Contoh-contoh Soal Efek Doppler dan Pembahasannya Lengkap

Mempelajari Efek Doppler akan lebih mudah jika sambil mengerjakan soal. Berikut Mamikos siapkan contoh soal dan pembahasan lengkapnya.

16 Januari 2024 Lintang Filia

Ikuti Mamikos Info di Google

Contoh-contoh Soal Efek Doppler dan Pembahasannya Lengkap – Sudahkah kamu mendapat materi tentang Efek Doppler di sekolah?

Efek Doppler adalah perubahan frekuensi gelombang suara atau cahaya yang disebabkan oleh gerakan relatif antara sumber gelombang dan penerima gelombang.

Sebagai bahan belajar, artikel kali ini memuat contoh soal Efek Doppler yang sudah disertai dengan pembahasannya agar semakin mempermudah kamu.

Daftar Isi

Penggunaan Rumus Efek Doppler
Latihan Contoh Soal Efek Doppler
Contoh Soal Efek Doppler – Bagian 1
Contoh Soal Efek Doppler – Bagian 2
Contoh Soal Efek Doppler – Bagian 3
Contoh Soal Efek Doppler – Bagian 4
Contoh Soal Efek Doppler – Bagian 5
Penutup

Penggunaan Rumus Efek Doppler

contoh soal efek doppler — Canva/@Alexander’s Images

Sedangkan rumus untuk menghitung Efek Doppler untuk gelombang bunyi dan cahaya adalah sebagai berikut:

1. Efek Doppler untuk Gelombang Suara

a. Untuk sumber yang mendekat (gerakan ke arah penerima):

$f' = \frac{f \cdot (v + v_s)}{v + v_o}$

b. Untuk sumber yang menjauh (gerakan menjauh dari penerima):

$f' = \frac{f \cdot (v - v_s)}{v - v_o}$

di mana:

$f'$ adalah frekuensi yang dideteksi oleh penerima,

$f$ adalah frekuensi asli gelombang suara,

$v$ adalah kecepatan suara dalam medium (misalnya, udara),

$v_s$ adalah kecepatan sumber suara terhadap medium,

$v_o$ adalah kecepatan penerima gelombang (pengamat) terhadap medium.

Baca Juga :

Contoh Soal Hukum Coulomb SMP/MTs Kelas 9 beserta Penyelesaiannya

2. Efek Doppler untuk Gelombang Cahaya

a. Untuk cahaya yang mendekat (gerakan ke arah pengamat):

$f' = \frac{f \cdot (c + v_s)}{c - v_o}$

b. Untuk cahaya yang menjauh (gerakan menjauh dari pengamat):

$f' = \frac{f \cdot (c - v_s)}{c + v_o}$

di mana:

$f'$ adalah pergeseran frekuensi (atau panjang gelombang) yang dideteksi oleh pengamat,

$f$ adalah frekuensi asli gelombang cahaya,

$c$ adalah kecepatan cahaya dalam ruang hampa,

$v_s$ adalah kecepatan sumber cahaya terhadap medium,

$v_o$ adalah kecepatan pengamat terhadap medium.

Latihan Contoh Soal Efek Doppler

Contoh Soal Efek Doppler – Bagian 1

Soal 1:

Sebuah mobil bergerak dengan kecepatan 30 m/s mendekati pengamat yang berada di tepi jalan. Mobil tersebut menghasilkan bunyi dengan frekuensi 500 Hz.

Jika kecepatan bunyi adalah 343 m/s, hitunglah frekuensi yang didengar oleh pengamat.

Pembahasan:

$f' = \frac{f \cdot (v + v_o)}{(v + v_s)}$

$f' = \frac{500 \, \text{Hz} \cdot (343 \, \text{m/s} + 30 \, \text{m/s})}{343 \, \text{m/s} + 0}$

$f' \approx 522 \, \text{Hz}$

Jadi, frekuensi yang didengar oleh pengamat adalah sekitar 522 Hz.

Soal 2

Sebuah sumber suara bergerak menjauhi pengamat dengan kecepatan 20 m/s. Jika frekuensi sumber suara adalah 1000 Hz dan kecepatan bunyi adalah 343 m/s.

Berapa frekuensi yang didengar oleh pengamat?

Pembahasan:

$f' = \frac{f \cdot (v + v_o)}{(v - v_s)}$

$f' = \frac{1000 \, \text{Hz} \cdot (343 \, \text{m/s} + 0)}{343 \, \text{m/s} - 20 \, \text{m/s}}$

$f' \approx 1064 \, \text{Hz}$

Frekuensi yang didengar oleh pengamat adalah sekitar 1064 Hz.

Soal 3

Sebuah bintang bergerak menjauhi Bumi dengan kecepatan $2 \times 10^6 \, \text{m/s}$ .

Jika panjang gelombang cahaya bintang adalah $600 \, \text{nm}$ , berapa panjang gelombang yang dapat diamati oleh di Bumi?

Pembahasan:

$\frac{\Delta \lambda}{\lambda} = \frac{v_s}{v}$

$\Delta \lambda \approx 4 \, \text{nm}$

$\frac{\Delta \lambda}{600 \, \text{nm}} = \frac{2 \times 10^6 \, \text{m/s}}{3 \times 10^8 \, \text{m/s}}$

Panjang gelombang yang diamati oleh pengamat di Bumi adalah sekitar $604 \, \text{nm}$ .

Soal 4

Diketahui pesawat terbang bergerak dengan kecepatan $300 \, \text{m/s}$ mendekati Approach Control Unit di darat. Pesawat menghasilkan suara dengan frekuensi $800 \, \text{Hz}$ .

Jika kecepatan bunyi adalah $340 \, \text{m/s}$ , berapa frekuensi yang didengar oleh petugas?

Pembahasan:

$f' = \frac{f \cdot (v + v_o)}{(v + v_s)}$

$f' = \frac{800 \, \text{Hz} \cdot (340 \, \text{m/s} + 0)}{340 \, \text{m/s} - 300 \, \text{m/s}}$

$f' \approx 1600 \, \text{Hz}$

Frekuensi yang didengar oleh petugas adalah sekitar $1600 \, \text{Hz}$ .

Baca Juga :

Contoh Soal Hukum Proust Perbandingan Massa Unsur dalam Senyawa Kimia

Contoh Soal Efek Doppler – Bagian 2

Soal 5

Terdeteksi sumber cahaya bergerak menjauh dengan kecepatan $2 \times 10^8 \, \text{m/s}$ .

Diketahui panjang gelombang cahaya adalah $500 \, \text{nm}$ , lalu berapakah panjang gelombangnya?

Pembahasan:

$\frac{\Delta \lambda}{\lambda} = \frac{v_s}{v}$

$\frac{\Delta \lambda}{500 \, \text{nm}} = \frac{2 \times 10^8 \, \text{m/s}}{3 \times 10^8 \, \text{m/s}}$

$\Delta \lambda \approx 333.33 \, \text{nm}$

Panjang gelombang sumber cahaya tersebut adalah sekitar $833.33 \, \text{nm}$ .

Soal 6

Radar menangkap kapal selam bergerak menuju permukaan laut dengan kecepatan $20 \, \text{m/s}$ .

Kecepatan bunyi di air adalah $1500 \, \text{m/s}$ dan kapal selam mengeluarkan suara dengan frekuensi $500 \, \text{Hz}$ .

Berapa frekuensi yang didengar oleh pengamat di permukaan laut?

Pembahasan:

$f' = \frac{f \cdot (v + v_o)}{(v + v_s)}$

$f' = \frac{500 \, \text{Hz} \cdot (1500 \, \text{m/s} + 0)}{1500 \, \text{m/s} + 20 \, \text{m/s}}$

$f' \approx 498.34 \, \text{Hz}$

Soal 7

Diprediksi sebuah galaksi bergerak menjauhi pengamat di Bumi dengan kecepatan $5 \times 10^6 \, \text{m/s}$ .

Cahaya yang diterima oleh pengamat memiliki panjang gelombang awal $400 \, \text{nm}$ . Hitunglah panjang gelombang yang nantinya dapat diamati oleh NASA.

Pembahasan:

$\frac{\Delta \lambda}{\lambda} = \frac{v_s}{v}$

$\frac{\Delta \lambda}{400 \, \text{nm}} = \frac{5 \times 10^6 \, \text{m/s}}{3 \times 10^8 \, \text{m/s}}$

$\Delta \lambda \approx 6.67 \, \text{nm}$

Panjang gelombang yang diamati oleh NASA adalah sekitar $406.67 \, \text{nm}$ .

Soal 8

Terlihat mobil yang bergerak mendekat dengan kecepatan $25 \, \text{m/s}$ . Sumber suara di dalam mobil menghasilkan suara dengan frekuensi $600 \, \text{Hz}$ .

Jika kecepatan bunyi adalah $343 \, \text{m/s}$ , hitunglah frekuensi yang didengar!

