Makalah efek doppler

20

BAB I
PENDAHULUAN

Latar Belakang
Ketika kita sedang diam di pinggir jalan dan sebuah mobil ambulans yang sirinenya berbunyi sedang bergerak mendekati kita. Dan tak lama kemudian mobil melewati kita dan bergerak menjauhi kita. Jika kita mendengar bunyi sirine secara saksama akan kita dengar bahwa nada bunyi sirine leih tinggi ketika mobil mendekati kita dan lebih rendah ketika mobil menjauhi kita. Nada bunyi sirine berkaitan dengan frekuensi bunyi. dengan demikian dapat disimpulkan bahwa bila sumber bunyi dan pengamat saling bergerak relatif satu terhadap lainnya (menjauhi atau mendekati), frekuensi yang diterima pengamat tidak sama dengan frekuensi yang dipancarkan oleh sumber. Fenomena perubahan frekuensi karena pengaruh gerak relatif antara sumber bunyi dan pendengar, untuk pertama kalinya diamati oleh Christian Johann Doppler (1803-1853), seorang Fisikawan berkebangsaan Austria. Berkaitan dengan hal tersebut, di dalam makalah ini kami akan membahas tentang efek doppler.

Rumusan Masalah
Apa yang dimaksud dengan efek doppler?
Bagaimana persamaan efek doppler?
Bagaimana aplikasi efek doppler dalam kehidupan sehari-hari?

Tujuan
Mengetahui dan memahami pengertian efek doppler.
Mengetahui dan memahami rumus efek doppler.
Mengetahui dan memahami aplikasi efek doppler dalam kehidupan sehari-hari.

BAB II
PEMBAHASAN

Pengertian Efek Doppler
Secara umum, efek doppler dialami ketika ada suatu gerak relatif antara sumber gelombang dan pengamat. Ketika sumber bunyi dan pengamat bergerak saling mendekati, pengamat mendengar frekuensi bunyi yang lebih tinggi daripada frekuensi bunyi yang dipancarkan sumber tanpa adanya gerak relatif. Ketika sumber bunyi dan pengamat bergerak saling menjauhi, pengamat mendengar frekuensi bunyi yang lebih rendah daripada frekuensi sumber bunyi tanpa adanya gerak relatif.
Efek Doppler, dinamakan mengikuti tokoh fisika, Christian Johann Doppler. Efek Doppler adalah perubahan frekuensi atau panjang gelombang dari sebuah sumber gelombang yang diterima oleh pengamat, jika sumber suara/gelombang tersebut bergerak relatif terhadap pengamat/pendengar. Untuk gelombang yang umum dijumpai, seperti gelombang suara yang menjalar dalam medium udara, perhitungan dari perubahan frekuensi ini, memerlukan kecepatan pengamat dan kecepatan sumber relatif terhadap medium di mana gelombang itu disalurkan.

Rumus Efek Doppler
Efek doppler dialami ketika ada gerak relatif antar sumber bunyi dan pengamat. Jika cepat rambat bunyi diudara saat itu adalah v, kecepatan pengamat vp dan kecepatan sumber bunyi vs dan frekuensi yang dipancarkan sumber adalah fs, maka secara perhitungan frekuensi yang didengar oleh pengamat adalah:

fp = frekuensi pendengar (Hz)
fs = frekuensi sumber (Hz)
v = kecepatan bunyi di udara (340 m/s)
vp = kecepatan pendengar (m/s)
vs = kecepatan sumber (m/s)

Sumber Bunyi Bergerak dan Pengamat Diam
Jika sumber bunyi diam terhadap pengamat yang juga diam, frekuensi yang terdengar oleh pengamat sama dengan frekuensi yang di pancarkan oleh sumber bunyi. Frekuensi yang terdengar oleh pengamat akan berbeda jika ada gerak relatif antara sumber bunyi dan pengamat.
Untuk kasus sumber bunyi bergerak dan pengamat diam, frekuensi yang terdengar oleh pengamat dapat dirumuskan sebagai berikut.
Sumber Bunyi Bergerak Mendekat dan Pengamat Diam
Vs Vp = 0

Fs fp
fp= VV-Vsfs
fp= VV-Vsfs

Dengan
fs = frekuensi sumber bunyi (Hz)
fp = frekuensi yang didengar oleh pengamat (Hz)
vs = kecepatan sumber bunyi (m/s)

Sumber Bunyi Bergerak Menjauh Dan Pengamat Diam
Vs Vp = 0

fs fp
fp= VV+Vsfs
fp= VV+Vsfs

Dengan
fs = frekuensi sumber bunyi (Hz)
fp = frekuensi yang didengar oleh pengamat (Hz)
vs = kecepatan sumber bunyi (m/s)

