Edutafsi.com - Efek Doppler. Pembahasan soal ujian nasional bidang studi fisika tentang efek Doppler untuk tingkat menengah atas. Efek Doppler merupakan salah subtopik dalam materi bunyi. Efek Doppler adalah efek perubahan frekuensi bunyi yang terdengar akibat adanya kecepatan relatif antara sumber bunyi dengan pendengar. Dalam ujian nasional bidang studi fisika beberapa tahun sebelumnya setidaknya selalu ada satu soal tentang efek Doppler dan biasanya letaknya setelah soal tentang taraf intensitas bunyi. Pada kesempatan ini, edutafsi akan membahas beberapa soal mengenai efek Doppler sebagai gambaran mengenai model soal ujian nasional berikutnya.
A. 725 Hz
B. 620 Hz
C. 600 Hz
D. 575 Hz
E. 375 Hz
Pembahasan :
Dik : vs = 20 m/s, fs = 400 Hz, v = 300 m/s, vp = 0
Dit : fp = .... ?
Efek Doppler menjelaskan mengenai peristiwa berubahnya frekuensi bunyi yang terdengar oleh seorang pengamat akibat kecepatan relatif antara sumber bunyi dan pendengar. Frekeunsi bunyi yang didengar oleh pengamat bisa saja lebih besar atau lebih kecil dari frekuensi bunyi sumbernya. Hal itu bergantung pada arah gerak sumber bunyi dan arah gerak pengamat.
Jika sumber bunyi dan pendengar relatif mendekat, maka frekuensi bunyi yang terdengar oleh pendengar akan lebih tinggi (fp > fs). Jika sumber bunyi dan pendengar relatif menjauh, maka frekuensi yang terdengar lebih rendah (fp < fs). Sedangkan jika sumber bunyi dan pendengar relatif diam, maka frekuensi bunyi yang terdengar akan relatif sama (fp = fs).
Hubungan antara frekuensi sumber dan frekunsi yang didengar oleh pengamat secara matematis dapat dinyatakan melalui persamaan berikut:
Keterangan :
fp = rekuensi bunyi yang didengar oleh pengamat (Hz)
fs = frekuensi bunyi dari sumber bunyi (Hz)
vp = kecepatan pengamat atau pendengar (m/s)
vs = kecepatan gerak sumber bunyi (m/s).
v = cepat rambat bunyi di udara (m/s).
Penggunaan tanda (±) :
1). Untuk vp : (+) jika pendengar mendekat sumber, (-) jika pengamat menjauhi sumber.
2). Untuk vs : (+) jika sumber menjauhi pengamat, (-) jika sumber mendekati pengamat.
Pada soal disebutkan bahwa pengamat berdiri di pinggir jalan (vp = 0), sedangkan sumber bunyi bergerak menjauhi pengamat (vs bertanda positif). Dengan demikian, persamaan yang digunakan adalah :
⇒ fp = (v + vp)/(v + vs) . fs
⇒ fp = (300 + 0)/(300 + 20) . 400
⇒ fp = 300/320 . 400
⇒ fp = 375 Hz
Penyelesaian ringkas :
⇒ fp = v/(v + vs) . fs
⇒ fp = 300/(300 + 20) . 400
⇒ fp = 375 Hz
Jadi, frekuensi yang didengar oleh pengamat adalah 375 Hz. Perhatikan bahwa frekuensinya menjadi lebih kecil daripada frekuensi sumber bunyi. Itu karena sumber bunyi bergerak menjauhi pendengar. Karena sumber bunyi menjauh tentu bunyinya menjadi lebih lemah.
A. 680 Hz
B. 676 Hz
C. 660 Hz
D. 656 Hz
E. 640 Hz
Pembahasan :
Dik : vp = 0, vs = 2 m/s, fs = 676 Hz, v = 340 m/s
Dit : fp = .... ?
Siswa berada di kereta A yang diam, itu artinya pengamat dalam kondisi diam (vp = 0). Sedangkan kereta B sebagai sumber bunyi bergerak mendekati kereta A itu artinya sumber bergerak mendekati pengamat (Karena mendekati pengamat, maka vs bertanda negatif). Dengan demikian berlaku persamaan :
⇒ fp = (v + vp)/(v - vs) . fs
⇒ fp = (340 + 0)/(340 - 2) .676
⇒ fp = 340/338 . 676
⇒ fp = 680 Hz
Penyelesaian ringkas :
⇒ fp = v/(v - vs) . fs
⇒ fp = 340/(340 - 2) . 676
⇒ fp = 680 Hz
Jadi, frekuensi yang didengar oleh siswa tersebut adalah 680 Hz. Perhatikan bahwa frekuensi yang didengar lebih besar dari frekuensi sumber. Itu karena sumber bunyi bergerak mendekati pengamat maka tentu bunyinya semakin kuat.
A. fp = (v + vp)/v . fs
B. fp = (v - vp)/v . fs
C. fp = (v + vs)/v . fs
D. fp = (v - vs)/v . fs
E. fp = v/(v + vs) . fs
Pembahasan :
Karena wasit atau sumber bunyi dalam keadan diam (vs = 0) dan pemain sepakbola bergerak mendekati wasit (vp bertanda positif), maka berlaku:
⇒ fp = (v + vp)/(v + vs) . fs
⇒ fp = (v + vp)/(v + 0) . fs
⇒ fp = (v + vp)/v . fs
A. 1.300 Hz
B. 980 Hz
C. 900 Hz
D. 660 Hz
E. 600 Hz
Pembahasan :
Dik : fs = 640 Hz, vs = 20 m/s, v = 340 m/s, vp = 10 m/s
Dit : fp = ... ?
Sumber bunyi bergerak mendekati pengamat (vs bertanda negatif), tapi pengamat bergerak menjauhi sumber bunyi (vp juga negatif). Maka berlaku:
⇒ fp = (v − vp)/(v − vs) . fs
⇒ fp = (340 − 10)/(340 − 20) .640
⇒ fp = 330/320 . 640
⇒ fp = 660 Hz.
A. 800 Hz
B. 760 Hz
C. 720 Hz
D. 700 Hz
E. 670 Hz
Pembahasan :
Dik : vp = 20 m/s, vs = 40 m/s, fs = 580 Hz, v = 330 m/s
Dit : fp = .... ?
Dalam hal ini, sopir mobil A bertindak sebagai pengamat dan mobil B bertindak sebagai sumber bunyi. Mobil A mendekati mobil B, maka pengamat mendekati sumber (vp bertanda positif). Mobil B juga bergerak mendekati mobil A, itu artinya sumber juga mendekati pengamat (vs bertanda negatif)
⇒ fp = (v + vp)/(v - vs) . fs
⇒ fp = (330 + 20)/(330 - 40) . 580
⇒ fp = 350/290 . 580
⇒ fp = 700 Hz
Jadi, frekuensi bunyi yang didengar supir A adalah 700 Hz. Perhatikan bahwa frekuensinya jadi lebih besar dari frekunsi sumber. Hal itu karena sumber dan pengamat sama-sama mendekat. Karena saling mendekat tentu bunyinya akan semakin kuat.
Demikianlah pembahasan beberapan soal ujian nasional bidang studi fisika tentang efek Doppler. Jika pembahasan soal efek Doppler ini bermanfaat, bantu kami membagikannya kepada teman-teman anda melalui tombol share di bawah ini. Terimakasih.
Soal 1 : Menentukan Frekuensi yang Didengar Pendengar
Sebuah mobil pemadam kebakaran sedang bergerak dengan laju 20 m/s sambil membunyikan sirine pada frekuensi 400 Hz (cepat rambat bunyi di udara 300 m/s). Jika mobil pemadam kebakaran bergerak menjauhi seseorang yang sedang berdiri di tepi jalan, maka orang tersebut akan mendengar sirine pada frekuensi ....A. 725 Hz
B. 620 Hz
C. 600 Hz
D. 575 Hz
E. 375 Hz
Pembahasan :
Dik : vs = 20 m/s, fs = 400 Hz, v = 300 m/s, vp = 0
Dit : fp = .... ?
Efek Doppler menjelaskan mengenai peristiwa berubahnya frekuensi bunyi yang terdengar oleh seorang pengamat akibat kecepatan relatif antara sumber bunyi dan pendengar. Frekeunsi bunyi yang didengar oleh pengamat bisa saja lebih besar atau lebih kecil dari frekuensi bunyi sumbernya. Hal itu bergantung pada arah gerak sumber bunyi dan arah gerak pengamat.
Jika sumber bunyi dan pendengar relatif mendekat, maka frekuensi bunyi yang terdengar oleh pendengar akan lebih tinggi (fp > fs). Jika sumber bunyi dan pendengar relatif menjauh, maka frekuensi yang terdengar lebih rendah (fp < fs). Sedangkan jika sumber bunyi dan pendengar relatif diam, maka frekuensi bunyi yang terdengar akan relatif sama (fp = fs).
Hubungan antara frekuensi sumber dan frekunsi yang didengar oleh pengamat secara matematis dapat dinyatakan melalui persamaan berikut:
|
Keterangan :
fp = rekuensi bunyi yang didengar oleh pengamat (Hz)
fs = frekuensi bunyi dari sumber bunyi (Hz)
vp = kecepatan pengamat atau pendengar (m/s)
vs = kecepatan gerak sumber bunyi (m/s).
v = cepat rambat bunyi di udara (m/s).
Penggunaan tanda (±) :
1). Untuk vp : (+) jika pendengar mendekat sumber, (-) jika pengamat menjauhi sumber.
2). Untuk vs : (+) jika sumber menjauhi pengamat, (-) jika sumber mendekati pengamat.
Pada soal disebutkan bahwa pengamat berdiri di pinggir jalan (vp = 0), sedangkan sumber bunyi bergerak menjauhi pengamat (vs bertanda positif). Dengan demikian, persamaan yang digunakan adalah :
⇒ fp = (v + vp)/(v + vs) . fs
⇒ fp = (300 + 0)/(300 + 20) . 400
⇒ fp = 300/320 . 400
⇒ fp = 375 Hz
Penyelesaian ringkas :
⇒ fp = v/(v + vs) . fs
⇒ fp = 300/(300 + 20) . 400
⇒ fp = 375 Hz
Jadi, frekuensi yang didengar oleh pengamat adalah 375 Hz. Perhatikan bahwa frekuensinya menjadi lebih kecil daripada frekuensi sumber bunyi. Itu karena sumber bunyi bergerak menjauhi pendengar. Karena sumber bunyi menjauh tentu bunyinya menjadi lebih lemah.
Jawaban : E
Soal 2 : Menentukan Frekuensi Peluit jika Pendengar Diam
Seorang siswa berada di dalam kereta api A yang berhenti. Sebuah kerata api B bergerak mendekati kereta A dengan kecepatan 2 m/s sambil membunyikan peluit dengan frekuensi 676 Hz. Jika cepat rambat bunyi di udara 340 m/s, maka frekuensi bunyi peluit yang didengar oleh siswa tersebut adalah ....A. 680 Hz
B. 676 Hz
C. 660 Hz
D. 656 Hz
E. 640 Hz
Pembahasan :
Dik : vp = 0, vs = 2 m/s, fs = 676 Hz, v = 340 m/s
Dit : fp = .... ?
Siswa berada di kereta A yang diam, itu artinya pengamat dalam kondisi diam (vp = 0). Sedangkan kereta B sebagai sumber bunyi bergerak mendekati kereta A itu artinya sumber bergerak mendekati pengamat (Karena mendekati pengamat, maka vs bertanda negatif). Dengan demikian berlaku persamaan :
⇒ fp = (v + vp)/(v - vs) . fs
⇒ fp = (340 + 0)/(340 - 2) .676
⇒ fp = 340/338 . 676
⇒ fp = 680 Hz
Penyelesaian ringkas :
⇒ fp = v/(v - vs) . fs
⇒ fp = 340/(340 - 2) . 676
⇒ fp = 680 Hz
Jadi, frekuensi yang didengar oleh siswa tersebut adalah 680 Hz. Perhatikan bahwa frekuensi yang didengar lebih besar dari frekuensi sumber. Itu karena sumber bunyi bergerak mendekati pengamat maka tentu bunyinya semakin kuat.
