Post on 22-Jan-2023
BAB I
PENDAHULUAN
A. 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.
B. Rumusan Masalah
1. Apa yang dimaksud dengan efek doppler?
1
2. Bagaimana persamaan efek doppler?
3. Bagaimana aplikasi efek doppler dalam kehidupan
sehari-hari?
C. Tujuan
1. Mengetahui dan memahami pengertian efek doppler.
2. Mengetahui dan memahami rumus efek doppler.
3. Mengetahui dan memahami aplikasi efek doppler
dalam kehidupan sehari-hari.
BAB II
PEMBAHASAN
A. 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
2
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.
B. 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)
3
fp= VV−Vs
fs
fs = frekuensi sumber (Hz)
v = kecepatan bunyi di udara (340 m/s)
vp = kecepatan pendengar (m/s)
vs = kecepatan sumber (m/s)
1. 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.
a. Sumber Bunyi Bergerak Mendekat dan Pengamat
Diam
Vs Vp = 0
Fs fp
Dengan
fs = frekuensi sumber bunyi (Hz)
fp = frekuensi yang didengar oleh pengamat (Hz)
4
fp= VV+Vs
fs
v = kecepatan bunyi di udara (340 m/s)
vs = kecepatan sumber bunyi (m/s)
vp = kecepatan pendengar (m/s)
b. Sumber Bunyi Bergerak Menjauh Dan Pengamat
Diam
Vs Vp = 0
fs fp
Dengan
fs = frekuensi sumber bunyi (Hz)
fp = frekuensi yang didengar oleh pengamat (Hz)
v = kecepatan bunyi di udara (340 m/s)
vs = kecepatan sumber bunyi (m/s)
vp = kecepatan pendengar (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
5
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
a. 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
b. 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.
2. 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:
6
fp= V+VpV
fs
fp= V−VpV
fs
a. Sumber Bunyi Diam Dan Pengamat Bergerak
Mendekat
Vs = 0 Vp
fs fp
b. Sumber Bunyi Diam Dan Pengamat Bergerak
Menjauh
Vs = 0 Vp
fs fp
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
7
fp= V+VpV−Vs
fs
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.
3. 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 :
a.Sumber bunyi bergerak mendekat dan pengamat
mendekat
Vs Vp
fs fp
8
fp= V−VpV+Vs
fs
fp= V−VpV−Vs
fs
fp= V+VpV+Vs
fs
b. Sumber bunyi bergerak menjauh dan
pengamat bergerak menjauh
Vs Vp
fs fp
c. Sumber bunyi bergerak mendekat dan pengamat
bergerak menjauh
Vs Vp
fs fp
d. Sumber bunyi bergerak menjauh dan
pengamat bergerak mendekat
Vs Vp
fs fp
9
Contoh soal
1. 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−Vs
fs
= 340+5340−10
400
= 418,18 Hz
2. fp= V−VpV+Vs
fs
= 340−5340+10
400
= 382,9 Hz
10
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.
C. Aplikasi Efek Doppler dalam Kehidupan Sehari-hari
1. 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
11
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.
12
2. 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.
3. Efek doppler diaplikasikan oleh ilmuan pada alat
USG (Ultrasonografi), dengan memanfaatkan
gelombang pantul dan gelombang datang.
BAB III
PENUTUP
13
A. Kesimpulan
1. 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.
2. Persamaan Efek Doppler
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)
SUMBERBUNYI
PENGAMAT RUMUS KETERANGAN
Mendekat Diam fp= vv−vs
fs fp > fs
Menjauh Diam fp= vv+vs
fs fp < fs
Diam Mendekat fp=v+vpv
fs fp > fs
Diam Menjauh fp=v−vpv
fs fp < fs
Mendekat Mendekat fp= v+vpv−vs
fs fp > fs
Mendekat Menjauh fp=v−vpv−vs
fs fp > fs
Menjauh Mendekat fp=v+vpv+vs
fs fp < fs
14
Menjauh Menjauh fp=v−vpv+vs
fs fp < fs
Diam Diam fp=fs fp = fs(bukan efekdoppler)
3. 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.
B. Saran
Semoga dengan adanya makalah ini, kita tahu
tentang efek doppler dan tahu penerapannya dalam
kehidupan sehari-hari.
15
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.
16
LAMPIRAN
1. Bagaimana pengaruh angin ketika pengamat diam dan
sumber bunyi bergerak mendekati dan angin tersebut
berlawanan dengan sumber bunyi? (Aji
Sucahyo/01/K7111502)
17
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.
2. 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.
3. 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.
18
LAPORAN DEMONSTRASI
EFEK DOPPLER
A. Tujuan
Untuk menentukan frekuensi suara yang didengar oleh
pengamat terhadap sumber bunyi.
B. 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
19
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).
