ドップラー効果に関する例題

14 Contoh soal Efek Doppler

1. Dari pernyataan berikut ini :
(1) P mendekati S yang diam
(2) S mendekati P yang diam
(3) P dan S saling mendekati
(4) S dan P bergerak dengan kecepatan sama
Jika P (pendengar) mendengar 音 dengan frekuensi lebih tinggi dari frekuensi yang dikeluarkan S (sumber), maka pernyataan yang benar adalah …
A. (1), (2) dan (3) saja
B. (1), (2), (3) dan (4)
C. （１）と（３）のみ
D. （２）及び（３）のみ
E. （２）及び（４）のみ
討論

Untuk membuktikan secara matematis, terlebih dahulu dilakukan perhitungan sebagaimana dibahas berikut ini. Data berikut ini adalah pengandaian.
リスナーの速度（v_p) = 60 m/s, apabila pendengar diam maka vp = 0
音源の速度（v）_s) = 40 m/s, apabila sumber bunyi diam maka vs = 0
Kecepatan bunyi (v) = 340 m/s
音の周波数（f）＝1000ヘルツ

P mendekati S yang diam
vp positif jika pendengar mendekati sumber bunyi
Sumber bunyi diam sehingga v_s = 0

S mendekati P yang diam
vs negatif jika sumber bunyi mendekati pendengar
Pendengar diam sehingga v_p = 0

P dan S saling mendekati
vp positif jika pendengar mendekati sumber bunyi
vs negatif jika sumber bunyi mendekati pendengar

S dan P bergerak dengan kecepatan sama
Jika Sumber bunyi dan pendengar bergerak dengan kecepatan sama maka tidak terjadi efek Doppler.
正解はAです。

2. Seorang pendengar berdiri di samping sumber bunyi yang frekuensinya 684 Hz. Sebuah sumber bunyi lain dengan frekuensi 676 Hz bergerak mendekati pendengar itu dengan kecepatan 2 ms^-1. Bila kecepatan merambat bunyi di udara 340 ms^-1, maka frekuensi layangan yang didengar oleh pendengar itu adalah …
A. 2 Hz
B. 3 Hz
C. 4 Hz
D. 5 Hz
E. 6 Hz
討論
以下のことが知られています。
Frekuensi sumber bunyi 1 (f₁) = 684 Hz (diam)
フレクエンシ sumber bunyi 2 (f₂) = 676 Hz (bergerak)
Kelajuan sumber bunyi 2 (v₂) = 2 m/s (bergerak mendekati pendengar )
空気中の音速 (v) = 340 m/s
Ditanya : Frekuensi layangan yang didengar oleh pendengar
ジャワブ：
Terlebih dahulu hitung frekuensi bunyi yang terdengar dari sumber bunyi yang bergerak mendekati pendengar.

Frekuensi layangan = selisih dua frekuensi bunyi yang didengar oleh pendengar = frekuensi sumber bunyi yang diam – frekuensi sumber bunyi yang bergerak = 684 Hz – 680 Hz = 4 Hz.

正解はCです。

3. Suatu sumber bunyi bergerak dengan kecepatan 20 m s^-1 mendekati seseorang yang diam. Frekuensi sumber bunyi = 380 Hz. Dan cepat rambat bunyi di udara 400 m s^-1. Frekuensi gelombang bunyi yang didengar orang tersebut adalah…

A. 400 Hz

B. 420 Hz

C. 440 Hz

D. 460 Hz

E. 480 Hz

討論

以下のことが知られています。

音源の速度（v_s) = 20 ms^-1

リスナーの速度（v_p）= 0

音源周波数 (f) = 380 Hz

Cepat rambat bunyi (v) = 400 m s^-1

質問: Frekuensi gelombang bunyi yang didengar

正解はAです。

4. Kereta A bergerak dengan kelajuan 72 km/jam dan kereta B dengan kelajuan 90 km/jam bergerak saling mendekati. Masinis kereta A membunyikan peluit dengan frekuensi 650 Hz. Jika kecepatan rambat bunyi di udara 350 m s^-1, maka frekuensi yang didengar masinis B dari peluit A adalah …

A. 800 Hz

B. 740 Hz

C. 600 Hz

D. 540 Hz

E. 400 Hz

討論

以下のことが知られています。

Kelajuan kereta A (v_A) = 72 km/jam = 20 m/s, mendekati kereta B

Kelajuan kereta B (v_B) = 90 km/jam = 25 m/s, mendekati kereta A

Frekuensi bunyi kereta A (f_A） = 650 Hz

空気中の音速 (v) = 350 m/s

質問: Frekuensi yang didengar masinis B dari peluit A

ジャワブ：

Sumber bunyi berada di kereta A dan pendengar berada di kereta B.

