Pembahasan Soal Un Fisika Tentang Pengaruh Doppler

Cafeberita.com – Efek Doppler. Pembahasan soal cobaan nasional bidang studi fisika wacana imbas Doppler untuk tingkat menengah atas. Efek Doppler merupakan salah subtopik dalam materi bunyi. Efek Doppler merupakan imbas pergantian frekuensi suara yang terdengar akhir adanya kecepatan relatif antara sumber suara dengan pendengar. Dalam cobaan nasional bidang studi fisika bertahun-tahun sebelumnya setidaknya senantiasa ada satu soal wacana imbas Doppler dan lazimnya letaknya sehabis soal wacana taraf intensitas bunyi. Pada peluang ini , edutafsi akan membahas beberapa soal mengenai imbas Doppler selaku citra mengenai versi soal cobaan nasional berikutnya.

Soal 1 : Menentukan Frekuensi yang Didengar Pendengar

Sebuah kendaraan beroda empat pemadam kebakaran sedang bergerak dengan laju 20 m/s sambil membunyikan sirine pada frekuensi 400 Hz (cepat rambat suara di udara 300 m/s). Jika kendaraan beroda empat pemadam kebakaran bergerak menjauhi seseorang yang sedang bangkit 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 menerangkan mengenai bencana berubahnya frekuensi suara yang terdengar oleh seorang pengamat akhir kecepatan relatif antara sumber suara dan pendengar. Frekeunsi suara yang didengar oleh pengamat sanggup saja lebih besar atau lebih kecil dari frekuensi suara sumbernya. Hal itu bergantung pada arah gerak sumber suara dan arah gerak pengamat.

Jika sumber suara dan pendengar relatif mendekat , maka frekuensi suara yang terdengar oleh pendengar akan lebih tinggi (fp > fs). Jika sumber suara dan pendengar relatif menjauh , maka frekuensi yang terdengar lebih rendah (fp < fs). Sedangkan kalau sumber suara dan pendengar relatif membisu , maka frekuensi suara yang terdengar akan relatif sama (fp = fs).

Hubungan antara frekuensi sumber dan frekunsi yang didengar oleh pengamat secara matematis sanggup dinyatakan lewat persamaan berikut:

fp = v ± vp  . fs v ± vs

Keterangan :
fp = rekuensi suara yang didengar oleh pengamat (Hz)
fs = frekuensi suara dari sumber suara (Hz)
vp = kecepatan pengamat atau pendengar (m/s)
vs = kecepatan gerak sumber suara (m/s).
v = cepat rambat suara di udara (m/s).

Penggunaan tanda (±) :
1). Untuk vp : (+) kalau pendengar mendekat sumber , (-) kalau pengamat menjauhi sumber.
2). Untuk vs : (+) kalau sumber menjauhi pengamat , (-) kalau sumber mendekati pengamat.

Pada soal disebutkan bahwa pengamat bangkit di pinggir jalan (vp = 0) , sedangkan sumber suara bergerak menjauhi pengamat (vs bertanda positif). Dengan demikian , persamaan yang digunakan merupakan :
⇒ 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 merupakan 375 Hz. Perhatikan bahwa frekuensinya menjadi lebih kecil ketimbang frekuensi sumber bunyi. Itu alasannya sumber suara bergerak menjauhi pendengar. Karena sumber suara menjauh pasti bunyinya menjadi lebih lemah.

Soal 2 : Menentukan Frekuensi Peluit kalau 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 suara di udara 340 m/s , maka frekuensi suara peluit yang didengar oleh siswa tersebut merupakan ….
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 membisu , itu artinya pengamat dalam keadaan membisu (vp = 0). Sedangkan kereta B selaku sumber suara 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 merupakan 680 Hz. Perhatikan bahwa frekuensi yang didengar lebih besar dari frekuensi sumber. Itu alasannya sumber suara bergerak mendekati pengamat maka pasti bunyinya makin kuat.

Soal 3 : Konsep Dasar dan Persamaan Efek Doppler

Seorang pemain sepakbola berlari dengan kecepatan v_p menuju wasit yang membisu sambil membunyikan peluit pada frekuensi fs. Jika kecepatan rambat suara di udara pada wilayah itu v , maka besar frekuensi peluit yang didengar oleh pemain tersebut merupakan ….
A. f_p = (v + v_p)/v . fs
B. f_p = (v – v_p)/v . fs
C. f_p = (v + v_s)/v . fs
D. f_p = (v – v_s)/v . fs
E. f_p = v/(v + v_s) . fs

Pembahasan :
Karena wasit atau sumber suara dalam keadan membisu (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

Soal 4 : Menentukan Frekuensi Bunyi yang Didengar Pengamat

Sebuah sumber suara dengan frekuensi 640 Hz bergerak mendekati seorang pengamat dengan kecepatan 20 m/s. Jika cepat rambat suara di udara sebesar 340 m/s dan pengamat bergerak menjauhi searah sumber suara dengan kecepatan 10 m/s , maka frekuensi suara yang didengar oleh pengamat merupakan ….
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 suara bergerak mendekati pengamat (vs bertanda negatif) , tetapi pengamat bergerak menjauhi sumber suara (vp juga negatif). Maka berlaku:
⇒ fp = (v − vp)/(v − vs) . fs
⇒ fp = (340 − 10)/(340 − 20) .640
⇒ fp = 330/320 . 640
⇒ fp = 660 Hz.

Soal 5 :  Frekuensi yang Didengar oleh Pengamat Bergerak

Dua buah kendaraan beroda empat 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 suara di udara 330 m/s , maka frekuensi suara yang didengar oleh sopir A sebelum berpapasan merupakan ….
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 kendaraan beroda empat A bertindak selaku pengamat dan kendaraan beroda empat B bertindak selaku sumber bunyi. Mobil A mendekati kendaraan beroda empat B , maka pengamat mendekati sumber (vp bertanda positif). Mobil B juga bergerak mendekati kendaraan beroda empat 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 suara yang didengar supir A merupakan 700 Hz. Perhatikan bahwa frekuensinya jadi lebih besar dari frekunsi sumber. Hal itu alasannya sumber dan pengamat sama-sama mendekat. Karena saling mendekat pasti bunyinya akan makin kuat.

Demikianlah pembahasan beberapan soal cobaan nasional bidang studi fisika wacana imbas Doppler. Jika pembahasan soal imbas Doppler ini berharga , bantu kami membagikannya terhadap teman-teman anda lewat tombol share di bawah ini. Terimakasih.