Efek Doppler Pada Gelombang Bunyi Fisika

Pengertian Efek Doppler dan Penemunya

Kita mendengar bunyi di sekitar kita dalam sehari-hari terdengar berbeda jika sumber bunyi dan pendengar bergerak relatif baik saat mendekat atau menjauhi.

Sebagai contoh, saat kita menaiki sepeda motor di jalan raya atau berhenti di pinggir jalan, kemudian berpapasan dengan mobil ambulan atau mobil patroli yang membunyikan sirine. Kenyaringan bunyi sirine yang terdengar akan makin keras atau nyaring saat bergerak saling mendekati dan bunyi akan terdengar semakin lemah saat bergerak saling menjauh. Hal ini terjadi disebabkan perubahan frekuensi yang terdengar oleh pendengar atau pengamat. Efek yang terjadi tersebut dinamakan efek Doppler.

Jadi efek Doppler adalah peristiwa terjadinya perubahan frekuensi bunyi yang diterima oleh pendengar berubah akibat gerakan relatif antara sumber bunyi dan pendengar. Atau pengertian lain, peristiwa naik turunnya frekuensi bunyi yang terdengar disebut efek Doppler.

Perubahan frekuensi yang terdengar oleh pendengar karena sumber bunyi atau pendengar yang bergera saat mendekati maupun menjauhi. Jika sumber bunyi bergerak mendekati pendengar, maka pendengar akan menerima getaran bunyi yang lebih banyak sehingga frekuensi bunyi terdengar lebih tinggi. Jika sumber bunyi bergerak menjauhi pendengar, maka pendengar akan menerima getaran bunyi yang lebih sedikit, sehingga frekuensi bunyi terdengar lebih rendah dari frekuensi asli sumber bunyi. Keras dan lemahnya bunyi yang terdengar bergantung pada frekuensi yang diterima pendengar. 

Besar kecil perubahan frekuensi yang teriadi bergantung dari cepat rambat gelombang bunyi dan perubahan kecepatan relatif antara pendengar dan sumber bunyi.

Peristiwa atau gejala efek diatas pertama kali dikemukakan oleh Christian Johann Doppler pada tahun 1942 dan diteliti secara eksperimen dilakukan oleh Buys Ballot pada tahun 1945.

Rumus Efek Doppler

Jika suatu sumber bunyi mengeluarkan bunyi dengan frekuensi fs dan bergerak dengan kecepatan Vs dan pendengar bergerak dengan kecepatan Vp dan kecepatan rambat gelombang bunyi adalah V maka frekuensi bunyi yang diterima oleh pendengar fp dan gerakan relatif antara sumber bunyi dengan pendengar, maka persamaan efek Doppler dapat dirumuskan sebagai berikut:

Keterangan:
fp = frekuensi yang didengar oleh pendengar (Hz),
fs =frekuensi sumber bunyi (Hz),
V = kecepatan bunyi di udara (m/s),
Vp = kecepatan pendengar (m/s), dan
Vs = kecepatan sumber bunyi (m/s).

Aturan Tanda (+)/(-) Pada Vp dan Vs:

• Vp bernilai positif (+) jika pendengar mendekati sumber bunyi.
• Vp bernilai negatif (-) jika pendengar menjauhi sumber bunyi.
• Vp = nol jika pendengar diam.
• Vs bernilai positif (+) jika sumber bunyi menjauhi pendengar.
• Vs bernilai negatif (-) jika sumber bunyi mendekati pendengar.
• Vs = nol jika sumber diam.

Soal dan Penyelesaian Efek Doppler Gelombang Bunyi

1. Suatu sumber bunyi dengan frekuensi 700 Hz, bergerak berlawanan arah dengan pendengar yang bergerak dengan kelajuan 20 m/s, ternyata frekuensi sumber bunyi yang didengar 620 Hz. Jika kelajuan perambatan bunyi di udara 330 m/s, berapakah kecepatan gerak sumber bunyi.

Penyelesaian:

2. Sebuah sumber bunyi dengan frekuensi sekitar 1024 Hz bergerak mendekati seorang pengamat dengan kecepatan 34 m/s. Cepat rambat bunyi 340 m/s. Jika pengamat bergerak menjauhi sumber bunyi dengan kecepatan 17 m/s, tentukan frekuensi bunyi yang didengar oleh pengamat!

Penyelesaian:

3. Sebuah sumber bunyi bergerak dengan laju a m/s mendekati pendengar yang diam, pendengar mendengar bunyi dengan frekuensi f1 Hz. Jika sumber bunyi diam sedang pendengar bergerak dengan laju a m/s terdengar bunyi dengan frekuensi f2 Hz. Jika laju rambat bunyi di udara v m/s, maka perbandingan f1 dengan f2 adalah ....

