Materi Rumus Efek Doppler, Contoh Soal dan Pembahasannya

Quipperian, pernahkah kamu mendengar istilah efek Doppler? Meskipun belum pernah mendengar istilahnya, sebenarnya kamu pernah kok mengalami peristiwa tersebut.

Misalnya, saat kamu berada di dalam rumah, lalu terdengar bunyi klakson mobil yang melaju di depan rumahmu. Semakin dekat mobil dari rumahmu, pasti bunyi klakson yang terdengar akan semakin tinggi.

Tapi, saat mobil mulai bergerak menjauhi rumahmu, pasti bunyi yang terdengar semakin rendah. Lalu, apa yang dimaksud efek Doppler itu? Yuk, simak selengkapnya!

Pengertian Efek Doppler

Efek Doppler adalah fenomena naik atau turunnya frekuensi sumber bunyi yang didengar oleh pengamat saat sumber bunyi tersebut bergerak mendekati pengamat atau menjauhinya.

Peristiwa ini ditemukan oleh ilmuwan asal Austria, yaitu Christian Doppler. Pada penelitiannya, Doppler menggunakan detektor penangkap frekuensi sumber bunyi.

Saat ia bergerak relatif mendekati sumber bunyi, ternyata detektor akan menangkap frekuensi yang lebih tinggi dibandingkan saat ia bergerak menjauhi sumber bunyi.

Itulah mengapa, gejala naik atau turunnya frekuensi bunyi diistilahkan sebagai efek Doppler.

Rumus Efek Doppler

Rumus efek Doppler adalah rumus yang berkaitan dengan frekuensi sumber bunyi yang diterima oleh pengamat. Frekuensi itu dipengaruhi oleh beberapa besaran, yakni kecepatan udara, kecepatan gerak sumber bunyi, kecepatan pengamat itu sendiri, dan frekuensi sumber bunyi. Secara matematis, dirumuskan sebagai berikut.

Rumus Efek Doppler

Keterangan Rumus

f_p = frekuensi sumber bunyi yang didengar pengamat (Hz)

v = kecepatan udara (m/s)

v_p = kecepatan pengamat (m/s)

v_s = kecepatan gerak sumber bunyi (m/s)

f_s = frekuensi sumber bunyi (Hz)

Jika pengamatnya dalam kondisi diam, maka v_p = 0.

Coba kamu perhatikan rumus di atas, di belakang v terdapat tanda ± kan? Kira-kira, apa artinya ya? Tanda ± itu menunjukkan bahwa v_p atau v_s bisa bernilai negatif maupun positif. Lalu, kapan keduanya bernilai positif atau negatif?

• v_p akan bernilai positif jika pendengar bergerak mendekati sumber bunyi.
• v_p akan bernilai negatif jika pendengar bergerak menjauhi sumber bunyi.
• v_s akan bernilai positif jika sumber bunyi bergerak menjauhi pengamat.
• v_s akan bernilai negatif jika sumber bunyi bergerak mendekati pengamat.

Agar kamu semakin paham bagaimana cara menerapkan rumus efek Doppler, perhatikan contoh soal berikut.

Ani sedang duduk di teras rumah. Tiba-tiba, ia mendengar bunyi geberan klakson bus yang frekuensinya 650 Hz. Bus tersebut bergerak mendekati rumah Ani dengan kecepatan 20 m/s. Jika laju bunyi di udara 340 m/s, berapakah frekuensi klakson yang diterima Ani?

Diketahui

f_s = 650 Hz

v_s = 20 m/s

v = 340 m/s

v_p = 0 (Ani diam di teras)

Ditanya: f_p =…?

Jawaban

Untuk menentukan frekuensi sumber bunyi yang didengar Ani, gunakan persamaan berikut.

Ingat bahwa sumber bunyi bergerak mendekati Ani. Artinya vs bertanda negatif. Dengan demikian:

Jadi, frekuensi sumber bunyi yang didengar Ani adalah 690,62 Hz.

Pelayangan Bunyi

Pelayangan bunyi adalah selisih frekuensi yang didengar oleh seorang pengamat saat ada dua sumber bunyi yang bergerak secara bersamaan. Untuk menentukan pelayangan bunyi, kamu harus tahu dulu frekuensi masing-masing frekuensi sumber bunyi yang didengar oleh pengamat.

Selanjutnya, tentukan selisih dari dua frekuensi sumber bunyi tersebut. Terjadinya pelayangan bunyi disebabkan oleh peristiwa interferensi dari dua gelombang bunyi yang memiliki persamaan frekuensi atau perbedaan frekuensi yang tidak terlalu jauh.

Misalnya, seorang pengamat mendengarkan sumber bunyi A dan B secara bersamaan. Frekuensi sumber bunyi A yang didengar pengamat adalah 660 Hz.

Sementara sumber bunyi B yang didengar adalah 661,5 Hz. Dengan demikian, pelayangan bunyinya adalah ∆f = 661,5 – 660 = 1,5 Hz.

Contoh Soal

Agar pemahamanmu semakin terasah, simak beberapa contoh soal berikut ini.

Contoh Soal Pertama

Namira sedang berada di kamarnya. Dari dalam kamar, ia mendengarkan sirine pemadam kebakaran yang frekuensinya 640 Hz. Mobil pemadam yang menyalakan sirine tersebut bergerak dengan kelajuan 12 m/s. Jika kecepatan bunyi di udara 340 m/s, tentukan perbandingan frekuensi yang didengar Namira saat sirine bergerak mendekati dan menjauhinya!

Diketahui

V_N = 0 (diam)

ƒ_s = 640 Hz

V_s = 12 m/2

V = 340 m/s

Ditanya:

Pembahasan

Untuk mencari perbandingan frekuensi sumber bunyi yang didengar Namira saat sumber bunyi tersebut bergerak mendekat dan menjauhinya, gunakan persamaan berikut.

Jadi, perbandingan frekuensi yang didengar Namira saat sumber bunyi bergerak mendekati dan menjauhinya adalah 44 : 41.

Contoh Soal Kedua

Di atas meja, terdapat garpu tala yang bergetar dengan frekuensi 325 Hz. Bersamaan dengan bergetarnya garpu tala tersebut, Joni berlari membawa mainan berdawai yang juga bergetar dengan frekuensi 326 Hz. Arah lari Joni menjauhi garpu tala tersebut. Jika cepat rambat bunyi di udara 320 m/s dan Joni tidak mendengar adanya pelayangan bunyi, tentukan besar kecepatan larinya Joni!

Diketahui

ƒ_g = 325 Hz

ƒ_m = ƒ_j = 360 Hz (mainan yang dibawa Lala)

V_g = 0 (diam diatas meja)

∆ƒ = 0

v = 320 m/s

Ditanya V_j = …?

Pembahasan

Di soal tertulis bahwa Joni tidak mendengarkan adanya pelayangan bunyi. Artinya,

ƒ_g = ƒ_j

Dengan demikian, besar kecepatan larinya Lala bisa dirumuskan sebagai berikut.

ƒ_g = ƒ_j

Jadi, besar kecepatan larinya Joni adalah 1 m/s.

Contoh Soal Ketiga

Sebuah truk militer menyalakan klakson yang frekuensinya 640 Hz dan bergerak dengan kecepatan 25 m/s menuju ke arah Anggita yang sedang makan di warung pinggir jalan. Berlawanan arah dengan truk tersebut, ada sebuah mobil pemadam kebakaran yang menyalakan sirine berfrekuensi 641 Hz. Mobil pemadam tersebut juga bergerak ke arah Anggita dengan kecepatan 20 m/s. Jika kecepatan bunyi di udara 340 m/s, tentukan pelayangan frekuensi bunyi yang didengar Anggita dari warung pinggi jalan tempatnya makan!

Diketahui

V_sm = 25 m/s

V_sp = 20 m/s

V_y = 0 (diam)

ƒ_sm = 640 Hz

ƒ_sp = 641 Hz

v = 340 m/s

Ditanya ∆ƒ = ….?

Pembahasan

Pertama, kamu harus menentukan frekuensi klakson truk, di mana truk tersebut bergerak mendakati Anggita

Kedua, tentukan frekuensi sirine oleh mobil pemadam kebakaran yang didengar Anggita.

Dengan demikian, pelayangan bunyi yang didengar Anggita dari warung tempatnya makan adalah sebagai berikut.

Jadi, frekuensi pelayangan bunyi yang didengar Anggita adalah 9,73 Hz.

Itulah pembahasan Quipper Blog kali ini. Semoga bermanfaat, ya. Untuk mendapatkan materi lengkapnya, yuk simak Quipper Video. Salam Quipper!