Pada peristiwa efek Doppler Jika sumber suara dan pendengar saling mendekat apakah yang terjadi?

Jakarta -

Dalam kehidupan sehari-hari, contoh fenomena efek Doppler dapat kita temukan misalnya saat mendengar bunyi sirene mobil pemadam kebakaran dari kejauhan.

Semakin mendekat ke arah kita, frekuensi suaranya semakin jelas dan sebaliknya. Peristiwa ini terjadi karena adanya perbedaan frekuensi yang didengar dan dihasilkan.

Bagaimana efek Doppler terjadi, apa rumus efek Doppler? Lalu, apakah ada kegunaannya dalam kehidupan sehari-hari? Berikut penjelasannya.

Efek Doppler pertama kali dikemukakan oleh Christian Johann Doppler di tahun 1942, seperti dilansir A New Doppler Effect: Germany 2012 karya Florian Petrescu (2012).

Fisikawan asal Austria tersebut mengatakan bahwa efek Doppler adalah fenomena saat terjadi perubahan frekuensi gelombang karena adanya perpindahan sumber dan detektor/pendengar.

Frekuensi akan semakin tinggi jika detektor mendekat ke arah sumber, begitupun sebaliknya.

Dalam hal ini, efek Doppler menunjukkan perubahan panjang gelombang yang ditangkap akibat adanya gerakan relatif dari pengamat maupun sumber gelombang.

Seperti contoh suara sirene mobil pemadam kebakaran di atas, efek Doppler terjadi saat sumber suara bergerak ke arah pendengar atau sebaliknya.

Berbeda jika pendengar diam mendengar suara dari sumber suara yang diam, frekuensi suara yang kita dengan sama dengan suara yang dihasilkan sumber.

Efek Doppler dalam fisika didefinisikan sebagai peningkatan atau penurunan frekuensi pada suara, cahaya, atau gelombang lain ketika sumber dan pengamat bergerak menuju atau menjauh satu sama lain.

Rumus Efek Doppler

Rumus atau Formula Efek Doppler Foto: dok detikEdu

atau

fp = [(v ± vp) / (v ± vs)] × fs

keterangan:

fp: frekuensi yang didengar oleh pendengar (Hz)

fs: frekuensi yang dikeluarkan oleh sumber suara (Hz)

v: kecepatan suara di udara (m/s)

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

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

Tanda ± dalam rumus artinya dapat berlaku positif (-) maupun negatif (-), dengan melihat kondisi pendengar dan sumber gelombang suara. Berikut beberapa perjanjian dan ketentuan pemakaian tanda plus minus tersebut.

- vp bernilai + (positif) apabila si pendengar mendekati sumber suara

- vp bernilai - (negatif) apabila si pendengar menjauhi sumber suara

- vs bernilai + (positif) apabila sumber suara menjauhi pendengar

- vs bernilai - (negatif) jika mendekati pendengar

Kegunaan Efek Doppler

Tak hanya berlaku untuk gelombang suara, efek Doppler juga bekerja untuk semua jenis gelombang termasuk cahaya. Efek Doppler diaplikasikan pada sirene, radar, pengukuran aliran darah, komunikasi satelit, audio, pengukuran getaran, astronomi, dan lainnya.

Berikut ini beberapa contoh kegunaan efek Doppler dalam kehidupan manusia yaitu:

- Ahli meteorologi menggunakan efek Doppler untuk melacak badai

- Dokter menggunakan efek Doppler untuk mendiagnosis masalah jantung

- Polisi lalu lintas menggunakan senjata radar efek Doppler untuk memeriksa kecepatan kendaraan yang melaju

- Astronom menggunakan efek Doppler untuk melihat perubahan frekuensi gelombang elektromagnetik untuk mencari informasi tentang karakteristik bintang dan galaksi.

Efek Doppler juga bisa terjadi di kehidupan sehari-hari kita lho, detikers! Yuk sebutkan apa lagi contoh efek Doppler yang pernah kalian rasakan?

Simak Video "Konsep Multiverse dalam Sudut Pandang Agama"

Efek Doppler adalah perubahan frekuensi atau panjang gelombang suatu gelombang pada seorang penerima yang sedang bergerak relatif terhadap sumber gelombang. Efek Doppler dinamakan berdasarkan seorang ilmuwan Austria, Christian Doppler, yang pertama kali menjelaskan fenomena tersebut pada tahun 1842. Efek Doppler dapat ditemukan pada segala jenis gelombang, seperti gelombang air, gelombang suara, gelombang cahaya, dan lain-lain.

Bahasan kali ini adalah fenomena Efek Doppler yang terjadi pada gelombang suara, pendengar merupakan penerima gelombang.

Lihat juga materi StudioBelajar.com lainnya:
Fluida Statis
Metode Ilmiah

Jika kita (pendengar) sedang diam dan mendengar suara dari sumber suara yang juga diam, maka suara yang kita dengar akan memiliki frekuensi yang sama dengan sumber suara. Namun, Efek Doppler akan terjadi saat sumber suara bergerak terhadap pendengar ataupun sebaliknya. Contohnya adalah ketika kita mendengar mobil bersirine yang sedang melaju ke arah kita, maka kita akan mendengar bunyi sirine yang makin meninggi (pitch atau frekuansi suara makin tinggi); kemudian saat mobil tersebut telah melewati kita dan makin menjauh, bunyi sirine akan makin mengecil (pitch makin rendah). Inilah fenomena Efek Doppler, yakni perubahan frekuensi suara yang dihasilkan oleh sumber suara yang bergerak.

Rumus Efek Doppler

Efek Doppler dapat dirumuskan dengan:

dimana:
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)

Pemakaian tanda positif dan negatif untuk sumber suara dan pendengar

Perhatikan rumus diatas, tanda ± di atas dapat berarti + (positif) ataupun – (negatif) tergantung kondisi si pendengar dan juga sumber suara. Berikut ini perjanjian mengenai pemakaian tanda plus dan minus tersebut:

• vp bernilai + (positif) jika si pendengar mendekati sumber suara, dan bernilai – (negatif) jika menjauhi sumber suara
• vs bernilai + (positif) jika sumber suara menjauhi pendengar, dan bernilai – (negatif) jika mendekati pendengar

Aplikasi Efek Doppler

Sirene – Suara yang dikeluarkan sirene pada mobil ambulans, polisi, ataupun pemadam kebakaran dirancang untuk memanfaatkan efek Doppler semaksimal mungkin sehingga pendengar akan makin waspada terhadap mobil-mobil tersebut saat bergerak mendekati pendengar.

diolah dari pinsdaddy.com

Radar – Efek Doppler dipakai pada aplikasi beberapa jenis radar untuk mengukur kecepatan objek yang diamati. Dengan mengukur perubahan frekuensi yang diterima, maka kita dapat mengukur kecepatan objek tersebut.

Kesehatan – Echocardiogram merupakan perangkat kesehatan yang menggunakan fenomena efek Doppler untuk mengukur kecepatan aliran darah dan karakteristik jaringan tissue secara akurat. Alat ini juga dapat menghasilkan gambar jantung dan aliran-aliran darah dengan menggunakan suara ultrasonik Doppler 2 dimensi dan 3 dimensi.

sumber: firstcoastheart.com

Industri – Terdapat beberapa instrumen yang digunakan insinyur untuk mengetahui kecepatan aliran fluida di dalam pipa ataupun aliran eksternal seperti Laser Doppler velocimeter (LDV), accoustic Doppler velocimeter (ADV), dan Ultrasonic Doppler velocimetry (UDV) yang menggunakan prinsip efek Doppler. LDV dapat juga dipakai untuk mengukur getaran tanpa kontak langsung dengan permukaan yang akan diukur.

sumber: bmnorthamericaprod.blob.core.windows.net

Komunikasi – Satelit komunikasi yang mengorbit bumi setiap saat dapat mengalami fenomena efek Doppler akibat perubahan ketinggian permukaan bumi yang dilewati. Maka, diperlukan suatu kompensasi Doppler Dinamik agar satelit dapat menerima sinyal dengan frekuensi yang konstant.

Astronomi – Fenomena Efek Doppler terjadi di luar angkasa. Perubahan frekuensi gelombang elektromagnetik dihasilkan dari bintang-bintang yang bergerak di galaksi kita dan di luar galaksi. Efek Doppler digunakan untuk mencari informasi mengenai karakteristik bintang-bintang tersebut dan galaksi-galaksi.

Contoh Soal Efek Doppler dan Pembahasan

Contoh Soal 1

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:

Contoh Soal 2

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:

Kontributor: Ibadurrahman, S.T.
Mahasiswa S2 Teknik Mesin FT UI

Materi StudioBelajar.com lainnya:

1. Gerak Parabola
2. Listrik Statis
3. Dioda