Efek Doppler

Ketika kamu sedang berjalan pernahkah kamu merasa takut dengan bunyi ambulans. Mungkin beberapa di antara kamu jika sedang mengendarai sepeda motor akan lebih melipir dan menunggu mobil itu jauh, hehe

Pernahkah kamu memperhatikan bunyi ambulans ketika sedang lewat di jalan raya. Perlu kamu ketahui bahwa bunyi sirine yang kamu dengar tersebut bukanlah bunyi sirine asli pada ambulans. Tapi apa yang menyebabkan hal tersebut? Kamu akan mengetahui dan memahaminya pada materi yang disebut efek doppler.

Pengertian Efek Doppler

Efek Doppler dikemukakan oleh seorang ilmuwan fisika yang bernama Christian Johamn Doppler yang berasal dari Austria. Ini merupakan perubahan frekuensi yang terjadi pada pendengar terhadap sumber bunyinya. Hal tersebut dikarenakan adanya suatu pergerakan dari sumber bunyi atau pendengarnya, bahkan bisa juga dikarenakan keduanya sama bergerak secara relatif.

Fenomena ini dijelaskan oleh Christian Doppler pada tahun 1842. Segala jenis gelombang menggunakan prinsip dari ini yakni seperti gelombang cahaya, gelombang bunyi, gelombang air, dan lain sebagainya. Tidak hanya bekerja pada medium udara saja, namun juga bekerja pada berbagai medium seperti medium padat dan cair.

Rumus Efek Doppler

Ketika sumber suara dan pendengar sama-sama dalam keadaan diam, maka frekuensi yang didengar akan sama dengan frekuensi sumber suara. Berbeda hal dengan Efek Doppler, jika di antara sumber suara dan pendengar salah satunya melakukan gerak seperti menjauh atau mendekat maka akan menimbulkan perbedaan frekuensi. Perbedaan frekuensi tersebut timbul jika keduanya mengalami gerak. Secara umum persamaannya dirumuskan sebagai berikut.

Keterangan:
fp = frekuensi yang didengar pendengar (Hz)
fs = frekuensi sumber bunyi (Hz)
v = cepat rambat udara (m/s)
vp = cepat rambat pendengar (m/s)
vs = cepat rambat sumber bunyi (m/s)

Macam-macam Efek Doppler

1. Semakin Tinggi

Terjadi pada kondisi jika sumber bunyi dan pendengar saling mendekati satu sama lain atau salah satunya mendekati. Pendengar akan merasakan frekuensi yang semakin tinggi atau pendengar akan merasa bahwa sebuah bunyi tersebut semakin keras.

a. Jika sumber bunyi dan pendengar saling mendekati, maka didapatkan persamaan seperti berikut.

b. Jika sumber bunyi diam atau v_s= 0 m/s maka dan pendengar yang mendekat, maka didapatkan persamaan seperti berikut.

c. Jika sumber bunyi mendekat dan pendengarnya diam atau v_p = 0 m/s, maka didapatkan persamaan seperti berikut.

2. Semakin Rendah

Terjadi pada kondisi jika sumber bunyi dan pendengar saling menjauh satu sama lain atau salah satunya yang menjauh. Pendengar akan merasakan frekuensi yang semakin rendah atau pendengar akan merasa bahwa sebuah bunyi tersebut semakin pelan bahkan hilang.

a. Jika sumber bunyi dan pendengar saling menjauh, didapatkan persamaan seperti berikut.

b. Jika sumber bunyi diam atau v_s= 0 m/s maka dan pendengar yang mendekat, didapatkan persamaan seperti berikut:

c. Jika sumber bunyi mendekat dan pendengarnya diam atau v_p = 0m/s, didapatkan persamaan seperti berikut.

Aplikasi Efek Doppler dalam Kehidupan Sehari-hari

Banyak sekali fenomena di kehidupan sehari-hari yang menggunakan prinsip dari Efek Doppler. Berikut adalah beberapa aplikasinya yang terjadi dalam kehidupan sehari-hari.

1. Sirine

Sirine biasanya dimanfaatkan untuk mobil ambulans, polisi, pemadam kebakaran, dan lain sebagainya. Tujuan pemanfaatan efek Doppler pada sirine ini ialah supaya bunyi sirine tidak terdengar seperti aslinya. Sehingga pendengar lebih waspada saat mendengar suara sirine yang mendekat ke arahnya.