Penyelesaian:

4. Sebuah mobil bergerak dengan kecepatan 36 km/jam, membunyikan klakson yang frekuensinya 660 Hz. Jika mobil tersebut bergerak dengan arah mendekat pendengaran yang diam, maka besarnya frekuensi yang didengar oleh pendengar tersebut adalah ..

a. 640 Hz

b. 660 Hz

C. 680 Hz

d. 700 Hz

e. 720 Hz

Penyelesaian:

5. Seorang penerbang yang pesawat terbangnya menuju ke menara bandara mendengar bunyi 2000 Hz. Jika sirine di menara memancarkan bunyi dengan frekuensi 1650 Hz dan cepat rambat bunyi di udara 330 m/s, maka kecepatan pesawat udara itu adalah

a. 60 km/jam

b. 70 km/jam

c. 216 km/jam

d. 252 km/jam

e. 600 km/jam
Penyelesaian:

6. Sebuah mobil ambulace bergerak dengan kecepatan 36 km/jam mendekati pendengar yang berdiri di tepi jalan sambil membunyikan sirine dengan frekuensi 660 Hz. Bila cepat rambat bunyi di udara 340 m/s, berapa frekuensi yang didengar oleh pendengar?

Penyelesaian:

7. Seseorang meniup terompet dengan frekuensi 1008 Hz sambil bergerak dengan kecepatan 4 m/s menuju si Unyil yang bergerak mendekatinya dengan kecepatan 2 m/s. Bila cepat rambat bunyi di udara 340 m/s maka frekuensi terompet yang didengar si Unyil adalah ..
A. 984 Hz
D. 1026 Hz
E. 1054 Hz
B. 990 Hz
C. 1014 Hz

Penyelesaian:

8. Sumber bunyi bergerak dengan kecepatan 20 m/s menjauhi pendengar diam. Jika frekuensi sirene 450 Hz dan cepat rambat bunyi di udara 340 m/s, maka frekuensi sirene yang terdengar oleh pendengar

A. 525 Hz

D. 400 Hz

E. 378 Hz

B. 470 Hz

C. 425 Hz

Penyelesaian:

9. Kereta bergerak dengan laju 72 km/jam menuju stasion sambil membunyikan pluitnya. Bunyi pluit terdengar oleh kepala stasion dengan frekuensi 720 Hz. Laju suara di udaara 340 m/s. Maka frekuensi pluit adalah ..

A. 640 Hz

D. 700 Hz

B. 760 Hz

E. 720 Hz

C. 680 Hz

Penyelesaian:

10. Sebuah kereta api bergerak dengan kecepatan 30 m/s mendekati stasiun. Peluit kereta api yang berfrekuensi 2000 Hz dibunyikan. Kecepatan bunyi dalam udara 340 m/s. Bunyi yang didengar oleh orang yang berada di stasiun kereta api itu berfrekuensi (dalam kilohertz) adalah ...

A. 6.2

B. 5.2

C. 4.2

D. 3,2

E. 2,2

Penyelesaian:

11. Suatu sumber bunyi bergerak dengan kecepatan 10 m/s menjauhi seorang pendengar yang tidak bergerak. Jika frekuensi bunyi 400 Hz dan kecepatan perambatannya 390 m/s. maka frekuensi gelombang bunyi yang terdengar adalah ...

Penyelesaian:

12. Sebuah garpu tala yang diam, bergetar dengan frekuensi 384 Hz. Garpu tala lain yang bergetar dengan frekuesi 380 Hz dibawa seorang anak yang berlari menjauhi garpu tala pertama. Kecepatan rambatan bunyi di udara 320 m/s. Jika anak itu tidak mendengar layangan, berarti kecepatan anak itu:

A. 3,20 m/s

D. 2.33 m/s

B. 3.33 m/s

E. 4.23 m/s

C. 5.20 m/s

Penyelesaian:

13. Sebuah sumber bunyi dengan frekuensi 1024 Hz bergerak mendekati seorang pengamat dengan kecepatan 34 meter/sekon. Kecepatan rambat bunyi adalah sebesar 340 meter/sekon. Jika pengamat bergerak menjauhi sumber bunyi dengan kecepatan 17 meter/sekon, maka frekuensi bunyi yang didengar oleh pengamat adalah ...

A. 920 Hz

D. 1220 Hz

B. 1080 Hz

E. 1320 Hz

C. 1120 Hz

Penyelesaian:

14. Suatu sumber bunyi bergerak dengan kecepatan 10 m/s menjauhi seorang pendengar yang tidak bergerak. Jika frekuensi bunyi 310 Hz dan cepat rambat bunyi 300 m/s maka frekuesi bunyi yang terdengar adalah..

D. 310 Hz

A. 380 Hz

E. 420 Hz

B. 390 Hz

C. 300 Hz

Penyelesaian:

15. Sebuah sumber bunyi dengan frekuensi 918 Hz, bergerak mendekati seorang pengamat dengan kecepatan 34 m/s. Kecepatan rambat bunyi di udara 340 ms. Jika pengamat bergerak dengan kecepatan 17 m/s searah dengan gerak sumber bunyi, frekuensi yang terdengar oleh pengamat adalah ...

Penyelesaian:

Sumber:

1. Rinawan Abadi dan Supardianningsih. 2013. Fisika untuk SMA/MA Kelas XII. Klaten: Intan Pariwara.

2. Iksa Sulistiawati. 2017. Fisika untuk SMA/MA Kelas XI Semester 2. Sukoharjo: Kesowo.
3. Ketut Lasmi. 2004. Bimbingan Pemantapan Fisika untuk SMA. Bandung: Yrama Widya.
4. Tim New Master Star. 2012. Modul Fisika Untuk SMA/MA Semester 1. Surakarta: Media Karya Putra.