Contoh soal:
Bagus berdiri di tepi jalan. Dari kejauhan datang sebuah mobil ambulan bergerak mendekati bagus, kemudian lewat didepannya, lalu menjauhinya dengan kecepatan tetap 20 m/s. Jika frekuensi sirine yang dipancarkan mobil ambulan 8.640 Hz, dan kecepatan gelombang bunyi di udara 340m/s, tentukanlah frekuensi sirine yang didengarkan bagus pada saat mobil ambulan mendekati dan menjauhi Bagus!
Diketahui :
V=340 ms-1; vs= 20 ms-1; dan fs = 8.640 Hz
Pada saat mobil ambulan mendekati Bagus.
fp= v/(v-vs ) fs ----------- fp= ((340 ms-1)/(340 ms-1- 20 ms-1) 8.640 Hz = 9.180 Hz
Pada saat mobil ambulan menjauhi Bagus.

fp= v/(v+ vs ) fs ----------- fp= (340 ms-1)/(340 ms-1)+ 20 ms-1 ) 8.640 Hz = 8.160 Hz
Jadi pada saat mobil ambulan mendekati Bagus, frekuensi sirine yang terdengar 9.180 Hz. Akan tetapi, pada saat mobil ambulan menjauhi Bagus mendengar frekuensi sirine sebesar 8.160 Hz.

Sumber Bunyi Diam dan Pengamat Bergerak
Jika pengamat bergerak dan sumber bunyi diam, frekuensi yang terdengar oleh pengamat berbeda dengan frekuensi yang dipancarkan sumber bunyi. Frekuensi yang terdengar tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut:
Sumber Bunyi Diam Dan Pengamat Bergerak Mendekat
Vs = 0 Vp

fs fp
fp= V+VpVfs
fp= V+VpVfs

Sumber Bunyi Diam Dan Pengamat Bergerak Menjauh
Vs = 0 Vp

fs fp
fp= V-VpVfs
fp= V-VpVfs

Contoh Soal:
Deretan gerbong kereta api yang ditarik oleh sebuah lokomotif bergerak meninggalkan stasiun Tanjung Karang dengan kelajuan 36 km/jam. Ketika itu, seorang petugas di stasiun meniup peluit dengan frekuensi 1.700 Hz. Jika kecepatan perambatan gelombang bunyi di udara 340 m/s, tentukanlah frekuensi bunyi peluit yang didengar oleh seorang pengamat didalam kereta api!
Diketahui : vp = 36 Km/jam = 10m/s ; vs= 340 m/s; fs = 1.700 Hz
Ditanya : fp…….?
Jawab: fp= [(v - vp)/v] fs
= (340 m/s - 10m/s) x 1.700 Hz
340 m/s
= 1650 Hz
Jadi frekuensi peluit yang terdengar oleh pengamat dalam kereta api sebesar 1.650 Hz.
Sumber Bunyi dan Pengamat Bergerak
Jika salah satu dari pengamat atau sumber bunyi mendekati , fp > fs;
Jika salah satu dari pengamat atau sumber bunyi menjauhi, fp < fs ;
Secara umum, persamaan Efek Doppler untuk sumber bunyi s dan pengamat p (keduanya bergerak) adalah :
Sumber bunyi bergerak mendekat dan pengamat mendekat
Vs Vp

fs fp
fp= V+VpV-Vsfs
fp= V+VpV-Vsfs

Sumber bunyi bergerak menjauh dan pengamat bergerak menjauh
Vs Vp

fs fp
fp= V-VpV+Vsfs
fp= V-VpV+Vsfs

Sumber bunyi bergerak mendekat dan pengamat bergerak menjauh
Vs Vp

fs fpfp= V-VpV-Vsfs
fp= V-VpV-Vsfs

Sumber bunyi bergerak menjauh dan pengamat bergerak mendekat
Vs Vp

fs fp
fp= V+VpV+Vsfs
fp= V+VpV+Vsfs

Contoh soal
Sebuah mobil sirine melintas dengan kecepatan 10m/s dengan frekuensi bunyi 400Hz. Kemudian dari arah yang berlawanan melintas seorang pengendara motor melintas dengan kecepatan 5 m/s. Tentukan frekuensi suara sirine yang didengar oleh pengendara sepeda motor saat mendekati dan menjauhi.
jawab:
diketahui: Vs : 10 m/s
fs : 400Hz
Vp : 5 m/s
V : 340 m/s
ditanya : 1. fp mendekat……?
2. fp menjauh…….?
jawab : 1. fp=V+VpV-Vsfs
= 340+5340-10400
= 418,18 Hz
2. fp=V-VpV+Vsfs
= 340-5340+10400
= 382,9 Hz
Jadi, pada saat pendengar dan sumber suara mendekat frekuensi suara yang didengar oleh pendengar adalah 418,18 Hz, dan pada saat pendengar dan sumber suara saling menjauh frekuensi suara yang didengar oleh pendengar adalah 382,9 Hz.

4. Sumber Bunyi Diam Dan Pengamat Diam
Jika pengamat diam dan sumber bunyi diam , fp = fs;
Jika s dan p sama – sama diam, vs = 0 dan vp= 0 fp = fs.

Aplikasi Efek Doppler dalam Kehidupan Sehari-hari
Radar (Radio Detection and Ranging)
Secara umum dalam teknologi radar terdapat tiga komponen utama yaitu antena, transmitter, dan receiver. Antena radar adalah suatu antena reflektor berbentuk parabola yang menyebarkan energi elektromagnetik dari titik fokusnya dan dicerminkan melalui permukaan yang berbentuk parabola sebagai berkas sempit (gbr.A). Antena radar merupakan dwikutub (gbr.B). Input sinyal yang masuk dijabarkan dalam bentuk phased-array yang merupakan sebaran unsur-unsur objek yang tertangkap antena dan kemudian diteruskan ke pusat sistem radar. Transmitter pada sistem radar berfungsi untuk memancarkan gelombang elektromagnetik melalui reflektor antena agar sinyal objek yang berada pada daerah tangkapan radar dapat dikenali. Sedangkan Receiver pada sistem radar berfungsi untuk menerima pantulan kembali gelombang elektromagnetik dari sinyal objek yang tertangkap radar melalui reflektor antena, umumnya Receiver mempunyai kemampuan untuk menyaring sinyal agar sesuai dengan pendeteksian serta dapat menguatkan sinyal objek yang lemah dan meneruskan sinyal objek tersebut ke pemroses data dan sinyal serta menampilkan gambarnya di layar monitor. Dalam kehidupan sehari-hari banyak sekali aplikasi dari radar misalnya pada saat kita pergi ke pertokoan, mal, dan supermarket. Biasanya kita akan menemui pintu yang otomatis membuka saat ada yang mendekat. Pada saat ada yang mendekati ke pintu, gelombang mikro dipancarkan dan menumbuk tubuh kita kemudian gelombang mikro tersebut dipantulkan dan diterima oleh Receiver yang dihubungkan dengan program komputer yang secara otomatis memerintahkan pintu untuk membuka. Saat gelombang mikro yang dipancarkan tidak lagi dipantulkan, pintu diperintahkan untuk menutup kembali.
Di bidang kesehatan efek doppler digunakan utk memonitor aliran darah melalui pembuluh nadi utama. Gelombng ultrasonik frekuensi 5-10 MHz diarahkn menuju ke pembuluh nadi dan suatu penerima R akan mendeteksi sinyal hambur pantul. Freq tampak dari sinyal pantul yang diterima bergantung pada kecepatan aliran darah. Pengukuran ini efektif utk mendeteksi trombosis (penyempitan pembuluh darah) karena trombosis bisa menyebabkan perubahan yang cukup signifikan pada aliran darah.
Efek doppler diaplikasikan oleh ilmuan pada alat USG (Ultrasonografi), dengan memanfaatkan gelombang pantul dan gelombang datang.

BAB III
PENUTUP

Kesimpulan
Efek Doppler adalah perubahan frekuensi atau panjang gelombang dari sebuah sumber gelombang yang diterima oleh pengamat, jika sumber suara/gelombang tersebut bergerak relatif terhadap pengamat/pendengar.
Persamaan Efek Doppler

vs = kecepatan sumber (m/s)

SUMBER BUNYI
PENGAMAT
RUMUS
KETERANGAN
Mendekat
Diam
fp= vv-vsfs
fp > fs
Menjauh
Diam
fp= vv+vsfs
fp < fs
Diam
Mendekat
fp= v+vpvfs
fp > fs
Diam
Menjauh
fp= v-vpvfs
fp < fs
Mendekat
Mendekat
fp= v+vpv-vsfs
fp > fs
Mendekat
Menjauh
fp= v-vpv-vsfs
fp > fs
Menjauh
Mendekat
fp= v+vpv+vsfs
fp < fs
Menjauh
Menjauh
fp= v-vpv+vsfs
fp < fs
Diam
Diam
fp= fs
fp = fs (bukan efek doppler)

Aplikasi efek doppler dalam kehidupan sehari-hari yaitu pada radar, di bidang kesehatan efek doppler digunakan utk memonitor aliran darah melalui pembuluh nadi utama, pada alat USG (Ultrasonografi), dan lain-lain.

Saran
Semoga dengan adanya makalah ini, kita tahu tentang efek doppler dan tahu penerapannya dalam kehidupan sehari-hari.

DAFTAR PUSTAKA

Marthen Kanginan. 2006. Fisika untuk SMA Kelas XII Semester 1. Jakarta: Erlangga.
Supiyanto. 2007. Fisika untuk SMA Kelas XII. Jakarta: Phibeta.
Mahmudin. 2009. Gambar Efek Doppler. Diunduh dari http://www.fisikamahmud.blogspot.com pada tanggal 24 September 2012.
Fisika. 2010. Efek Doppler. Diunduh dari http://fisika79.wordpress.com pada tanggal 24 September 2012.
Ari W Aryandi. 2010. Aplikasi Radar. Diunduh dari http://aryandi28.blogspot.com pada tanggal 25 September 2012.

LAMPIRAN

Bagaimana pengaruh angin ketika pengamat diam dan sumber bunyi bergerak mendekati dan angin tersebut berlawanan dengan sumber bunyi? (Aji Sucahyo/01/K7111502)
Jawab : Pada efek doppler terjadi relatif dan kecepatan bunyi di udara sudah ditetapkan sebesar 340 m/s, sehingga untuk menentukan frekuensi pendengar tersebut dapa menggunakan rumus efek doppler dengan kecepatan bunyi di udara 340 m/s.

Apakah dapat terjadi efek doppler di dalam kelas? (Eko Prayudi/11/K7111512)
Jawab : Di dalam kelas tidak dapat terjadi efek doppler karena antara sumber bunyi dan pendengar saling diam, dan efek doppler terjadi ketika antara sumber bunyi atau pendengar saling bergerak baik menjauh atau mendekat.

Jika ada konser musik dan kita sebagai pendengar menjauhi suara konser musik, apakah ada kaitannya antara frekuensi pendengar dan nada bunyi? apakah nada bunyi juga ikut berubah? (M.Amin Rois/28/K7111529)
Jawab : Dalam hal ini frekuensi pendengar lebih kecil daripada frekuensi sumber bunyi karena terjadi efek doppler. Dan nada bunyi konser tetap dan tidak berubah.

LAPORAN DEMONSTRASI
EFEK DOPPLER

Tujuan
Untuk menentukan frekuensi suara yang didengar oleh pengamat terhadap sumber bunyi.
Landasan Teori
Efek Doppler dikemukakan pertama kali oleh Christian Andreas Doppler. Efek doppler adalah perubahan frekuensi atau panjang gelombang dari sebuah sumber gelombang yang diterima oleh pengamat, jika sumber suara/gelombang tersebut bergerak relatif terhadap pengamat/pendengar.
Efek doppler dialami ketika ada gerak relatif antar sumber bunyi dan pengamat. Jika cepat rambat bunyi diudara saat itu adalah v, kecepatan pengamat vp dan kecepatan sumber bunyi vs dan frekuensi yang dipancarkan sumber adalah fs, maka secara perhitungan frekuensi yang didengar oleh pengamat adalah:

vs = kecepatan sumber (m/s).

Alat dan Bahan
Manusia sebagai pengamat
Sumber bunyi (suara sirine)

Langkah Kerja
Sumber bunyi di bunyikan dengan frekuensi 400 Hz
Pengamat mendengar bunyi
Amati, jika:
Sumber bunyi bergerak mendekat dengan kecepatan 10m/s, pendengar diam
Sumber bunyi bergerak menjauh dengan kecepatan 10m/s, pendengar diam
Sumber bunyi diam, pendengar bergerak mendekat dengan kecepatan 5m/s
Sumber bunyi diam, pendengar bergerak menjauh dengan kecepatan 5m/s
Sumber bunyi bergerak mendekat dengan kecepatan 10m/s, pendengar bergerak mendekat dengan kecepatan 5m/s
Sumber bunyi bergerak mendekat dengan kecepatan 10m/s, pendengar bergerak menjauh dengan kecepatan 5m/s
Sumber bunyi bergerak menjauh dengan kecepatan 10m/s, pendengar bergerak mendekat dengan kecepatan 5m/s
Sumber bunyi bergerak menjauh dengan kecepatan 10m/s, pendengar bergerak menjauh dengan kecepatan 5m/s
Sumber bunyi diam, pendengar diam.
Menghitung frekuensi pengamat pada tabel hasil pengamatan.

Hasil Pengamatan
SB
P
Rumus
V
Vs
Vp
fs
fp
Mendekat
Diam
fp= vv-vsfs
340ms
10 ms
0 ms
400Hz
412,12Hz
Menjauh
Diam
fp= vv+vsfs
340ms
10 ms
0ms
400Hz
388,57Hz
Diam
Mendekat
fp= v+vpvfs
340ms
0 ms
5 ms
400Hz
405,88Hz
Diam
Menjauh
fp= v-vpvfs
340ms
0 ms
5 ms
400Hz
394,11Hz
Mendekat
Mendekat
fp= v+vpv-vsfs
340ms
10 ms
5 ms
400Hz
418,18Hz
Mendekat
Menjauh
fp= v-vpv-vsfs
340ms
10 ms
5 ms
400Hz
406,06Hz
Menjauh
Mendekat
fp= v+vpv+vsfs
340ms
10 ms
5 ms
400Hz
394,28Hz
menjauh
Menjauh
fp= v-vpv+vsfs
340ms
10 ms
5 ms
400Hz
382,85Hz
Diam
Diam
fp= fs
340ms
0 ms
0 ms
400Hz
400Hz

Pembahasan
Diketahui : Vp = 0 m/s V = 340 m/s
Vs = 10 m/s fs = 400 Hz
Ditanya : fp....?
Sumber Bunyi Bergerak Mendekat dan Pengamat Diam
Jawab : fp= vv-vsfs
= 340 m/s340 m/s-10 m/s400 Hz
= 340 m/s330 m/s400 Hz
= 412,12 Hz
Sumber Bunyi Bergerak Menjauh dan Pengamat Diam
Jawab : fp= vv+vsfs
= 340 m/s340 m/s +10 m/s400 Hz
= 340 m/s350 m/s400 Hz
= 388,57 Hz

Vs = 0 m/s fs = 400 Hz
Ditanya : fp....?
Sumber Bunyi Diam dan Pengamat Bergerak Mendekat
Jawab : fp= v+vpvfs
= 340 m/s+5 m/s340 m/s400 Hz
= 345 m/s340 m/s400 Hz
= 405,88 Hz
Sumber Bunyi Diam dan Pengamat Bergerak Menjauh
Jawab : fp= v-vpvfs
= 340 m/s-5 m/s340 m/s400 Hz
= 335 m/s340 m/s400 Hz
= 394,11 Hz

Vs = 10 m/s fs = 400 Hz
Ditanya : fp....?
Sumber Bunyi dan Pengamat Bergerak Mendekat
Jawab : fp= v+vpv-vsfs
= 340 m/s+5 m/s340m/s-10m/s400 Hz
= 345 m/s330 m/s400 Hz
= 418,18 Hz
Sumber Bunyi Bergerak Mendekat dan Pengamat Bergerak Menjauh
Jawab : fp= v-vpv-vsfs
= 340 m/s-5 m/s340m/s-10m/s400 Hz
= 335 m/s330 m/s400 Hz
= 406,06 Hz
Sumber Bunyi Bergerak Menjauh dan Pengamat Bergerak Mendekat
Jawab : fp= v+vpv+vsfs
= 340 m/s+5 m/s340m/s+10m/s400 Hz
= 345 m/s350 m/s400 Hz
= 394,28 Hz
Sumber Bunyi dan Pengama Bergerak Menjauh
Jawab : fp= v-vpv+vsfs
= 340 m/s-5 m/s340m/s+10m/s400 Hz
= 335 m/s350 m/s400 Hz
= 382,85 Hz
Sumber Bunyi dan Pengama Diam
fp = fs = 400 Hz efek doppler

Kesimpulan
Jika sumber bunyi mendekat dan pendengar diam maka fp>fs
Jika sumber bunyi menjauh dan pendengar diam maka fp Jika sumber bunyi diam dan pendengar mendekat maka fp>fs
Jika sumber bunyi diam dan pendengar menjauh maka fp Jika sumber bunyi mendekat dan pendengar mendekat maka fp>fs
Jika sumber bunyi mendekat dan pendengar menjauh maka fp>fs
Jika sumber bunyi menjauh dan pendengar mendekat maka fp Jika sumber bunyi menjauh dan pendengar menjauh maka fp Jika sumber bunyi diam dan pendengar diam maka fp=fs efek doppler.

Lampiran
Pengamat mendekati sumber

Pengamat Menjauhi sumber

Sumber mendekati pengamat

Sumber menjauhi pengamat

Makalah efek doppler

Recommend Documents