Dopplereffekt er et av de mest nyttige bølgefenomenene i Fysikk 2 fordi det binder sammen lyd, lys, bevegelse, astronomi og måleteknologi. Fenomenet handler om at den målte frekvensen endrer seg når en bølgekilde og en observatør beveger seg i forhold til hverandre. Du har sannsynligvis hørt dette når en ambulanse eller politibil passerer: tonen høres lysere ut når bilen nærmer seg, og mørkere ut når den kjører bort. Lyden er ikke magisk endret i selve sirenen. Det som endres, er hvordan bølgefrontene treffer øret ditt.
I LK20/Fysikk 2 er dopplereffekt viktig fordi temaet trener deg i å bruke modeller, tolke formler og forklare fysiske situasjoner med både ord og regning. På eksamen kan du få rene regneoppgaver, men like ofte må du forklare hva som skjer, velge riktig fortegn og vurdere om svaret er rimelig. Derfor er målet i denne artikkelen ikke bare å lære en formel. Målet er at du skal forstå hvorfor frekvensen blir høyere eller lavere, og hvordan du kan bruke dopplereffekt i ulike sammenhenger.
Hvis du vil repetere bølger før du leser videre, kan du starte med /ressursbank/artikler/bolger-i-fysikk-2 og deretter gå videre til /ressursbank/artikler/lydbolger og /ressursbank/artikler/staaende-bolger. Dopplereffekt bygger på bølgefart, frekvens og bølgelengde, så grunnbegrepene må være på plass.
Slik bruker du oppgavene
Oppgavene under er laget for at du skal øve på både regning og forklaring. Les først situasjonen, bestem om frekvensen skal bli høyere eller lavere, og regn deretter. Etter hvert løsningsforslag bør du spørre deg selv om svaret er fysisk rimelig.
Oppgave 1: kilde mot observatør
En bil med et horn på 440 Hz kjører mot en stillestående observatør med farten 25 m/s. Lydfarten er 340 m/s. Finn observert frekvens.
Løsningsforslag
Kilden nærmer seg observatøren, så frekvensen skal bli høyere enn 440 Hz. For bevegelig kilde bruker vi:
f' = f · v/(v - v_kilde)
f' = 440 · 340/(340 - 25) Hz = 440 · 340/315 Hz ≈ 475 Hz.
Svar: Observatøren hører omtrent 475 Hz.
Oppgave 2: kilde bort fra observatør
Den samme bilen kjører bort fra observatøren med farten 25 m/s. Hornet har frekvens 440 Hz. Finn observert frekvens.
Løsningsforslag
Nå fjerner kilden seg, så frekvensen skal bli lavere enn 440 Hz:
f' = f · v/(v + v_kilde)
f' = 440 · 340/(340 + 25) Hz = 440 · 340/365 Hz ≈ 410 Hz.
Svar: Observatøren hører omtrent 410 Hz.
Oppgave 3: observatør mot kilde
En høyttaler står stille og sender ut 600 Hz. En elev løper mot høyttaleren med farten 8,0 m/s. Lydfarten er 340 m/s. Finn observert frekvens.