EFEK DOPPLER DALAM KEHIDUPAN SEHARI HARI DAN PENGAPLIKASIANNYA

Dalam kehidupan sehari hari kita diperdengarkan dengan berbagai bunyi baik besar maupun kecil, tergantung jenis bunyi apakah yang terbentuk dan yang terdengar. Seperti berbagai macam bunyi baik yang bisa didengar manusia maupun yang tidak, yaitu Infrasonik (˂ 20.000 Hz- dibawah ambang batas pendengaran manusia),Audiosonik(20.000 Hz- dapat didengar manusia), dan Ultrasonik (˃ 20.000 Hz- melewati ambang batas pendengaran manusia). Dalam  berbagai usaha untuk menjelaskan berbagai macam bunyi yang dilakukan oleh oleh para ilmuwan, ada satu yang paling menarik menurut saya yitu tentang Efek Doppler dan disini akan saya jelaskan secara runtut dan merinci.

 Efek doppler merupakan suatu peristiwa dimana terjadi perubahan frekuensi bunyi yang diterima oleh subjek akibat objek mengalami perubahan posisi atau pergerakan relatif dari subjek atau sebaliknya. Efek ini pertama kali ditemukan oleh Christian Doppler, seorang fisikawan Austria pada tahun 1842Efek Doppler adalah sesuatu yang terjadi ketika sesuatu yang memancarkan suara atau cahaya bergerak relatif terhadap pengamat. Obyek, pengamat, atau keduanya dapat bergerak, menyebabkan perubahan yang jelas dalam frekuensi panjang gelombang yang dipancarkan oleh objek. Efek Doppler menjelaskan mengapa klakson mobil terdengar lebih keras ketika berubah frekuensi saat mendekati pendengar, dan pemahaman tentang Efek Dopler dapat membantu para ilmuwan membuat berbagai pengamatan tentang dunia sekitar mereka

Christian Andreas Doppler

Selain untuk gelombang bunyi, Efek Doppler ini juga berlaku untuk gelombang elektromagnetik meliputi gelombang mikro, gelombang cahaya dan gelombang radio. Namun karena gelombang bunyi merambat pada badan udara yang dianggap tidak relatif terhadap bumi, laju gelombang bunyi dari suatu sumber dan laju detektor dapat diukur relatif terhadap badan udara. Sehingga dapat diasumsikan bahwa sumber bunyi dan detektor langsung mendekat atau menjauh satu dengan lainnya.

gambaran perubahan gelombang bunyi menurut Doppler

Jika sebuah sumber dan pengamat sama-sama bergerak saling mendekat, maka frekuensi yang terdengar akan lebih tinggi dari frekuensi yang dihasilkan sumber. Sebaliknya, jika keduanya bergerak saling menjauh, maka frekuensi yang terdengar akan lebih rendah. Sebagai contoh, sebuah sepeda motor bergerak mendekati pengamat, maka suara putaran mesin akan terdengar lebih keras. Tetapi, jika sepeda motor menjauh, perlahan-lahan suara putaran mesin tidak terdengar.

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) 

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.

Bila sumber bunyi dan pengamat diam, frekuensi yang terdengar oleh pengamat dapat dinyatakan sebagai berikut

  

             A.    Sumber Bunyi Bergerak Mendekat dan Pengamat Diam

   

      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)

            B.     Sumber Bunyi Bergerak Menjauh Dan Pengamat Diam

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)

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

B.       Sumber Bunyi Diam Dan Pengamat Bergerak Menjauh

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 mendekat dan pengamat mendekat

B.     Sumber bunyi bergerak menjauh dan pengamat bergerak menjauh

C.     Sumber bunyi bergerak mendekat dan pengamat bergerak menjauh

D.    Sumber bunyi bergerak menjauh dan pengamat bergerak mendekat

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.

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 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.

2.    Di bidang kesehatan efek doppler digunakan utk memonitor aliran darah melalui pembuluh nadi utama. Gelombang 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.    Gelombang Elektromagnetik adalah gelombang yang dapat merambat  walau tidak ada medium.

4.    Efek doppler diaplikasikan oleh ilmuan pada alat USG (Ultrasonografi), dengan memanfaatkan gelombang pantul dan gelombang datang.

     Efek Doppler Untuk Menjelaskan Peristiwa Di Ruang Angkasa

Pada spectrum cahaya tampak warna biru memiliki frekuensi lebih tinggi dan warna merah memiliki frekuensi lebih rendah. Efek Doppler adlah gejala umum yang terjadi untuk semua jenis gelombang termasuk gelombamg chaya. Efek Doppler ini dapat digunakan untuk meengamati gerakan galaksi. Ketika cahaya yang datang dari galaksi menunjukkan pergeseran merah (frekuensi cahaya bergeser menuju sisi merah spectrum bintang), maka itu berarti galaksi tersebut sedang bergerak menjauhi kita. Sebaliknya ketika cahaya yang datang dari galaksi menunjukkan pergeseran biru, berarti galaksi tersebut sedang mendekati kita di bumi