Efek Doppler merupakan perubahan frekuensi gelombang yang terjadi akibat pergerakan sumber suara atau pendengar. Efek ini dapat ditemui dalam berbagai situasi sehari-hari, mulai dari suara sirine mobil polisi yang mendekat hingga suara pesawat terbang di langit.
Berikut ini adalah contoh soal efek Doppler beserta pembahasannya secara ringkas.
Daftar Isi
Soal 1:
Sebuah mobil bergerak dengan kecepatan 40 m/s mendekati pendengar yang sedang berdiri diam. Jika kecepatan bunyi adalah 340 m/s, tentukan perubahan frekuensi suara yang didengar pendengar!
Pembahasan:
Kecepatan pendekatan mobil terhadap pendengar adalah 40 m/s dan kecepatan bunyi adalah 340 m/s. Gunakan rumus efek Doppler untuk suara yang mendekat:
\[ \frac{f’}{f} = \frac{v + v_0}{v} \]
Dimana \( f’ \) adalah frekuensi yang didengar, \( f \) adalah frekuensi sumber suara, \( v \) adalah kecepatan bunyi, dan \( v_0 \) adalah kecepatan pendekatan/penjauhan. Dalam hal ini, \( v = 340 \) m/s dan \( v_0 = 40 \) m/s. Untuk lebih sederhana, anggap saja frekuensi suara yang dihasilkan mobil adalah 1000 Hz.
Masukkan nilai ke dalam rumus:
\[ \frac{f’}{1000} = \frac{340 + 40}{340} \]
\[ f’ = \frac{380}{340} \times 1000 \]
\[ f’ = \frac{19}{17} \times 1000 \]
\[ f’ \approx 1118.82 \text{ Hz} \]
Jadi, pendengar akan mendengar suara dengan frekuensi sekitar 1118.82 Hz.
Soal 2:
Sebuah sumber suara bergerak menjauhi pendengar dengan kecepatan 20 m/s. Jika kecepatan bunyi tetap 340 m/s, tentukan perubahan frekuensi suara yang didengar pendengar!
Pembahasan:
Kecepatan sumber suara menjauhi pendengar adalah 20 m/s dan kecepatan bunyi adalah 340 m/s. Gunakan rumus efek Doppler untuk suara yang menjauh:
\[ \frac{f’}{f} = \frac{v}{v – v_0} \]
Dimana \( f’ \) adalah frekuensi yang didengar, \( f \) adalah frekuensi sumber suara, \( v \) adalah kecepatan bunyi, dan \( v_0 \) adalah kecepatan pendekatan/penjauhan. Dalam hal ini, \( v = 340 \) m/s dan \( v_0 = 20 \) m/s. Anggap saja frekuensi suara yang dihasilkan sumber suara adalah 500 Hz.
Masukkan nilai ke dalam rumus:
\[ \frac{f’}{500} = \frac{340}{340 – 20} \]
\[ f’ = \frac{340}{320} \times 500 \]
\[ f’ = \frac{17}{16} \times 500 \]
\[ f’ \approx 531.25 \text{ Hz} \]
Jadi, pendengar akan mendengar suara dengan frekuensi sekitar 531.25 Hz.
Demikianlah contoh soal efek Doppler dan pembahasannya. Efek Doppler bisa ditemui dalam kehidupan sehari-hari dan memainkan peran penting dalam bidang studi seperti astronomi dan teknologi medis. Semoga artikel ini bermanfaat dan dapat memperluas pemahaman Anda tentang fenomena ini.
Apa itu Efek Doppler?
Effek Doppler adalah suatu fenomena dalam fisika yang menggambarkan perubahan frekuensi gelombang jika sumber gelombang atau penerima gelombang sedang bergerak relatif terhadap satu sama lain. Fenomena ini ditemukan oleh seorang fisikawan Austria bernama Christian Doppler pada tahun 1842.
Bagaimana Efek Doppler Terjadi?
Effek Doppler terjadi karena adanya perbedaan kecepatan antara sumber gelombang dan pengamat gelombang. Jika sumber gelombang mendekati pengamat, maka frekuensi gelombang akan meningkat. Namun, jika sumber gelombang menjauhi pengamat, maka frekuensi gelombang akan berkurang.
Contoh paling umum dari efek Doppler adalah suara sirene yang terdengar berubah saat kendaraan dengan sirene tersebut mendekat atau menjauhi kita. Saat kendaraan mendekat, suara sirene terdengar lebih tinggi atau lebih tajam, sedangkan saat kendaraan menjauh, suara sirene terdengar lebih rendah atau lebih datar.
