang
4

Bài 6. Các con di bay và tìm mi bng cách phát ra và sau ó thu nhn các phn x ca
sóng siêu âm, ó là nh'ng sóng âm mà tai con ngi không th cm nhn c. Gi s mt
con di hình móng nga bay n gn mt con bm êm vi tc  v
d
= 9,0 m/s trong lúc
con bm bay n gn con di vi tc  v
b
= 8,0 m/s. T! m(i ca con di phát ra sóng siêu
âm có tn s f, sóng này bay n con bm và phn x tr li, sóng phn x tr li có tn
s

'f
. Con di iu ch)nh tn s f ca sóng phát i  nó nhn c tn s
83''
=
f
kHz ca
sóng tr v, vi tn s này con di nghe rõ nht. Tính tn s f ca sóng mà con di phát i.
Ly tc  truyn sóng âm trong không khí c v = 340 m/s.
Bài gii :
Con bm v!a tác d$ng d$ng nh mt máy thu (vì nó nghe sóng t! con di n) v!a có
tác d$ng nh máy phát (vì nó phn x sóng tr li con di).
Khi con di là ngun phát sóng có tn s f và con bm là máy thu thì ngun sóng d ch
chuyn li gn máy thu vi tc  v
d
và máy thu d ch chuyn li gn ngun sóng vi tc 
v
b
nên tn s sóng mà con bm thu c là :

f
vv
vv
f
d
b
−
+
='

Suy ra : 'f

vv
vv
f
b
d
+
−
= (1)
Sóng phn x li t! con bm có tn s 'f .
Khi con bm là ngun phát sóng có tn s 'f và con di là máy thu thì ngun sóng d ch
chuyn li gn máy thu vi tc  v
b
và máy thu d ch chuyn li gn ngun sóng vi tc 
v
d
nên tn s sóng mà con di thu c là :
''' f
vv
vv
f
b
d
−
+
=
Suy ra : ''' f
vv
vv
f
d

b
+
−
= (2)
Thay (2) vào (1) ta tính c tn s sóng f mà con di phát ra là :
7583.
0,9340
0,8340
.
0,8340
0,9340
''. ≈
+
−
+
−
=
+
−
+
−
= f
vv
vv
vv
vv
f
d
b
b

d
kHz
Bài 7. Bn Tho thi còi  tn s f và bn Hnh nghe ting còi y. Nu bn Tho ng
yên, bn Hnh chy li gn bn Tho vi tc  v
0
thì bn Hnh nghe thy ting còi có tn
s f
1
. Còn nu bn Hnh ng yên, bn Tho v!a thi còi v!a chy li gn bn Hnh c(ng
vi tc  v
0
thì bn Hnh nghe thy ting còi có tn s f
2
. Hãy so sánh f, f
1
và f
2
.
Bài gii :
Kí hiu v là tc  truyn âm trong không khí.
Ta có : ff
v
vv
f >
+
=
0
1
và ff
vv

v
f >
−
=
0
2

Suy ra :
(
)
2
0
2
2
000
2
1
1.






−=
−
=
−+
=
v

v
v
vv
v
vv
v
vv
f
f

Do 10
0
<<
v
v
nên ta có 10
2
1
<<
f
f
hay
21
ff
<

Vy ta có : f < f
1
< f
2

Sóng c Ch  V. Hiu ng Dopple
Thy inh Trng Ngha, giáo viên Vt lí, trng THPT chuyên Lê Khit - Qung Ngãi Trang
5

C. CÂU HI VÀ BÀI TP TRC NGHIM
Câu 1: Hiu ng Dopple gây ra hin tng gì sau ây ?
A. Thay i cng  âm khi ngun âm chuyn ng so vi ngi nghe.
B. Thay i  cao ca âm khi ngun âm chuyn ng so vi ngi nghe.
C. Thay i âm s*c ca âm khi ngi nghe chuyn ng li gn ngun âm.
D. Thay i c  cao và cng  âm khi ngun âm chuyn ng.
Câu 2: Trng hp nào sau ây thì âm do máy thu ghi nhn c có tn s ln hn tn s
ca âm do ngun âm phát ra ?
A. Ngun âm ng yên, máy thu chuyn ng ra xa ngun âm.
B. Máy thu chuyn ng li gn ngun âm ng yên.
C. Máy thu ng yên, ngun âm chuyn ng ra xa máy thu.
D. Máy thu và ngun âm chuyn ng cùng hng vi cùng tc .
Câu 3: Trng hp nào sau ây thì âm do máy thu ghi nhn c có tn s nh# hn tn s
ca âm do ngun âm phát ra ?
A. Ngun âm ng yên, máy thu chuyn ng ra xa ngun âm.
B. Máy thu chuyn ng li gn ngun âm ng yên.
C. Máy thu ng yên, ngun âm chuyn ng li gn máy thu.
D. Máy thu và ngun âm chuyn ng cùng hng vi cùng tc .
Câu 4: Mt ngun âm ng yên trong không khí phát ra sóng âm có tn s f. Kí hiu v là tc
 truyn âm trong không khí. Mt máy thu tin li gn ngun âm vi tc  v
M
thì s& ghi
nhn c âm có tn s
A. f
v
vv

f
M
+
=' . B. f
v
vv
f
M
−
=' . C. f
v
vv
f
M
M
+
=' . D. f
v
vv
f
M
M
−
=' .
Câu 5: Mt ngun âm ng yên trong không khí phát ra sóng âm có tn s f. Kí hiu v là tc
 truyn âm trong không khí. Mt máy thu tin ra xa ngun âm vi tc  v
M
thì s& ghi
nhn c âm có tn s
A. f

v
vv
f
M
+
=' . B. f
v
vv
f
M
−
=' . C. f
v
vv
f
M
M
+
=' . D. f
v
vv
f
M
M
−
=' .
Câu 6: Trong không khí, mt máy thu ng yên, mt ngun âm phát ra sóng âm có tn s f
và chuyn ng li gn máy thu vi tc  v
S
. Kí hiu v là tc  truyn âm trong không khí.

Máy thu s& ghi nhn c âm có tn s
A.
f
vv
v
f
S
−
='
. B.
f
vv
v
f
S
+
='
. C.
f
vv
v
f
S
S
+
='
. D.
f
vv
v

f
S
S
+
='
.
Câu 7: Trong không khí, mt máy thu ng yên, mt ngun âm phát ra sóng âm có tn s f
và chuyn ng ra xa máy thu vi tc  v
S
. Kí hiu v là tc  truyn âm trong không khí.
Máy thu s& ghi nhn c âm có tn s
A.
f
vv
v
f
S
−
='
. B.
f
vv
v
f
S
+
='
. C. f
vv
v

f
S
S
+
=' . D. f
vv
v
f
S
S
+
=' .
Câu 8: Mt xe cnh sát ng yên bên l mt on ng thng phát ra ting còi có tn s
1 056 Hz. Bn lái xe ca mình tin li gn xe cnh sát vi tc  54 km/h thì bn nghe thy
ting còi có tn s bng bao nhiêu ? Ly tc  truyn âm trong không khí là 340 m/s.
A. 1 224 Hz. B. 888 Hz. C. 1 103 Hz. D. 1 009 Hz.
Sóng c Ch  V. Hiu ng Dopple
Thy inh Trng Ngha, giáo viên Vt lí, trng THPT chuyên Lê Khit - Qung Ngãi Trang
6

Câu 9: Mt xe cnh sát ng yên bên l mt on ng thng phát ra ting còi có tn s
1 320 Hz. Bn lái xe ca mình tin ra xa xe cnh sát vi tc  63 km/h thì bn nghe thy
ting còi có tn s bng bao nhiêu ? Ly tc  truyn âm trong không khí là 340 m/s.
A. 1 565 Hz. B. 1 252 Hz. C. 1 075 Hz. D. 1388 Hz.
Câu 10: Bn ang ng yên bên l mt on ng thng. Mt xe cu thng hú còi liên t$c
 tn s 1 500 Hz và ang chy li gn bn vi tc  90 km/h thì bn s& nghe thy ting hú
còi có tn s bng bao nhiêu ? Ly tc  truyn âm trong không khí là 340 m/s.
A. 1 619 Hz. B. 1 397 Hz. C. 1 186 Hz. D. 2 040 Hz.
Câu 11: Bn ang ng yên bên l mt on ng thng. Mt xe cu thng hú còi liên t$c
 tn s 1 500 Hz và ang chy trên on ng ó vi tc  108 km/h. Khi xe cu thng

ã vt qua và ang dn xa bn thì bn s& nghe thy ting hú còi có tn s bng bao nhiêu ?
Ly tc  truyn âm trong không khí là 340 m/s.
A. 1 645 Hz. B. 1 378 Hz. C. 1 138 Hz. D. 2 198 Hz.
Câu 12: Mt cái còi phát sóng âm  tn s 1 000 Hz chuyn ng i ra xa mt ngi ng
bên ng v phía mt vách á vi tc  15 m/s. Ly tc  âm trong không khí là
340 m/s. Tn s ca âm ngi ó nghe c khi âm phn x tr li t! vách á là
A. 1 046 Hz. B. 958 Hz. C. 1 044 Hz. D. 956 Hz.
Câu 13: Mt xe cu thng chy vi tc  90 km/h, hú còi liên t$c  tn s 1 500 Hz và
vt qua mt ngi chy xe máy vi tc  36 km/h. Sau khi xe cu thng vt qua,
ngi i xe máy nghe thy ting còi ca xe cu thng có tn s bng bao nhiêu ? Ly tc
 truyn âm trong không khí là 340 m/s.
A. 1 438 Hz. B. 1 571 Hz. C. 1 111 Hz. D. 1 356 Hz.
Câu 14: Mt xe công an chy vi tc  108 km/h, hú còi  tn s 1 000 Hz và ui theo
mt tên cp ang chy xe máy vi tc  90 km/h trên mt con ng thng. Trong quá
trình ó, tên cp s& nghe thy ting còi có tn s bng bao nhiêu ? Ly tc  truyn âm
trong không khí là 340 m/s.
A. 851 Hz. B. 1 016 Hz. C. 986 Hz. D. 1 177 Hz.
Câu 15: Mt xe công an ui theo mt tên cp ang chy xe máy trên on ng cao tc
thng. Tc  ca xe công an bng tc  ca xe máy ca tên cp và bng 126 km/h. Do
ui theo không k p nên xe công an hú còi liên t$c  tn s khong 1,2 kHz. H#i tên cp s&
nghe thy ting còi ca xe công an vi tn s c bao nhiêu ?
A. 976 Hz. B. 1 475 Hz. C. 551 Hz. D. 1 200 Hz.
Câu 16: Mt con di bay vi tc  9,0 m/s và t! m(i ca nó phát ra sóng siêu âm có tn s f
hng thng vào con bm êm bay vi tc  8,0 m/s theo chiu ngc l . Sóng siêu âm
phn x t! con bm truyn ngc tr li con di. Con di iu ch)nh  thu sóng phn x
vi tn s c 83 kHz là tn s mà con di nghe rõ nht. Tn s f ca sóng mà con di phát ra
khong bao nhiêu ? Ly tc  truyn âm trong không khí là 340 m/s.
A. 75 kHz. B. 79 kHz. C. 81 kHz. D. 83 kHz.
Câu 17: Mt ngi cnh sát ng  l ng ca mt on ng thng phát ra mt hi còi
có tn s 800 Hz vào mt ô tô v!a vt qua trc m"t. Máy thu ca ngi cnh sát nhn

