Home / Fisika / efek doppler

Efek Doppler

  • 8 min read
Loading...

Penulis : Jehnsen Hirena Kane Mahasiswa FMIPA UI 2016

Pengertian Efek Doppler

Efek doppler – Apakah kamu pernah memperhatikan perubahan suara dari klakson mobil yang melewati kamu? Saat mendekati kamu, suara yang kamu dengar lebih nyaring dibandingkan ketika mobil melewati kamu.

Efek doppler yaitu kondisi dimana ada perubahan frekuensi dari sumber suara pada pendengar yang dihasilkan dari pergerakan sumber bunyi – pendengar atau keduanya.

Pengalaman kamu ini adalah salah satu fenomena fisika yang dikenal dengan nama Efek Doppler. Kamu harus berterima kasih kepada Christian Andreas Doppler, pakar matematika dan fisika yang lahir 240 tahun lalu yang mencetuskan Efek Doppler ini pertama kali pada publikasi ilmiahnya yang berjudul “Uber das farbige Licht der Doppelsterne und einiger andere Gestirne des Himmels” yang kurang lebih artinya “Seputar Pewarnaan Cahaya pada Bintang Biner dan Bintang Lain di Langit”.

560px" />
Christian Andreas Doppler, sumber thoughtco.com

Mungkin akan sedikit rumit untuk membahas Efek Doppler pada bintang, jadi kali ini kita akan membahas Efek Doppler pada gelombang suara, persis seperti yang ada di pekerjaan rumah fisika kamu.

Di dalam fisika, semakin nyaring bunyi suara yang kamu dengar berarti semakin tinggi frekuensi suara tersebut, dan begitu juga sebaliknya. Karenanya, Efek Doppler secara umum dapat didefinisikan sebagai perubahan frekuensi dari gelombang bergerak yang disebabkan oleh gerak relatif antara sumber gelombang dan pengamat.

Nah gelombang bergerak di dunia nyata dapat diamati pada suara, riak air, gelombang elektromagnetik dan banyak lainya, namun kali ini kita akan berfokus pada gelombang suara yang bergerak atau merambat di udara. Pengamat dalam hal ini adalah pendengar suara.

Baca juga tulisan lain dari bacaboy:

Rumus

Contoh paling mudah adalah ketika kamu mendengarkan suara mobil polisi yang melalui kamu, perbedaan bunyi suara atau frekuensi yang kamu dengar ketika mobil polisi mendekat dan menjauh dapat dijelaskan melalui rumus berikut:

  • Fp adalah frekuensi yang di dengar pengamat
  • Fs adalah frekuensi yang di hasilkan oleh sumber
  • V adalah kecepatan suara merambat pada medium
  • Vo adalah kecepatan pengamat, bernilai positif apabila mendekati sumber dan negatif apabila menjauhi sumber
  • Vs adalah kecepatan sumber, bernilai negatif apabila mendekati pengamat dan positif apabila menjauhi pengamat

Pada kasus kamu kamu yang berdiri diam kemudian dilalui oleh mobil polisi, penjelasannya dapat dibagi menjadi dua kasus

  1. Ketika kamu didekati mobil polisi maka akan berlaku:

2. Ketika kamu dijauhi mobil polisi maka akan berlaku:

sirine mobil polisi efek doppler
(gambar diperoleh dari khanacademy.org kemudian diedit kembali, ilustrasi mobil polisi yang mendekati dan menjauhi pendengar)

L : Frekuensi sirenenya 900 Hz

R : Frekuensi sirenenya 1000 Hz

Mobil: Frekuensi sirenenya 950 Hz

 

Selain aplikasi di atas, ada banyak aplikasi dari Efek Doppler yang jauh lebih menyenangkan, di antaranya:

Contoh Penerapan Efek Doppler

Radar Doppler

Digunakan untuk mendeteksi keberadaan objek di udara bahkan mendeteksi perubahan cuaca ekstrem berdasarkan prinsip Efek Doppler. Radar buatan University of Louisiana Monroe ini berperan vital dalam menyelamatkan banyak nyawa di Amerika karena dapat mengidentifikasi tornado.

Radar Doppler
(gambar diambil dari ulm.edu)

Sonic Boom

Efek Doppler dapat digunakan untuk menjelaskan fenomena sonic boom atau gelombang kejut pada belakang pesawat jet yang merupakan udara termampat yang disebabkan oleh pesawat jet yang terbang melebihi kecepatan rambat suara di udara

Sonic boom
(gambar diambil dari Fundamental of Physics)

Ultrasonik Doppler

Efek Doppler dapat digunakan untuk membuat alat pendeteksi arah dan kecepatan aliran cairan berbasis suara ultrasonik. Dalam dunia medis teknologi ini digunakan dalam echocardiogram yang digunakan dalam mendeteksi arah dan kecepatan arus aliran darah.

Ultrasonik Doppler
Ultrasonik Doppler (diambil dari medical news today )

Pergerakan Robotik

Mekanisme pergerakan robot zaman sekarang memiliki algoritma yang rumit, ambil contoh robot kapal selam yang dalam menentukan pergerakannya menggunakan algoritma berbasis sonar yang diolah berdasarkan Efek Doppler. Salah satu konsepnya dapat kamu lihat pada soal nomor 3.

Contoh Soal Latihan

Agar kamu dapat memahami Efek Doppler lebih jauh mari kerjakan contoh soal berikut:

  1. Sebuah mobil polisi membunyikan sirenenya dan bergerak melalui kamu yang sedang diam dengan kecepatan 72 km/jam. Apabila kecepatan rambat suara di udara adalah 340 m/s dan frekuensi yang dihasilkan sirene adalah 700 Hz, berapakah besar frekuensi yang kamu dengar ketika ambulans mendekati dan menjauhi kamu?

Diketahui:

Loading...
  • Vo = 0 m/s
  • Vs = 72 km/jam = 20 m/s
  • V = 340 m/s
  • Fs= 700 Hz

Ditanya: berapa besar ketika mobil polisi mendekati dan menjauhi kamu?

Jawab

Ketika mobil polisi bergerak mendekati kamu, maka berlaku:

Ketika mobil polisi bergerak menjauhi kamu, maka berlaku:

2. Dua buah kapal yang sedang dalam misi, akan berpapasan di Laut Jawa. Kapal selam A bergerak di air dengan kecepatan 7 m/s sembari mengemisikan gelombang sonar dengan frekuensi sebesar 1400 Hz. Kapal selam B berada di posisi dimana keduanya bergerak saling mendekati satu sama lain dan bergerak dengan kecepatan 10 m/s.

Apabila cepat rambat gelombang suara di Laut Jawa adalah 1700 m/s , berapakah besar frekuensi yang didengar pengamat pada kapal selam B saat kedua kapal selam saling mendekati dan menjauhi? Bagaimana bila kedua kapal selam bergerak ke arah yang sama dengan posisi kapal selam B mengejar kapal selam A?

Diketahui:

  • Vo = 10 m/s
  • Vs = 7 m/s
  • V = 1700 m/s
  • Fs = 1400 Hz

Ditanya: berapa besar Fp yang di dengar pengamat pada kapal selam B ketika kedua kapal selam saling mendekati dan menjauhi?

Jawab

Ketika kedua kapal selam saling bergerak mendekat, maka berlaku:

Ketika kedua kapal selam saling bergerak menjauhi, maka berlaku:

Ketika kapal selam B mengejar kapal selam A, maka berlaku:

3. Berdasarkan soal nomor 2, apabila ketika kedua kapal selam saling mendekati dan sebagian sonar dari kapal selam A dipantulkan oleh kapal selam B sehingga dapat didengar pengamat pada kapal selam A, berapakah frekuensi yang didengar oleh pengamat A?

Diketahui:

  • Vo = 10 m/s
  • Vs = 7 m/s
  • V = 1700 m/s
  • Fs = 1400 Hz
  • Fpa = frekuensi sonar pantulan yang didengar oleh pengamat kapal selam A ketika saling mendekat
  • Fpb = frekuensi sonar yang didengar oleh pengamat kapal selam B ketika saling mendekati
  • Fsb = frekuensi sonar yang dipantulkan oleh kapal selam B

Ditanya: berapa besar dari sonar yang telah dipantulkan oleh kapal selam B ketika kedua kapal selam saling mendekati?

Jawab

Kapal selam B pasti memantulkan sonar yang frekuensinya sama dengan yang didengar oleh pengamat B ketika kedua kapal selam saling mendekati, sehingga dalam hal ini frekuensi sumber yang digunakan adalah Fsb = Fpb maka berlaku:

Sebagai catatan, di dunia nyata, gelombang suara akan teredam baik karena efek merambatnya di medium maupun terserap ketika menabrak objek, oleh karena itu kamu tidak akan menemui gelombang suara yang memantul terus menerus.

Daftar Pustaka

[1] Halliday, D., Resnick, R., & Walker, J. (2016). Principles of Physics Extended, International Student Version. India: Wiley India Pvt. Ltd

[2] Serway, R. A., & Jewett, J. W. (1996). Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics 9th. International Edition (Brooks/Cole Publishing Co., Pacific Grove, CA, USA, 2011)

Baca juga

Loading...