Materi Fisika, Efek Doppler

 

Efek Doppler ialah pengaruh di mana seorang pengamat mencicipi perubahan frekuensi dari bunyi yang didengarnya manakala ia bergerak relatif terhadap sumber suara. Efek ini ditemukan oleh seorang andal fisika Austria Christian Doppler pada tahun 1842. Untuk menghormati inovasi tersebut maka pengaruh ini disebut pengaruh Doppler.

Efek Doppler yang dirasakan oleh seorang pengamat ialah tatkala ia mencicipi frekuensi bunyi yang lebih tinggi dari frekuensi sumber bunyi itu sendiri manakala ia dan/atau sumber bunyi bergerak relatif saling mendekati, dan mencicipi frekuensi bunyi yang lebih rendah manakala ia dan/atau sumber bunyi bergerak relatif saling menjauhi. Sekarang perhatikan animasi di bawah ini. Jangan lupa untuk mengubah kecepatan kendaraan beroda empat untuk melihat perubahan yang terjadi !



Mobil polisi yang dalam keadaan membisu memancarkan gelombang bunyi sirine dengan frekuensi yang sama ke semua arah. Perhatikan jarak muka-muka gelombang bunyi yang sama ke segala arah. Pengamat yang membisu akan mencicipi frekuensi gelombang yang sama dengan yang dipancarkan dari kendaraan beroda empat polisi. Sekarang perhatikan ketika kendaraan beroda empat bergerak ke kanan. Muka-muka gelombang bunyi di depan kendaraan beroda empat lebih rapat daripada muka-muka gelombang di belakang mobil. Alhasil, pengamat yang ada di depan kendaraan beroda empat (saat kendaraan beroda empat mendekat) akan mencicipi frekuensi gelombang yang lebih besar bila dibandingkan frekuensi orisinil dari sumber bunyi. Saat berada di belakang kendaraan beroda empat (mobil menjauh), pengamat mencicipi frekuensi gelombang yang lebih kecil dari frekuensi orisinil sumber bunyi.

Inilah klarifikasi mengapa pengamat mencicipi frekuensi yang berbeda manakala ia bergerak relatif terhadap sumber bunyi. Bagaimana halnya jikalau sumber bunyi membisu sementara pengamat mendekati atau menjauhi sumber bunyi, apakah pengamat mencicipi perubahan frekuensi bunyi? Bagaimana bila pengamat dan sumber bunyi bergerak searah dengan kecepatan yang sama, apakah pengamat mencicipi perubahan frekuensi bunyi juga? Coba cari jawabannya dengan melihat lagi animasi di atas.

Contoh :

Jika sumber bunyi membisu sementara pengamat mendekati atau menjauhi sumber bunyi, apakah pengamat mencicipi perubahan frekuensi bunyi ?

Jawab :

Perubahan frekuensi yang dirasakan oleh pengamat tergantung pada kecepatan pengamat ketika ia mendekati atau menjauhi sumber bunyi. Semakin cepat ia bergerak mendekati sumber bunyi maka semakin sering gelombang bunyi yang ia rasakan sehingga frekuensi yang ia rasakan semakin besar. Sebaliknya semakin cepat ia bergerak menjauhi sumber bunyi maka semakin jarang ia mencicipi gelombang maka semakin kecil frekuensi yang ia rasakan. Makara dalam hal ini kecepatan pengamat ataupun sumber bunyi ketika bergerak mensugesti frekuensi bunyi yang dirasakan pengamat. Dalam bab mengenai Rumus Doppler anda akan mendapat klarifikasi yang lebih detail mengapa kecepatan mensugesti frekuensi yang dirasakan pengamat.

Ketika anda mencoba animasi di atas anda mengetahui bahwa ketika kecepatan sumber bunyi berubah pula kerapatan muka gelombang yang diterima oleh pengamat. Dengan kata lain kecepatan mensugesti frekuensi yang dirasakan pengamat. 

