Artikel ini membahas tentang efek doppler. Dilengkapi dengan conton-contoh soal, materi dan tentunya pembahasan yang lengkap.
Efek doppler merupakan gejala terjadinya perbedaan frekuensi yang diterima pendengar dengan frekuensi sumber bunyi pada saat posisi pendengar dan sumber bunyi berubah. Persamaannya adalah sebagai berikut.
Apabila jarak antara sumber bunyi dan pendengar semakin kecil (sumber bunyi dan pendengar bergerak saling mendekati), frekuensi yang didengar semakin besar. Akan tetapi, jika jarak sumber bunyi dan pendengar semakin besar (sumber bunyi dan pendengar bergerak saling menjauhi), frekuensi yang didengar semakin kecil. Peristiwa itu disebut efek Doppler.
Rumus Efek Doppler :
$f_p = \left( \frac{v\pm v_p}{v\pm v_s} \right)f_s$
dengan :
fp = frekuensi pendengar ( Hz )
fs = frekuensi sumber ( Hz )v = kecepatan bunyi di udara (m/s)
vp = kecepatan pendengar (m/s)
vs = kecepatan sumber bunyi (m/s)
Perjanjian tanda :
vs (+) jika sumber bunyi (s) menjauhi pendengar (p)
vs (-) jika sumber bunyi (s) mendekati pendengar (p)
vp (+) jika pendengar (p) mendekati sumber bunyi (s)
vp (-) jika pendengra (p) menjauhi sumber bunyi (s)
Apabila kecepatan sumber bunyi (vs) lebih besar daripada cepat rambat bunyi di udara (v), akan terjadi ledakan yang disebut gelombang kejut (shock wave). Contohnya adalah pesawat supersonik, suara cambuk, dan ledakan peluru.
Untuk mempermudah dalam mengingat perhatikan ilustrasi berikut :
Soal Efek Doppler No. 1
Sebuah kereta api bergerak dengan kecepatan 72 km/jam, mendekati stasiun sambil membunyikan peluit yang berfrekuensi 960 Hz. Kecepatan bunyi di udara 340 m/s. Bunyi yang didengar oleh orang di stasiun berfrekuensi ….A. 1.040 HzB. 1.020 HzC. 1.000 HzD. 980 Hz
E. 940 Hz
Pembahasan Efek Doppler :
Diketahui :
vs = 72 km/jam = $\frac{72\times 1000 \quad\textrm{m}}{3600 \quad\textrm{s}}$ = 20 m/s ( sumber bunyi mendekati pendengar (-))
vp = 0 m/s
fs = 960 Hzv = 340 m/s
Ditanya : fp?
$$ \begin{align*} f_p &= \left( \frac{v\pm v_p}{v\pm v_s} \right)f_s \\ &= \left( \frac{340+ 0}{340- 20} \right)\cdot 960 \\ &= \left( \frac{340}{320} \right)\cdot 960 \\ &= \left( \frac{17}{16} \right)\cdot 960 \\ &= 17\cdot 60 \\ &= 1.020 \quad\textrm{Hz} \end{align*}
$$
Jawaban : B
Baca juga : CONTOH SOAL DAN PEMBAHASAN HUKUM COULOMB
Soal Efek Doppler No. 2
Sumber bunyi memancarkan bunyi dengan frekuensi 600 Hz saling mendekat dengan pendengar, masing-masing dengan kecepatan 40 m/s dan 60 m/s. Jika kecepatan bunyi di udara 340 m/s, frekuensi bunyi yang diterima pendengar adalah ….A. 300 HzB. 400 HzC. 600 HzD. 700 Hz
E. 800 Hz
Pembahasan Efek Doppler :
Diketahui :
fs = 600 Hz
vs = 40 m/s ( sumber bunyi mendekati pendengar (-) )
vp = 60 m/s ( pendengar mendekati sumber bunyi (+) )
v = 340 m/s
Ditanya : fp ?
$$ \begin{align*} f_p &= \left( \frac{v\pm v_p}{v\pm v_s} \right)f_s \\ &= \left( \frac{340+ 60}{340- 40} \right)\cdot 600 \\ &= \left( \frac{400}{300} \right)\cdot 600 \\ &= \left( \frac{4}{3} \right)\cdot 600 \\ &= 800 \quad\textrm{Hz} \end{align*}
$$
Jawaban : E
Soal Efek Doppler No. 3
Sebuah truk bergerak dengan kecepatan 36 km/jam di belakang sepeda motor. Pada saat truk mengeluarkan bunyi klakson dengan frekuensi 1.000 Hz, pengemudi sepeda motor membaca pada spidometer angka 72 km/jam. Apabila kecepatan bunyi 340 m/s maka pengemudi sepeda motor akan mendengar klakson pada frekuensi ….A. 1.091 HzB. 1.029 HzC. 1.000 HzD. 970 Hz
E. 914 Hz
Pembahasan Efek Doppler :
Diketahui :
vs = 36 km/jam = 10 m/s ( sumber bunyi mendekati pendengar (-) )
vp = 72 km/jam = 20 m/s ( pendengar menjauhi sumber bunyi (-) )v = 340 m/s
fs = 1.000 Hz
Ditanya : fp ?
$$ \begin{align*} f_p &= \left( \frac{v\pm v_p}{v\pm v_s} \right)f_s \\ &= \left( \frac{340- 20}{340- 10} \right)\cdot 1.000 \\ &= \left( \frac{320}{330} \right)\cdot 1.000 \\ &= \left( \frac{32}{33} \right)\cdot 1.000 \\ &= 969,69 \\ &\approx 970 \quad\textrm{Hz} \end{align*}
$$
Jawaban : D
Soal Efek Doppler No. 4
Sebuah mobil bergerak menjauhi menara sirine dengan kecepatan 20 m/s. Pada saat itu sirine berbunyi dengan frekuensi 680 Hz. Bila cepat rambat bunyi di udara 340 m/s, maka frekuensi bunyi sirine yang didengar penumpang mobil adalah ….A. 460 HzB. 600 HzC. 620 HzD. 640 Hz
E. 720 Hz
Pembahasan Efek Doppler :
Diketahui :
vp = 20 m/s ( pendengar menjauhi sumber bunyi (-) )
vs = 0v = 340 m/s
fs = 680 Hz
Ditanya : fp = ?
$$ \begin{align*} f_p &= \left( \frac{v\pm v_p}{v\pm v_s} \right)f_s \\ &= \left( \frac{340- 20}{340+ 0} \right)\cdot 680 \\ &= \left( \frac{320}{340} \right)\cdot 680 \\ &= 320\cdot 2 \\ &= 640 \quad\textrm{Hz} \end{align*}
$$
Jawaban : D
Baca juga : SOAL GERAK PARABOLA BESERTA PEMBAHASAN
Soal Efek Doppler No. 5
Sumber bunyi dengan frekuensi 360 Hz bergerak menjauhi pendengar dengan kecepatan 20 m/s. Pendengar bergerak juga menjauhi sumber dengan kecepatan 10 m/s, maka frekuensi pendengar adalah …. (cepat rambat bunyi = 340 m/s)A. 300 HzB. 320 HzC. 330 HzD. 340 Hz
E. 350 Hz
Pembahasan Efek Doppler :
Diketahui :
fs = 360 Hz
vs = 20 m/s ( sumber bunyi menjauhi pendengar (+) )
vp = 10 m/s (pendengar menjauhi sumber bunyi (-) )v = 340 m/s
Ditanya : fp = ?
$$ \begin{align*} f_p &= \left( \frac{v\pm v_p}{v\pm v_s} \right)f_s \\ &= \left( \frac{340- 10}{340+ 20} \right)\cdot 360 \\ &= \left( \frac{330}{360} \right)\cdot 360 \\ &= 330 \quad\textrm{Hz} \end{align*}
$$
Jawaban : C
Soal Efek Doppler No. 6
Kereta bergerak dengan laju 72 km/jam menuju stasiun sambil membunyikan peluitnya. Bunyi peluit kereta api tersebut terdengar oleh kepala stasiun dengan frekuensi 720 Hz. Jika laju suara di udara 340 m/s, maka frekuensi peluit kereta api tersebut adalah ….A. 640 HzB. 678 HzC. 700 HzD. 720 Hz
E. 760 Hz
Pembahasan Efek Doppler :
Diketahui :
vs = 72 km/jam = 20 m/s ( sumber bunyi mendekati pendengar (-) )
vp = 0v = 340 m/s
fp = 720 Hz
Ditanya : fs = ?
$$ \begin{align*} f_p &= \left( \frac{v\pm v_p}{v\pm v_s} \right)f_s \\ 720 &= \left( \frac{340+ 0}{340- 20} \right)\cdot f_s \\ 720 &= \left( \frac{340}{320} \right)\cdot f_s \\ 720 &= \left( \frac{17}{16} \right)\cdot f_s \\ f_s &= \frac{16}{17}\cdot 720 \\ &= 677,647 \\ & \approx 678 \quad\textrm{Hz} \end{align*}
$$
Jawaban : B
Soal Efek Doppler No. 7
Suatu sumber bunyi bergerak relatif terhadap pendengar yang diam. Bila cepat rambat bunyi di udara 325 m/s, dan kecepatan sumber bunyi 25 m/s, maka perbandingan frekuensi yang diterima pendengar itu pada saat sumber bunyi mendekati dan menjauhi adalah ….A. 5 : 6B. 6 : 7C. 7 : 6D. 6 : 5
E. 5 : 4
Pembahasan Efek Doppler :
$$ \begin{align*} \frac{f_{p1}}{f_{p2}} &= \frac{\left( \frac{v\pm v_p}{v\pm v_s} \right)f_s}{\left( \frac{v\pm v_p}{v\pm v_s} \right)f_s} \\ \frac{f_{p1}}{f_{p2}} &= \frac{\left( \frac{325+ 0}{325- 25} \right)}{\left( \frac{325+ 0}{325+ 25} \right)} \\ \frac{f_{p1}}{f_{p2}} &= \frac{\left( \frac{325}{300} \right)}{\left( \frac{325}{350} \right)} \\ \frac{f_{p1}}{f_{p2}} &= \left( \frac{325}{300} \right)\cdot \left( \frac{350}{325} \right) \\ \frac{f_{p1}}{f_{p2}} &= \left( \frac{350}{300} \right) \\ &= \frac{7}{6} \end{align*}
$$
Jawaban : B
Soal Efek Doppler No. 8
Seorang penerbang yang pesawat terbangnya menuju ke menara bandara mendengar bunyi sirine menara dengan frekuensi 2.000 Hz. Jika sirine memancarkan bunyi dengan 1.700 Hz, dan cepat rambat bunyi di udara 340 m/s, maka kecepatan pesawat udara itu adalah ….A. 196 km/jamB. 200 km/jamC. 216 km/jamD. 220 km/jam
E. 236 km/jam
Pembahasan Efek Doppler :
Diketahui :
fp = 2.000 Hz
fs = 1.700 Hz
vs = 0
v = 340 m/s
Ditanyakan : vp = ?
$$ \begin{align*} f_p &= \left( \frac{v\pm v_p}{v\pm v_s} \right)f_s \\ 2.000 &= \left( \frac{340+ v_p}{340+ 0} \right)\cdot 1.700 \\ 20 &= \left( \frac{340+v_p}{340} \right)\cdot 17 \\ 20 &= \left( \frac{340+v_p}{20} \right) \\ 400 &= 340 + v_p \\ v_p&= 60 \quad\textrm{m/s}\\ &= 216 \quad\textrm{km/jam} \end{align*}
$$
Jawaban : C
Soal Efek Doppler No. 9
Seorang pria mengendarai sepeda motor berkecepatan 54 km/jam bergerak mendekati mobil yang membunyikan klakson. Frekuensi klakson mobil 700 Hz, terdengar oleh pengendara sepeda motor 710 Hz. Apabila cepat rambat bunyi di udara 340 m/s, kecepatan mobil adalah ….A. 10 km/jam berlawanan dengan sepeda motorB. 10 km/jam searah dengan sepeda motorC. 36 km/jam berlawanan dengan sepeda motorD. 36 km/jam searah dengan sepeda motor
E. 72 km/jam berlawanan dengan sepeda motor
Pembahasan :
Diketahui :
vp = 54 km/jam = 15 m/s (mendekati sumber bunyi (+))
fs = 700 Hz
fp = 710 Hz
v = 340 m/s
Ditanyakan : vs = ?
$$ \begin{align*} f_p &= \left( \frac{v\pm v_p}{v\pm v_s} \right)f_s \\ 710 &= \left( \frac{340+15}{340+ v_s} \right)\cdot 700 \\ 71 &= \left( \frac{355}{340+ v_s} \right)\cdot 70 \\ 71 \cdot (340 + v_s)&= (355) \cdot 70 \\ 24.140 + 71v_s &= 24.850 \\ 71v_s &= 24.850 – 24.140\\ 71v_s &= 710\\ v_s&= 10 \quad\textrm{m/s}\\ &= 36 \quad\textrm{km/jam} \end{align*}
$$
Karena vs = +36 km/jam, maka sumber bunyi menjauhi pendengar.
Jawaban : D
Soal Efek Doppler No. 10
Sebuah sumber bunyi dengan frekuensi 800 Hz bergerak mendekati seorang pengamat dengan kecepatan 20 m/s. Kecepatan rambat bunyi di udara 340 m/s. Jika pengamat bergerak dengan kecepatan 30 m/s searah dengan gerak sumber bunyi, frekuensi yang didengar pengamat adalah ….A. 700 HzB. 725 HzC. 750 HzD. 775 Hz
E. 800 Hz
Pembahasan efek doppler no. 10 :
Diketahui :
fs = 800 Hz
vs = 20 m/s ( mendekati pengamat (-))v = 340 m/s
vp = 30 m/s ( menjauhi sumber bunyi (-))
Ditanyakan : fp = ?
$$ \begin{align*} f_p &= \left( \frac{v\pm v_p}{v\pm v_s} \right)f_s \\ &= \left( \frac{340 – 30}{340- 20} \right)\cdot 800 \\ &= \left( \frac{310}{320} \right)\cdot 800 \\ &= \left( \frac{31}{32} \right)\cdot 800 \\ &= 775 \quad\textrm{Hz} \end{align*}
$$
Jawaban : D
Soal Efek Doppler No. 11
Suatu sumber bunyi bergerak dengan kecepatan 15 m/s menjauhi seorang pendengar yang diam. Jika frekuensi 710 Hz dan cepat rambat bunyi di udara 340 m/s, frekuensi gelombang bunyi yang terdengar adalah ….A. 570 HzB. 630 HzC. 680 HzD. 783 Hz
E. 786 Hz
Pembahasan :
Diketahui :
vs = 15 m/s (menjauhi pendengar (+))
vp = 0
fs = 710 Hz
v = 340 m/s
Ditanyakan : fp = ?
$$ \begin{align*} f_p &= \left( \frac{v\pm v_p}{v\pm v_s} \right)f_s \\ &= \left( \frac{340 + 0}{340 + 15} \right)\cdot 710 \\ &= \left( \frac{340}{355} \right)\cdot 710 \\ &= 680 \quad\textrm{Hz} \end{align*}
$$
Jawaban : C
Soal Efek Doppler No. 12
Seseorang berdiri diam sambil meniup peluit dengan frekuensi 680 Hz ke arah mobil yang sedang bergerak mendekati orang tersebut sambil membunyikan klakson seperti gambar berikut.
Pelayangan yang terdengar antara gelombang langsung dan gelombang yang dibawa mobil adalah 20 Hz. Jika kecepatan bunyi di udara 340 m/s, kecepatan mobil adalah ….A. 5 m/sB. 10 m/sC. 15 m/sD. 5 km/jam
E. 10 km/jam
Pembahasan :
Diketahui :
fpelayangan = 20 Hzv = 340 m/s
fs = 680 Hz
Ditanyakan : vp = ?
$$ \begin{align*} f_{pelayangan} &= 20 \\ f_p – f_s&= 20 \\ f_p -680 &= 20 \\ f_p &= 20 + 680 \\ &= 700 \quad\textrm{Hz} \end{align*}
$$
$$ \begin{align*} f_p &= \left( \frac{v\pm v_p}{v\pm v_s} \right)f_s \\ 700 &= \left( \frac{340 + v_p}{340 + 0} \right)\cdot 680 \\ 700 &= \left( \frac{340 + v_p}{340} \right)\cdot 680 \\ 700 &= \left( 340 + v_p\right) \cdot 2 \\ 350 &= 340 + v_p \\ v_p &= 10 \quad\textrm{m/s} \end{align*}
$$
Jawaban : B
Soal Efek Doppler No. 13
Sumber bunyi dan pendengar bergerak saling mendekati dengan kecepatan masing-masing 30 m/s dan 70 m/s. Apabila kecepatan bunyi di udara 330 m/s dan frekuensi sumber bunyi f, frekuensi yang terdengar oleh pendengar adalah ….A. 1,33fB. 0,38fC. 1,40fD. 0,50f
E. 0,75f
Pembahasan :
Diketahui :
vs = 30 m/s (sumber bunyi mendekat (-))
vp = 70 m/s (pendengar mendekat (+))v = 330 m/s
fs = f
Ditanyakan : fp = ?
$$ \begin{align*} f_p &= \left( \frac{v\pm v_p}{v\pm v_s} \right)f_s \\ &= \left( \frac{330 +70}{330 – 30} \right)\cdot f \\ &= \left( \frac{400}{300} \right)\cdot f \\ &=\frac{4}{3}f\\ &= 1,33f \end{align*}
$$
Jawaban : A
Soal Efek Doppler No. 14
Seorang pemain sepakbola berlari dengan kecepatan 36 km/jam menuju wasit yang diam sambil membunyikan peluit berfrekuensi 680 Hz. Jika cepat rambat bunyi di udara 340 m/s, frekuensi yang didengar oleh pemain tersebut adalah ….A. 840 HzB. 720 HzC. 700 HzD. 516 Hz
E. 340 Hz
Pembahasan :
Diketahui :
vp = 36 km/jam = 10 m/s
vs = 0 m/s
fs = 680 Hz
v = 340 m/s
Ditanyakan : fp = ?
$$ \begin{align*} f_p &= \left( \frac{v\pm v_p}{v\pm v_s} \right)f_s \\ &= \left( \frac{340 +10}{340 + 0} \right)\cdot 680 \\ &= \left( \frac{350}{340} \right)\cdot 680 \\ &=350\cdot 2 \\ &= 700 \quad\textrm{Hz} \end{align*}
$$
Jawaban : C
Soal Efek Doppler No. 15
Mobil patroli polisi mengejar mobil sedan di depannya dengan kelajuan 40 m/s sambil membunyikan sirene dengan frekuensi 600 Hz. Kelajuan mobil sedan yang dikejar 30 m/s dan cepat rambat bunyi di udara 340 m/s. Frekuensi sirene mobil polisi yang didengar sopir mobil sedan adalah ….A. 580 HzB. 600 HzC. 620 HzD. 650 Hz
E. 660 Hz
Pembahasan :
Diketahui :
vs = 40 m/s ( mendekati pendengar (-))
vp = 30 m/s (menjauhi sumber (-))v = 340 m/s
fs = 600 Hz
Ditanyakan : fp = ?
$$ \begin{align*} f_p &= \left( \frac{v\pm v_p}{v\pm v_s} \right)f_s \\ &= \left( \frac{340 -30}{340 – 40} \right)\cdot 600 \\ &= \left( \frac{310}{300} \right)\cdot 600 \\ &=310\cdot 2 \\ &= 620 \quad\textrm{Hz} \end{align*}
$$
Jawaban : C
Soal Efek Doppler No. 16
Sebuah mobil ambulans yang sedang membunyikan sirene dengan frekuensi a bergerak dengan laju b berlawanan arah menjauhi mobil sedan yang bergerak dengan laju d. Jika cepat rambat bunyi di udara v dan frekuensi yang didengar sopir sedan c, perumusan efek Doppler untuk peristiwa tersebut adalah ….A. $a=\frac{v+d}{v-b}c$B. $a=\frac{v-d}{v-b}c$C. $c=\frac{v-d}{v+b}a$D. $c=\frac{v+d}{v-b}a$
E. $c=\frac{v+d}{v+b}a$
Pembahasan :
fs = avs = b (menjauhi pendengar (+))vp = d (menjauhi sumber bunyi (-))v = v
fp = c
$$ \begin{align*} f_p &= \left( \frac{v\pm v_p}{v\pm v_s} \right)f_s \\ c &= \frac{v-d}{v+b}a \end{align*}
$$
Jawaban : C