Fenomena Efek Doppler dan pemecahannya

Efek doppler adalah suatu peristiwa yang disebabkan adanya gerak relatif antara sumber bunyi dan pendengar. frekwensi bunyi yang diterima pendengar bergantung pada jumlah getaran yang datang ke telinga tiap satuan waktu. Mengapa demikian? karena gerak relatif antara pendengar dan sumber bunyi serta jumlah getaran yang dihasilkan oleh sumber bunyi tiap satuan waktu.

Sebagai contoh, bila kita sedang berada dalam kendaraan yang melaju dan berpapasan dengan dengan mobil ambulans yang membunyikan sirene (sebagai sumber bunyi) maka pada saat posisi mobil ambulans di depan kita frekwensi bunyi sirene yang didengar lebih tinggi dibandingkan dengan saat posisi mobil ambulans menjauhi kita. berdasarkan pengertian di atas, dapat kita simpulkan bahwa :

jika pendengar dan sumber bunyi bergerak saling mendekati, frekwensi yang didengar lebih tinggi dibandingkan dengan bila pendengar dan sumber bunyi bergerak saling menjauh”.

Also Read:

Secara matematis Efek doppler dapat dinyatakan sebagai berikut :

$latex f_{p}=\frac{v\pm v_{p}}{v\pm v_{s}}.f_{s}$

dimana :

$latex f_{p}$ = frekwensi bunyi yang diterima pendengar

$latex f_{s}$  = frekwensi sumber bunyi

v      = cepat rambat gelombang bunyi di udara

$latex v_{p}$ = kecepatan gerak pendengar

$latex v_{s}$ = kecepatan gerak sumber bunyi

Cara menentukan tanda (+) dan ( – )

  1. jika pendengar bergerak mendekati sumber bunyi maka $latex v_{p}$ bertanda positif (+ $latex v_{p}$).
  2. jika pendengar bergerak menjauhi sumber bunyi maka $latex v_{p}$ bertanda negatif (- $latex v_{p}$).
  3. jika sumber bunyi bergerak mendekati pendengar maka $latex v_{s}$ bertanda negatif (- $latex v_{s}$).
  4. jika sumber bunyi bergerak menjauhi pendengar maka $latex v_{s}$ bertanda positif (+ $latex v_{s}$ ).
  5. jika pendengar dan sumber bunyi dalam keadaan diam maka $latex v_{p} = 0$ dan  $latex v_{s} = 0$ .

Jika ada angin yang bertiup maka v pada rumus Doppler di atas diganti dengan v’ , yaitu :

$latex v’=v\pm v_{a}$

dimana :

$latex v_{a}$ = kecapatan angin

$latex v_{a}$ bertanda positif bila gerak angin mendekati pengamat dan $latex v_{a}$ bertanda negatif bila gerak angin menjauhi pengamat.

Wahhh,, fisika susah ya kalau pembahasannya cuma rumus seperti itu?. hehehe…baik teman – teman biar lebih mantap lagi pemahaman teman – teman mari kita langsung saja latihan soal.

Contoh 1 # :

Sebuah ambulans dan sebuah sepeda motor bergerak saling mendekati. ambulans bergerak dengan kecepatan 20 m/s sambil membunyikan sirene dengan frekwensi 640 Hz. Sepeda motor bergerak dengan kecepatan 10 m/s. jika cepat rambat bunyi di udara 340 m/s. tentukanlah frekwensi sirene yang didengar oleh pengendara sepeda motor tersebut!

Jawab :

Kecepatan ambulans : $latex v_{s}$ = 20 m/s

kecepatan sepeda motor : $latex v_{p}$ = 10 m/s

Frekwensi sirene : $latex f_{s}$ = 640 Hz

Cepat rambat bunyi di udara : v = 340 m/s

Frekwensi sirene yang didengar oleh pengendara dapat dihitung dengan persamaan :

$latex f_{p}=\frac{v+v_{p}}{v-v_{s}}.f_{p}$

$latex f_{p}=\frac{340+10}{340-20}.\left(640\right)$

$latex \frac{350}{320}(640)$ =700 Hz

Contoh 2 # :

kereta api bergerak meninggalkan stasiun dengan kecepatan 72 km/ jam sambil membunyikan peluit dengan frekwensi 1080 Hz. jika cepat rambat bunyi di udara 340 m/s, tentukanlah frekwensi yang di dengar petugas di stasiun !

Jawab :

kecepatan kereta api : $latex v_{s}$ = 72 km/jam = 20 m/s

frekwensi sumber bunyi : $latex f_{s}$ = 1080 Hz

Cepat rambat bunyi di udara : v = 340 m/s

Pendengar diam di stasiun : $latex v_{p}$ =0

Frekwensi yang didengar petugas di stadiun dapat dihitung dengan persamaan :

$latex f_{p}=\frac{v+v_{p}}{v+v_{s}}.f_{s}$

$latex f_{p} = \frac{340+0}{340+20}.(1080)$

$latex f_{p} =\frac{340}{360}(1080)$= 1020 Hz.

Contoh 3 # :

Seorang pendengar yang sedang diam mendengar bunyi dari suatu sumber bunyi. oleh karena sumber bunyi tersebut bergerak mendekati pendengar sehingga terjadi peningkatan frekwensi bunyi sebesar 10%. jika cepat rambat bunyi di udara 340 m/s, tentukanlah kecepatan sumber bunyi ketika mendekati pendengar !.

jawab :

Pendengar diam : $latex v_{p}$ = 0

Frekwensi sumber bunyi : $latex f_{s}$ = 100% $latex f_{s}$

Frekwensi pendengar meningkat 10% berarti $latex f_{p}$ = 110% $latex f_{s}$

Cepat rambat bunyi di udara : v = 340 m/s.

kecepatan sumber bunyi ketika mendekati pendengar dapat dihitung dengan persamaan :

$latex f_{p} =\frac{v+v_{p}}{v-v_{s}}.f_{s}$

110% $latex f_{s} $= $latex \frac {340 +0}{340 – v_{s}}$.100% $latex f_{s}$

110 (340 – $latex v_{s}$) = 3400

3740 – 11$latex v_{s}$ = 3400

11$latex v_{s}$ = 3740 – 3400

11$latex v_{s}$ = 340

$latex v_{s} = \frac{340}{11} $ = 30,91 m/s

Contoh 4 # :

Sebuah ambulans dan sebuah sepeda motor bergerak saling menjauhi masing – masing dengan kecepatan 25 m/s dan 20 m/s. angin bertiup searah dengan arah ambulans dengan kecepatan 15 m/s. jika frekwensi sirene ambulans 700 Hz, dan cepat rambat bunyi di udara 340 m/s, tentukanlah frekwensi yang didengar oleh pengendara sepeda motor tersebut !

Jawab :

kecepatan ambulans : $latex v_{s}$ = 25 m/s

Kecepatan sepeda motor : $latex v_{p}$ = 20 m/s

kecepatan angin : $latex v_{a}$ = 15 m/s

Frekwensi sirene : $latex f_{s}$ = 700 Hz

Cepat rambat bunyi : v = 340 m/s

Oleh karena ada angin maka v pada rumus doppler diganti dengan v’ dimana v’ = v ± $latex v_{a}$ (dengan $latex v_{a}$ adalah kecepatan angin. jika gerak angin menjauhi pengamat maka $latex v_{a}$ bertanda negatif dan bila gerak angin mendekati pengamat maka $latex v_{a}$ bertanda positif. Dalam soal ini $latex v_{a}$ bertanda negatif.

jadi, frekwensi yang didengar oleh pengendara sepeda motor dapat dihitung sebagai berikut :

$latex f_{p} = \frac{v’ –  v_{p}}{v’+v_{s}}.f_{s}$

$latex f_{p} = {(v – v_{a}) – v_{p}}{(v-v_{a})+v_{s}}.f_{s}$

$latex f_{p} = \frac{(340 – 15) – 20}{(340 -15) +25}.(700)$

$latex f_{p} = \frac{305}{350}(700)$

$latex f_{p}$ = 610 Hz.

Fenomena Efek Doppler dan pemecahannya | Made Astawan | 4.5