Problem 12.60
หัวข้อ: ปรากฏการณ์ดอปเพลอร์ (The Doppler Effect)
ลำโพงมวล 5.00 kg ติดกับสปริงซึ่งมีค่าคงที่เท่ากับ 20.0 N/m เมื่อดึงลำโพง ออกมาจากสมดุลเป็นระยะ 50.0 cm แล้วปล่อยให้ลำโพงเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกส์ อย่างง่ายบนพื้นลื่นในแนวราบ ถ้าลำโพงปล่อยเสียงความถี่คงที่ 400 Hz ออกมา และผู้สังเกตกำลังวิ่งเข้าหาลำโพงด้วยอัตราเร็วคงที่เท่ากับ 10.0 m/s (กำหนดให้ อัตราเร็วของเสียงในอากาศเท่ากับ 349 m/s) จงหา a) อัตราเร็วสูงสุดของลำโพง? b) ความถี่สูงสุดที่ผู้สังเกตได้ยิน? c) ความถี่ต่ำสุดที่ผู้สังเกตได้ยิน?
คำตอบ
\(f_{O,\min}= (\frac{v + v_{O}}{v + v_{\max}})f = 410 Hz \;\blacksquare\)
\(f_{O,\min}= (\frac{v + v_{O}}{v + v_{\max}})f = 410 Hz \;\blacksquare\)
ดูวิธีทำ
a) กำหนดให้ \(m = 5.00 kg, k = 20.0 N/m, A = 0.500 m,\)
\(f = 400 Hz, v_{O} = 10.0 m/s\) และ \(v = 349 m/s\)
จาก \(W_{NC}= \Delta E\)
\(W_{NC}= (K_{f}+ U_{f}) - (K_{i}+ U_{i})\)
\(0=(\frac{1}{2}mv_{\max}^{2}+0)-(0+\frac{1}{2}kA^{2})\)
\(v_{\max}=\sqrt{\frac{k}{m}}A = 1.00 m/s \;\blacksquare\)
b) จาก \(f_{O}= (\frac{v \pm v_{O}}{v \mp v_{S}})f\)
\(f_{O,\max}= (\frac{v + v_{O}}{v - v_{\max}})f = 413 Hz \;\blacksquare\)
\(_{O}\)
c) จาก \(f_{O}= (\frac{v \pm v}{v \mp v_{S}})f\)
\(f_{O,\min}= (\frac{v + v_{O}}{v + v_{\max}})f = 410 Hz \;\blacksquare\)