Jawaban : A
Soal 3 : Konsep Dasar dan Persamaan Efek Doppler
Seorang pemain sepakbola berlari dengan kecepatan vp menuju wasit yang diam sambil membunyikan peluit pada frekuensi fs. Jika kecepatan rambat bunyi di udara pada tempat itu v, maka besar frekuensi peluit yang didengar oleh pemain tersebut adalah ....A. fp = (v + vp)/v . fs
B. fp = (v - vp)/v . fs
C. fp = (v + vs)/v . fs
D. fp = (v - vs)/v . fs
E. fp = v/(v + vs) . fs
Pembahasan :
Karena wasit atau sumber bunyi dalam keadan diam (vs = 0) dan pemain sepakbola bergerak mendekati wasit (vp bertanda positif), maka berlaku:
⇒ fp = (v + vp)/(v + vs) . fs
⇒ fp = (v + vp)/(v + 0) . fs
⇒ fp = (v + vp)/v . fs
Jawaban : A
Soal 4 : Menentukan Frekuensi Bunyi yang Didengar Pengamat
Sebuah sumber bunyi dengan frekuensi 640 Hz bergerak mendekati seorang pengamat dengan kecepatan 20 m/s. Jika cepat rambat bunyi di udara sebesar 340 m/s dan pengamat bergerak menjauhi searah sumber bunyi dengan kecepatan 10 m/s, maka frekuensi bunyi yang didengar oleh pengamat adalah ....A. 1.300 Hz
B. 980 Hz
C. 900 Hz
D. 660 Hz
E. 600 Hz
Pembahasan :
Dik : fs = 640 Hz, vs = 20 m/s, v = 340 m/s, vp = 10 m/s
Dit : fp = ... ?
Sumber bunyi bergerak mendekati pengamat (vs bertanda negatif), tapi pengamat bergerak menjauhi sumber bunyi (vp juga negatif). Maka berlaku:
⇒ fp = (v − vp)/(v − vs) . fs
⇒ fp = (340 − 10)/(340 − 20) .640
⇒ fp = 330/320 . 640
⇒ fp = 660 Hz.
Jawaban : D
Soal 5 : Frekuensi yang Didengar oleh Pengamat Bergerak
Dua buah mobil A dan B bergerak saling mendekati dengan kecepatan masing-masing 20 m/s dan 40 m/s. Mobil B membunyikan klakson dengan frekuensi 580 Hz. Jika cepat rambat bunyi di udara 330 m/s, maka frekuensi bunyi yang didengar oleh sopir A sebelum berpapasan adalah ....A. 800 Hz
B. 760 Hz
C. 720 Hz
D. 700 Hz
E. 670 Hz
Pembahasan :
Dik : vp = 20 m/s, vs = 40 m/s, fs = 580 Hz, v = 330 m/s
Dit : fp = .... ?
Dalam hal ini, sopir mobil A bertindak sebagai pengamat dan mobil B bertindak sebagai sumber bunyi. Mobil A mendekati mobil B, maka pengamat mendekati sumber (vp bertanda positif). Mobil B juga bergerak mendekati mobil A, itu artinya sumber juga mendekati pengamat (vs bertanda negatif)
⇒ fp = (v + vp)/(v - vs) . fs
⇒ fp = (330 + 20)/(330 - 40) . 580
⇒ fp = 350/290 . 580
⇒ fp = 700 Hz
Jadi, frekuensi bunyi yang didengar supir A adalah 700 Hz. Perhatikan bahwa frekuensinya jadi lebih besar dari frekunsi sumber. Hal itu karena sumber dan pengamat sama-sama mendekat. Karena saling mendekat tentu bunyinya akan semakin kuat.
Demikianlah pembahasan beberapan soal ujian nasional bidang studi fisika tentang efek Doppler. Jika pembahasan soal efek Doppler ini bermanfaat, bantu kami membagikannya kepada teman-teman anda melalui tombol share di bawah ini. Terimakasih.
Edutafsi.com adalah blog tentang bahan belajar. Gunakan menu atau penelusuran untuk menemukan bahan belajar yang ingin dipelajari.