Persamaan Efek Doppler
Untuk menghitung perubahan frekuensi akibat efek Doppler, digunakan persamaan berikut:
jika sumber gelombang mendekat:
f’ = (v+vo) / (v-vO) * f
jika sumber gelombang menjauh:
f’ = (v-vo) / (v+vO) * f
Dimana:
- f’ adalah frekuensi yang diamati atau didengar oleh pengamat
- f adalah frekuensi asli atau frekuensi yang dihasilkan oleh sumber gelombang
- v adalah kecepatan suara dalam medium
- vo adalah kecepatan sumber gelombang dalam medium
- vO adalah kecepatan pengamat dalam medium
Cara Menghitung Efek Doppler
Untuk menghitung efek Doppler secara matematis, kita perlu mengetahui nilai-nilai variabel yang terkait. Berikut adalah langkah-langkah yang dapat dilakukan:
- Tentukan nilai frekuensi gelombang asli (f) yang dihasilkan oleh sumber.
- Tentukan nilai kecepatan suara dalam medium (v).
- Tentukan nilai kecepatan sumber gelombang (vo) dalam medium.
- Tentukan nilai kecepatan pengamat (vO) dalam medium.
- Tentukan apakah sumber gelombang mendekat atau menjauh dari pengamat.
- Gunakan persamaan efek Doppler yang sesuai untuk menghitung perubahan frekuensi yang diamati (f’).
Contoh Soal Efek Doppler
Sebuah kendaraan dengan kecepatan 20 m/s mengeluarkan suara berfrekuensi 500 Hz. Jika kecepatan suara dalam medium adalah 343 m/s, hitung frekuensi yang diamati oleh seorang pengamat ketika kendaraan tersebut mendekatinya dengan kecepatan 10 m/s.
Langkah 1: Tentukan nilai-nilai yang diketahui:
- f = 500 Hz
- v = 343 m/s
- vo = 20 m/s
- vO = 10 m/s
Langkah 2: Tentukan apakah sumber gelombang mendekat atau menjauh:
Kecepatan sumber gelombang (vo) adalah lebih besar dari kecepatan pengamat (vO). Jadi, sumber gelombang mendekati pengamat.
Langkah 3: Gunakan persamaan efek Doppler untuk menghitung frekuensi yang diamati (f’):
f’ = (v + vo) / (v – vO) * f
f’ = (343 + 20) / (343 – 10) * 500
f’ = 363 Hz
Jadi, frekuensi yang diamati oleh pengamat ketika kendaraan mendekatinya adalah 363 Hz.
FAQ (Frequently Asked Questions)
1. Apa faktor yang mempengaruhi efek Doppler?
Faktor-faktor yang mempengaruhi efek Doppler antara lain kecepatan sumber gelombang, kecepatan pengamat, dan kecepatan suara dalam medium. Selain itu, perubahan frekuensi juga dapat terjadi jika terdapat perubahan panjang gelombang.
2. Efek Doppler hanya terjadi pada gelombang suara?
Tidak, efek Doppler tidak hanya terjadi pada gelombang suara. Efek ini juga dapat terjadi pada gelombang elektromagnetik seperti cahaya. Contohnya, pergeseran merah dan biru dalam spektrum cahaya bintang adalah contoh efek Doppler.
3. Bagaimana aplikasi efek Doppler dalam kehidupan sehari-hari?
Aplikasi efek Doppler dalam kehidupan sehari-hari adalah dalam teknologi radar dan sonar. Radar menggunakan efek Doppler untuk mendeteksi objek yang bergerak, sedangkan sonar menggunakan efek Doppler untuk mengukur kecepatan dan kedalaman air dalam aktivitas seperti penyelaman selam dan navigasi kapal.
Kesimpulan
Secara singkat, efek Doppler adalah perubahan frekuensi gelombang jika sumber gelombang atau pengamat gelombang bergerak relatif terhadap satu sama lain. Perubahan frekuensi ini dapat diamati pada gelombang suara dan juga gelombang elektromagnetik seperti cahaya.
Penghitungan efek Doppler dapat dilakukan dengan menggunakan persamaan yang tepat dan mengetahui nilai-nilai variabel yang terlibat. Faktor-faktor yang mempengaruhi efek Doppler antara lain kecepatan sumber gelombang, kecepatan pengamat, dan kecepatan suara dalam medium.
Aplikasi efek Doppler dapat ditemukan dalam teknologi radar dan sonar, yang memiliki berbagai manfaat dalam kehidupan sehari-hari. Misalnya, radar digunakan untuk mendeteksi objek bergerak, sedangkan sonar digunakan untuk navigasi kapal dan kegiatan penyelaman selam.
Untuk lebih memahami efek Doppler, penting bagi pembaca untuk mempelajari dan melatih kemampuan dalam menghitung perubahan frekuensi gelombang menggunakan persamaan efek Doppler. Dengan demikian, pembaca dapat mengamati dan mengaplikasikan efek Doppler dalam berbagai situasi kehidupan sehari-hari.
