Efek Doppler

Efek Doppler yaitu pergantian frekuensi atau panjang gelombang suatu gelombang pada seorang akseptor yg sedang bergerak relatif terhadap sumber gelombang. Efek Doppler dinamakan menurut seorang ilmuwan Austria, Christian Doppler, yg pertama kali menerangkan fenomena tersebut pada tahun 1842. Efek Doppler dapat didapatkan pada segala jenis gelombang, seperti gelombang air, gelombang suara, gelombang cahaya, & lain-lain.

Bahasan kali ini yaitu fenomena Efek Doppler yg terjadi pada gelombang suara, pendengar merupakan penerima gelombang.

Jika kita (pendengar) sedang membisu & mendengar suara dr sumber bunyi yg pula diam, maka bunyi yg kita dengar akan mempunyai frekuensi yg sama dgn sumber suara. Namun, Efek Doppler akan terjadi saat sumber suara bergerak kepada pendengar ataupun sebaliknya. Contohnya yaitu tatkala kita mendengar mobil bersirine yg sedang melaju ke arah kita, maka kita akan mendengar bunyi sirine yg kian meninggi (pitch atau frekuansi bunyi semakin tinggi); kemudian saat kendaraan beroda empat tersebut telah melewati kita & kian menjauh, bunyi sirine akan kian mengecil (pitch semakin rendah). Inilah fenomena Efek Doppler, yakni pergeseran frekuensi bunyi yg dihasilkan oleh sumber suara yg bergerak.

Rumus Efek Doppler

Efek Doppler mampu dirumuskan dengan:

dimana:

f_p yaitu frekuensi yg didengar oleh pendengar (Hz)

f_s yaitu frekuensi yg dikeluarkan oleh sumber suara (Hz)

v ialah kecepatan suara di udara (m/s)

v_p yakni kecepatan pendengar -jika bergerak- (m/s)

v_s ialah kecepatan sumber bunyi -kalau bergerak- (m/s)

Perhatikan rumus diatas, tanda ± di atas mampu berarti + (positif) ataupun – (negatif) tergantung kondisi si pendengar & pula sumber bunyi. Berikut ini perjanjian perihal pemakaian tanda plus & minus tersebut:

• v_p bernilai + (konkret) jikalau si pendengar mendekati sumber suara, & bernilai – (negatif) kalau menjauhi sumber suara
• v_s bernilai + (faktual) jika sumber suara menjauhi pendengar, & bernilai – (negatif) jika mendekati pendengar

Aplikasi Efek Doppler

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

Radar – Efek Doppler dipakai pada aplikasi berbagai macam radar untuk mengukur kecepatan objek yg diperhatikan. Dengan mengukur pergeseran frekuensi yg diterima, maka kita mampu mengukur kecepatan objek tersebut.

Kesehatan – Echocardiogram merupakan perangkat kesehatan yg menggunakan fenomena imbas Doppler untuk mengukur kecepatan anutan darah & karakteristik jaringan tissue dengan-cara akurat. Alat ini pula dapat menciptakan gambar jantung & fatwa-fatwa darah dgn menggunakan bunyi ultrasonik Doppler 2 dimensi & 3 dimensi.

Industri – Terdapat beberapa instrumen yg digunakan insinyur untuk mengenali kecepatan fatwa fluida di dlm pipa ataupun anutan eksternal seperti Laser Doppler velocimeter (LDV), accoustic Doppler velocimeter (ADV), & Ultrasonic Doppler velocimetry (UDV) yg menggunakan prinsip imbas Doppler. LDV dapat pula digunakan untuk mengukur getaran tanpa kontak pribadi dgn permukaan yg akan diukur.

Komunikasi – Satelit komunikasi yg mengorbit bumi setiap dikala dapat mengalami fenomena efek Doppler balasan pergantian ketinggian permukaan bumi yg dilewati. Maka, dibutuhkan sebuah kompensasi Doppler Dinamik biar satelit mampu mendapatkan sinyal dgn frekuensi yg konstant.

Astronomi – Fenomena Efek Doppler terjadi di luar angkasa. Perubahan frekuensi gelombang elektromagnetik dihasilkan dr bintang-bintang yg bergerak di galaksi kita & di luar galaksi. Efek Doppler digunakan untuk mencari berita perihal karakteristik bintang-bintang tersebut & galaksi-galaksi.

Contoh Soal Efek Doppler & Pembahasan

Contoh Soal 1

Sebuah kendaraan beroda empat polisi dgn sirine menyala yg berfrekuensi 940 Hz bergerak dgn kecepatan 90 km/jam mendekati seseorang yg sedang berdiri di pinggir jalan. Jika kecepatan bunyi di udara sebesar 340 m/s, berapa frekuensi bunyi sirine yg didengar oleh orang tersebut?

Pembahasan:

Diketahui bahwa v_s = 90 km/jam = 25 m/s.

Karena sumber bunyi mendekati pendengar, maka v_s (-)

Karena pendengar dlm kondisi membisu, maka v_p = 0.

Sehingga:

Contoh Soal 2

Sebuah kendaraan beroda empat polisi dgn sirine menyala yg berfrekuensi 940 Hz bergerak dgn kecepatan 90 km/jam mengejar-ngejar seorang pelaku kriminal yg sedang melaju menjauh dr polisi dgn kecepatan 72 km/jam. Jika kecepatan rambat suara di udara sebesar 340 m/s, berapa frekuensi bunyi sirine yg didengar oleh pelaku tersebut?

Pembahasan:

Diketahui bahwa v_s = 90 km/jam = 25 m/s.

Karena sumber bunyi mendekati pendengar, maka v_s (-)

Diketahui bahwa v_p = 72 km/jam = 20 m/s.

Karena pendengar menjauhi sumber bunyi, maka v_p (-)

Sehingga:

Kontributor: Ibadurrahman, S.T.

Mahasiswa S2 Teknik Mesin FT UI

Materi Wargamasyarakat.org lainnya:

1. Gerak Parabola
2. Listrik Statis
3. Dioda