Rumus Efek Doppler, Keterangan Dan Contoh Soal

Rumus Efek Doppler Dan Contoh Soal – Mungkin sebagian dari anda sudah tidak asing lagi dengan yang namanya efek doppler. Salah satu contoh adanya efek doppler dalam kehidupan sehari-hari bisa dijumpai pada mobile ambulans yang sirinenya menyala menuju arah kita.

Pengertian Efek Doppler

Dari jarak jauh kitas sudah bisa mendengar bunyi sirine ambulans dengan jelas, tetapi dengan frekuensi suara yang rendah. Jika jarak ambulans semakin dekat maka frekuensi suaranya juga akan semakin jelas. Namun jika jaraknya semakin jauh dari kita, frekuensi suaranya pun juga akan semakin kecil. Nah, peristiwa seperti ini biasa disebut sebagi efek doppler. Lalu sebenarnya apa yang dimaksud dengan efek doppler?

Baca juga: Rumus Panjang Gelombang

Pengertian Efek Doppler

Pengertian Efek Doppler

Pengertian efek doppler secara umum adalah suatu kondisi perubahan frekuensi dari sumber bunyi pada pendengar yang disebabkan adanya pergerakan sumber daya, pendengar, atau keduanya.

Efek  doppler pertama kali ditemukan pada tahun 1942 oleh seorang ilmuwan Fisika asal Australia yang bernama Christian Doppler. Perlu diketahui bahwa efek doppler ini tidak hanya bekerja pada medium udara, namun juga bisa bekerja pada medium padat maupun cair.

Rumus Efek Doppler

Rumus Efek Doppler

Jika sumber suara dan pendengar sedang dalam keadaan diam, maka frekuensi yang didengar sudah pasti sama dengan frekuensi sumber suara. Hal ini berbeda dengan efek doppler, jika salah satu diantara sumber suara dan pendengar ada yang melakukan gerakan seperti menjauh ataupun mendekat maka bisa menimbulkan adanya perbedaan frekuensi.

Perbedaan frekuensi ini bisa saja muncul jika keduanya mengalami gerak. Secara umum persamaannya bisa dirumuskan sebagai berikut ini:

Rumus Efek Doppler

Keterangan :

fp adalah frekuensi yang didengar oleh pendengar (Hz)

fs adalah frekuensi yang dikeluarkan oleh sumber suara (Hz)

v adalah kecepatan suara di udara (m/s)

vp adalah kecepatan pendengar -jika bergerak- (m/s)

vs adalah kecepatan sumber suara -jika bergerak- (m/s)

Silahkan perhatikan rumus diatas, untuk tanda ±  artinya bisa + (positif) atau bisa juga – (negatif). Hal ini tergantung dari kondisi si  pendengar itu sendiri dan juga sumber suaranya. Berikut ini adalah perjanjian mengenai penggunaan tanda (+) dan juga (-) tersebut :

  • vp bernilai + (positif) jika si pendengar jaraknya dekat dengan sumber suara, dan bernilai – (negatif) jika jauh dari sumber suara.
  • vs bernilai + (positif) jika sumber suara jauh dari pendengar, dan bernilai – (negatif) jika dekat dengan pendengar.

Macam-Macam Efek Doppler

Macam-Macam Efek Doppler

1. Efek Doppler Semakin Tinggi

Efek doppler semakin tinggi adalah suatu kondisi yang dimana sumber bunyi dan pendengar saling mendekait antar satu sama lain atau hanya salah satunya yang mendekati. Pendengar bisa merasakan frekuensi yang semakin tinggi atau merasakan bahwa bunyi tersebut menjadi semakin keras.

  1. Apabila sumber bunyi dan pendengar saling mendekati, maka akan diperoleh persamaan sebagai berikut ini.
    Efek Doppler Semakin Tinggi
  2. Apabila sumber bunyi diam atau vs= 0 m/s maka pendengar yang akan mendekat, sehingga akan diperoleh persamaan sebagai berikut ini.
    Efek Doppler Semakin Tinggi
  3. Apabila sumber bunyi yang mendekat dan pendengar hanya diam atau vp = 0 m/s, maka akan diperoleh persamaan sebagai berikut ini.
    Efek Doppler Semakin Tinggi

2. Efek Doppler Semakin Rendah

Efek doppler semakin rendah adalah suatu kondisi yang dimana bunyi dan pendengar saling menjauh antara satu sama lain atau hanya salah satunya yang menjauh. Pendengar bisa merasakan frekuensi yang semakin rendah atau pendengar bisa merasakan bahwa bunyi tersebut menjadi semakin pelan atau bahkan hilang.

  1. Apabila sumber bunyi dan pendengar saling menjauh, maka akan diperoleh persamaan seperti berikut ini.
    Efek Doppler Semakin Rendah
  2. Apabila sumber bunyi hanya diam atau atau vp = 0 m/s maka pendengar yang akan mendekat, sehingga akan diperoleh persamaan sebagai berikut ini.
    Efek Doppler Semakin Rendah
  3. Apabila sumber bunyi yang mendekat dan pendengar hanya diam atau vp = 0m/s, maka akan diperoleh persamaan sebagai berikut ini.
    Efek Doppler Semakin Rendah

Efek Doppler dalam Kehidupan Sehari-Hari

Pengaplikasian Efek Doppler

Dalam kehidupan sehari-hari ada banyak sekali peristiwa yang menggunakan prinsip dari efek doppler. Berikut ini adalah beberapa aplikasinya yang sering terjadi dalam kehidupan sehari-hari.

  1. Sirine

Sirine umumnya digunakan untuk mobile ambulan, pemadam kebakaran, polisi, dan lain sebagainya. Tujuan dari penggunaan efek doppler pada sirine adalah supaya bunyi sirine nantinya tidak terdengar seperti aslinya. Sehingga pendengar bisa semakin waspada ketika mendengar suaran sirine yang mendekat ke arahnya.

  1. Radar

Radar adalah suatu teknologi yang memiliki fungsi untuk mengatur kecepatan sebuah objek yang sedang diamati. Adapun cara mengukurnya adalah dengan mengukur perubahan frekuensi bunyi yang didapat.

Ada tiga komponen yang dimiliki oleh sebuah radar, yaitu antena, transmitter, dan juga receiver. Ketiga komponen radar ini umumnya akan memanfaatkan konsep ini secara lebih maksimal.

  1. Kesehatan

Bidang kesehatan yang menggunakan prinsip ini adalah sebuah alat yang disebut dengan echocardiogram. Echocardiogram sendiri merupakan sebuah perangkat yang memiliki fungsi sebagai pengukur karakteristik jaringan tissue dan kecepatan aliran darah secara lebih akurat. Biasanya menggunakan suara ultrasonik sehingga bisa menghasilkan sebuah gambar jantung lengkap dengan aliran darahnya.

  1. Industri

Di dalam bidang industri ada banyak sekali instrumen yang digunakan untuk dapat mengetahui kecepatan aliran fluida. Instrumen yang satu ini pada umumnya digunakan oleh insinyur di dalam pipa atau aliran eksternal.

Adapun beberapa instrumen yang mengaplikasikan doppler adalah UDV (Ultrasonic Doppler Velocimetri), LDV (Laser Doppler Velocimeter), dan juga ADV (Accoustic Doppler Velocimeter). Disamping itu, untuk instrumen LDV biasanya juga digunakan untuk mengukur getaran tanpa melakukan kontak secara langsung dengan bagian permukaan yang ingin di ukur.

  1. Komunikasi

Prinsip ini seringkali terjadi pada satelit komunikasi yang dimiliki oleh bumi. Adapun peristiwa yang ditujukkan adalah ketika terjadinya perubahan ketinggian bagian permukaan bumi yang telah dilalui.

Supaya satelit nantinya masih bisa mendapat sinyal tanpa adanya gangguan maka dibutuhkan kompensasi doppler dinamik. Dengan adanya kompensasi doppler dinamik ini maka akan membuat frekuensi sinyal menjadi konstan.

  1. Astronomi

Peristiwa yang menggunakan prinsip fisika ini umumnya terjadi di luar angkasa. Bintang-bintang yang biasanya bergerak di galaksi ataupun di luar galaksi akan menyebabkan terjadinya perubahan frekuensi gelombang elektromagnetik. Sehingga prinsip fisika yang satu ini bisa digunakan untuk mencari informasi mengenai karakteristik yang dimiliki oleh bintang dan juga galaksi.

Contoh Efek Doppler

Contoh Efek Doppler

Pada kejadian yang nyata ternyata efek doppler juga bisa dijumpai dalam beberapa hal. Berikut ini adalah beberapa contoh dari efek doppler:

1. Suara Peluit

Ketika sebuah kereta berhenti di stasiun, sebelum menuju keberangkatan biasanya peluit akan segera ditiup. Para pendengar yang berada di stasiun tidak melihat adanya perbedaan,  terkecuali mengenai intensitas antara suara peluit yang didengar oleh seseorang di peron dan juga seseorang yang berada di bagian gerbong belakang.

Hal ini karena kereta stasioner berada tepat di bagian yang menghasilkan gelombang suara. Suara ini akan memancar dalam lingkaran konsentris yang ada di sekitarnya. Namun jika kereta mulai bergerak maju, ia tidak akan lagi berada di tengah gelombang suara.  Melainkan lingkaran ombak tersebut akan terus bergerak maju mengikuti kerat sehinggga akan membuat lokomotif menempatkan ombak ke arah depan.

Akibat adanya kompresi maka bisa menghasilkan frekuensi yang jauh lebih tinggi jika dibandingkan dengan gelombang yang dihasilkan oleh keret diam. Pada waktu yang bersamaan, seorang pendengar yang berdiri di peron akan mendengar gelombang suara yang telah dihasilkan oleh kereta tersebut.

Kereta tersebut adalah sebuah kereta yang bisa menghasilkan suara yang sama. Namun karena kereta sudah memadatkan gelombang suara yang ada di bagian depan maka gelombang yang berada di belakang akan mulai menyebar. Sehingga bisa menghasilkan frekuensi yang lebih rendah. Dengan demikian maka suara yang berasal dari kereta yang sama akan didengar oleh pendengar yang berbeda sehingga akan bervariasi sesuai dengan kerangka acuan.

2. Kompresi Suara

Jika ada seseorang yang berdiri di samping jalan, kemudian ada sebuah mobil yang bergerak mendekati dengan kecepatan mobil yang sangat signifikan maka frekuensi gelombang tersebut akan muncul hingga mobil melalui pengamat. Kemudian frekuensi gelombang tiba-tiba akan menjadi turun.

Baca juga: Cara Kerja Bel Listrik

Contoh Soal Efek Doppler

Contoh Soal Efek Doppler

Untuk memudahkan pemahaman anda mengenai materi efek doppler ini, kami juga akan memberikan contoh soal beserta pembahasannya. Berikut ini adalah beberapa contoh soal mengenai efek doppler yang bisa anda pelajari dengan mudah:

Soal 1.

Seorang pilot pesawat menerbangkan pesawatnya menuju ke menara bandara mendengar bunyi sirinemenara dengan frekuensi 3600 Hz. Jika sirine memancarkan bunyi dengan 2040 Hz, dan cepat rambat bunyi di udara 340 m/s. Berapa kecepatan pesawat tersebut?

Jawaban:

Diketahui:

  • fp = 3600 Hz
  • v = 340 m/s
  • fs = 2040 Hz
  • vs = 0 m/s (diam dimenara)

Ditanya: kecepatan pesawat (vp)?

Penyelesaian:

  • fp = (v + vp) fs / (v – vs)
  • 3600 = (340 +vp) 2040 / (340 + 0)s
  • 3600 = (340 +vp) 6
  • (340 +vp) = 600
  • vp = 260 m/s

Jadi, kecepatan pesawat saat itu adalah 260 m/s.

Soal 2.

Sebuah mobil polisi dengan sirine menyala yang berfrekuensi 940 Hz bergerak dengan kecepatan 90 km/jam mendekati seseorang yang sedang berdiri di pinggir jalan. Jika kecepatan suara di udara sebesar 340 m/s, berapa frekuensi bunyi sirine yang didengar oleh orang tersebut?

Pembahasan:

Diketahui bahwa vs = 90 km/jam = 25 m/s.

Karena sumber suara mendekati pendengar, maka vs (-)

Karena pendengar dalam kondisi diam, maka vp = 0

Sehingga:

Soal 3.

Sebuah mobil polisi dengan sirine menyala yang berfrekuensi 940 Hz bergerak dengan kecepatan 90 km/jam mengejar seorang pelaku kriminal yang sedang melaju menjauh dari polisi dengan kecepatan 72 km/jam. Jika kecepatan rambat suara di udara sebesar 340 m/s, berapa frekuensi bunyi sirine yang didengar oleh pelaku tersebut?

Pembahasan:

Diketahui bahwa vs = 90 km/jam = 25 m/s.

Karena sumber suara mendekati pendengar, maka vs (-)

Diketahui bahwa vp = 72 km/jam = 20 m/s.

Karena pendengar menjauhi sumber suara, maka vp (-)

Sehingga:

Soal 4.

Kereta Bagus Ekspres bergerak dengan kecepatan 72 km/jam, mendekati stasiun sambil membunyikan peluit yang berfrekuensi 860 Hz. Kecepatan bunyi di udara 340 m/s. Berapa frekuensi bunyi yang didengar oleh orang di stasiun?

Pembahasan:

Diketahui

vs = 72 km/jam = 20 m/s

vp = 0 m/s (diam tidak bergerak)

fs = 860 Hz

v = 340 m/s

Penyelesaian

fp = (v + vp) fs / (v – vs)

fp = (340 + 0) 860 / (340 – 20)

fp = 340 860 / 320

fp = 340 860 / 320

fp = 913.75 Hz

Jadi frekuensi yang didengar ialah 913.75 Hz

Leave a Comment