Persamaan Efek Doppler

Persamaan Efek Doppler menyatakan hubungan antara besar frekuensi sumber bunyi (fs) dengan besar frekuensi bunyi yang didengar oleh pengamat (fp). Sumber bunyi berasal dari benda yang menghasilkan bunyi karena bergetar sehingga menghasilkan frekuensi. Bunyi yang dapat didengar oleh manusia memiliki frekuensi antara 20 Hz sampai dengan 20.000 Hz. Bunyi dapat terdengar oleh pendengar karena merambat melalui medium perantara seperti udara, air, atau benda padat.

Sumber bunyi yang bergerak dapat terdengar lebih rendah atau lebih tinggi, misalnya pada bunyi sirine ambulance yang bergerak dari kejauhan menuju seseorang yang diam. Besar frekuensi sirine ambulance yang mendekati pendengar yang diam akan terdengar semakin tinggi. Sedangkan frekuensi sirine ambulance yang menjauhi pendengar yang diam akan terdengar semakin rendah.

Contoh Peristiwa Efek Doppler

Nyatanya, frekuensi suara sirine dari ambulance memiliki besar frekuensi yang sama. Sehingga suara sirine seharusnya tidak akan mengalami perubahan dan terdengar sama kuat. Peristiwa ini terjadi karena dua objek memiliki kecepatan yang berbeda.

Hubungan antara frekuensi sumber bunyi dengan frekuensi pengamat dinyatakan dalam sebuah persamaan Efek Doppler. Bagaimana bentuk persamaan Efek Doppler? Bagaimana penerapan persamaan Efek Doppler dalam kegiatan sehari-hari? Sobat idschool dapat mencari tahu jawabannya melalui ulasan di bawah.

Table of Contents

Baca Juga: Perbedaan Bunyi Gaung dan Gema

Rumus pada Efek Doppler

Permasalahan perbedaan frekuensi bunyi dari benda bergerak dengan kecepatan berbeda dijelaskan melalui bahasan Efek Doppler. Di mana persamaan Efek Doppler merumuskan hubungan besar frekuensi yang didengar oleh pengamat/pendengar dengan besar frekuensi sumber bunyi.

Besar frekuensi pada sumber bunyi memiliki nilai yang sama dari waktu-ke waktu. Namun bunyi tersebut terdengar seakan-akan memiliki besar frekuensi yang berbeda saat didengar oleh pengamat ketika sumber bunyi atau pengamat memiliki kecepatan berbeda. Peristiwa tersebut sering disebut dengan Efek Doppler.

Persamaan dalam Efek Doppler menyatakan hubungan antara besar frekuensi sumber bunyi (fs) dan frekuensi pengamat (fp) yang dipengaruhi oleh beberapa faktor. Faktor-faktor tersebut adalah kecepatan medium (Vu), kecepatan sumber bunyi (Vs), dan kecepatan pendengar/pengamat (Vp).

Persamaan hubungan frekuensi sumber dan frekuensi yang didengar oleh pendengar diberikan seperti berikut.

Persamaan Efek Doppler

Penggunaan tanda positif (+) atau negatif (–) pada rumus efek doppler di atas disesuaikan dengan kondisi pendengar dan sumber bunyi. Beberapa kondisi yang dapat terjadi adalah sebagai berikut.

  • Sumber bunyi dan pendengar saling mendekat: pembilang positif (+), penyebut negatif (−)
  • Sumber bunyi dan pengamat saling menjauh: pembilang negatif (−), penyebut positif (+)
  • Sumber bunyi berada di belakang pendengar dan bergerak searah: pembilang negatif (−), penyebut positif (+)
  • Sumber bunyi berada di depan pendengar dan bergerak searah: pembilang positif (+), penyebut negatif (−)

Atau dapat juga menggunakan kondisi berikut.

  • Kecepatan pendengar (Vp) bernilai positif ketika mendekati sumber bunyi dan bernilai negatif ketika menjauhi sumber bunyi
  • Kecepatan sumber bunyi (Vs) bernilai positif jika menjauhi pendengar dan bernilai negatif jika mendekati pendengar
  • Untuk Vp dan Vs dalam keadaan diam, nilainya akan sama dengan 0 sehingga tanda positif/ negatif pada pembilang/penyebut tidak mempengaruhi hasil.

