Rumus efek Doppler bunyi

Efek Doppler adalah fenomena yang menggambarkan perubahan frekuensi atau panjang gelombang dari suara atau cahaya akibat gerakan relatif antara sumber dan pengamat. Dalam konteks bunyi, efek ini sering kita alami dalam kehidupan sehari-hari, meskipun mungkin kita tidak selalu menyadarinya.

1. Penjelasan Dasar

Efek Doppler bunyi terjadi ketika ada perubahan frekuensi gelombang akibat gerakan relatif antara sumber suara dan pengamat. Misalnya, ketika sumber suara mendekati pengamat, gelombang suara yang dipancarkan akan mengalami kompresi, menghasilkan frekuensi yang lebih tinggi dan nada yang lebih tinggi. Sebaliknya, saat sumber suara menjauh, gelombang suara akan meregang, menghasilkan frekuensi yang lebih rendah dan nada yang lebih rendah.

2. Contoh Sehari-hari

Salah satu contoh yang paling dikenal dari efek Doppler adalah perubahan suara sirine ambulans saat mendekati dan kemudian menjauhi kita. Saat mendekat, sirine terdengar lebih tinggi daripada biasanya, namun setelah melewati dan mulai menjauh, suaranya menurun.

3. Formula Efek Doppler

Untuk menghitung Efek Doppler, kita dapat menggunakan formula berikut:

f’ = f (v + vp) / (v + vs)

• f’ adalah frekuensi yang diterima oleh pengamat.
• f adalah frekuensi sumber asli.
• v adalah kecepatan suara di medium (biasanya udara).
• vp adalah kecepatan pengamat.
• vs adalah kecepatan sumber suara.

4. Aplikasi Lain dari Efek Doppler

Efek Doppler tidak hanya berlaku untuk bunyi. Dalam bidang astronomi, efek ini digunakan untuk mengukur kecepatan bintang dan galaksi. Di bidang medis, sonografi Doppler digunakan untuk mengukur kecepatan aliran darah dalam tubuh.

5. Kesimpulan

Efek Doppler bunyi adalah contoh nyata dari bagaimana fisika berperan dalam kehidupan kita sehari-hari. Pemahaman mengenai fenomena ini tidak hanya memperkaya pengetahuan kita tentang dunia di sekitar, tetapi juga memiliki berbagai aplikasi praktis yang penting dalam kehidupan modern.

Pertanyaan konseptual dan jawaban tentang Efek Doppler

1. Pertanyaan: Apa yang dimaksud dengan Efek Doppler dalam konteks bunyi?
   • Jawaban: Efek Doppler dalam konteks bunyi merujuk pada perubahan frekuensi yang diterima oleh pengamat karena gerakan relatif antara sumber suara dan pengamat.
2. Pertanyaan: Bagaimana gerakan relatif antara sumber suara dan pengamat mempengaruhi frekuensi yang didengar oleh pengamat?
   • Jawaban: Ketika sumber suara mendekati pengamat, frekuensi yang didengar akan meningkat (nada lebih tinggi). Sebaliknya, ketika sumber suara menjauh, frekuensi yang didengar akan menurun (nada lebih rendah).
3. Pertanyaan: Mengapa suara sirine ambulans yang mendekati kita terdengar berbeda dari suara sirine ambulans yang menjauh?
   • Jawaban: Ini disebabkan oleh Efek Doppler. Saat mendekat, frekuensi yang kita dengar meningkat, dan saat menjauh, frekuensi yang kita dengar menurun.
4. Pertanyaan: Apa yang terjadi pada frekuensi suara yang diterima oleh pengamat jika sumber suara dan pengamat sama-sama bergerak dengan kecepatan yang sama ke arah yang sama?
   • Jawaban: Tidak ada perubahan frekuensi yang didengar oleh pengamat karena tidak ada perubahan kecepatan relatif antara sumber suara dan pengamat.
5. Pertanyaan: Apakah Efek Doppler hanya berlaku untuk bunyi?
   • Jawaban: Tidak, Efek Doppler juga berlaku untuk cahaya dan gelombang elektromagnetik lainnya, seperti yang terlihat dalam astronomi saat mengukur pergerakan bintang dan galaksi.
6. Pertanyaan: Bagaimana kecepatan suara di medium mempengaruhi Efek Doppler?
   • Jawaban: Kecepatan suara di medium menentukan seberapa besar perubahan frekuensi yang diterima pengamat. Semakin tinggi kecepatan suara, semakin kecil perubahan frekuensi yang terjadi.
7. Pertanyaan: Apakah mungkin untuk tidak mendengar perubahan frekuensi meskipun ada gerakan relatif antara sumber suara dan pengamat?
   • Jawaban: Ya, jika kecepatan relatif antara sumber dan pengamat tetap konstan dan mereka bergerak sejajar (tanpa mendekati atau menjauh), maka tidak akan ada perubahan frekuensi yang didengar.
8. Pertanyaan: Bagaimana Efek Doppler digunakan dalam sonografi medis?
   • Jawaban: Dalam sonografi Doppler, Efek Doppler digunakan untuk mengukur kecepatan aliran darah dalam arteri dan vena. Perubahan frekuensi yang terdeteksi mencerminkan kecepatan aliran darah.
9. Pertanyaan: Apa perbedaan antara Efek Doppler positif dan negatif?
   • Jawaban: Efek Doppler positif terjadi ketika sumber suara mendekati pengamat, mengakibatkan peningkatan frekuensi. Efek Doppler negatif terjadi ketika sumber suara menjauh dari pengamat, mengakibatkan penurunan frekuensi.
10. Pertanyaan: Apakah Efek Doppler dapat terjadi dalam vakum?

• Jawaban: Tidak untuk bunyi, karena bunyi memerlukan medium untuk merambat. Namun, Efek Doppler pada cahaya bisa terjadi di vakum.

Soal Hitungan dan Pembahasan tentang Efek Doppler

1. Sebuah mobil bergerak dengan kecepatan 20 m/s mendekati seorang pengamat yang diam. Jika klakson mobil memiliki frekuensi asli 500 Hz dan kecepatan suara di udara adalah 340 m/s, berapa frekuensi yang didengar oleh pengamat?

Pembahasan: Diketahui:

• f (frekuensi asli) = 500 Hz
• vs (kecepatan sumber) = 20 m/s (mendekati pengamat)
• vp (kecepatan pengamat) = 0 (karena diam)
• v (kecepatan suara) = 340 m/s

Menggunakan rumus efek Doppler:

f’ = f (v + vp) / (v – vs)

f’ = 500 (340/320)

f’ = 531.25 Hz

Jawaban: 531.25 Hz

2. Seorang anak berlari dengan kecepatan 5 m/s menjauhi sumber suara yang memiliki frekuensi 1000 Hz. Berapakah frekuensi yang didengar anak tersebut jika kecepatan suara di udara adalah 340 m/s?

Pembahasan: Diketahui:

• f = 1000 Hz
• vs = 0 (sumber diam)
• vp = 5 m/s (menjauhi sumber)
• v = 340 m/s

Menggunakan rumus efek Doppler:

f’ = f (v – vp) / v

f’ = 1000 (335/340)

f’ = 985.29 Hz

Jawaban: 985.29 Hz

3. Sebuah kereta mendekati stasiun dengan kecepatan 30 m/s sambil membunyikan bel dengan frekuensi 600 Hz. Jika kecepatan suara adalah 340 m/s, berapa frekuensi yang didengar oleh penumpang yang menunggu di stasiun?

Pembahasan: Diketahui:

• f = 600 Hz
• vs = 30 m/s (mendekati pengamat)
• vp = 0 (penumpang diam)
• v = 340 m/s

Menggunakan rumus efek Doppler:

f’ = f (v / (v – vs))

f’ = 600 (340/310)

f’ = 658.06 Hz

Jawaban: 658.06 Hz

4. Sebuah motor bergerak menjauhi pengamat dengan kecepatan 25 m/s. Jika klakson motor memiliki frekuensi 450 Hz dan kecepatan suara di udara adalah 340 m/s, berapa frekuensi yang didengar oleh pengamat?

Pembahasan: Diketahui:

• f = 450 Hz
• vs = 25 m/s (menjauhi pengamat)
• vp = 0
• v = 340 m/s

Menggunakan rumus efek Doppler:

f’ = f (v / (v + vs))

f’ = 450 (340/365)

f’ = 419.18 Hz

Jawaban: 419.18 Hz