Efek Doppler: Perubahan Frekuensi Karena Gerakan
Efek Doppler adalah fenomena perubahan frekuensi atau panjang gelombang yang diterima oleh pengamat karena adanya gerakan relatif antara sumber bunyi dan pengamat. Efek ini bisa kita rasakan ketika mendengar suara sirene ambulans mendekat dan menjauh — terdengar lebih tinggi saat mendekat, dan lebih rendah saat menjauh.
Penjelasan Fisika Efek Doppler
Saat sumber bunyi atau pendengar bergerak, jarak antara keduanya berubah, sehingga gelombang bunyi yang diterima juga berubah. Inilah yang menyebabkan frekuensi terdengar berbeda.
Efek Doppler berlaku untuk semua gelombang, termasuk gelombang bunyi dan cahaya. Pada gelombang bunyi, medium perambatan (seperti udara) memengaruhi hasil efek Doppler.
Rumus Efek Doppler (Gelombang Bunyi)
Frekuensi bunyi yang didengar (\(f'\)) dinyatakan dengan:
\[ f' = f \left( \frac{v \pm v_p}{v \mp v_s} \right) \]
- \(f'\): frekuensi yang diterima oleh pendengar
- \(f\): frekuensi sumber bunyi
- \(v\): kecepatan bunyi di udara
- \(v_p\): kecepatan pendengar
- \(v_s\): kecepatan sumber bunyi
Tanda + atau - ditentukan berdasarkan arah gerak:
- Gunakan tanda + untuk gerak menuju, dan − untuk gerak menjauhi.
- Numerator (atas): gerakan pendengar
- Denominator (bawah): gerakan sumber
Jadi:
- Jika sumber mendekat: gunakan − pada penyebut
- Jika sumber menjauh: gunakan + pada penyebut
- Jika pendengar mendekat: gunakan + pada pembilang
- Jika pendengar menjauh: gunakan − pada pembilang
Contoh Soal
Sebuah ambulans bergerak mendekati pendengar dengan kecepatan 20 m/s, membawa sirene dengan frekuensi 800 Hz. Kecepatan bunyi di udara adalah 340 m/s. Hitunglah frekuensi yang didengar!
Karena sumber mendekat dan pendengar diam, maka:
\[ f' = f \left( \frac{v}{v - v_s} \right) = 800 \left( \frac{340}{340 - 20} \right) = 800 \left( \frac{340}{320} \right) = 850 \, \text{Hz} \]
Jadi frekuensi yang terdengar adalah 850 Hz, lebih tinggi daripada frekuensi sebenarnya.
Efek Doppler dalam Kehidupan Nyata
- Sirene kendaraan darurat (ambulans, polisi)
- Radar dan pemantauan kecepatan (speed gun)
- Penentuan kecepatan bintang dan galaksi (astronomi)
- USG Doppler pada bidang medis (mengukur aliran darah)
Efek Doppler menjelaskan perubahan bunyi akibat gerakan relatif antara sumber dan pengamat. Pemahaman efek ini penting dalam banyak bidang, dari lalu lintas hingga kosmologi!