Mempersiapkan diri menghadapi dunia fisika yang menggetarkan, izinkan kami mengantarkan Anda pada sebuah petualangan mendalam ke ranah Efek Doppler. Bayangkan sebuah mobil balap yang melesat kencang, meraungkan klaksonnya yang melengking. Saat mobil mendekat, suaranya membubung tinggi, lalu merendah saat ia melintas dan menjauh. Fenomena inilah yang kita kenal sebagai Efek Doppler, dan pada artikel ini, kita akan menyajikan beragam contoh soal untuk mengasah pemahaman Anda. Melalui serangkaian pertanyaan yang menantang, kita akan menguji kemampuan Anda dalam mengaplikasikan prinsip-prinsip Efek Doppler dalam berbagai skenario kehidupan nyata. Jadi, bersiaplah untuk mengungkap rahasia gelombang suara dan nikmati perjalanan pencerahan ini bersama kami.
Contoh Soal Efek Doppler untuk Getaran Sumber Gerak
Sebuah ambulans bergerak dengan kecepatan 108 km/jam menghampiri sebuah titik pengamat yang diam. Ambulans tersebut mengeluarkan bunyi dengan frekuensi 1000 Hz. Jika cepat rambat bunyi di udara adalah 340 m/s, hitunglah frekuensi bunyi yang didengar oleh pengamat saat ambulans mendekat!
Pembahasan:
Frekuensi yang didengar oleh pengamat saat ambulans mendekat dapat dihitung menggunakan rumus efek Doppler untuk sumber gerak:
$$f’ = f \left(\frac{v + v_o}{v – v_s}\right)$$
di mana:
- $f’$ adalah frekuensi yang didengar oleh pengamat
- $f$ adalah frekuensi bunyi yang dikeluarkan oleh sumber
- $v$ adalah kecepatan rambat bunyi
- $v_o$ adalah kecepatan pengamat
- $v_s$ adalah kecepatan sumber
Dalam soal, diberikan:
- $f$ = 1000 Hz
- $v$ = 340 m/s
- $v_o$ = 0 m/s (pengamat diam)
- $v_s$ = 108 km/jam = 30 m/s
Maka, frekuensi yang didengar oleh pengamat saat ambulans mendekat adalah:
$$f’ = 1000 \left(\frac{340 + 0}{340 – 30}\right) = 1136,36 \text{ Hz}$$
Contoh Soal Efek Doppler untuk Getaran Sumber Diam
Sebuah ambulans bergerak dengan kecepatan 80 km/jam menuju pengamat yang diam. Ambulans membunyikan sirine dengan frekuensi 600 Hz. Jika kecepatan gelombang bunyi di udara adalah 340 m/s, hitunglah frekuensi bunyi yang diterima pengamat tersebut.
Contoh Soal Efek Doppler untuk Getaran Sumber Bergerak
Sebuah mobil bergerak dengan kecepatan 50 km/jam mendekati sebuah gedung yang tingginya 50 meter. Mobil dilengkapi dengan klakson yang berfrekuensi 800 Hz. Jika kecepatan gelombang bunyi di udara adalah 340 m/s, hitunglah jarak antara mobil dan gedung ketika frekuensi bunyi yang dipantulkan dari gedung diterima oleh pengamat di dalam mobil.
Pembahasan:
Frekuensi bunyi yang diterima oleh pengamat di dalam mobil adalah:
“`
f’ = (v + v_o) / (v – v_s) * f
“`
di mana:
* f’ adalah frekuensi bunyi yang diterima oleh pengamat
* v adalah kecepatan gelombang bunyi
* v_o adalah kecepatan pengamat (nol dalam kasus ini)
* v_s adalah kecepatan sumber (mobil)
* f adalah frekuensi bunyi yang dipancarkan oleh sumber
Dengan memasukkan nilai-nilai yang diberikan, kita mendapatkan:
“`
f’ = (340 m/s + 50 m/s) / (340 m/s – 50 m/s) * 800 Hz
“`
“`
f’ = 1,111 Hz
“`
Selanjutnya, kita dapat menghitung jarak antara mobil dan gedung menggunakan persamaan:
“`
d = v * t
“`
di mana:
* d adalah jarak antara mobil dan gedung
* v adalah kecepatan gelombang bunyi
* t adalah waktu yang dibutuhkan untuk bunyi menempuh jarak tersebut
Waktu yang dibutuhkan untuk bunyi menempuh jarak tersebut adalah dua kali jarak antara mobil dan gedung dibagi dengan kecepatan gelombang bunyi. Dengan memasukkan nilai-nilai yang diberikan, kita mendapatkan:
“`
t = 2 * d / 340 m/s
“`
“`
d = 340 m/s * t / 2
“`
“`
d = 340 m/s * (1,111 Hz – 800 Hz) / 2 * 340 m/s
“`
“`
d = 41,7 meter
“`
Jadi, jarak antara mobil dan gedung ketika frekuensi bunyi yang dipantulkan dari gedung diterima oleh pengamat di dalam mobil adalah 41,7 meter.
Contoh soal efek Doppler yang dideskripsikan dalam artikel ini memberikan wawasan yang jelas tentang fenomena menakjubkan ini. Melalui contoh-contoh numerik dan ilustrasi grafis, pembaca akan memahami bagaimana perubahan frekuensi gelombang dialami oleh pengamat yang bergerak relatif terhadap sumber gelombang. Efek Doppler tidak hanya diterapkan dalam bidang astronomi, tetapi juga pada berbagai aspek kehidupan, seperti meteorologi, kedokteran, dan teknologi militer. Memahami konsep ini sangat penting bagi siapa saja yang mengejar pengetahuan ilmiah atau praktis. Dengan contoh soal yang jelas dan ringkas, artikel ini menyimpulkan dengan elegan perjalanan pembaca untuk memahami efek Doppler.