BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang

Transkripsi

1 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 ( ), 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? 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. 1

2 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 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: 2

3 f p frekuensi pendengar (Hz) f s frekuensi sumber (Hz) v kecepatan bunyi di udara (340 m/s) v p kecepatan pendengar (m/s) v s 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 f s frekuensi sumber bunyi (Hz) f p frekuensi yang didengar oleh pengamat (Hz) v kecepatan bunyi di udara (340 m/s) v s kecepatan sumber bunyi (m/s) v p kecepatan pendengar (m/s) 3

4 b. Sumber Bunyi Bergerak Menjauh Dan Pengamat Diam Vs Vp 0 fs fp Dengan f s frekuensi sumber bunyi (Hz) f p frekuensi yang didengar oleh pengamat (Hz) v kecepatan bunyi di udara (340 m/s) v s kecepatan sumber bunyi (m/s) v p 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 frekuensi sirine yang dipancarkan mobil ambulan Hz, dan kecepatan gelombang bunyi di udara 340m/s, tentukanlah frekuensi sirine yang didengarkan bagus pada saat mobil ambulan mendekati dan menjauhi Bagus! Diketahui : V340 ms-1; vs 20 ms -1 ; dan fs Hz a. Pada saat mobil ambulan mendekati Bagus. fp v/(v-vs ) fs fp ((340 ms -1 )/(340 ms ms -1 ) Hz Hz b. Pada saat mobil ambulan menjauhi Bagus. fp v/(v+ vs ) fs fp (340 ms -1 )/(340 ms -1 )+ 20 ms -1 ) Hz Hz 4

5 Jadi pada saat mobil ambulan mendekati Bagus, frekuensi sirine yang terdengar Hz. Akan tetapi, pada saat mobil ambulan menjauhi Bagus mendengar frekuensi sirine sebesar 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: 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 Hz. Jika kecepatan perambatan gelombang 5

6 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 Hz Ditanya : fp.? Jawab: fp [(v - vp)/v] fs (340 m/s - 10m/s) x Hz 340 m/s 1650 Hz Jadi frekuensi peluit yang terdengar oleh pengamat dalam kereta api sebesar 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 b. Sumber bunyi bergerak menjauh dan pengamat bergerak menjauh Vs Vp fs fp 6

7 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 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. 7

8 418,18 Hz ,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. 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 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 8

9 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 seharihari 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. 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. 9

10 BAB III PENUTUP 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 f p frekuensi pendengar (Hz) f s frekuensi sumber (Hz) v kecepatan bunyi di udara (340 m/s) v p kecepatan pendengar (m/s) v s kecepatan sumber (m/s) SUMBER PENGAMAT RUMUS KETERANGAN BUNYI Mendekat Diam fp > fs Menjauh Diam fp < fs Diam Mendekat fp > fs Diam Menjauh fp < fs Mendekat Mendekat fp > fs Mendekat Menjauh fp > fs Menjauh Mendekat fp < fs Menjauh Menjauh fp < fs Diam Diam fp fs (bukan efek doppler) 10

11 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 lainlain. B. Saran Semoga dengan adanya makalah ini, kita tahu tentang efek doppler dan tahu penerapannya dalam kehidupan sehari-hari. 11

12 DAFTAR PUSTAKA Marthen Kanginan Fisika untuk SMA Kelas XII Semester 1. Jakarta: Erlangga. Supiyanto Fisika untuk SMA Kelas XII. Jakarta: Phibeta. Mahmudin Gambar Efek Doppler. Diunduh dari pada tanggal 24 September Fisika Efek Doppler. Diunduh dari pada tanggal 24 September Ari W Aryandi Aplikasi Radar. Diunduh dari pada tanggal 25 September

13 LAMPIRAN 1. Bagaimana pengaruh angin ketika pengamat diam dan sumber bunyi bergerak mendekati dan angin tersebut berlawanan dengan sumber bunyi? (Aji Sucahyo/01/K ) 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/K ) 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/K ) Jawab : Dalam hal ini frekuensi pendengar lebih kecil daripada frekuensi sumber bunyi karena terjadi efek doppler. Dan nada bunyi konser tetap dan tidak berubah. 13

14 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 secara perhitungan frekuensi yang didengar oleh pengamat adalah: f p frekuensi pendengar (Hz) f s frekuensi sumber (Hz) v kecepatan bunyi di udara (340 m/s) v p kecepatan pendengar (m/s) v s kecepatan sumber (m/s). C. Alat dan Bahan 1. Manusia sebagai pengamat 2. Sumber bunyi (suara sirine) 14

15 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 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 fp Mendekat Diam Hz 412,12Hz Menjauh Diam Hz 388,57Hz Diam Mendekat Hz 405,88Hz Diam Menjauh Hz 394,11Hz Mendekat Mendekat Hz 418,18Hz 15

16 Mendekat Menjauh Hz 406,06Hz Menjauh Mendekat Hz 394,28Hz menjauh Menjauh Hz 382,85Hz Diam Diam Hz 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 : 412,12 Hz 2. Sumber Bunyi Bergerak Menjauh dan Pengamat Diam Jawab : 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 : 16

17 405,88 Hz 4. Sumber Bunyi Diam dan Pengamat Bergerak Menjauh Jawab : 394,11 Hz 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 : 418,18 Hz 6. Sumber Bunyi Bergerak Mendekat dan Pengamat Bergerak Menjauh Jawab : 406,06 Hz 7. Sumber Bunyi Bergerak Menjauh dan Pengamat Bergerak Mendekat 17

18 Jawab : 394,28 Hz 8. Sumber Bunyi dan Pengama Bergerak Menjauh Jawab : 382,85 Hz 9. 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 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 fpfs efek doppler. 18

19 H. Lampiran Pengamat mendekati sumber Pengamat Menjauhi sumber Sumber mendekati pengamat 19

20 Sumber menjauhi pengamat 20