Efek Doppler merupakan salah satu penemuan yang memiliki dampak cukup besar dan penting. Nggak hanya pada bidang Fisika, melainkan juga bidang ilmu lainnya.

Waktu gue lagi nungguin bus di halte, gue mendengar ada suara sirine ambulans dari kejauhan. Suara tersebut semakin mendekat ke arah gue berdiri.

Semakin ambulans mendekat, maka suara sirinenya akan semakin jelas dan keras gue dengarkan. Namun, setelah ambulans melewati gue dan berlalu menjauh, suara sirinenya berubah menjadi lebih rendah hingga nggak terdengar lagi.

efek Doppler pada mobil ambulans — Intensitas suara sirine ambulans berbeda saat mendekat dan menjauh. (Arsip Zenius)

Kenapa ya, kok bisa seperti itu? Apakah sopir ambulans sengaja mengubah volume sirinenya? Ya kali, gabut banget si sopir, sempat-sempatnya naik-turunin volume tiap kali melewati gue.

Ternyata, sopir ambulans nggak mengganti volume suaranya dengan sengaja. Dia nggak se-gabut itu kok, guys.

Ada suatu efek yang memengaruhi perubahan volume pada nada sirine, yaitu efek Doppler.

Daftar Isi

Apa Itu Efek Doppler?

Coba deh elo perhatikan pengertian efek Doppler atau Doppler effect di bawah ini.

Efek Doppler adalah perubahan frekuensi atau panjang gelombang pada penerima yang sedang bergerak relatif terhadap sumber gelombang.

Contoh efek Doppler pada gelombang bunyi yang paling sederhana adalah saat elo mendengar suara sirine ambulans atau pemadam kebakaran dari jauh, kemudian mendekat, dan menjauhi elo lagi. Volume suara dari sirine yang elo dengar tersebut berbeda kan?

Nah, itu salah satu contoh peristiwa efek Doppler yang sering elo temukan. Apakah ada contoh lainnya? Ada. Namun, sebelum ke contoh, gue mau sedikit flashback ke masa di mana efek tersebut baru ditemukan.

Baca Juga: Bunyi Hukum Kepler 1, 2, dan 3

Sejarah Efek Doppler

Siapa sih yang pertama kali menjelaskan Doppler effect?

gambar penemu efek Doppler — Christian Doppler. (dok. Store Norske Leksikon)

Yap, tepat sekali. Dari namanya saja sudah terlihat ya, bahwa Doppler effect ini dijelaskan pertama kali oleh fisikawan Austria, Christian Doppler, pada tahun 1842.

Doppler effect merupakan salah satu fenomena yang penting dalam kehidupan sehari-hari. Nggak hanya bagi ilmu Fisika saja, melainkan juga disiplin ilmu lainnya, seperti ilmu Astronomi.

Efek Doppler mendukung teori bahwa jagat raya mengembang atau memuai. Hal itu dijelaskan dalam efek Doppler pada gelombang elektromagnetik.

Gelombang yang dipancarkan oleh sumbernya, seperti gelombang cahaya, akan berjalan menuju pengamat atau pendengar dan gelombang tersebut akan dikompresi. Sebaliknya, ketika gelombang tersebut menjauh dari pengamat, maka gelombang akan mengembang.

Bingung ya?

Teori jagat raya mengembang atau memuai ini memang dijelaskan dalam hukum Hubble. Buat elo yang penasaran dengan hukum Hubble, gue punya rekomendasi artikel tentang penemu hukum tersebut nih.

Balik lagi deh ke Doppler effect. Setelah mengetahui pengertian dan sejarah singkatnya, kita lanjut ke rumus atau cara menghitung Doppler effect, yuk!

Rumus Efek Doppler

Elo sudah mengetahui kalau pergerakan sirine ambulans dan pendengar—kita—akan menghasilkan frekuensi yang berbeda. Lalu, apakah kemudian elo bertanya-tanya, “Gimana cara menghitung frekuensi yang diterima pendengar setiap kali si ambulans mendekat dan menjauh?”.