Baca Juga: Rumus Cepat Rambat Gelombang pada Tali

Contoh Soal dan Pembahasan

Sobat idschool dapat menambah kemampuan pemahaman materi bahasan di atas melalui beberapa contoh soal yang akan diberikan di bawah. Setiap contoh soal yang diberikan dilengkapi dengan pembahasan bagaimana penggunaan persamaan Efek Doppler. Sobat idschool dapat menggunakan pembahasan soal tersebut sebagai tolak ukur keberhasilan mengerjakan soal. Selamat berlatih!

Contoh 1 – Soal Mencari Frekuensi Sumber Bunyi pada Efek Doppler

Kereta bergerak dengan laju 72 km/jam menuju stasiun sambil menyembunyikan peluitnya. Bunyi peluit kereta api tersebut terdengar oleh kepala stasiun dengan frekuensi 680 Hz. Diketahui bahwa laju suara di udara adalah 340 m/s. Besar frekuensi peluit kereta api tersebut adalah ….
A. 640
B. 648
C. 654
D. 660
E. 672

Pembahasan:
Berdasarkan keterangan yang diberikan pada soal dapat diperoleh informasi berikut.

  • Laju kereta: Vs = –72 km/jam (bernilai negatif karena sumber bunyi mendekati pengamat/pendengar)
  • Laju pendengar/kepala stasiun: Vp = 0 m/s (karena dalam posisi diam)
  • Frekuensi bunyi yang di dengar kepala stasiun: fp = 680 Hz
  • Laju suara di udara: Vu = 340 m/s

Mengubah satuan laju kereta dari km/jam menjadi m/s:
Vs = 72 km/jam
Vs = 72 × 1.000/3.600 m/s
Vs = 72.000/3.600 m/s
Vs = 20 m/s

Menghitung besar frekuensi peluit/sumber:

Cara Menghitung Frekuensi yang Didengar Pengamat dengan Persamaan Efek Doppler

Besar frekuensi peluit kereta api tersebut adalah 640 Hz.

Jawaban: A

Contoh 2 – Penggunaan Persamaan Efek Doppler

Seseorang mengendarai sepeda motor dengan kecepatan 36 km/jam mendekati mobil yang membunyikan kelakson frekuensi klakson mobil 690 Hz. Bunyi tersebut terdengar oleh pengendara sepeda motor dengan frekuensi 700 Hz. Diketahui kecepatan cepat rambat gelombang bunyi di udara adalah 340 m/s, besar kecepatan mobil tersebut adalah ….
A. 25 m/s
B. 20 m/s
C. 15 m/s
D. 10 m/s
E. 5 m/s

Pembahasan:
Berdasarkan informasi pada soal dapat diperoleh informasi bahwa:

  • Kecepatan motor (sebagai pengamta): Vp = 36 km/jam (bernilai positif karena pengamat/pendengar mendekati sumber bunyi)
  • Frekuensi sumber bunyi: fs = 690 Hz
  • Frekuensi yang di dengar pengamat/pengendara motor: fp = 700 Hz
  • Cepat rambat bunyi di udara: Vu = 340 m/s

Mengubah satuan kecepatan pengendara motor dari km/jam menjadi m/s:
Vs = 36 km/jam
Vs = 36 × 1.000/3.600 m/s
Vs = 36.000/3.600 m/s
Vs = 10 m/s

Contoh penggunaan persamaan Efek Doppler dapat digunakan untuk menghitung kecepatan pengendara motor seperti untuk cara penyelesaian berikut

Contoh Soal Efek Doppler

Jadi, kecepatan mobil tersebut adalah 5 m/s.

Jawaban: E

Demikianlah tadi ulasan materi persamaan Efek Doppler yang menyatakan hubungan antara frekuensi sumber bunyi dan frekuensi oleh pengamat. Terima kasih sudah mengunjungi idschool(dot)net, semoga bermanfaat.

Baca Juga: Gelombang Transversal dan Longitudinal

Leave a Reply

Your email address will not be published.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.