);

Contoh soal efek Doppler dan penyelesaiannya

Pada postingan ini, kita akan membahas contoh soal efek Doppler dan penyelesaiannya. Efek Doppler menunjukkan bahwa frekuensi sumber bunyi yang diterima pendengar dapat berubah akibat perubahan gerak relatif antara pendengar dengan sumber bunyi.

Misalkan saja ketika anda berada di pinggir jalan raya lalu mendengar suara sirine mobil ambulan. Ketika mobil ambulan masih jauh dari posisi anda, suara sirine yang didengar relatif kecil. Namun ketika mobil ambulan itu terus mendekati anda maka suara sirine ambulan yang anda dengar makin besar.

f_p = \frac {v \pm v_p}{v \pm v_s} f_s

Rumus diatas adalah rumus efek Doppler. fp dan s menyatakan frekuensi pendengar dan frekuensi sumber bunyi. v, vp, vs berturut-turut menyatakan kecepatan bunyi diudara, kecepatan pendengar dan kecepatan sumber bunyi.

Pada rumus tersebut, vp dan vs dapat bertanda positif (+) atau negatif (-) dengan aturan sebagai berikut:

  • Jika gerak sumber bunyi dengan pendengar berlawanan, vp (+) dan vs (-) jika sumber bunyi dan pendengar saling mendekat atau salah satu mendekat dan yang lain diam. vp (-) dan vs (+) jika sumber bunyi dan pendengar saling menjauh atau salah satu menjauh dan yang lain diam.
  • Jika gerak sumber bunyi dengan pendengar searah, vp dan vs (+) jika sumber bunyi didepan dan pendengar dibelakang. Dan keduanya negatif jika sebaliknya.

Untuk lebih memahami penerapan rumus efek Doppler pada pemecahan masalah, simak contoh soal efek Doppler dan penyelesaiannya dibawah ini.

Contoh soal efek Doppler

Contoh soal 1

Kereta api bergerak mendekati stasiun dengan kecepatan 20 m/s sambil membunyikan peluit dengan frekuensi 640 Hz. Jika v = 340 m/s, hitunglah frekuensi peluit yang didengar seseorang yang sedang duduk di stasiun.

Penyelesaian soal

Pada soal ini diketahui vs = 20 m/s, vp = 0, fs = 640 Hz dan v = 340. Sumber bunyi mendekati pendengar yang diam (vp + dan vs -), sehingga rumus efek Doppler sebagai berikut:

  • f_p = \frac {v + v_p}{v - v_s} f_s
  • f_p = \frac {340 + 0}{340 - 20} 640
  • f_p = \frac {340} {320} 640 = 680

Jadi frekuensi bunyi peluit yang didengar seseorang yang duduk di stasiun adalah 680 Hz.


Contoh soal 2

Seorang pengendara sepeda motor dan mobil ambulans bergerak saling menjauh dengan kecepatan 20 m/s dan 60 m/s. Jika mobil ambulans mengeluarkan bunyi sirine dengan frekuensi 800 Hz (v = 340 m/s), hitunglah frekuensi sirine yang didengar pengendara motor.

Penyelesaian soal

Pada soal ini diketahui vp = 20 m/s, vs = 60 m/s, fs = 800 Hz dan v = 340 m/s. Sumber bunyi dan pendengar saling menjauh (vp – dan vs +) sehingga diperoleh:

  • f_p = \frac {v - v_p}{v + v_s} f_s
  • f_p = \frac {340 - 20}{340 + 60} 800 = 640

Jadi frekuensi sirine mobil ambulans yang didengar pengendara motor adalah 640 Hz.


Contoh soal 3

Budi mengendarai sepeda motor dengan kecepatan 10 m/s, tiba-tiba disalip bis yang bergerak dengan kecepatan 20 m/s. Setelah disalip, bis kemudian bergerak menjauh sambil membunyikan klakson dengan frekuensi 720 Hz. Hitunglah frekuensi klakson yang didengar Budi.

Penyelesaian soal

Pada kasus ini, sumber bunyi dan pendengar bergerak searah dimana sumber bunyi (bis) didepan pendengar (vp dan vs +) sehingga:

  • f_p = \frac {v + v_p} {v + v_s} f_s
  • f_p = \frac {340 + 10}{340 + 20} 720 = 700

Jadi Budi mendengar frekuensi klakson sebesar 700 Hz.


