Gambar 1.36 Peramabatan gelombang pada permukaan air pada saat a. sumber getar tidak bergerak; b. sumer getar bergerak ke kanan.
Fenomena
perubahan frekuensi karena pengaruh gerak relatif antara sumber bunyi
dan pendengar, untuk pertama kalinya diamati oleh Christian Doppler (1803-1853),
seorang ahli fisika berkebangsaan Austria. Jika sumber bunyi diam
terhadap pengamat maka frekuensi yang terdengar oelh pengamat sama
dengan frekuensi yang dipancarkan oleh sumber bunyi. Hal ini tidak
bergantung pada apakah pengamatnya dekat dengan sumber ataupun cukup
jauh, asalkan bunyi tersebut masih dapat terdengar.Jika sumber bunyi
atau pengamat bergerak atau kedua-duanya bergerak, pengamat akan
mendengar frekuensi yang berbeda dengan yang dipancarkan oleh sumber
bunyi. Jika sumber bunyi bergerak mendekati Anda, Anda akan mendengar
bunyi yang frekuensinya lebih tinggi. Jika sumber bunyi menjauh maka anda akan mendengar bunyi yang frekuensinya lebih rendah dari frekuensi yang dihasilkan oleh sumber bunyi.1) Sumber Bunyi Bergerak dan Pengamat Diam Perhatikan gambar berikut.
Gambar 1.37 Pengamat diam sumber bunyi s dari pengamat dengan kecepatan vs.
Seorang pengamat (p) berada di sebelah kanan sumber. Apabila sumber bunyi s tidak bergerak terhadap p, lingkaran puncak gelombang akan simetris berpusat di s. Ketika sumber bunyi s bergerak ke kanan mendekati pengamat p,
lingkaran puncak gelombang di kanan menjadi lebih rapat, sedangkan yang
di sebelah kiri menjadi lebih renggang. Perbedaan panjang geombang yang
terbentuk menjadi persamaan berikut ini.
Jika sumber bunyi memancarkan gelombang bunyi dengan frekuensi fs,
Oleh karena pengaruh gerak sumber bunyi ke kanan mendekati pengamat p, panjang gelombang yang diterima p adalah
Frekuensi yang didengar oleh pengamat akan menjadi
Jadi, frekuensi yang didengar pengamat akan menjadi
Jika sumber bunyi menjauhi pengamat maka persamaan yang akan diperoleh menjadi
Frekuensi yang didengar oleh pengamat akan menjadi
Jadi, frekuensi yang didengar pengamat akan menjadi
Secara umum, untuk sumber bunyi bergerak relatif terhadap pengamat yang diam akan berlaku persamaan
dengan:
fs = frekuensi sumber bunyi
fp = frekuensi yang didengar oleh pengamat
v = kecepatan bunyi di udara ( 340 m/s)
vs = kecepatan sumber bunyi
2) Sumber Bunyi Diam dan Pengamat Bergerak
Jika pengamat p tidak bergerak terhadap sumber bunyi s yang diam, dalam selang waktu t pengamat akan menerima getaran sebanyak
dengan v adalah cepat rambat gelombang bunyi dan λ adalah panjang gelombang bunyi. Ketika pengamat p bergerak mendekati sumber bunyi s dengan kecepatan vp, banyaknya getaran yang diterima oleh pengamat dalam waktu t menjadi lebih banyak sebesar
Frekuensi yang diterima pengamat
Frekuensi yang didengar oleh pengamat adalah
Gambar 1.38 Sumber bunyi s diam pengamat p mendekati sumber bunyi dengan kecepatan vp.
Persamaan ini berlaku untuk sumber bunyi s diam dan pengamat p mendekati sumber bunyi. Jika pengamat p bergerak dengan kecepatan vp menjauhi sumber bunyi s dalam waktu t banyaknya getaran yang diterima pengamat akan menjadi
Frekuensi yang didengar oleh pengamat akan menjadi
Secara umum, sumber bunyi diam, tetapi pengamat bergerak terhadap sumber bunyi, frekuensi yang didengar oleh pengamat akan menjadi
3) Sumber Bunyi dan Pengamat Bergerak
a) Jika pengamat diam dan suber bunyi diam, fp = fs
b) Jika salah satu dari pengamat atau sumber bunyi mendekati, fp > fs.
c) Jika salah satu dari pengamat atau sumber bunyi menjauhi, fp < fs.
Persamaan umum Efek Doppler adalah sebagai berikut.
dengan:
fp = frekuensi yang didengar oleh pengamat (Hz)
fs = frekuensi dari sumber bunyi (Hz)
v = kecepatan gelombang bunyi di udara (m/s)
vs = kecepatan gerak sumber bunyi (m/s)
vp = kecepatan gerak pengamat (m/s)
Cara menentukan tanda (+) dan tanda ( − ) yaitu sebagai
berikut.
a) Jika p bergerak mendekati s, +vp →fp > fs
b) Jika p bergerak menjauhi s, -vp →fp < fs
c) Jika s bergerak mendekati p, -vs → fp > fs
d) Jika s bergerak menjauhi s, +vp → fp < fs
e) Jika s dan p sama-sama diam, vs = 0 dan vp = 0 → fp = fs
