Efek Dopler: Aplikasinya dalam Soal Fisika

Permasalahan yang sering muncul dalam perhitungan frekuensi akibat gerak relatif adalah mencari frekuensi yang didengar, frekuensi sumber, kecepatan pendengar dan kecepatan sumber. Selain itu, selisih dua frekuensi yang mempunyai perbedaan kurang dari 10 Hz (layangan), selalu menjadi permalahan yang disajikan dalam konsep effek doppler. Tentunya, jika tidak memahami konsep dengan benar, kesulitan akan dihadapi oleh siswa ketika mengerjakan permasalahan ini. Kadang kala, siswa tidak mengetahui, mana frekuensi sumber atau frekuensi pendengar, dan permasalahan ini sangat sering ditemui.

Lalu apa yang mestinya dilakukan siswa untuk memulai menyelesaikan efefk doppler. Pertama, memahami besaran yang diketahui adalah kunci dalam menyelesaikan berbagai permasalahan-dengan kata lain, siswa harus dapat mengubah narasi verbal kedalam bentuk besaran yang diketahui. Kedua, menentukan siapa pendengar dan sumber dan mencatatkan berapa besar frekuensi dan lajunya. Ketiga, setelah menentukan hal tersebut, apakah sumber atau pendengar saling mendekat, menjauh, dan sebagainya? Hal ini penting karena akan mempengaruhi tanda dari kelajuan masing-masing yang akan berpengaruh pada besaran yang ingin diketahui. Terakhir, gunakan persamaan efek dopler dengan tepat untuk mencari besaran yang ditanyakan. Untuk lebih jelasnya perhatikan contoh soal dibawah ini.

Kaji-1: Sebuah mobil ambulan melaju dijalan yang lurus dengan kelajuan 72 km/jam sambil membunyikan sirine dengan frekuensi 640 Hz. Seorang anak berdiri ditepi jalan saat mobil ambulan mau melewati dirinya. Anggap kecepatan bunyi diudara saat itu adalah 340 m/s, dan tidak ada angin yang bertiup. Berapakah frekuensi yang di dengar anak saat mobil mendekat dan menjauh?

Jawab:
Besaran yang diketahui.


Saat sumber mendekati pendengar diam, laju sumber (vs) harus negatif (-).


Saat sumber menjauhi pendengar diam, laju sumber (vs) menjadi positif (+).

Latih-1: Sebuah mobil ambulan melaju dijalan yang lurus dengan kelajuan 108 km/jam sambil membunyikan sirine dengan frekuensi 600 Hz. Seorang anak berdiri ditepi jalan saat mobil ambulan mau melewati dirinya. Anggap kecepatan bunyi diudara saat itu adalah 330 m/s, dan tidak ada angin yang bertiup. Berapakah frekuensi yang di dengar anak saat mobil mendekat dan menjauh?

Kaji-2: Sebuah sumber bunyi yang diam memancarkan frekuensi sebesar 640 Hz. Sebuah benda bergerak mendekati sumber bunyi dengan laju 36 km/jam. Tentukanlah frekuensi pantulan yang berasal dari benda tersebut (laju bunyi 320 m/s)!

Jawab:
Besaran yang diketahui.

Untuk mengetahui frekuensi pantul, terlebih dahulu harus mengetahui pula frekuensi yang diterima benda ketika benda mendekat. Ingat kecepatan benda positif (+) karena berfungsi sebagai pendengar.

Frekuensi pantulan dihitung dengan menjadikan frekuensi pendengar sebagai sumber. Ini berarti sama dengan sumber mendekati pendengar sehingga laju sumber (vs) negatif (-).

Latih-2: Sebuah sumber bunyi yang diam memancarkan frekuensi sebesar 640 Hz. Sebuah benda bergerak mendekati sumber bunyi dengan laju 72 km/jam. Tentukanlah frekuensi pantulan yang berasal dari benda tersebut!

Kaji-3: Dengan menggunakan motornya, seorang polisi mengejar pencuri yang mengendarai sepeda motor yang berada didepan polisi dengan laju 72 km/jam. Polisi mengejar dengan membunyikan sirine berfrekuensi 640 Hz dengan laju 108 km/jam. Hitung frekuensi yang didengar oleh pencuri tersebut (laju bunyi 340 m/s)!

Jawab:
Besaran yang diketahui.


Frekuensi yang didengar oleh pencuri adalah


Latih-3: Dengan menggunakan motornya, seorang polisi mengejar pencuri yang mengendarai sepeda motor yang berada didepan polisi dengan laju 15 m/s. Polisi mengejar dengan membunyikan sirine berfrekuensi 710 Hz dengan laju 20 m/s. Hitung frekuensi yang didengar oleh pencuri tersebut (laju bunyi 340 m/s)!

Kaji-4: Dua mobil dilengkapi dengan klakson yang sama sehingga frekuensi bunyi klakson keduanya dapat dianggap identik. Ketika salah satu mobil berada dalam keadaan diam dan yang lainnya menuju mobil yang diam dengan laju 15m/s, terdengar layangan oleh seseorang yang berada dalam mobil diam sebesar 5.5 Hz. Hitunglah frekeunsi klakson mobil tersebut (laju bunyi 340 m/s)!

Jawab:
Besaran yang diketahui.


Layang bunyi merupakan selisih dua frkeunsi yang terdengar saat bersamaan (f < 10 Hz). Dalam keadaan ini mobil mendekat sebagai sumber dua (2) dan mobil satu sebagai sumber satu (1).




Latih-4: Dua mobil dilengkapi dengan klakson yang sama sehingga frekuensi bunyi klakson keduanya dapat dianggap identik. Ketika salah satu mobil berada dalam keadaan diam dan yang lainnya menuju mobil yang diam dengan laju 10m/s, terdengar layangan oleh seseorang yang berada dalam mobil diam sebesar 6 Hz. Hitunglah frekeunsi klakson mobil tersebut (laju bunyi 340 m/s)!

Kaji-5: Dua ambulance bergerak berlawanan arah saling mendekat satu sama lain dengan frekuensi sumber yang identik 600 Hz. Jika keduanya bergerak dengan laju  72 km/jam. Hitunglah selisih frekuensi yang didengar oleh salah satu sopir ambulance tersebut (laju bunyi diudara 340 m/s), apakah selisih tersebut dapat disebut layangan!

Jawab:
Besaran yang diketahui.


Sopir pada salah satu mobil (pendengar) akan mendengar dua frekuensi yaitu dari dirinya sendiri dan dari mobil lain. frekuensi yang didengar dari mobil lain adalah




Selisih frekuensi yang didengar oleh salah satu sopir adalah
Bukan termasuk layangan karena lebih dari 10 Hz.

Latih-5: Dua ambulance bergerak berlawanan arah saling mendekat satu sama lain dengan frekuensi sumber yang identik 500 Hz. Jika keduanya bergerak dengan laju  54 km/jam. Hitunglah selisih frekuensi yang didengar oleh salah satu sopir ambulance tersebut (laju bunyi diudara 320 m/s), apakah selisih tersebut dapat disebut layangan!