5. Suatu sumber bunyi bergerak dengan kecepatan 20 m/s mendekati seseorang yang diam. Frekuensi sumber bunyi 380 Hz dan cepat rambat bunyi di udara 400 m/s Frekuensi gelombang bunyi yang didengar orang tersebut adalah …

A. 400 Hz

B. 420 Hz

C. 440 Hz

D. 460 Hz

E. 480 Hz

討論

以下のことが知られています。

音源の速度（v_s) = 20 m/秒

リスナーの速度（v_p）= 0

音源周波数 (f) = 380 Hz

Kelajuan bunyi di udara (v) = 400 m/s

質問: Frekuensi bunyi yang didengar

ジャワブ：

正解はAです。

6. Seorang anak yang berdiri diam meniup peluit pada frekuensi 490 Hz ke arah mobil yang sedang bergerak mendekati anak tersebut seperti pada gambar. Pelayangan yang terdengar antara gelombang langsung dan gelombang yang dipantulkan mobil adalah 10 Hz. Jika kecepatan bunyi di udara 340 m.s -1 , maka kecepatan mobil adalah …

A. 6,9 ms^-1

B. 5,8 ms^-1

C. 4,4 ms ^-1

D. 3,8 ms ^-1

E. 3,4 ms ^-1

討論

以下のことが知られています。

音の周波数（f）＝490ヘルツ

Kecepatan bunyi di udara (v) = 340 m/s

Pendengar mendekati sumber bunyi sehingga frekuensi bunyi yang didengar lebih besar daripada frekuensi sumber bunyi. Frekuensi bunyi = 490 Hertz dan frekuensi layangan = 10 Hertz sehingga frekuensi bunyi yang didengar (f’) = 500 Hertz.

質問: Kecepatan mobil

ジャワブ：

Kecepatan mobil adalah 6,9 m/s.

正解はAです。

7. Seorang siswa sedang berdiri di pinggir jalan ketika sebuah mobil bergerak menjauhi siswa tersebut dengan kelajuan 40 m/s sambil membunyikan klakson yang berfrekuensi 300 Hz. Apabila cepat rambat bunyi di udara 360 m/s, maka frekuensi klakson yang didengar oleh siswa tersebut adalah ….
A. 250 Hz
B. 270 Hz
C. 300 Hz
D. 350 Hz
E. 400 Hz
議論 ：
Rumus efek Doppler bunyi :
f’ = frekuensi bunyi yang didengar pendengar (1/s = hz)
f = frekuensi bunyi yang dipancarkan sumber (1/s = hz)
v = laju bunyi (m/s)
v_p = laju pendengar (m/s)
v_s = laju sumber bunyi (m/s)
看板のルール：
vは常に正の値をとる
v_p リスナーが音源に近づくと、肯定的な反応が得られる。
v_p negatif jika pendengar menjahui sumber bunyi
v_s positif jika sumber bunyi menjahui pendengar
v_s 音源がリスナーに近づいている場合はマイナス
v_p リスナーが沈黙している場合は 0 になります。
v_s = 0 音源が静止している場合
知られている :
v_s = 40 m / s
v_p = 0
f = 300 Hz
v = 360 m / s
質問 :
f '
ジャワブ :

正解はBです。

8. Sebuah sumber bunyi bergerak dengan kelajuan 30 m/s mendekati seseorang yang berdiri di pinggir jalan. Frekuensi sumber bunyi 360 Hz dan cepat rambat bunyi di udara adalah 380 m/s. Frekuensi gelombang bunyi yang didengar orang tersebut adalah …
A. 391 Hz
B. 400 Hz
C. 430 Hz
D. 440 Hz
E. 460 Hz
議論 ：
知られている :
v_s = – 30 m/s
v_p = 0
f = 360 Hz
v = 380 m / s
質問 :
f '
ジャワブ :

正解はAです。

9. Seorang pendengar berdiri di samping sumber bunyi yang frekuensinya 742 Hz. Sebuah sumber bunyi lain dengan frekuensi 700 Hz bergerak mendekati pendengar itu dengan kelajuan 20 m/s. Jika cepat rambat bunyi di udara adalah 340 m/s, maka frekuensi layangan yang didengar oleh orang itu adalah …
A. 2 Hz
B. 3 Hz
C. 4 Hz
D. 5 Hz
E. 6 Hz
議論 ：
知られている :
f₁ = 680 hz
f₂ = 700 hz
v_s1 = 0 m / s
v_s2 = – 20 m/s
v = 340 m / s
質問 :
f layangan ?
ジャワブ :
Pendengar berdiri di samping sumber bunyi karenanya dapat disimpulkan bahwa sumber bunyi tersebut sedang diam relatif terhadap pendengar. Frekuensi bunyi yang didengar oleh pendengar dari sumber bunyi yang sedang diam adalah :
742 hz
Sumber bunyi lain sedang bergerak. Hitung frekuensi bunyi yang didengar oleh pendengar dari sumber bunyi yang sedang bergerak :

Frekuensi layangan bunyi = selisih frekuensi kedua gelombang bunyi yang berinterferensi
Frekuensi layangan adalah :
744 hz – 742 hz = 2 hertz
正解はAです。

10. Dua buah mobil A dan B bergerak saling mendekati masing-masing berkecepatan 20 m.s^-1 そして40ミリ秒^-1. Mobil B kemudian membunyikan klakson dengan frekuensi 580 Hz, cepat rambat bunyi di udara 330 m.s^-1, maka frekuensi yang didengar oleh sopir mobil A sebelum berpapasan adalah….

1. 670 Hz
2. 700 Hz
3. 720 Hz
4. 760 Hz
5. 800 Hz

討論

看板のルール：
vは常に正の値をとる
v_p リスナーが音源に近づくと、肯定的な反応が得られる。
v_p リスナーが音源から離れるとマイナスになる
v_s 音源がリスナーから遠ざかっている場合はプラス
v_s 音源がリスナーに近づいている場合はマイナス
v_p リスナーが沈黙している場合は 0 になります。
v_s = 0 音源が静止している場合

以下のことが知られています。
音源周波数 (f) = 580 Hz
リスナーの速度（v_p) = 20 ms^-1
音源の速度（v）_s) = -40 m.s^-1
音速 (v) = 330 m/s^-1
質問: 聞き手が感じる音の周波数（f'）
ジャワブ：

ドップラー効果の公式：
正解はBです。

11. Mobil A dan mobil B bergerak saling menjauh, mobil A bergerak dengan kecepatan 36 km.jam^-1 sambil membunyikan klakson panjang dengan frekuensi 700 Hz, cepat rambat bunyi di udara 340 m.s^-1. Bila frekuensi klakson yang didengar pengemudi mobil B = 600 Hz, maka kecepatan mobil B adalah….

1. 30ミリ秒^-1
2. 35ミリ秒^-1
3. 40ミリ秒^-1
4. 50ミリ秒^-1
5. 65ミリ秒^-1

討論
以下のことが知られています。
音源周波数 (f) = 700 Hz
Frekuensi bunyi yang didengar pendengar (f’) = 600 Hz
音源の速度（v）_s) = 36 km/jam = 36.000 meter / 3600 sekon = 10 m/s
音速 (v) = 340 m/s^-1
質問: リスナーの速度（v_p)
ジャワブ：
v_p negatif karena pendengar menjauhi sumber bunyi.
v_s positif karena sumber bunyi menjauhi pendengar.
正解はCです。

12. Mobil ambulan A bergerak dengan kecepatan 0,25 v di belakang mobil sedan B yang berkecepatan 0,2 v searah A. Pada saat itu mobil ambulan A membunyikan sirine 1.000 Hz. Jika kecepatan rambat bunyi v, frekuensi yang didengar pengemudi mobil sedan B adalah…

A. 1.500 Hz
B. 1.250 Hz
C. 1.111 Hz
D. 1.067 Hz
E. 1.000 Hz

討論
知られている :
音源周波数 (f) = 1.000 Hz
音源の速度（v）_s) = -0,25 V (音を伝導する媒体に対する相対値)
音速 (v) = v
リスナーの速度（v_p) = -0,2 V (音を伝導する媒体に対する相対値)
質問 ：聞き手が聞く音の周波数（f'）
ジャワブ :

ドップラー効果の公式：
看板のルール：
vは常に正の値をとる
v_p リスナーが音源に近づくと、肯定的な反応が得られる。
v_p リスナーが音源から離れるとマイナスになる
v_s 音源がリスナーから遠ざかっている場合はプラス
v_s 音源がリスナーに近づいている場合はマイナス
v_p リスナーが沈黙している場合は 0 になります。
v_s = 0 音源が静止している場合

正解はDです。

13. 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 didengar oleh pengamat adalah…

A. 600 Hz
B. 660 Hz
C. 900 Hz
D. 980 Hz
E. 1300 Hz

討論
知られている :
音源周波数 (f) = 640 Hz
音源の速度（v_s）＝-20 m/s（音伝導媒体としての空気に対する相対値）
音速（v）＝340m/s（音の伝達媒体としての空気に対する相対速度）
リスナーの速度（v_p）＝-10 m/s（音伝導媒体としての空気に対する相対値）
質問 ：聞き手が聞く音の周波数（f'）
ジャワブ :
正解はBです。

14. Suatu sumber bunyi bergerak dengan kecepatan 60 m/s meninggalkan pengamat yang berada di belakangnya bergerak searah dengan sumber bunyi dengan kecepatan 10 m/s. Jika kecepatan rambat bunyi di udara 340 m/s dan frekuensi sumber bunyi 800 Hz, maka frekuensi bunyi yang didengar oleh pengamat adalah…
A. 700 Hz
B. 800 Hz
C. 940 Hz
D. 960 Hz
E. 1.120 Hz
討論
知られている :
音源周波数 (f) = 800 Hz
音源の速度（v_s）＝60m/s（音伝導媒体としての空気に対する相対速度）
音速（v）＝340m/s（音の伝達媒体としての空気に対する相対速度）
リスナーの速度（v_p）＝10m/s（音伝導媒体としての空気に対する相対速度）
質問 ：聞き手が聞く音の周波数（f'）
ジャワブ :

正解はAです。

質問元:

高校・職業高校向け全国統一試験物理問題