Contoh soal 4

Mobil ambulans bergerak sambil membunyikan sirine dengan frekuensi 640 Hz mendekati seorang pengendara mobil dengan kecepatan 20 m/s. Kemudian pengendara mobil bergerak menjauh searah mobil ambulans dengan kecepatan 10 m/s. Jika v = 340 m/s maka hitunglah frekuensi sirine yang didengar pengendara mobil.

Penyelesaian soal

Pada kasus ini, sumber bunyi dan pendengar bergerak searah dimana pendengar didepan sumber bunyi (vp dan vs -) sehingga:

  • f_p = \frac {v - v_p}{v - v_s} f_s
  • f_p = \frac {340 - 10}{340 - 20} 640 = 660.

Jadi frekuensi sirine yang didengar pengendara mobil sebesar 660 Hz.


Contoh soal 5

Seorang pengendara sepeda motor bergerak dengan kecepatan 20 m/s mendekati mobil ambulan. Frekuensi sirine mobil ambulan 700 Hz dan terdengar oleh pengendara sepeda motor dengan frekuensi 1050 Hz. Hitunglah kecepatan mobil ambulans tersebut (v = 340 m/s).

Penyelesaian soal

Soal diatas dapat dijawab dengan langkah-langkah sebagai berikut:

  • f_p = \frac {v + v_p}{v - v_s} f_s
  • 1050 = \frac {340 + 20}{340 - v_s} 700
  • \frac {1050}{700} = \frac {360}{340 - v_s}
  • 340 - v_s = \frac {360}{1,5} = 240
  • v_s = 340 - 240 = 100

Jadi kecepatan mobil ambulan vs = 340 – 240 = 100 m/s.


Contoh soal 6

Bis bergerak menjauhi terminal dengan kecepatan 72 km/jam sambil membunyikan klakson dengan frekuensi 600 Hz. Hitunglah frekuensi bunyi klakson bis yang didengar seseorang yang diam di terminal (v = 340 m/s).

Penyelesaian soal

Ubah terlebih dahulu vs = 72 km/jam = 20 m/s. Maka diperoleh:

  • f_p = \frac {v - v_p}{v + v_s} f_s
  • f_p= \frac {340 - 0}{340 + 20} 720 = 680

Jadi klakson bis yang didengar orang di terminas sebesar 680 Hz.


Contoh soal 7

Seseorang yang diam dipinggir jalan raya mendengar bunyi sirine ambulans dengan frekuensi 510 Hz. Jika mobil ambulan bergerak mendekati orang dengan kecepatan 25 m/s dan v = 340 m/s, hitunglah frekuensi sirine ambulans tersebut.

Penyelesaian soal

Soal ini dapat dijawab dengan langkah-langkah sebagai berikut:

  • f_p = \frac {v + v_p}{v - v_s} f_s
  • 510 = \frac {340 + 0}{340 - 25} f_s = \frac {340}{315} f_s
  • f_s = \frac {510 x 315}{340} = 472,5

Frekuensi sirine yang didengar orang adalah 472,5 Hz.


Contoh soal 8

Seorang penerbang yang pesawatnya menuju bandara mendengar bunyi sirine menara dengan frekuensi 2.000 Hz. Jika sirine memancarkan suara dengan frekuensi 1.700 Hz dan cepat rambat bunyi diudara 340 m/s, hitunglah kecepatan pesawat udara itu.

Penyelesaian soal

Karena pendengar (penerbang) mendekati sumber bunyi (menara) maka rumus efek Doppler yang berlaku sebagai berikut:

  • f_p = \frac {v + v_p}{v - v_s} f_p
  • 2000 = \frac {340 + v_p}{340 - 0} 1700
  • 340 + v_p = \frac {2000}{1700} 340 = 400

Jadi kecepatan pesawat vp = 400 – 340 = 60 m/s.

2 thoughts on “Contoh soal efek Doppler dan penyelesaiannya

  • Januari 11, 2020 pada 3:23 pm
    Permalink

    Min mau nanya soal no 2 fs nya kan di soal 600 kenapa pas dimasukin jadi 800?

    • Januari 11, 2020 pada 3:57 pm
      Permalink

      Frekuensi sirine harusnya 800 Hz. Trim koreksinya

Komentar ditutup.

You cannot copy content of this page