Efek Doppler - Materi Fisika Kelas 11

Pengertian Efek Doppler

Efek Doppler adalah perubahan frekuensi atau panjang gelombang yang terjadi ketika sumber gelombang dan pengamat bergerak relatif satu sama lain. Efek ini ditemukan oleh Christian Doppler pada tahun 1842 dan berlaku untuk semua jenis gelombang, termasuk gelombang suara, gelombang cahaya, dan gelombang air.

Contoh nyata dari efek Doppler adalah perubahan nada sirene ambulans yang terdengar lebih tinggi saat mendekati pengamat dan lebih rendah saat menjauhi pengamat.

---

Prinsip Efek Doppler

Efek Doppler terjadi karena perubahan jarak antara sumber gelombang dan pengamat dalam satuan waktu. Jika sumber gelombang mendekati pengamat, gelombang menjadi lebih rapat (frekuensi naik). Sebaliknya, jika sumber menjauh, gelombang menjadi lebih renggang (frekuensi turun).

Secara matematis, frekuensi yang didengar oleh pengamat (\( f' \)) dapat dihitung dengan rumus:

\[ f' = f \left( \frac{v \pm v_o}{v \mp v_s} \right) \]

Di mana:

• \( f' \) = frekuensi yang diterima oleh pengamat
• \( f \) = frekuensi sumber gelombang
• \( v \) = kecepatan gelombang dalam medium
• \( v_o \) = kecepatan pengamat
• \( v_s \) = kecepatan sumber gelombang
• Tanda (+) digunakan jika pengamat atau sumber mendekati
• Tanda (−) digunakan jika pengamat atau sumber menjauhi

---

Kasus Efek Doppler dalam Kehidupan Sehari-hari

1. Sirene Kendaraan Darurat

Ketika mobil ambulans mendekat, suara sirene terdengar lebih tinggi. Ketika menjauh, suara sirene terdengar lebih rendah.

1. Radar Kecepatan Polisi

Polisi menggunakan efek Doppler untuk mengukur kecepatan kendaraan dengan mengamati perubahan frekuensi gelombang radar yang dipantulkan oleh mobil.

1. Astronomi dan Pergeseran Merah (Redshift & Blueshift)

Cahaya dari bintang yang menjauh dari Bumi mengalami pergeseran ke merah (redshift), sedangkan cahaya dari bintang yang mendekati Bumi mengalami pergeseran ke biru (blueshift).

1. USG Doppler dalam Medis

Dokter menggunakan USG Doppler untuk mengukur aliran darah dalam tubuh dengan mendeteksi perubahan frekuensi gelombang ultrasonik.

---

Contoh Soal dan Pembahasan

Contoh Soal 1

Sebuah ambulans dengan kecepatan 30 m/s mengeluarkan suara sirene berfrekuensi 1000 Hz. Jika kecepatan suara di udara adalah 340 m/s, berapa frekuensi yang didengar oleh seseorang yang berdiri diam ketika ambulans mendekatinya?

Penyelesaian:

Gunakan rumus efek Doppler:

\[ f' = f \left( \frac{v}{v - v_s} \right) \]

Substitusi nilai:

\[ f' = 1000 \left( \frac{340}{340 - 30} \right) \] \[ f' = 1000 \left( \frac{340}{310} \right) \] \[ f' \approx 1097 Hz \]

Jadi, frekuensi yang didengar pengamat sekitar 1097 Hz.

---

Contoh Soal 2

Sebuah kereta bergerak dengan kecepatan 20 m/s menjauhi seorang pengamat yang berdiri di peron. Jika frekuensi suara klakson kereta adalah 800 Hz, berapa frekuensi yang didengar pengamat? (Kecepatan suara di udara = 340 m/s)

Penyelesaian:

Gunakan rumus efek Doppler untuk sumber yang menjauh:

\[ f' = f \left( \frac{v}{v + v_s} \right) \]

Substitusi nilai:

\[ f' = 800 \left( \frac{340}{340 + 20} \right) \] \[ f' = 800 \left( \frac{340}{360} \right) \] \[ f' \approx 755.5 Hz \]

Jadi, frekuensi yang didengar pengamat sekitar 755.5 Hz.

---

Latihan Soal

1. Sebuah mobil pemadam kebakaran bergerak dengan kecepatan 40 m/s sambil membunyikan sirene berfrekuensi 1200 Hz. Jika kecepatan suara di udara adalah 340 m/s, hitung frekuensi yang didengar oleh pejalan kaki:

- a) Saat mobil mendekatinya

- b) Saat mobil menjauhinya

1. Sebuah sumber suara dengan frekuensi 500 Hz diamati oleh seseorang yang bergerak mendekati sumber dengan kecepatan 20 m/s. Jika kecepatan suara di udara 340 m/s, berapakah frekuensi yang didengar oleh pengamat?

---

Efek Doppler adalah fenomena menarik yang kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari. Dengan memahami konsep ini, kita bisa melihat bagaimana ilmu fisika berperan dalam berbagai bidang seperti astronomi, kedokteran, dan teknologi! 🚀