Jawabannya ada di sini. Berikut ini cara menghitung frekuensi pendengar pada efek Doppler:

Keterangan:

f_p: frekuensi pendengar

f_s: frekuensi sumber bunyi

v: kecepatan bunyi

v_p: kecepatan pendengar

v_s: kecepatan sumber bunyi

Dari persamaan di atas, diketahui bahwa frekuensi pendengar berbanding lurus dengan frekuensi sumber bunyi, nggak berbanding lurus dengan kecepatan pendengar dan kecepatan bunyi, serta nggak berbanding terbalik dengan kecepatan sumber bunyi.

Nah lho, bingung nggak sama uraian di atas? Kalau gue sih jujur bingung. Hehe.

Untuk mempermudah dalam memahami persamaan di atas, kita pakai analogi suara sirine ambulans, yuk!

Ketika sirine ambulans sebagai sumber bunyi bergerak mendekati kita, maka frekuensi akan lebih tinggi, karena v_s bernilai negatif (-). Sebaliknya, ketika sirine ambulans menjauhi kita, maka v_s akan bernilai positif (+), sehingga frekuensi akan semakin rendah.

ilustrasi sirine ambulans mendekat dan menjauhi pendengar — Efek Doppler ketika sumber suara mendekati dan menjauhi pendengar. (Arsip Zenius)

Sekarang, coba ubah posisi kita. Ketika kita sebagai pendengar mendekati sumber suara, maka nilai v_p akan bernilai positif (+), sehingga frekuensi akan semakin tinggi. Sedangkan, v_p akan menjadi negatif (-) ketika kita menjauhi sumber suara.

ilustrasi pendengar mendekat dan menjauhi sirine ambulans — Efek Doppler ketika pendengar mendekat dan menjauhi sumber suara. (Arsip Zenius)

Bisa kita simpulkan bahwa bunyi yang didengar oleh pendengar akan menghasilkan nilai frekuensi yang semakin besar, jika sumber bunyi dan pendengar bergerak saling mendekat.

Jadi, supaya frekuensinya makin tinggi, dibutuhkan usaha dari kedua belah pihak. Jangan kayak doi, maunya diusahain, tapi nggak mau usaha balik, ya nggak akan sefrekuensi dong!

Aplikasi Rumus Efek Doppler

Oke, tanpa berlama-lama lagi, kita langsung cemplungin angka-angkanya ke dalam rumus, yuk! Misalnya ada soal seperti ini.

Sebuah ambulans bergerak dengan kecepatan 20 m/s menjauhi orang di pinggir jalan. Sopir ambulans menyalakan sirine dengan frekuensi 400 Hz. Jika cepat rambat udara pada saat itu adalah 380 m/s, maka berapakah frekuensi yang didengar oleh orang di pinggir jalan?

Diketahui:

v_s: 20 m/s

f_s: 400 Hz

v: 380 m/s

Ditanya: f_p

Jawab:

Kita lihat dulu keterangannya untuk menentukan nilai negatif dan positifnya. Oh, ternyata sumber bunyi menjauh (v_s positif), sedangkan pendengar diam (v_p = 0).

Kita masukkan rumusnya.

$Efek Doppler - Pengertian, Rumus, dan Contoh Soal 25$

Jadi, frekuensi yang didengar oleh orang di pinggir jalan adalah 380 Hz.

Manfaat Efek Doppler dalam Kehidupan Sehari-hari

Efek Doppler berlaku pada fenomena berubahnya suara ambulans ketika menjauh dan mendekati kita. Efek ini juga berlaku pada peristiwa lainnya, saat sumber bunyi atau pendengar bergerak relatif terhadap satu sama lainnya.

Berikut adalah manfaat dari adanya Doppler effect.

1. Mengukur Kecepatan Bintang dan Galaksi Terhadap Bumi

Gue udah bilang sebelumnya kalau efek ini tuh jangkauannya luas, nggak hanya disiplin ilmu Fisika saja. Salah satunya dalam bidang Astronomi, yaitu untuk mengukur kecepatan bintang dan galaksi saat menjauh dan mendekati Bumi—ini yang nantinya ada hubungannya dengan hukum Hubble ya, guys.

2. Mendiagnosis Masalah Vaskular

Manfaat efek Doppler yang membantu diagnosa medis terdapat dalam ekokardiogram dan ultrasonografi. Keduanya memanfaatkan Doppler effect untuk mengukur arah dan kecepatan aliran darah pada arteri dan vena. Intinya, efek ini dimanfaatkan untuk mendiagnosis masalah vaskular.

Uraian di atas bisa elo pelajari menggunakan video belajar Zenius dengan klik banner di bawah ini.

Contoh Soal Efek Doppler dan Pembahasannya

Sampai sini sudah paham kan betapa pentingnya efek Doppler dalam kehidupan kita? Nah, berhubung materi ini sering muncul dalam UTBK, gue ada beberapa contoh soal dan pembahasan yang bisa dijadikan sebagai referensi. Cekidot!

Contoh Soal 1

Kalau kita lihat persamaan hukum Doppler effect, bunyi yang didengar oleh pendengar memiliki nilai frekuensi yang semakin besar apabila ….

A. Sumber bunyi dan pendengar saling diam.

B. Sumber bunyi dan pendengar bergerak saling menjauh.

C. Sumber bunyi dan pendengar bergerak saling mendekat.

D. Sumber bunyi bergerak menjauh, sedangkan pendengar bergerak mendekat.

E. Sumber bunyi bergerak mendekat, sedangkan pendengar bergerak menjauh.

Jawab: C. Sumber bunyi dan pendengar bergerak saling mendekat.

Pembahasan: Berdasarkan persamaan Doppler effect, frekuensi bunyi yang didengar oleh pendengar akan semakin besar jika sumber bunyi dan pendengar saling mendekat.

Contoh Soal 2

Sebuah ambulans A melaju mendekati pendengar yang sedang berdiri di pinggir jalan dengan kecepatan 30 m/s. Frekuensi yang dihasilkan dari sirine ambulans tersebut sebesar 504 Hz. Dari arah berlawanan, ada mobil B yang juga melaju mendekati pendengar sambil membunyikan klakson dengan frekuensi 518 Hz dengan kecepatan 20 m/s. Jika cepat rambat bunyi di udara saat itu adalah 300 m/s, maka frekuensi yang didengar oleh pendengar adalah ….

Jawab: 5 Hz.

Pembahasan:

Diketahui:

v_sA: 30 m/s

v_X: 0

f_sA: 504 Hz

v_sB: 20 m/s

f_sB: 518 Hz

v: 300 m/s

Ditanya: f_p

Jawab:

$Efek Doppler - Pengertian, Rumus, dan Contoh Soal 26$

$Efek Doppler - Pengertian, Rumus, dan Contoh Soal 27$

f_to_t: f_pA – f_pB = 560 – 555 = 5 Hz.

Jadi, frekuensi yang didengar oleh pendengar adalah 5 Hz.

Contoh Soal 3

Seorang pilot membawa pesawatnya terbang menuju menara bandara dan mendengar bunyi sirine menara dengan frekuensi 2.000 Hz. Jika sirine menara tersebut memancarkan bunyi dengan frekuensi 1.700 Hz dan cepat rambat bunyi di udara saat itu adalah 340 m/s, maka tentukan kecepatan pesawat terbang tersebut!

Gue udah ngasih dua contoh perhitungan mengenai Doppler effect. Berarti elo udah paham kan cara menghitungnya? Jadi, khusus untuk soal nomor 3, gue nggak akan ngasih pembahasannya, ya. Coba elo kerjakan sendiri, oke?

*****

Gimana nih, sampai sini udah paham kan tentang pengertian, contoh, manfaat, dan rumus efek Doppler? Buat yang lebih menyukai belajar dengan nonton video, elo bisa mengakses materi UTBK lainnya di video Zenius. Elo juga bisa mencoba melatih kemampuan dengan level soal yang mirip UTBK beneran di Try Out bareng Zenius.