Rumus Doppler

Perubahan frekuensi bunyi yang dirasakan oleh pengamat manakala ia bergerak relatif terhadap sumber bunyi dirumuskan sebagai berikut :

di mana

v ialah kecepatan bunyi.

vs ialah kecepatan sumber bunyi.

vp ialah kecepatan pengamat.

fs ialah frekuensi sumber bunyi.

fp ialah frekuensi yang dialami oleh pengamat.

Dalam rumus di atas ada beberapa ketentuan terhadap nilai-nilai dari vs dan vp. Ketentuan di bawah ini sanggup dijadikan pola :

• Arah pola ialah arah di mana sumber bunyi mendekati pengamat.
• vsdan vp bernilai konkret bila searah dengan arah acuan, dan bernilai negatif bila berlawanan dengan arah acuan.
• Sesuai arah acuan, vs bernilai konkret bila sumber mendekati pengamat, negatif bila menjauhi pengamat.
• Sesuai arah acuan, vp bernilai konkret bila pengamat menjauhi sumber bunyi, negatif bila pengamat mendekati sumber bunyi.

Bila sumber dalam keadaan membisu maka vs=0, demikian pula bila pengamat dalam keadaan membisu maka vp=0. Kita lihat gambar-gambar di bawah ini untuk memilih apakah nilai vs dan vp bernilai konkret atau negatif.




Pada gambar di atas arah pola ialah ke kanan alasannya ialah arah kanan ialah arah di mana sumber bunyi mendekati pengamat. Dengan demikian vs bernilai konkret bila sumber bergerak ke kanan (searah dengan arah pola atau mendekati pengamat ) dan negatif bila bergerak ke kiri (berlawanan dengan arah pola atau menjauhi pengamat). vp bernilai konkret bila pengamat bergerak ke kanan (searah dengan arah pola atau menjauhi sumber bunyi) dan negatif bila bergerak ke kiri (berlawanan dengan arah pola atau mendekati sumber bunyi).



Pada gambar di atas arah pola ialah ke kiri alasannya ialah arah kiri ialah arah di mana sumber bunyi mendekati pengamat. Dengan demikian vs bernilai konkret bila sumber bergerak ke kiri (serah dengan arah pola atau mendekati pengamat) dan negatif bila bergerak ke kanan (berlawanan dengan arah pola atau menjauhi pengamat). vp bernilai konkret bila pengamat bergerak ke kiri (searah dengan arah pola atau menjauhi sumber bunyi) dan negatif bila bergerak ke kanan (berlawanan dengan arah pola atau mendekati sumber bunyi).

Contoh 1 :

Sebuah kendaraan beroda empat dalam keadaan membisu memancarkan bunyi dengan frekuensi 300 Hz. Apakah pengamat yang berjalan ke arah kendaraan beroda empat mendengarkan bunyi dengan frekuensi yang lebih tinggi ?

Jawab 1 :

Pengamat tetap akan mendengarkan frekuensi bunyi yang lebih tinggi alasannya ialah sesuai dengan Rumus Doppler di atas sumber dalam keadaan membisu atau vs = 0, sehingga penyebut dari rumus tersebut tetap. Sementara alasannya ialah pengamat mendekati sumber bunyi maka nilai vp negatif, sehingga pembilang menjadi lebih besar. Dengan demikian pengamat mencicipi frekuensi bunyi yang lebih besar dari frekuensi bunyi itu sendiri.


Contoh 2 :

Sebuah ambulans bergerak dengan kecepatan 12 m/s sambil membunyikan sirine dengan frekuensi 480 Hz. Seorang pengendara sepeda motor begerak dengan kecepatan 10 m/s dari arah yang berlawanan. Berapa frekuensi yang di dengar oleh pengendara sepeda motor bila kecepatan bunyi di udara ialah 340 m/s ?

Jawab 2 :

Arah pola ditetapkan dari arah ambulan ke arah pengendara sepeda motor. vs dengan demikian 12 m/s alasannya ialah ambulan mendekati pengendara motor. vp bernilai negatif alasannya ialah berlawanan dengan arah acuan. Dengan demikian :

 

Sumber http://fisika-indonesia.blogspot.com