2. Radar

Radar merupakan sebuah teknologi yang berfungsi untuk mengukur berapa kecepatan suatu objek yang sedang diamati. Cara mengukurnya ialah dengan mengukur perubahan frekuensi bunyi yang diterima.Terdapat tiga komponen yang ada pada radar, yakni antena, transmitter, dan receiver. Ketiga komponen tersebut memanfaatkan konsep ini secara maksimal.

3. Kesehatan

Bidang kesehatan yang memanfaatkan prinsip ini adalah sebuah alat yang dinamakan dengan echocardiogram. Echocardiogram merupakan sebuah perangkat yang berfungsi untuk mengukur karakteristik jaringan tissue dan juga kecepatan aliran darah secara akurat. Dengan menggunakan suara ultrasonik dapat dihasilkan sebuah gambar jantung beserta aliran darahnya.

4. Industri

Banyak sekali hal yang memanfaatkan prinsip fisika yang satu ini dalam dunia perindustrian. Terdapat banyak perangkat yang digunakan untuk mengukur kecepatan aliran fluida di dalam pipa contohnya.

5. Komunikasi

Prinsip bab ini terjadi pada satelit komunikasi yang dimiliki bumi. Fenomena yang ditujukkan ialah ketika terjadi perubahan ketinggian permukaan bumi yang sedang dilewati. Agar satelit dapat tetap menerima sinyal tanpa gangguan diperlukan sebuah kompensasi doppler dinamik. Adanya kompensasi doppler dinamik tersebut membuat frekuensi sinyal menjadi konstan.

6. Astronomi

Fenomena prinsip fisika yang satu ini juga terjadi di luar angkasa. Bintang-bintang yang bergerak di galaksi maupun di luar galaksi menyebabkan terjadinya perubahan frekuensi gelombang elektromagnetik. Sehingga prinsip fisika ini dapat berguna dalam mencari informasi tentang karakteristik bintang serta galaksi.

Contoh Soal Efek Doppler

1. Terdapat sebuah kereta yang memiliki kecepatan sebesar 108 km/jam, kereta tersebut bergerak menuju atau mendekati sebuah stasiun.

Pada saat mendekati stasiun, kereta tersebut menyalakan sirine yang bunyi sirinenya memiliki frekuensi sebesar 900 Hz. Jika diketahui bunyi di udara memiliki kecepatan sebesar 340m/s, tentukanlah frekuensi bunyi yang didengar jika kamu mendengarnya dari stasiun!

Diketahui:
v_s = 108 km/jam = 30 m/s
v_p = 0 m/s (diam)
f_s = 900 Hz
v = 340 m/s

ditanya: fp = ….?

Jawab:

Jadi frekuensi yang didengar ialah sebesar 943,22 Hz.

2. Ada seorang pilot yang sedang menerbangkan menuju ke sebuah menara yang ada di bandara. Terdengar bunyi sirine yang ada pada menara bandara tersebut dan berfrekuensi sebesar 4200 Hz.

Jika sebenarnya bunyi yang dipancarkan oleh sirine menara bandara tersebut sebesar 1700 Hz, dan diketahui cepat rambat bunyi udaranya adalah 340 m/s maka tentukanlah kecepatan pesawat yang dikendarai oleh sang pilot tersebut!

Diketahui:
f_p = 4200 Hz
f_s = 1700 Hz
v = 340 m/s
v_s = 0 m/s (sirine diam di menara)

Ditanya: vp =….?

Jawab:

Jadi kecepatan yang dimiliki oleh pesawat tersebut ialah 500 m/s.

3. Sebuah sumber bunyi sedang memancarkan bunyi yang memiliki frekuensi sebesar 300 Hz. sumber bunyi tersebut saling mendekat dengan pendengarnya. Jika diketahui bahwa kecepatan pendengar ialah 30 m/s sedangkan kecepatan yang dimiliki sumber bunyi ialah 40 m/s, dan kecepatan di udara 340 m/s maka tentukan besar frekuensi bunyi yang didengar oleh pendengar!

Diketahui:
f_s = 300 Hz
v_s = 40 m/s
v_p = 30 m/s
v = 340 m/s

Ditanya: fp = …?

Jawab:

Jadi frekuensi bunyi yang didengar oleh pendengar ialah sebesar 390 Hz.