Pendahuluan

Pernah nonton balap sepeda motor GP ? belum ? sama dunk… diriku  juga belum pernah nonton secara langsung. Kalau nonton GP di TV sich pernah pernah nonton GP di TV ? wah, kalau dirimu suka kebut2an di jalan, pasti sering nonton… asyik ya kalau nonton balap motor. Balap di tikungan tajam kelihatan santai sekali… padahal motornya sedang ngebut… caranya bagaimana ya… dirimu bisa balap seperti itu ?

Btw, selain tontonan balap yang asyik dan mendebarkan, sebenarnya ada juga yang menarik… sempat dengar bunyi sepeda motor ketika sedang kebut-kebutan ? yupz.. ketika sepeda motor mendekati orang yang shooting balap (sepeda motor mendekati alat shooting –  ingat ya, kita nonton hasil shooting melalui TV), bunyi motor melengking tinggi… ketika sepeda motor menjahui alat shooting, bunyinya menurun… mirip seperti bunyi efek gitar… jadi nada gitar meninggi lalu menurun. Kalau dirimu gitaris pasti nyambung dengan maksud mamguru gitu…

Bingun karena belum pernah mendengar bunyi balap sepeda motor ? nonton video di bawah terlebih dahulu biar nyambung…

Volume video dinaikkan terlebih dahulu biar bunyi terdengar jelas. Dengarkan bunyi motor ketika motor mendekati dan menjahui orang yang shooting (kita nonton video hasil shooting)…  bunyi yang meninggi lalu menurun… sudah mendengar ? belum tuch… speakernya gak ada kali 

Jika dirimu pernah nonton GP pasti sering mendengar bunyi seperti itu… nada bunyi motor meninggi ketika mendekati orang yang shooting lalu nada bunyi motor menurun ketika menjahui orang yang shooting…  Nadanya meninggi dan menurun dengan cepat karena motornya ngebut. Kok bisa ? akan dijelaskan kemudian… Nah, bunyi yang nadanya meninggi lalu menurun seperti yang dibahas sebelumnya, dalam fisika dikenal dengan julukan efek Doppler (efek Doppler pada gelombang bunyi)… Istilah nada biasa digunakan dalam dunia musik; nada menyatakan ketinggian suatu bunyi…  Sebaliknya dunia fisika menggunakan istilah frekuensi… istilahnya beda tapi maksudnya sama… Jadi jika dijelaskan dalam bahasa fisika, frekuensi bunyi motor meninggi ketika mendekati orang yang shooting lalu frekuensi bunyi motor menurun ketika menjahui orang yang shooting…  ouww, gitu ya… yupz…

Btw mengapa nada bunyi motor balap atau frekuensi bunyi motor balap bisa berubah-ubah ? mengapa ketika motor mendekati orang yang shooting, frekuensi bunyi motor tersebut meninggi, sebaliknya ketika motor menjahui orang yang shooting, frekuensi bunyi motor menurun ? aneh ya… motor waktu balapan kok bisa berubah menjadi seperti senar gitar "normalnya” hanya frekuensi bunyi yang dihasilkan oleh alat musik, baik alat musik petik seperti gitar atau alat musik tiup seperti suling yang bisa berubah-ubah… oya, termasuk rongga suara kita. Ini dikarenakan rongga suara atau alat musik tersebut bisa menghasilkan gelombang berdiri. Gelombang berdiri bisa mempunyai banyak frekuensi… Kita bisa memainkan nada do re mi fa sol la si do pada alat musik. Kita manusia juga bisa menyanyikan do re mi fa sol la si do… do re mi fa sol dkk itu mempunyai nada alias frekuensi yang berbeda. Nah, sebaliknya frekuensi bunyi motor itu "normalnya” selalu tetap… yang berubah cuma keras lemahnya saja alias intensitasnya saja yang berubah…  demikian juga sumber bunyi lainnya… Lalu mengapa orang yang menonton balapan bisa mendengar nada atau frekuensi bunyi  motor berubah-ubah ? bagaimana menjelaskan keanehan ini ?

Fenomena perubahan frekuensi karena pengaruh gerak relatif antara sumber bunyi dan pendengar, pertama kali diamati oleh Christian Doppler. Jika antara sumber bunyi dan pendengar tidak ada gerakan relatif, maka frekuensi sumber bunyi dan frekuensi bunyi yang didengar oleh seseorang adalah sama. Namun, jika antara sumber bunyi dan si pendengar ada gerak relatif, ternyata antara frekuensi sumber bunyi dan frekuensi bunyi yang didengar tidaklah sama. Suatu contoh, misalnya ketika Anda naik bis dan berpapasan dengan bis lain yang sedang membunyikan klakson, maka akan terdengar suara yang lebih tinggi, berarti frekuensinya lebih besar dan sebaliknya ketika bis menjauhi anda, bunyi klakson terdengar lebih rendah, karena frekuensi bunyi yang didengar berkurang. Peristiwa ini dinamakan Efek Doppler.

Jadi, Effek Doppler adalah peristiwa berubahnya harga frekuensi bunyi yang diterima oleh pendengar (P) dari frekuensi suatu sumber bunyi (S) apabila terjadi gerakan relatif antara P dan S. Oleh Doppler dirumuskan sebagai :

.........................................................(3.16)

Dengan :

f_P adalah frekuensi yang didengar oleh pendengar.

f_S adalah frekuensi yang dipancarkan oleh sumber bunyi.

v_P adalah kecepatan pendengar.

v_S adalah kecepatan sumber bunyi.

v adalah kecepatan bunyi di udara.

Tanda + untuk v_P dipakai bila pendengar bergerak mendekati sumber bunyi.

Tanda - untuk v_P dipakai bila pendengar bergerak menjauhi sumber bunyi.

Tanda + untuk v_S dipakai bila sumber bunyi bergerak menjauhi pendengar.

Tanda - untuk v_S dipakai bila sumber bunyi bergerak mendekati pendengar.

Masih banyak contoh efek Doppler gelombang bunyi dalam kehidupan sehari-hari. Perhatikan contoh lainnya dibawah ini !

Contoh 1.

Mobil polisi yang dalam keadaan diam memancarkan gelombang bunyi sirine dengan frekuensi yang sama ke semua arah. Perhatikan jarak muka-muka gelombang suara yang sama ke segala arah. Pengamat yang diam akan merasakan frekuensi gelombang yang sama dengan yang dipancarkan dari mobil polisi. Sekarang perhatikan saat mobil bergerak ke kanan. Muka-muka gelombang suara di depan mobil lebih rapat daripada muka-muka gelombang di belakang mobil. Alhasil, pengamat yang ada di depan mobil (saat mobil mendekat) akan merasakan frekuensi gelombang yang lebih besar bila dibandingkan frekuensi asli dari sumber bunyi. Saat berada di belakang mobil (mobil menjauh), pengamat merasakan frekuensi gelombang yang lebih kecil dari frekuensi asli sumber bunyi.

Inilah penjelasan mengapa pengamat merasakan frekuensi yang berbeda manakala ia bergerak relatif terhadap sumber bunyi. Bagaimana halnya jika sumber bunyi diam sementara pengamat mendekati atau menjauhi sumber bunyi, apakah pengamat merasakan perubahan frekuensi bunyi? Bagaimana bila pengamat dan sumber bunyi bergerak searah dengan kecepatan yang sama, apakah pengamat merasakan perubahan frekuensi bunyi juga? Coba cari jawabannya dengan melihat lagi animasi di atas.

Contoh 2.

Gelombang suara yang memancar dari sebuah ambulans akan diterima lebih tinggi/rendah frekuensinya jika ambulan tersebut mendekati/menjauhi kita

Nah, untuk lebih memahami tentang Eek Doppler, simak baik-baik animasi dibawah ini!!

Animasi 1.

Referensi :

Giancoli, Douglas C., 2001, Fisika Jilid I (terjemahan), Jakarta : Penerbit Erlangga

Halliday dan Resnick, 1991, Fisika Jilid I, Terjemahan, Jakarta : Penerbit Erlangga

Tipler, P.A.,1998, Fisika untuk Sains dan Teknik-Jilid I (terjemahan), Jakarta : Penebit Erlangga

Young, Hugh D. & Freedman, Roger A., 2002, Fisika Universitas (terjemahan), Jakarta : Penerbit Erlangga

Sumber : Edukasinet dan  Gurumuda.com