A.

PENGERTIAN EFEK DOPPLER

Definisi efek Doppler adalah gejala bunyi yang diselidiki oleh Doppler, membahas  perubahan frekuensi yang diterima oleh pengamat (pendengar) akibat gerak relative antara sumber bunyi dengan pendengar. Misalnya gelombang bunyi yang dikeluarkan oleh sumber bunyi dan pendengar bergerak saling mendekati. Maka frekuensi bunyi yang didengar oleh pendengar akan lebih tinggi daripada frekuensi sebenarnya dari bunyi yang dihasilkan sumber bunyi. Namun, jika sumber bunyi dan pendengar bergerak saling menjauhi, maka frekuensi bunyi yang didengar oleh pendengar akan lebih rendah daripada frekuensi sebenarnya.

B.

CARA KERJA EFEK DOPPLER

1.

Sumber Bunyi Bergerak dan Pengamat Diam

 Jika sumberbunyi diam terhadap pengamat yang juga diam, frekuensi yang terdengar oleh pengamat sama dengan frekuensi yang di pancarkan oleh sumber bunyi. Frekuensi yang terdengar oleh pengamat akan berbeda jika ada gerak relatif antara sumber bunyi dan pengamat. Untuk kasus sumber bunyi bergerak dan pengamat diam, frekuensi yang terdengar oleh pengamat dapat dirumuskan sebagai berikut.

fp= v/(v±vs ) fs

Dengan fs = frekuensi sumber bunyi (Hz) fp= frekuensi yang didengar oleh pengamat (Hz) v = kecepatan bunyi di udara (pada umumnya , v sebesar 340 ms-1) vs = kecepatan sumber bunyi (ms-1) Ketika menggunakan Persamaan (3-16), perlu diketahui tanda (+) dipakai pada saat sumber bunyi menjauhi pengamat,sedangkan tanda (-) pada saat sumber bunyi mendekati pengamat. Dalam kasus ini, pengamatnya diam, atau tidak bergerak.

2.

Sumber Bunyi Diam dan Pengamat Bergerak 

 Jika pengamat bergerak dan sumber bunyi diam, frekuensi yang terdengar oleh  pengamat berbeda dengan frekuensi yang dipancarkan sumber bunyi. Frekuensi yang terdengar tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut:

fp= [(v ± vp)/v] fp

 Pada persamaan diatas , tanda (+) dipakai pada saat pengamat p bergerak mendekati sumber bunyi s dan tanda (-) dipakai pada saat pengamat p bergerak menjauhi sumber  bunyi s. Dalam kasus ini, sumber bunyi s diam, atau tidak bergerak.

3.

Sumber Bunyi dan Pengamat Bergerak

 Dengan menggunakan persamaan 3-1 dan 3-2 , diperoleh: Jika pengamat diam dan sumber bunyi diam , fp = fs;

 

Jika salah satu dari pengamat atau sumber bunyi mendekati , fp > fs; Jika salah satu dari pengamat atau sumber bunyi menjauhi, fp < fs ; Secara umum, persamaan Efek Doppler untuk sumber bunyi s dan pengamat p (keduanya bergerak) adalah Dengan :

f = frekuensi yang didengar oleh pengamat s, +vp → fp > fs

 fs = frekuensi dari sumber bunyi (Hz) v = kecepatan gelombang bunyi di udara (ms-1) vs= kecepatan gerak sumber bunyi (ms-1) vp = kecepatan gerak pengamat (ms-1) cara menentukan tanda (+) dan tanda ( - ) , adalah sebagai berikut:

Jika p bergerak mendekati s, +vp → fp > fs

 Jika p bergerak menjauhi s, -

vp → fp < fs

 Jika s bergerak mendekati p, -

vs → fp > fs

Jika s bergerak menjauhi p, +vs → fp < fs

 Jika s dan p sama

 –

sama diam, vs = 0 dan vp= 0 →fp = fs.

4.

Aplikasi efek Doppler sebagai radar

 Terjadinya Efek Doppler dapat diaplikasikan sebagai radar untuk menentukan kecepatan sebuah kendaraan di jalan raya. Sebuah mobil polisi dilengkapi dengan pemancar dan penerima gelombang bunyi. Gelombang bunyi dipancarkan dengan kecepatan v dan frekuensi fs menuju sebuah mobil penumpang yang bergerak dengan kecepatan vs. Setelah mengenai mobil  penumpang, gelombang tersebut akan dipantulkan kembali ke arah mobil polisi, Detektor akan menerima pantulan gelombang tersebut dengan frekuensi fp sehingga dari peristiwa itu akan berlaku persamaan Efek Doppler,

fp= (v+vp)/(v-v ) fs

 Jika mobil polisi dalam keadaan diam, frekuensi yang diterima mobil penumpang , adalah:

fm= fs ((v+ vs)/v)

 Kemudian gelombang dengan frekuensi fm dipantulkan oleh mobil penumpang dan diterima oleh sensor dimobil polisi sehingga berlaku persamaan :

fp= fm (v/(v- vs )) fp= fs (v+ vs)/v)(v/( v-vs )) fp= fs (v+ vs)/(v- vs ))

 Jika frekuensi sumber bunyi fs diketahui, frekuensi bunyi pantul fp, yang terdeteksi oleh

 

 polisi dapat dibaca detektor, serta kecepatan bunyi di udara v diketahui dengan mudah sehingga polisi dapat mengetahui kecepatan mobil penumpang tersebut (vs). C.

RUMUS EFEK DOPPLER 1.

fp= v/(v±vs ) fs (

Sumber Bunyi Bergerak dan Pengamat Diam)

 2.

fp= [(v ± vp)/v] fp (

Sumber Bunyi Diam dan Pengamat Bergerak)

 3.

fp= (v+vp)/(v-v ) fs (

Aplikasi efek Doppler sebagai radar)

 D.

CONTOH-CONTOH EFEK DOPPLER 1.

Sumber Bunyi Bergerak dan Pengamat Diam

 Bagus berdiri di tepi jalan. Dari kejauhan dating sebuah mobil ambulan bergerak mendekati bagus, kemudian lewat didepannya, lalu menjauhinya dengan kecepatan tetap 20 ms-1. Jika frekuensi sirine yang dipancarkan mobil ambulan 8.640 Hz, dan kecepatan gelombang bunyi di udara 340ms-1, tentukanlah frekuensi sirine yang didengarkan bagus pada saat : Mobil ambulance mendekati bagus ; dan Mobil ambulan menjauhi bagus Jawab: 'Diketahui : V=340 ms-1; vs= 20 ms-1; dan fs = 8.640 Hz a. Pada saat mobil ambulan mendekati Bagus. fp= v/(v-vs ) fs ----------- fp= ((340 ms-1)/(340 ms-1- 20 ms-1) 8.640 Hz = 9.180 Hz 'b. Pada saat mobil ambulan menjauhi Bagus. 'fp= v/(v+ vs ) fs ----------- fp= (340 ms-1)/(340 ms-1)+ 20 ms-1 ) 8.640 Hz = 8.160 Hz 2.

Sumber Bunyi Diam dan Pengamat Bergerak 

Deretan gerbong kereta api yang ditarik oleh sebuah lokomotif bergerak meninggalkan stasiun Tanjung Karang dengan kelajuan 36 km/jam. Ketika itu, seorang petugas di stasiun meniup peluit dengan frekuensi 1.700 Hz. Jika kecepatan perambatan gelombang bunyi di udara 340 ms-1, tentukanlah frekuensi bunyi peluit yang didengar oleh seorang pengamat didalam kereta api. Jawab: Diketahui : vp = 36 Km/jam = 10ms-1 ; vs= 340 ms-1; fs = 1.700 Hz Jadi frekuensi peluit yang terdengar oleh pengamat dalam kereta api sebesar 1.650 Hz.

•