1

EKSPERIMEN EFEK DOPPLER DARI SUMBER BUNYI BERGERAK LURUS

DENGAN SISTEM MULTIMEDIA BASED LABORATORY

Oleh

M. Reza Primadi1)

, Adhani Prima Syarafina2)

, Ria Dwi Marantika3)

Email: rezaikhtiar@gmail.com1)

, adhaniprimasy@gmail.com2)

, riwika_wise@yahoo.co.id3)

Program S-1 Pendidikan Fisika

Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan

Universitas Ahmad Dahlan Yogyakarta

INTISARI

Pengujian Efek Doppler dari sumber bunyi bergerak lurus telah dilakukan dengan Sistem

Multimedia Based Laboratory (MBL). Sumber bunyi berasal dari klakson mobil yang bergerak

lurus dalam bentuk rekaman video. Kecepatan sumber bunyi diperoleh dari hasil analisis video

terhadap rekaman gerak mobil dengan software Tracker, sedangkan frekuensi bunyi ketika sumber

mendekati dan mejauhi pendengar diperoleh dari hasil analisis rekaman bunyi klakson dengan

software Audacity dan Overtone Analyzer. Hasil pengujian Efek Doppler menunjukkan bahwa nilai

eksperimental adalah 1,12 m/s sedangkan nilai prediksi teoritis adalah 1,17 m/s, hal ini

menunjukkan bahwa tingkat kesesuaiannya baik dengan ralat relatif sebesar 0,77 %.

Kata Kunci : Eksperimen Efek Doppler, Multimedia Based Laboratory.

EXPERIMENTAL DOPPLER EFFECT OF SOUND SOURCE MOVES STRAIGHT

WITH MULTIMEDIA BASED LABORATORY SYSTEM

ABSTRACT

Testing of the Doppler effect of moving sound sources has been done with a straight-Based

Multimedia Systems Laboratory (MBL). The source of the sound coming from a moving car horn

straight in the form of video recordings. The speed of sound sources obtained from the results of

recording motion video analysis of the car with the Tracker software, whereas the frequency of the

sound when the source approaches the listener and avoiding hearer obtained from analysis of the

recording horn with Audacity software and overtone Analyzer. Test results show that the value of

the Doppler effect experimentally have a good level of concordance with the theoretical predictions

with a relative error of 0,77%.

Keywords: Doppler Effect Experiment, Multimedia Based Laboratory.

1. Pendahuluan

Bila sebuah mobil bergerak mendekati kita dengan membunyikan klakson maka kita

mendengar nada bunyi klakson tersebut semakin tinggi. Selanjutnya, jika klakson masih berbunyi

setelah mobil lewat dan bergerak menjauhi kita, terdengar nada bunyi klakson yang semakin

rendah. Peristiwa ini dikenal sebagai Efek Doppler, karena pertama kali dipikirkan oleh seorang

ahli dari Australia bernama Christian Johann Doppler (1803-1855) yang melakukan eksperimen

mailto:adhaniprimasy@gmail.com2mailto:riwika_wise@yahoo.co.id3

2

dengan menggunakan sebuah lokomotif yang menarik sebuah gerbong terbuka dengan beberapa

orang menium terompet diatasnya. Frekuensi yang terdengar oleh pengamat sangat ditentukan oleh

variable atau parameter lain seperti, kecepatan sumber, kecepatan pengamat, kecepatan gelombang

dan frekuensi sumber. Hubungan diantara mereka semua dapat dirumuskan dengan baik dan banyak

dibahas dalam literature Fisika Dasar. Secara teknis pengukuran sinyal/gelombang bukanlah

merupakan hal rumit. Karena pengukuran dilakukan tanpa harus kontak dengan objek yang

bergerak maka teknik ini dapat diterapkan lebih fleksibel tanpa mengurangi ketelitian hasilnya.[4]

Dengan metode penentuan frekuensi Doppler inilah berbagai teknik dan peralatan

dikembangkan, seperti dalam peralatan radar untuk pengukuran kecepatan pesawat terbang dan

pergerakan awan, pengukuran kecepatan pada aliran darah, hingga teleskop untuk pengukuran

gerak benda langit yang menghasilkan pergeseran merah (redshift) telah dapat dilakukan.

Sementara itu dengan peralatan dan teknik yang sederhana dan dukungan fasilitas soundcard pada

komputer standar pengukuran kecepatan gerak benda dapat dilakukan dan telah dapat diperoleh

hasil dengan kualitas yang dapat diandalkan. Secara eksperimental, pengukuran pergeseran

frekuensi sebagai akibat dari efek Doppler telah banyak dilakukan. Pada kasus sederhana

kebanyakan kegiatan ini berkaitan dengan kebutuhan praktikum di sekolah maupun pendidikan S1

di tingkat perguruan tinggi.[4]

Ada beberapa teknik dalam eksperimen efek Doppler gelombang akustik yang hanya

membutuhkan peralatan sederhana seperti speaker, mikropon, garputala atau sinyal generator (SG)

dan osiloskop. Dua peralatan terakhir (sinyal generator dan osiloskop) kini telah dapat digantikan

oleh perangkat PC standar yang dilengkapi sound card (SC). Pemanfaatan sound card sebagai

sinyal generator maupun osiloskop telah banyak dilakukan. Bensky dan Frey telah melakukan

percobaan untuk mengukur terjadinya perubahan frekuensi gelombang akustik.[1]

