Ngā Tauira Pātai mō te Pānga Doppler

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 bunyi 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) dan (3) saja
D. (1) me (4) anake
E. (2) dan (4) saja
Kōrero

Untuk membuktikan secara matematis, terlebih dahulu dilakukan perhitungan sebagaimana dibahas berikut ini. Data berikut ini adalah pengandaian.
Kecepatan pendengar (v_p) = 60 m/s, apabila pendengar diam maka vp = 0
Kecepatan sumber bunyi (v_s) = 40 m/s, apabila sumber bunyi diam maka vs = 0
Kecepatan bunyi (v) = 340 m/s
Auautanga oro (f) = 1000 Hertz

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.
Ko te whakautu tika ko A.

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
Kōrero
E mōhiotia ana:
Frekuensi sumber bunyi 1 (f₁) = 684 Hz (diam)
Tuhinga ka whai mai sumber bunyi 2 (f₂) = 676 Hz (bergerak)
Kelajuan sumber bunyi 2 (v₂) = 2 m/s (bergerak mendekati pendengar )
Te tere o te oro i te rangi (v) = 340 m/s
Ditanya : Frekuensi layangan yang didengar oleh pendengar
Whakautu:
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.

Ko te whakautu tika ko C.

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

Kōrero

E mōhiotia ana:

Kelajuan sumber bunyi (v_s) = 20 m s^-1

Kelajuan pendengar (v_p) = 0

Frekuensi sumber bunyi (f) = 380 Hz

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

I pātaihia: Frekuensi gelombang bunyi yang didengar

Ko te whakautu tika ko A.

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

Kōrero

E mōhiotia ana:

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

Te tere o te oro i te rangi (v) = 350 m/s

I pātaihia: Frekuensi yang didengar masinis B dari peluit A

Whakautu:

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

Kōrero

E mōhiotia ana:

Kelajuan sumber bunyi (v_s) = 20 m/s

Kelajuan pendengar (v_p) = 0

Frekuensi sumber bunyi (f) = 380 Hz

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

I pātaihia: Frekuensi bunyi yang didengar

Whakautu:

Ko te whakautu tika ko A.

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

Kōrero

E mōhiotia ana:

Auautanga oro (f) = 490 Hertz

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.

I pātaihia: Kecepatan mobil

Whakautu:

Kecepatan mobil adalah 6,9 m/s.

Ko te whakautu tika ko A.

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
Kōrero:
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)
Aturan tanda :
v selalu positif
v_p positif jika pendengar mendekati sumber bunyi
v_p negatif jika pendengar menjahui sumber bunyi
v_s positif jika sumber bunyi menjahui pendengar
v_s negatif jika sumber bunyi mendekati pendengar
v_p = 0 jika pendengar diam
v_s = 0 jika sumber bunyi diam
E mōhiotia ana :
v_s = 40m/s
v_p = 0
f = 300 Hz
v = 360 m/s
I pātaihia :
f’
Whakautu :

Ko te whakautu tika ko B.

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
Kōrero:
E mōhiotia ana :
v_s = – 30 m/s
v_p = 0
f = 360 hz
v = 380 m/s
I pātaihia :
f’
Whakautu :

Ko te whakautu tika ko A.

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
Kōrero:
E mōhiotia ana :
f₁ = 680 hz
f₂ = 700 hz
v_s1 = 0m/s
v_s2 = – 20 m/s
v = 340 m/s
I pātaihia :
f layangan ?
Whakautu :
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
Ko te whakautu tika ko A.

10. Dua buah mobil A dan B bergerak saling mendekati masing-masing berkecepatan 20 m.s^-1 dan 40 m.s^-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

Kōrero

Aturan tanda :
v selalu positif
v_p positif jika pendengar mendekati sumber bunyi
v_p negatif jika pendengar menjauhi sumber bunyi
v_s positif jika sumber bunyi menjauhi pendengar
v_s negatif jika sumber bunyi mendekati pendengar
v_p = 0 jika pendengar diam
v_s = 0 jika sumber bunyi diam

E mōhiotia ana:
Frekuensi sumber bunyi (f) = 580 Hz
Kecepatan pendengar (v_p) = 20 ms^-1
Kecepatan sumber bunyi (v_s) = -40 m.s^-1
Cepat rambat bunyi (v) = 330 m.s^-1
I pātaihia: Frekuensi bunyi yang didengar oleh pendengar (f’)
Whakautu:

Rumus efek Doppler :
Ko te whakautu tika ko B.

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 ms^-1
2. 35 ms^-1
3. 40 ms^-1
4. 50 ms^-1
5. 65 ms^-1

Kōrero
E mōhiotia ana:
Frekuensi sumber bunyi (f) = 700 Hz
Frekuensi bunyi yang didengar pendengar (f’) = 600 Hz
Kecepatan sumber bunyi (v_s) = 36 km/jam = 36.000 meter / 3600 sekon = 10 m/s
Cepat rambat bunyi (v) = 340 m.s^-1
I pātaihia: Kecepatan pendengar (v_p)
Whakautu:
v_p negatif karena pendengar menjauhi sumber bunyi.
v_s positif karena sumber bunyi menjauhi pendengar.
Ko te whakautu tika ko C.

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

Kōrero
E mōhiotia ana :
Frekuensi sumber bunyi (f) = 1.000 Hz
Kecepatan sumber bunyi (v_s) = -0,25 v (relatif terhadap medium yang menghantar bunyi)
Cepat rambat bunyi (v) = v
Kecepatan pendengar (v_p) = -0,2 v (relatif terhadap medium yang menghantar bunyi)
I pātaihia : Frekuensi bunyi yang didengar pendengar (f’)
Whakautu :

Rumus efek Doppler :
Aturan tanda :
v selalu positif
v_p positif jika pendengar mendekati sumber bunyi
v_p negatif jika pendengar menjauhi sumber bunyi
v_s positif jika sumber bunyi menjauhi pendengar
v_s negatif jika sumber bunyi mendekati pendengar
v_p = 0 jika pendengar diam
v_s = 0 jika sumber bunyi diam

Ko te whakautu tika ko D.

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

Kōrero
E mōhiotia ana :
Frekuensi sumber bunyi (f) = 640 Hz
Kelajuan sumber bunyi (v_s) = -20 m/s (relatif terhadap udara sebagai medium penghantar bunyi)
Cepat rambat bunyi (v) = 340 m/s (relatif terhadap udara sebagai medium penghantar bunyi)
Kelajuan pendengar (v_p) = -10 m/s (relatif terhadap udara sebagai medium penghantar bunyi)
I pātaihia : Frekuensi bunyi yang didengar pendengar (f’)
Whakautu :
Ko te whakautu tika ko B.

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
Kōrero
E mōhiotia ana :
Frekuensi sumber bunyi (f) = 800 Hz
Kelajuan sumber bunyi (v_s) = 60 m/s (relatif terhadap udara sebagai medium penghantar bunyi)
Cepat rambat bunyi (v) = 340 m/s (relatif terhadap udara sebagai medium penghantar bunyi)
Kelajuan pendengar (v_p) = 10 m/s (relatif terhadap udara sebagai medium penghantar bunyi)
I pātaihia : Frekuensi bunyi yang didengar pendengar (f’)
Whakautu :

Ko te whakautu tika ko A.

Pūtake pātai:

Ngā Pātai Ahupūngao Whakamātautau ā-Motu mō te Kura Tuarua/Kura Tuarua Mahi-ā-ringa