C. Alat dan Bahan
1. Manusia sebagai pengamat
2. Sumber bunyi (suara sirine)
D. Langkah Kerja
1. Sumber bunyi di bunyikan dengan frekuensi 400 Hz
2. Pengamat mendengar bunyi
3. 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
20
• 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.
4. Menghitung frekuensi pengamat pada tabel hasil
pengamatan.
E. Hasil Pengamatan
SB P Rumus V Vs Vp fs fpMendekat
Diam fp= vv−vs
fs 340ms
10ms
0ms
400Hz 412,12Hz
Menjauh
Diam fp= vv+vs
fs 340ms
10ms
0ms400Hz 388,57H
z
Diam Mendekat fp=v+vp
vfs 340
ms
0ms
5ms
400Hz 405,88Hz
21
Diam Menjauh fp=v−vpv
fs 340ms
0ms
5ms
400Hz 394,11Hz
Mendekat
Mendekat fp= v+vp
v−vsfs 340
ms
10ms
5ms
400Hz 418,18Hz
Mendekat
Menjauh fp=v−vpv−vs
fs 340ms
10ms
5ms
400Hz 406,06Hz
Menjauh
Mendekat fp=v+vp
v+vsfs 340
ms
10ms
5ms
400Hz 394,28Hz
menjauh
Menjauh fp=v−vpv+vs
fs 340ms
10ms
5ms
400Hz 382,85Hz
Diam Diam fp=fs 340ms
0ms
0ms
400Hz 400Hz
F. Pembahasan
Diketahui : Vp = 0 m/s V = 340 m/s
Vs = 10 m/s fs = 400 Hz
Ditanya : fp....?
1. Sumber Bunyi Bergerak Mendekat dan Pengamat Diam
Jawab : fp= vv−vs
fs
= 340m /s340m /s−10m /s
400Hz
= 340m /s330m /s
400Hz
= 412,12 Hz2. Sumber Bunyi Bergerak Menjauh dan Pengamat Diam
22
Jawab : fp= vv+vs
fs
= 340m /s340m /s+10m/s
400Hz
= 340m /s350m /s
400Hz
= 388,57 Hz
Diketahui : Vp = 5 m/s V = 340 m/s
Vs = 0 m/s fs = 400 Hz
Ditanya : fp....?
3. Sumber Bunyi Diam dan Pengamat Bergerak Mendekat
Jawab : fp=v+vpv
fs
= 340m /s+5m /s340m /s
400Hz
= 345m /s340m /s
400Hz
= 405,88 Hz4. Sumber Bunyi Diam dan Pengamat Bergerak Menjauh
Jawab : fp=v−vpv
fs
= 340m /s−5m /s340m /s
400Hz
= 335m /s340m /s
400Hz
= 394,11 Hz
23
Diketahui : Vp = 5 m/s V = 340 m/s
Vs = 10 m/s fs = 400 Hz
Ditanya : fp....?
5. Sumber Bunyi dan Pengamat Bergerak Mendekat
Jawab : fp= v+vpv−vs
fs
= 340m /s+5m /s340m /s−10m /s
400Hz
= 345m /s330m /s
400Hz
= 418,18 Hz6. Sumber Bunyi Bergerak Mendekat dan Pengamat
Bergerak Menjauh
Jawab : fp=v−vpv−vs
fs
= 340m /s−5m /s340m /s−10m /s
400Hz
= 335m /s330m /s
400Hz
= 406,06 Hz7. Sumber Bunyi Bergerak Menjauh dan Pengamat
Bergerak Mendekat
Jawab : fp=v+vpv+vs
fs
= 340m /s+5m /s340m /s+10m/s
400Hz
= 345m /s350m /s
400Hz
24
= 394,28 Hz8. Sumber Bunyi dan Pengama Bergerak Menjauh
Jawab : fp=v−vpv+vs
fs
= 340m /s−5m /s340m /s+10m/s
400Hz
= 335m /s350m /s
400Hz
= 382,85 Hz9. Sumber Bunyi dan Pengama Diam
fp = fs = 400 Hz ≠ efek doppler
G. Kesimpulan
1. Jika sumber bunyi mendekat dan pendengar diam
maka fp>fs
2. Jika sumber bunyi menjauh dan pendengar diam maka
fp<fs
3. Jika sumber bunyi diam dan pendengar mendekat
maka fp>fs
4. Jika sumber bunyi diam dan pendengar menjauh maka
fp<fs
5. Jika sumber bunyi mendekat dan pendengar mendekat
maka fp>fs
6. Jika sumber bunyi mendekat dan pendengar menjauh
maka fp>fs
25
7. Jika sumber bunyi menjauh dan pendengar mendekat
maka fp<fs
8. Jika sumber bunyi menjauh dan pendengar menjauh
maka fp<fs
9. Jika sumber bunyi diam dan pendengar diam maka
fp=fs≠ efek doppler.
H. Lampiran
Pengamat mendekati sumber
Pengamat Menjauhi sumber
26