Gelombang bunyi (akustik) dibangkitkan melalui sebuah speaker yang dihubungkan oleh

sebuah generator fungsi. Dengan menempatkan speaker (sumber bunyi) pada sebuah kendaraan di

atas trek udara, maka gerak sumber dapat dilakukan secara leluasa. Perhitungan Bensky and Frey

dengan menggunakan analisis FFT, menghasilkan spektrum frekuensi yang perbedaannya jelas jika

dibandingkan dengan spektrum frekuensi dari gerak sumber dengan kecepatan konstan.[1]

Tujuan percobaan dalam menguji efek Doppler dari sumber bunyi bergerak lurus dengan

Sistem Multimedia Based Laboratory (MBL) yang diantaranya menggunakan software Tracker,

Audacity dan Overtone untuk memudahkan pengguna dalam menganalisis fenomena efek Doppler

secara mudah melalui pengujian secara eksperimental maupun teoritis, serta pengguna dapat

menunjukkan hubungan antara nilai eksperimental dengan nilai prediksi teoritis, beserta ralat

relatifnya.

3

2. Teori

Ketika sebuah sumber bunyi bergerak mendekati pengamat, ketinggian nada lebih tinggi

daripada ketika sumber tersebut berada dalam keadaan diam, dan ketika sumber menjauh dari

pengamat, ketinggian nada lebih rendah. Fenomena ini dikenal sebagai efek Doppler dan terjadi

untuk semua jenis gelombang. Sebagai contoh, sirene truk pemadam kebakaran dalam keadaan

diam, yang memancarkan frekuensi tertentu ke semua arah. Kecepatan gelombang hanya

bergantung pada medium dimana ia merambat, dan tidak bergantung dari kecepatan sumber atau

pengamat. Jika sumber (truk pemadam kebakaran) bergerak, sirene memancarkan bunyi dengan

frekuensi yang sama seperti pada waktu diam. Untuk menghitung perubahan frekuensi, kita anggap

udara (atau medium lainnya) berada dalam keadaan diam pada kerangka acuan kita. Kita misalkan

sumber bunyi, ditunjukkan sebagai titik yang berada dalam keadaan diam; dua puncak gelombang

yang berurutan digambarkan, dimana yang kedua sedang dalam proses dipancarkan. Jarak antara

puncak-puncak ini adalah , panjang gelombang. Jika frekuensi sumber adalah f , maka waktu di

antara pemancaran puncak gelombang adalah[3]

f

T1

(1)

Sumber bergerak dengan kecepatan vs , dalam waktu T (sebagaimana baru didefinisikan),

puncak gelombang yang pertama telah bergerk sejauh d = vT , dimana v adalah kecepatan bunyi di

udara (yang tentu saja sama saat sumber bergerak maupun tidak). Pada waktu yang sama ini,

sumber telah bergerak sejauh ds = vsT. Kemudian jarak antara puncak gelombang yang berurutan,

yang merupakan panjang gelombang yang baru adalah (karena d = )

[3]

vv

Tv

dd

s

s

s

,

v

vs1 (2)

perubahan panjang gelombang adalah

v

vs

' (3)

Sehingga pergeseran panjang gelombang berbanding lurus dengan laju vs dari sumber.

Frekuensi yang baru, di pihak lain dinyatakan dengan[3]

v

v

vvf

s1'

'

4

atau karena v / = f,

v

v

ff

s1

' (sumber bergerak mendekati pengamat yang diam) (4)

Untuk sumber yang menjauh dari pengamat dengan laju vs, panjang gelombang yang baru

adalah[3]

sdd ' (5)

dan perubahan panjang gelombang menjadi

v

vs

' (6)

Frekuensi gelombang menjadi

v

v

ff

s1

' (sumber menjauh dari pengamat yang diam) (7)

Efek Doppler juga terjadi ketika sumber dalam keadaan diam dan pengamat bergerak. Jika

pengamat mendekati sumber, ketinggian nada lebih tinggi; dan jika pengamat menjauhi sumber,

ketinggian nada lebih rendah. Secara kuantitatif, perubahan frekuensi sedikit berbeda dari kasus

sumber yang bergerak. Dengan sumber diam dan pengamat bergerak, jarak antara puncak

gelombang dengan panjang gelombang tidak berubah. Jika pengamat mendekati sumber, laju

gelombang relative terhadap pengamat adalah v = v + vo, dimana v adalah kecepatan bunyi di

udara (kita anggap udara diam) dan vo adalah kecepatan pengamat. Dengan demikian, frekuensi

yang baru adalah[3]

ovvvf

'

'

atau karena = v / f

fv

vf s

1' (pengamat mendekati sumber yang diam) (8)

Jika pengamat menjauhi sumber, kecepatan relatif adalah v = v - vo dan

fv

vf s

1' (pengamat menjauhi sumber yang diam) (9)

Untuk mudahnya, kita dapat menuliskan persamaan (4) dan (7) dengan (8) dan (9) sebagai

satu persamaan yang mencakup semua kasus sumber dan pengamat yang bergerak: