Bimbel Jakarta Timur akan membahas Efek Doppler dan lainnya dalam bentuk soal maupun materi, agar siswa dapat lebih memahami hukum dan perhitungannya, Efek doppler adalah peristiwa berubahnya frekuensi bunyi yang didengar pengamat akibat bergeraknya umber bunyi ataupun pengamat.
Efek Doppler dalam fisika merujuk pada perubahan frekuensi gelombang suara atau cahaya yang terjadi ketika sumber gelombang atau penerima bergerak relatif satu sama lain. Efek ini dinamai dari fisikawan Austria, Christian Doppler, yang pertama kali mengusulkan konsep ini pada tahun 1842.
Ada dua jenis utama efek Doppler:
1. Efek Doppler untuk Gelombang Suara:
- Pendekatan (blueshift): Jika sumber suara mendekati pendengar, gelombang suara yang dihasilkan akan tampak memiliki frekuensi yang lebih tinggi dari frekuensi sebenarnya. Ini disebut blueshift.
- Menjauhi (redshift): Sebaliknya, jika sumber suara menjauhi pendengar, gelombang suara akan tampak memiliki frekuensi yang lebih rendah dari frekuensi sebenarnya. Ini disebut redshift.
2. Efek Doppler untuk Gelombang Cahaya (Elektromagnetik):
- Pendekatan (blueshift):Jika benda cahaya mendekati pengamat, panjang gelombang cahaya akan tampak lebih pendek, dan warna tampak lebih biru. Ini disebut blueshift.
- Menjauhi (redshift): Jika benda cahaya menjauhi pengamat, panjang gelombang cahaya akan tampak lebih panjang, dan warna tampak lebih merah. Ini disebut redshift.
Efek Doppler banyak digunakan dalam berbagai konteks. Misalnya, dalam dunia medis, efek Doppler digunakan untuk mengukur laju aliran darah dalam pembuluh darah. Di astronomi, efek Doppler digunakan untuk menentukan gerakan bintang dan galaksi serta mendeteksi eksoplanet. Dalam kehidupan sehari-hari, efek Doppler terlihat dalam perubahan nada sirene ambulans yang mendekati atau menjauhi kita.
Sebuah kereta bergerak mendekati pintu perlintasan dengan kecepatan 40 m/s. Masinis membunyikan peluit dengan frekuensi 1500 Hz. Jika kecepatan udara pada saat itu adalah 340 m/s, maka frekuensi peluit yang didengar penjaga pintu perlintasan yang diam adalah...
Pembahasan:
Diketahui: Vp = 0
Vs = 40 m/s
fs = 1500 Hz
V = 340 Hz
Ditanya: fp?
Pembahasan di Efek Doppler
Soal Efek Doppler no 2.
Andi bersepeda dengan kelajuan 20 m/s. Ia mendatangi seorang penjual yang mempromosikan dagangannya menggunakan speaker dengan frekuensi 198 Hz. Jika cepat rambat bunyi di udara saat itu 330 m/s, berapa frekuensi bunyi dari speaker pedagang yang didengar Andi?
Pembahasan:
Diketahui: Vp = 20 m/s
Vs = 0
fs = 198 Hz
V = 330 Hz
Ditanya: fp?
Jawab:
fp = V + Vp . fs
V + 0
fp = 330 + 20 . 198
330
fp = 350 . 198
330
fp = 210 Hz
Soal Efek Doppler no 3.
Seorang pengamat sedang berdiri di pinggir jalan dan melihat mobil ambulans yang melintas dan menjauhinya dengan kecepatan 30 m/s. Jika ambulans membunyikan sirine dengan frekuensi 700 Hz saat kecepatan udara 320 m/s, maka bunyi sirine yang didengar pengamat adalah...
Pembahasan:
Diketahui: Vp = 0
Vs = 30 m/s
fs = 700 Hz
V = 320 Hz
Ditanya: fp?
Jawab:
fp = V + 0 . fs
V + Vs
fp = 320 + 0 . 700
320 + 30
fp = 320 . 700
350
fp = 640 Hz
Soal Efek Doppler no 4.
Seorang polisi lalu lintas yang diam membunyikan peluit dengan frekuensi 510 Hz. Seorang pengendara mobil mengendarai mobilnya menjauh dari polisi dengan kelajuan 30 m/s. Jika cepat rambat bunyi saat itu adalah 340 m/s, maka frekuensi peluit polisi yang didengar pengendara mobil adalah....
Pembahasan:
Diketahui: Vp = 30 m/s
Vs = 0 m/s
fs = 510 Hz
V = 340 Hz
Ditanya: fp?
Jawab:
fp = V - Vp . fs
V + 0
fp = 340 - 30 . 510
340
fp = 310 . 510
340
fp = 465 Hz
Soal Efek Doppler no 5.
Fahri dan Johan mengendarai motor pada arah yang berlawanan dan saling mendekat. Laju motor Fahri 20 m/s dan Johan 25 m/s. Fahri membunyikan klakson dengan frekuensi 160 Hz saat kecepatan udara 340 m/s. Frekuensi klakson Fahri yang didengar Johan adalah...
Pembahasan:
Diketahui: Vp = 25 m/s
Vs = 20 m/s
fs = 160 Hz
V = 340 Hz
Ditanya: fp?
Jawab:
fp = V + Vp . fs
V - Vs
fp = 340 + 25 . 160
340 - 20
fp = 365 . 160
320
fp = 182,5 Hz
Soal Efek Doppler no 6.
Raisa bersepeda dengan kecepatan 10 m/s. Ia berpapasan dengan sebuah mobil penjual es krim yang bergerak menjauh ke arah berlawanan dengan kecepatan 25 m/s. Mobil es krim membunyikan lagu dengan frekuensi 140 Hz. Jika cepat rambat bunyi di udara adalah 325 m/s, maka frekuensi lagu yang didengar Raisa adalah...
Pembahasan:
Diketahui: Vp = 10 m/s
Vs = 25 m/s
fs = 140 Hz
V = 325 Hz
Ditanya: fp?
Jawab:
fp = V - Vp . fs
V + Vs
fp = 325 - 10 . 140
325 + 25
fp = 315 . 140
350
fp = 126 Hz
Soal Efek Doppler no 7.
Seorang pengendara motor yang memacu motornya dengan kecepatan 30 m/s dikejar polisi yang juga menggunakan motor dengan kecepatan 40 m/s. Polisi menyalakan sirine dengan frekuensi 117 Hz dalam kecepatan bunyi di udara 340 m/s. Frekuensi suara sirine yang didengar pengendara motor adalah...
Pembahasan di Efek Doppler
Soal Efek Doppler no 8.
Sebuah mobil penjual es krim berjalan dengan kelajuan 5 m/s dan membunyikan lagu dengan frekuensi 165 Hz. Fani memacu sepedanya dengan kecepatan 10 m/s mengejar mobil es krim. Jika cepat rambat bunyi adalah 340 m/s, berapa frekuensi lagu mobil es krim yang didengar Fani?
Pembahasan:
Diketahui: Vs = 5 m/s
Vp = 10 m/s
fs = 165 Hz
V = 325 Hz
Ditanya: fp?
Jawab:
fp = V + Vp . fs
V + Vs
fp = 325 + 10 . 165
325 + 5
fp = 335 . 165
330
fp = 126 Hz
Soal HOTS
Soal Efek Doppler HOTS no 1.
Suatu sumber bunyi bergerak melintasi pendengar yang diam. Jika cepat rambat bunyi di udara 320 m/s dan kecepatan sumber bunyi 40 m/s, maka perbandingan frekuensi yang diterima pendengar saat sumber bunyi mendekat dan menjauh adalah....
Pembahasan:
Diketahui: Vp = 0
Vs = 40 m/s
V = 320 Hz
fp₁ saat sumber mendekat
fp₂ saat sumber menjauh
Ditanya: fp₁ : fp₂?
Jawab:
➣ fp₁
Sumber mendekat, maka Vs bertanda negatif
fp = V + Vp . fs
V + Vs
fp₁ = 320 + 0. fs
320 - 40
fp₁ = 320 . fs = 8/7 fs
280
➣ fp₂
Sumber menjauh, maka Vs bertanda +
fp = V + Vp . fs
V + Vs
fp₂ = 320 + 0 . fs
320 + 40
fp₂ = 320 . fs = 8/9 fs
360
➣ fp₁ : fp₂ = 8/7 fs : 8/9 fs
= 1/7 : 1/9
= 9 : 7
Soal Efek Doppler HOTS no 2.
Seekor kelelawar terbang mendekati sebuah pohon sambil memancarkan gelombang ultrasonik dengan frekuensi 33 kHz ke sebuah apel di pohon tersebut. Kelelawar menangkap gelombang pantul dengan frekuensi 38,5 kHz pada cepat rambat bunyi 325 m/s. Kecepatan terbang kelelawar tersebut adalah....
Pembahasan di Efek Doppler
Soal Efek Doppler HOTS no 3.
Seorang anak berdiri diam di samping sumber bunyi yang frekuensinya 440 Hz. Sebuah sumber bunyi lain dengan frekuensi 400 Hz mendekat dengan kecepatan 20 m/s. Jika cepat rambat bunyi di udara adalah 340 m/s, maka anak tersebut akan mendengar layangan dengan frekuensi....
Pembahasan:
Diketahui: fs₁(diam) = 440 Hz
fs₂ (mendekat) = 400 Hz
Vs₂ = 20 m/s
V = 340 m/s
Ditanya: f pelayangan?
Jawaban:
fp₁ = fs₁ karena sama-sama diam
fp₂ = 340 + 0 . fs₂
340 - 20
fp₂ = 340 . 400 = 425 Hz
320
layangan Δf = |fp₁ - fp₂|
= 440 - 425
= 15 Hz