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

Sumber mendekati pengamat

Sumber menjauhi pengamat

27