Soal dan penyelesaian Efek Doppler

Soal 1

Sebuah mobil ambulans bergerak dengan kelajuan 30 m/s sambil membunyikan sirine yang menghasilkan frekuensi 900 Hz. Tentukanlah perbedaan frekuensi yang terdengar oleh seseorang yang diam di pinggir jalan ketika mobil ambulans mendekati dan menjauhinya jika cepat rambat bunyi di udara saat itu 340 m/s.

Solusi:
Diketahui : v_s = 30 m/s
f_s = 900 Hz
v = 340 m/s
v_p = 0 m/s (diam)

Ketika mobil mendekati seseorang

Ketika mobil ambulans menjauhi seseorang

Perbedaan frekuensi = f_p1 – f_p2
 = (987 – 827) Hz
= 160 Hz

Soal 2

Sebuah mobil C dengan kecepatan 30 m/s mendekati sebuah kereta T yang sedang membunyikan pluit dengan frekuensi 1065 Hz (lihat gambar). Jika kereta sedang begerak dengan kecepatan 15 m/s searah dengan mobil, hitung frekuensi nada yang didengar oleh pengemudi mobil, hitung frekuensi nada yang didengar oleh pengemudi mobil. (cepat rambat bunyi di udara = 340 m/s).

 

Solusi:
Sebagai sumber bunyi S adalah kereta T dan sebagai pendengar adalah mobil C. Sebagai acuan arah positif untuk v_s  dan v_p  adalah arah dari S ke P , yaitu sinyal arah ke kiri, seperti ditunjukan paada sketsa berikut. Kecepatan pendengar adalah kecepatan mobil C ke kanan (bertanda -), v_p = -30 m/s. Kecepatan sumber bunyi adalah kecepatan kereta T ke kanan (bertanda -).
Frekuensi sumber bunyi  f_s = 1065 Hz; cepat rambat bunyi v = 340 m/s. frekuensi nada yang didengar pengemudi mobil f_p  adalah

Soal 3

Dua buah mobil berpapasan satu sama lain dalam arah yang berlawanan, salah satu dari mobil tersebut membunyikan klakson dengan frekuensi nada 640 Hz. Hitung frekuensi yang didengar dalam mobil lainnya sebelum dan sesudah keduanya berpapasan. Kelajuan masing-masing mobil adalah 14 m/s dan cepat rambat bunyi 334 m/s.

Solusi:
Kasus sebelum kedua mobil berpapasan ditunjukan pada gambar di bawah ini. Sebagai acuan arah positif untuk v_s  dan v_p  adalah arah S ke P, yaitu arah ke kanan. Sumber bunyi S bergerak ke kanan sehingga v_s = +14 m/s, sedang pendengar P bergerak ke kiri  sehingga v_p = -14 m/s. frekuensi sumber bunyi f_s  = 640 Hz dan rambat bunyi v = 334 m/s.
Frekuensi yang didengar oleh pendengar adalah

Kasus kedua mobil sesudah berpapasan ditunjukan pada gambar di bawah ini. Acuan arah positif untuk v_s  dan v_P  adalah arah dari S ke P, yaitu ke kiri. Sumber bunyi S bergerak ke kanan sehingga v_s = -14 m/s, sedang pendengar P bergerak ke kiri sehingga v_p = +14 m/s.
Frekuensi yang didengar oleh pendengar f_p  adalah