c âm phn x có tn s 650 Hz. H#i ô tô chy vi tc  bao nhiêu ? Ly tc  truyn
âm trong không khí c 340 m/s.
A. 127 km/h. B. 35,2 km/h. C. 63,8 km/h. D. 152,4 km/h.
Sóng c Ch  V. Hiu ng Dopple
Thy inh Trng Ngha, giáo viên Vt lí, trng THPT chuyên Lê Khit - Qung Ngãi Trang
7

Câu 18: Mt bn A thi còi  tn s f và mt bn B nghe ting còi y. Nu bn B ng yên,
bn A v!a thi còi v!a chy li gn bn A vi tc  v
0
thì bn B nghe thy ting còi có tn
s f
1
. Còn nu bn A ng yên, bn B chy li gn bn A c(ng vi tc  v
0
thì bn B nghe
thy ting còi có tn s f
2
. Kt lun nào sau ây là úng ?
A. f
1
< f < f
2
. B. f < f
1
< f
2
. C. f < f
2
< f

1
. D. f
2
< f

< f
1
.
Câu 19: Bn ng  l mt on ng thng vào ban êm và quan sát mt chic taxi ang
chy trên on ng ó. Bn s& thy ánh sáng èn pha ca taxi ngã dn dn v màu # khi
xe ang chuyn ng
A. li gn bn. B. nhanh dn. C. ra xa bn. D. chm dn.
Câu 20: Bn Hi thi còi  tn s f và bn Dng nghe ting còi y. Nu Hi ng yên,
Dng chy li gn Hi vi tc  v
0
thì Dng nghe thy ting còi có tn s f
1
. Còn nu
Hi v!a thi còi v!a chy v phía Dng và Dng c(ng chy v phía Hi c(ng vi tc 
v
0
thì Dng nghe thy ting còi có tn s f
2
. Kt lun nào sau ây là úng ?
A. f
1
< f < f
2
. B. f < f
1

< f
2
. C. f < f
2
< f
1
. D. f
2
< f

< f
1
.
Câu 21: Mt cái còi C liên t$c phát ra âm có tn
s f theo mi hng. Cho còi dao ng iu hoà
chung quanh trung im O ca on thng MN.
Mt ngi "t tai ng yên ti v trí D trên ng
thng ni M vi N (hình v&). Khi còi C qua v trí
nào thì âm mà còi phát ra truyn n tai ngi thì
tai ngi nghe c âm ó vi tn s cao nht ?

A. Còi  v trí gii hn (v trí biên) M. B. Còi  v trí gii hn (v trí biên) N.
C. Còi qua v trí O theo chiu t! O n M. D. Còi qua v trí O theo chiu t! O n N.
Câu 22: Trong không khí, mt cái còi C liên t$c phát ra âm
có tn s f theo mi hng và quay u theo qu% o tròn
tâm O bán kính r vi tc  góc . Kí hiu v là tc 
truyn âm trong không khí. Mt ngi "t tai ng yên so
vi O ti v trí D. Cho bit D thuc m"t phng qu% o tròn
ca còi và D  cách O khong d rt ln so vi r. Tn s ln
nht f

max
và tn s bé nht f
min
ca ting còi mà tai ngi
này nghe c ln lt là

A.
f
r
v
v
f
ω
−
≈
max
và
f
r
v
v
f
ω
+
≈
min
. B.
f
v
rv

f
ω
+
≈
max
và
f
v
rv
f
ω
−
≈
min
.
C.
f
r
v
v
f
ω
−
≈
max
và
f
v
rv
f

ω
−
≈
min
. D.
f
v
rv
f
ω
+
≈
max
và
f
r
v
v
f
ω
+
≈
min
.

M O N
C
D
O
C

D
0
v


r
d