Pembahasan:

$f' = \frac{f \cdot (v + v_o)}{(v + v_s)}$

$f' = \frac{600 \, \text{Hz} \cdot (343 \, \text{m/s} + 25 \, \text{m/s})}{343 \, \text{m/s} + 0}$

$f' \approx 613.64 \, \text{Hz}$

Contoh Soal Efek Doppler – Bagian 3

Soal 9

Lampu berkedip dengan frekuensi $2 \, \text{Hz}$ pada suatu kendaraan yang bergerak menuju pengamat dengan kecepatan $15 \, \text{m/s}$ .

Hitunglah frekuensi kedipan yang didengar, jika kecepatan cahaya adalah $3 \times 10^8 \, \text{m/s}$ !

Pembahasan:

$f' = f \cdot \left( \frac{v + v_o}{v} \right)$

$f' = 2 \, \text{Hz} \cdot \left( \frac{3 \times 10^8 \, \text{m/s} + 15 \, \text{m/s}}{3 \times 10^8 \, \text{m/s}} \right)$

$f' \approx 2.00000005 \, \text{Hz}$

Soal 10

Sebuah balon udara bergerak terlihat menjauh dengan kecepatan $10 \, \text{m/s}$ . Sumber suara di dalam balon udara menghasilkan suara dengan frekuensi $400 \, \text{Hz}$ .

Jika kecepatan bunyi adalah $343 \, \text{m/s}$ , berapa frekuensi yang dapat didengar?

Pembahasan:

$f' = \frac{f \cdot (v + v_o)}{(v + v_s)}$

$f' = \frac{400 \, \text{Hz} \cdot (343 \, \text{m/s} + 0)}{343 \, \text{m/s} - 10 \, \text{m/s}}$

$f' \approx 408.16 \, \text{Hz}$

Soal 11

Roket bergerak menuju stasiun luar angkasa dengan kecepatan $2 \times 10^7 \, \text{m/s}$ .

Frekuensi gelombang radio yang dikeluarkan oleh roket adalah $$1 \, \text{GHz}$ (gigahertz)$ ,

Berapa frekuensi yang akan didengar oleh stasiun luar angkasa? $(Kecepatan cahaya $c = 3 \times 10^8 \, \text{m/s}$)$ .

Pembahasan:

$f' = \frac{f \cdot (c + v_o)}{(c - v_s)}$

$f' = \frac{1 \, \text{GHz} \cdot (3 \times 10^8 \, \text{m/s} + 2 \times 10^7 \, \text{m/s})}{3 \times 10^8 \, \text{m/s} - 0}$

$f' \approx 1.07 \, \text{GHz}$

Jadi, frekuensi yang akan didengar oleh stasiun luar angkasa adalah sekitar $1.07 \, \text{GHz}$ .

Soal 12

Helikopter bergerak menuju seorang pejalan kaki dengan kecepatan $15 \, \text{m/s}$ .

Jika frekuensi bunyi yang dihasilkan oleh helikopter adalah $600 \, \text{Hz}$ dan kecepatan bunyi adalah $343 \, \text{m/s}$ , berapa frekuensi yang didengar oleh pejalan kaki?

Pembahasan:

$f' = \frac{f \cdot (v + v_o)}{(v + v_s)}$

$f' = \frac{600 \, \text{Hz} \cdot (343 \, \text{m/s} + 15 \, \text{m/s})}{343 \, \text{m/s} + 0}$

$f' \approx 608.42 \, \text{Hz}$

Frekuensi yang didengar oleh pejalan kaki adalah sekitar $608.42 \, \text{Hz}$ .

Contoh Soal Efek Doppler – Bagian 4

Soal 13

Meteor terdeteksi bergerak mendekati bumi dengan kecepatan $4 \times 10^6 \, \text{m/s}$ .

Baca Juga :

Contoh Soal Pas / UAS Fisika Kelas 11 Semester 2 dan Jawabannya 2023

Panjang gelombang cahaya yang diterima oleh pengamat adalah $500 \, \text{nm}$ . Hitunglah panjang gelombang yang dimiliki oleh galaksi tersebut.

Pembahasan:

$\frac{\Delta \lambda}{\lambda} = \frac{v_s}{v}$

$\frac{\Delta \lambda}{500 \, \text{nm}} = \frac{4 \times 10^6 \, \text{m/s}}{3 \times 10^8 \, \text{m/s}}$

$\Delta \lambda \approx 6.67 \, \text{nm}$

Panjang gelombang yang dimiliki oleh galaksi tersebut adalah sekitar $493.33 \, \text{nm}$ .

Soal 14

Sebuah kapal bergerak menjauhi pengamat dengan kecepatan $18 \, \text{m/s}$ .

Apabila frekuensi bunyi yang dihasilkan oleh kapal adalah $400 \, \text{Hz}$ dan kecepatan bunyi di air adalah $1500 \, \text{m/s}$ , berapa frekuensi yang didengar oleh pengamat?

Pembahasan:

$f' = \frac{f \cdot (v + v_o)}{(v + v_s)}$

$f' = \frac{400 \, \text{Hz} \cdot (1500 \, \text{m/s} + 0)}{1500 \, \text{m/s} - 18 \, \text{m/s}}$

$f' \approx 405.41 \, \text{Hz}$

Soal 15

Terlihat sebuah lampu berkedip dengan frekuensi $5 \, \text{Hz}$ pada suatu kendaraan yang bergerak menjauhi gedung dengan kecepatan $30 \, \text{m/s}$ .

Jika kecepatan cahaya adalah $3 \times 10^8 \, \text{m/s}$ , berapa frekuensi kedipan yang didengar?

Pembahasan:

$f' = f \cdot \left( \frac{v + v_o}{v} \right)$

$f' = 5 \, \text{Hz} \cdot \left( \frac{3 \times 10^8 \, \text{m/s} - 30 \, \text{m/s}}{3 \times 10^8 \, \text{m/s}} \right)$

$[f' \approx 4.9999999 \, \text{Hz}\]$

Soal 16

Pada sebuah bandara terdapat pesawat terbang yang melaju dengan kecepatan $250 \, \text{m/s}$ menuju bandara. Sumber suara di pesawat menghasilkan suara dengan frekuensi $800 \, \text{Hz}$ .

Jika kecepatan bunyi adalah $340 \, \text{m/s}$ , berapa frekuensi yang didengar oleh penumpang di bandara?

Pembahasan:

$f' = \frac{f \cdot (v + v_o)}{(v + v_s)}$

$f' = \frac{800 \, \text{Hz} \cdot (340 \, \text{m/s} + 250 \, \text{m/s})}{340 \, \text{m/s} + 0}$

$f' \approx 1094.12 \, \text{Hz}$

Sehingga, frekuensi yang didengar oleh penumpang di darat adalah sekitar $1094.12 \, \text{Hz}$.

Contoh Soal Efek Doppler – Bagian 5

Soal 17

Komet kecil terlihat bergerak menjauhi pegunungan dengan kecepatan $3 \times 10^6 \, \text{m/s}$ .

Panjang gelombang cahaya yang diterima oleh petugas pengamatan adalah $600 \, \text{nm}$ . Hitunglah panjang gelombang yang dimiliki oleh komet tersebut.

Pembahasan:

$\frac{\Delta \lambda}{\lambda} = \frac{v_s}{v}$

$\frac{\Delta \lambda}{600 \, \text{nm}} = \frac{3 \times 10^6 \, \text{m/s}}{3 \times 10^8 \, \text{m/s}}$

$\Delta \lambda \approx 6 \, \text{nm}$

Panjang gelombang yang dimiliki oleh komet tersebut adalah sekitar $594 \, \text{nm}$ .

Soal 18

Motor bergerak dengan kecepatan $40 \, \text{m/s}$ mendekati pejalan kaki yang berada di pinggir jalan.

Motor tersebut menghasilkan bunyi dengan frekuensi $600 \, \text{Hz}$ . Jika kecepatan bunyi adalah $343 \, \text{m/s}$ , hitunglah frekuensi yang didengar oleh pejalan kaki tersebut.

Pembahasan:

$f' = \frac{f \cdot (v + v_o)}{(v + v_s)}$

$f' = \frac{600 \, \text{Hz} \cdot (343 \, \text{m/s} + 40 \, \text{m/s})}{343 \, \text{m/s} + 0}$

$f' \approx 716.98 \, \text{Hz}$

Oleh karena itu, frekuensi yang didengar oleh pejalan kaki adalah $716.98 \, \text{Hz}$ .

Soal 19

Sebuah helikopter bergerak menuju seorang pengamat dengan kecepatan $20 \, \text{m/s}$ .

Frekuensi bunyi yang dihasilkan oleh helikopter adalah $400 \, \text{Hz}$ , dan kecepatan bunyi adalah $343 \, \text{m/s}$ . Berapa frekuensi yang didengar oleh pengamat?

Pembahasan:

$f' = \frac{f \cdot (v + v_o)}{(v + v_s)}$

$f' = \frac{400 \, \text{Hz} \cdot (343 \, \text{m/s} + 20 \, \text{m/s})}{343 \, \text{m/s} + 0}$