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
Fps = frekuensi sumber bunyi yang didengar oleh pengamat (Hz)
v = kecepatan udara (m/s)
ayps = kecepatan pengamat (m/s)
ayS = kecepatan gerak sumber bunyi (m/s)
FS = frekuensi sumber bunyi (Hz)
Jika pengamat diam, maka vps = 0.
Perhatikan rumus di atas, di belakang v ada tanda ± ya? Maksud saya, apa artinya itu? Tanda ± menunjukkan bahwa vps atau vS dapat bernilai negatif atau positif. Lalu, kapan keduanya positif atau negatif?
- ayps akan positif jika pendengar bergerak lebih dekat ke sumber suara.
- ayps negatif jika pendengar menjauh dari sumber bunyi.
- ayS positif jika sumber bunyi menjauhi pengamat.
- ayS 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
FS = 650 Hz
ayS = 20m/s
v = 340 m/s
ayps = 0 (Ani diam di teras)
Ditanyakan: fps =…?
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
VN = 0 (diam)
ƒS = 640 Hz
VS = 12 m/2
V = 340m/s
diminta:
Diskusi
Untuk mencari perbandingan frekuensi sumber bunyi yang didengar Namira ketika sumber bunyi bergerak menuju dan menjauhinya, gunakan persamaan berikut.
Jadi, rasio frekuensi yang didengar Namira saat sumber bunyi bergerak menuju dan menjauhinya adalah 44 : 41.
Contoh Soal Dua
Di atas meja terdapat garpu tala yang bergetar dengan frekuensi 325 Hz. Saat garpu tala bergetar, Joni berlari membawa mainan bersenar yang juga bergetar dengan frekuensi 326 Hz. Arah lari Joni menjauhi garpu tala. Jika cepat rambat bunyi di udara 320 m/s dan Joni tidak mendengar bunyi apapun, tentukan laju lari Joni!
Dikenal
ƒG = 325 Hz
ƒM = ƒJ = 360 Hz (mainan yang dibawa Lala)
VG = 0 (sisanya di atas meja)
∆ƒ = 0
v = 320 m/s
Ditanyakan oleh VJ = …?
Diskusi
Dalam pertanyaan tertulis bahwa Joni tidak mendengarkan layanan suara apapun. Itu berarti,
ƒG = ƒJ
Dengan demikian, besaran kecepatan lari Lala dapat dirumuskan sebagai berikut.
ƒG = ƒJ
Jadi, kecepatan lari Joni adalah 1m/dtk.
Contoh Soal Tiga
Sebuah truk militer membunyikan klakson dengan frekuensi 640 Hz dan bergerak dengan kecepatan 25 m/s menuju Anggita yang sedang makan di warung pinggir jalan. Berlawanan arah dengan truk, ada mobil pemadam kebakaran yang menyalakan sirinenya dengan frekuensi 641 Hz. Mobil pemadam pun bergerak ke arah Anggita dengan kecepatan 20 m/s. Jika cepat rambat bunyi di udara 340 m/s, tentukan frekuensi bunyi yang didengar Anggita dari warung pinggir jalan tempatnya makan!
Dikenal
Vsm = 25m/s
Vsp = 20m/s
Vy = 0 (diam)
ƒsm = 640 Hz
ƒsp = 641 Hz
v = 340 m/s
Ditanya ∆ƒ = ….?
Diskusi
Pertama, kamu harus menentukan frekuensi klakson truk, dimana truk bergerak menuju Anggita
Kedua, tentukan frekuensi sirine yang terdengar oleh mobil pemadam kebakaran Anggita.
Demikian rekaman suara yang Anggita dengar dari warung tempatnya makan adalah sebagai berikut.
Jadi, frekuensi bunyi yang didengar Anggita adalah 9,73 Hz.
Itulah pembahasan Quipper Blog kali ini. Semoga bermanfaat, ya. Untuk mendapatkan materi selengkapnya, yuk tonton Quipper Video. Salam Quippers!