Materi Rumus Efek Doppler, Contoh Soal dan Pembahasan

Quipperian, apakah Anda pernah mendengar tentang efek Doppler? Bahkan jika Anda belum pernah mendengar istilah itu, Anda sebenarnya pernah mengalami peristiwa ini.

Misalnya, saat Anda berada di dalam rumah, Anda mendengar klakson mobil yang melaju di depan rumah Anda. Semakin dekat mobil dari rumah Anda, semakin tinggi suara klakson yang terdengar.

Tapi, saat mobil mulai menjauh dari rumah Anda, suara yang terdengar pasti semakin pelan. Lalu, apa yang dimaksud dengan efek Doppler? Yuk, lihat selengkapnya!

Definisi Efek Doppler

Efek Doppler adalah fenomena bertambahnya atau berkurangnya frekuensi sumber bunyi yang didengar oleh seorang pengamat ketika sumber bunyi bergerak mendekati atau menjauhinya.

Peristiwa ini ditemukan oleh seorang ilmuwan asal Austria, yaitu Christian Doppler. Dalam penelitiannya, Doppler menggunakan detektor yang menangkap frekuensi sumber bunyi.

Ketika bergerak relatif dekat dengan sumber suara, ternyata detektor akan menangkap frekuensi yang lebih tinggi daripada ketika menjauh dari sumber suara.

Itulah sebabnya, fenomena bertambahnya atau berkurangnya frekuensi bunyi disebut dengan efek Doppler.

Rumus Efek Doppler

Rumus efek Doppler adalah rumus yang berkaitan dengan frekuensi sumber bunyi yang diterima oleh pengamat. Frekuensi dipengaruhi oleh beberapa besaran yaitu kecepatan udara, kecepatan sumber bunyi, kecepatan pengamat itu sendiri, dan frekuensi sumber bunyi. Secara matematis, diformulasikan sebagai berikut.

Rumus Efek Doppler

Deskripsi Rumus

F_ps = frekuensi sumber bunyi yang didengar oleh pengamat (Hz)

v = kecepatan udara (m/s)

ay_ps = kecepatan pengamat (m/s)

ay_S = kecepatan gerak sumber bunyi (m/s)

F_S = frekuensi sumber bunyi (Hz)

Jika pengamat diam, maka v_ps = 0.

Perhatikan rumus di atas, di belakang v ada tanda ± ya? Maksud saya, apa artinya itu? Tanda ± menunjukkan bahwa v_ps atau v_S dapat bernilai negatif atau positif. Lalu, kapan keduanya positif atau negatif?

ay_ps akan positif jika pendengar bergerak lebih dekat ke sumber suara.
ay_ps negatif jika pendengar menjauh dari sumber bunyi.
ay_S positif jika sumber bunyi menjauhi pengamat.
ay_S negatif jika sumber bunyi bergerak ke arah pengamat.

Agar Anda lebih memahami cara mengaplikasikan rumus efek Doppler, perhatikan contoh soal berikut ini.

Ani sedang duduk di teras rumah. Tiba-tiba ia mendengar klakson bus dengan frekuensi 650 Hz. Bus bergerak menuju rumah Ani dengan kecepatan 20 m/s. Jika cepat rambat bunyi di udara 340 m/s, berapakah frekuensi klakson yang diterima Ani?

Dikenal

F_S = 650 Hz

ay_S = 20m/s

v = 340 m/s

ay_ps = 0 (Ani diam di teras)

Ditanyakan: f_ps =…?

Menjawab

Untuk menentukan frekuensi sumber bunyi yang didengar Ani, digunakan persamaan berikut.

Ingatlah bahwa sumber suara bergerak ke arah Ani. Artinya vs negatif. Karena itu:

Jadi, frekuensi sumber bunyi yang didengar Ani adalah 690,62 Hz.

Layanan Suara

Hamburan bunyi adalah perbedaan frekuensi yang didengar oleh seorang pengamat ketika dua sumber bunyi bergerak secara bersamaan. Untuk menentukan sebaran bunyi, terlebih dahulu harus diketahui frekuensi dari masing-masing frekuensi sumber bunyi yang didengar oleh pengamat.

Selanjutnya, tentukan selisih dua frekuensi sumber bunyi. Terjadinya transmisi suara disebabkan oleh interferensi dua gelombang suara yang memiliki frekuensi sama atau perbedaan frekuensi yang tidak terlalu jauh.

Misalnya, seorang pengamat mendengarkan sumber bunyi A dan B secara bersamaan. Frekuensi sumber bunyi A yang didengar oleh pengamat adalah 660 Hz.

Sedangkan sumber bunyi B yang terdengar adalah 661,5 Hz. Dengan demikian distribusi bunyinya adalah ∆f = 661.5 – 660 = 1.5 Hz.

Contoh soal

Agar lebih mengasah pemahaman Anda, perhatikan contoh soal berikut.

Contoh Soal Pertama

Namira sedang berada di kamarnya. Dari dalam ruangan, ia mendengarkan sirine mobil pemadam kebakaran yang berfrekuensi 640 Hz. Truk pemadam kebakaran yang menyalakan sirene bergerak dengan kecepatan 12 m/s. Jika cepat rambat bunyi di udara 340 m/s, tentukan rasio frekuensi yang didengar Namira saat sirene bergerak mendekati dan menjauhinya!

Dikenal

V_N = 0 (diam)

ƒ_S = 640 Hz

V_S = 12 m/2

V = 340m/s

diminta: