Pendahuluan
Sebagai salah satu fenomena dalam fisika gelombang, efek Doppler mendeskripsikan perubahan frekuensi suara atau cahaya saat sumbernya bergerak relatif terhadap pengamat. Efek ini sering kali digunakan dalam berbagai bidang, seperti astronomi, meteorologi, dan teknologi medis. Dalam artikel ini, kami akan memberikan beberapa contoh soal efek Doppler beserta penjelasannya.
Contoh Soal Efek Doppler pada Suara
1. Sebuah mobil bergerak dengan kecepatan 40 m/s mendekati pengamat yang diam. Jika kecepatan suara di udara adalah 340 m/s, hitunglah perubahan frekuensi yang didengar oleh pengamat.
Jawab:
Kecepatan suara yang didengar oleh pengamat dapat dihitung menggunakan rumus efek Doppler:
f’ = f(v + vp) / (v + vs)
Dimana:
f’ = frekuensi yang didengar oleh pengamat
f = frekuensi sumber suara
v = kecepatan suara di udara
vp = kecepatan pengamat
vs = kecepatan sumber suara
Substitusikan nilai ke dalam rumus:
f’ = f(340 + 0) / (340 + 40)
f’ = f(340) / (380)
f’ = 0.8947f
Jadi, frekuensi yang didengar oleh pengamat adalah 0.8947 kali frekuensi sumber suara.
2. Sebuah pesawat terbang dengan kecepatan 300 m/s menjauhi pengamat yang diam. Jika kecepatan suara di udara adalah 340 m/s, hitunglah perubahan frekuensi yang didengar oleh pengamat.
Jawab:
Gunakan kembali rumus efek Doppler:
f’ = f(v + vp) / (v – vs)
Dimana:
f’ = frekuensi yang didengar oleh pengamat
f = frekuensi sumber suara
v = kecepatan suara di udara
vp = kecepatan pengamat
vs = kecepatan sumber suara
Substitusikan nilai ke dalam rumus:
f’ = f(340 + 0) / (340 – 300)
f’ = f(340) / (40)
f’ = 8.5f
Jadi, frekuensi yang didengar oleh pengamat adalah 8.5 kali frekuensi sumber suara.
Contoh Soal Efek Doppler pada Cahaya
1. Sebuah bintang bergerak menjauhi Bumi dengan kecepatan 100,000 km/s. Jika panjang gelombang cahaya yang dihasilkan oleh bintang tersebut adalah 500 nm, hitunglah pergeseran merah yang akan diamati oleh pengamat di Bumi.
Jawab:
Pergeseran merah (redshift) dapat dihitung menggunakan rumus:
Δλ / λ = v / c
Dimana:
Δλ = pergeseran panjang gelombang
λ = panjang gelombang semula
v = kecepatan bintang menjauhi pengamat
c = kecepatan cahaya
Substitusikan nilai ke dalam rumus:
Δλ / 500 = 100,000 / 300,000
Δλ = (500 * 100,000) / 300,000
Δλ = 166.67 nm
Jadi, pengamat di Bumi akan mengamati pergeseran merah sebesar 166.67 nm.
2. Sebuah galaksi bergerak mendekati Bumi dengan kecepatan 200,000 km/s. Jika panjang gelombang cahaya yang dihasilkan oleh galaksi tersebut adalah 600 nm, hitunglah pergeseran biru yang akan diamati oleh pengamat di Bumi.
Jawab:
Pergeseran biru (blueshift) dapat dihitung menggunakan rumus:
Δλ / λ = -v / c
Dimana:
Δλ = pergeseran panjang gelombang
λ = panjang gelombang semula
v = kecepatan galaksi mendekati pengamat
c = kecepatan cahaya
Substitusikan nilai ke dalam rumus:
Δλ / 600 = -200,000 / 300,000
Δλ = (600 * -200,000) / 300,000
Δλ = -400 nm
Jadi, pengamat di Bumi akan mengamati pergeseran biru sebesar 400 nm.
Kesimpulan
Artikel ini telah memberikan contoh soal efek Doppler pada suara dan cahaya. Efek Doppler merupakan fenomena penting dalam fisika gelombang yang sering digunakan dalam berbagai bidang ilmu. Dengan memahami konsep dan menerapkan rumus yang tepat, kita dapat menghitung perubahan frekuensi atau pergeseran panjang gelombang yang terjadi akibat efek Doppler. Semoga artikel ini bermanfaat dalam mempelajari efek Doppler dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari.