Zadanie 4

Z treści zadania wynika, że częstotliwość docierającego światła jest o 0,36% mniejsza niż światła emitowanego:

 

 

 

Zjawisko polegające na powstawaniu różnicy częstotliwości wysyłanej przez źródło oraz rejestrowanej przez obserwatora nazywamy efektem Dopplera. Wzór opisujący tą zależność ma postać:

 

gdzie  jest częstotliwością fali odbieranej przez obserwatora,  jest częstotliwością fali wysyłaną przez źródło,  jest prędkością fali (w podanym ośrodku),  jest prędkością z jaką porusza się obserwator,  jest prędkością z jaką porusza się źródło. Prędkości źródła i obserwatora są określane względem ośrodka. Górne znaki prędkości we wzorach oznaczają przypadek, gdy są one skierowane ku sobie, a dolne dotyczą sytuacji, w których mają odwrotne zwroty.

Zakładamy, że jesteśmy nieruchomym obserwatorem:

 

Wówczas:

 

Częstotliwość maleje to znaczy że mianownik wzrasta, a zatem:

 

Oznacza to, że zwrot prędkości źródła jest przeciwny, czyli galaktyka oddala się. 

Prędkość światła ma wartość:

 

Zatem szybkość, z jaką oddala się galaktyka będzie wynosiła:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Zadanie 5

 

Radar, aby wskazać dokładną prędkość samochodu powinien być ustawiony równolegle do kierunku jazdy samochodu. W tym przypadku jest prostopadły, czyli ustawiony zupełnie przeciwnie. Zatem wskazywana prędkość będzie miała zerową wartość. 

 

Matematycznie możemy wyrazić to za pomocą kosinusa kąta nachylenia:

 

gdzie  jest wartością prędkości wskazywaną przez radar,  jest rzeczywistą prędkością samochodu,  jest katem nachylenia pomiędzy kierunkiem jazdy, a kierunkiem ustawienia radaru.

Zatem:

 

 

 

W tym przypadku mamy:

 

 

Zatem: