10 Contoh Soal Efek Doppler Lengkap dengan Pembahasannya

Ilustrasi Contoh Soal Efek Doppler. Foto: Unsplash/ Niranjan V S

Contoh soal efek doppler sering muncul dalam pembahasan fisika, terutama terkait fenomena gelombang suara maupun cahaya.

Soal-soal ini biasanya digunakan untuk melatih pemahaman konsep dasar sebelum masuk ke penjelasan detail dan implementasinya dalam kehidupan sehari-hari.

Contoh Soal Efek Doppler

Ilustrasi Contoh Soal Efek Doppler. Foto: Unsplash/ Tra Nguyen

buku Fisika Universitas, Young dan Freenman, (2003:72), dan Fisika, Issi Annisa, M.Pd, (2020:17), berikut ini contoh soal efek doppler yang biasanya diberikan dalam materi fisika untuk memahami perbedaan frekuensi bunyi saat sumber dan pendengar bergerak saling mendekat atau menjauh.

Contoh Soal 1

Sebuah sirine polisi memancarkan gelombang sinusoidal dengan frekuensi fs = 300 Hz. Laju bunyi adalah 340 m/s.

A) Cari panjang gelombang dari gelombang itu jika sirine itu diam dalam udara.

B) Jika sirine itu bergerak dengan kecepatan 30 m/s (180 km/jam atau 67 mil/jam), cari panjang gelombang di depan dan di belakang sumber itu.

Penyelesaian:

A) Bila sumber itu diam,

λ = v÷ 𝑓s

λ = 340 m/s ÷300 Hz

λ = 1,13 m

B) Bila di depan sirine,

λ = (v-vs)÷ 𝑓s

λ = (340 m/s – 30 m/s) ÷ 300 Hz

λ = 1,03 m

Bila di belakang sirine,

λ = (v+vs)÷ 𝑓s

λ = (340 m/s +30 m/s) ÷ 300 Hz

λ = 1,23 m

Contoh Soal 2

Jika seorang pendengar L berada dalam keadaan diam dan sirine bergerak menjauhi L dengan kecepatan 30 m/s, frekuensi berapakah yang didengar oleh pendengar itu?

Penyelesaian:

𝑓L = v ÷ (v+vs) × 𝑓s

𝑓L = 340 m/s ÷ (340 m/s + 30 m/s) × 300 Hz

𝑓L = 276 Hz

Contoh Soal 3

Jika sirine diam dan pendengar bergerak menuju ke kiri dengan kecepatan 30 m/s, frekuensi berapakah yang didengar oleh pendengar?

Penyelesaian:

𝑓 = (v + vL) ÷ v) × 𝑓s

𝑓 = ((340 m/s + (-30 m/s)÷ 340 m/s )) × 300 Hz

𝑓 = 274 Hz

Contoh Soal 4

Jika sirine bergerak menjauhi pendengar dengan laju sebesar 45 m/s relatif terhadap udara dan pendengar bergerak menjuju sirine dengan laju sebesar 15 m/s relatif terhadap udara, frekuensi berapakah yang didengar oleh pendengar itu?

Penyelesaian:

𝑓 = (v + vL) ÷ (v + vs) × 𝑓s

𝑓 = (340 m/s + 15 m/s) ÷ 340 m/s + 45 m/s) × 300 Hz

𝑓 = 277 Hz

Contoh Soal 5

Pada planet Arrakis seekor burung jantan terbang menuju jodohnya dengan laju 25,0 m/s sambil bernyanyi pada frekuensi sebesar 1200 Hz. Jika betina yang stasioner itu mendengar sebuah nada sebesar 1240 Hz, berapakah laju bunyi dalam atmosfer Arrakis itu?

Penyelesaian:

𝑓 = v ÷ (v - vs) × 𝑓

1240 Hz = v ÷ (v – 25 m/s) × 1200 Hz

1240 Hz ÷ 1200 Hz = v ÷ (v – 25 m/s)

31 Hz ÷ 30 Hz = v ÷ (v – 25 m/s)

31 Hz (v – 25 m/s) = 30 Hz × v

31 × v – 775 m/s = 30 Hz × v

v = 775 m/s

Contoh Soal 6

Sebuah kereta api berjalan dengan laju 30,0 m/s dalam udara tenang. Frekuensi nada peluit kereta itu 262 Hz. Frekuensi berapakah yang didengar oleh seorang penumpang pada sebuah kereta api yang bergerak berlawanan arah terhadap kereta pertama dengan laju 18,0 m/s.

Penyelesaian:

𝑓 = (v + vo) ÷ (v - vs) × 𝑓

𝑓 = (340 m/s + 18 m/s) ÷ (340 m/s – 30 m/s) × 262 Hz

𝑓 = 1.1548 m/s × 262 Hz

𝑓 = 302,6 Hz

Contoh Soal 7

Sebuah kereta api bergerak dengan kecepatan 72 km/jam mendekati stasiun sambil membunyikan peluit yang berfrekuensi 940 Hz. Kecepatan bunyi di udara 340 m/s. Bunyi yang didengar oleh orang yang berada di stasiun berfrekuensi adalah.

Penyelesaian:

𝑓𝑝 = (v + v𝑝) ÷ (v – vs) × 𝑓𝑠

𝑓𝑝 = (340 m/s ÷ 320 m/s) × 940 Hz

𝑓𝑝 = 988,75 Hz

Contoh Soal 8

Sumber bunyi memancarkan bunyi dengan frekuensi 500 Hz saling mendekat dengan pendengar. Kecepatan sumber bunyi 40 m/s dan kecepatan pendengar 50 m/s. Jika kecepatan bunyi di udara adalah 340 m/s, frekuensi bunyi yang didengar oleh pendengar adalah.

Penyelesaian:

𝑓𝑝 = (v + v𝑝) ÷ (v – vs) × 𝑓𝑠

𝑓𝑝 = (390 m/s) ÷ (240 m/s – 40 m/s) × 500 Hz

𝑓𝑝 = 650 Hz

Contoh Soal 9

Sebuah kereta api bergerak dengan kecepatan 36 km/jam. Ketika akan melewati jembatan kereta ini mengeluarkan bunyi dengan frekuensi 4950 Hz kecepatan bunyi diudara 340 m/s. Tentukan frekuensi bunyi yang didengar oleh orang yang berada dijembatan itu.

Penyelesaian:

𝑓𝑝 = (v + v𝑝) ÷ (v – vs) × 𝑓𝑠

𝑓𝑝 = (340 m/s + 0) ÷ (340 m/s – 10 m/s) × 4950 Hz

𝑓𝑝 = 5100 Hz

Contoh Soal 10

Sebuah kapal terbang mendekati menara sirine yang menggaung dengan frekuensi 1000 Hz. Jika pendengar bunyi sirine dengan frekuensi 1050 Hz. Tentukan kecepatan kapal tersebut (Vudara = 340 m/s).

Penyelesaian:

𝑓𝑝 = (v + v𝑝) ÷ (v – vs) × 𝑓𝑠

1050 Hz = (340 m/s + v𝑝) ÷ (340 m/s + 0 ) × 1000 Hz

(1050 Hz x 240 m/s) ÷ 1000 Hz = 340 m/s × v𝑝

v𝑝 = 17 m/s

Itulah deretan contoh soal efek doppler lengkap dengan penyelesaiannya yang dapat membantu memahami konsep dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari. (Idaf)