Efek Doppler Gelombang Bunyi dan Gelombang Kejut
1 Pendahuluan Frekuensi sirine mobil polisi berubah dari tinggi menjadi rendah ketika lewat, walaupun frekuenski sirine tetap. Polisi pengendara mobil selalu mendengar frekuensi yang tetap Perubahan frekuensi karena gerak sumber gelombang relatif terhadap pengamat disebut efek Doppler. Ada tiga hal dalam kasus gelombang bunyi di udara, yaitu sumber bunyi, pengamat dan medium. Ketika hal dapat bergerak relatif satu terhadap yang lainnya. Beberapa objek dapat bergerak melebihi kecepatan bunyi yang disebut bom sonic misalnya pesawat super sonik. Objek semacam itu penyebab munculnya gelombang kejut. Gelombang kejut memuat jumlah energi yang besar yang terkonsentrasi dalam jangkau ruang yang sempit dan dapat menyebabkan kerusakan mekanis.
2 Sumber bunyi diam dan Pengamat bergerak Anggap sumber bunyi diam dan memancarkan gelombang sinus dengan frekuensi 0 Anggap udara diam artinya tidak ada angin. Pengamat bergerak menjauh dari sumber bunyi dengan kecepatan u0 relatif terhadap medium gelombang (udara). Bunyi bergerak dengan kecepatan cs.
Ketika pengamat bergerak dalam arah yang sama dengan sumber bunyi, kecepatan bunyi relatif terhadap pengamat adalah Jika sumber bunyi diam, ia memancarkan gelombang bunyi kesegala arah dengan panjang gelombang yang sama , (1) (2)
Pengamat bergerak atau tidak bergerak akan selalu mengamati panjang gelombang yang sama. Akan tetapi jika pengamat bergeak kecepatan bunyi menjadi cs – u0. Oleh karena itu frekuensi yang ia dengar ’ diperoleh dari: (3)
3 Sumber bunyi bergerak dan Pengamat diam Sumber bergerak dengan kecepatan us Pengamat diam Maka frekuensi yang didengar pengamat adalah (4)
4 Pernyataan umum frekuensi Perubahan-Doppler Dua kasus umum: 1) sumber diam dan pengamat bergeak dan 2) sumber gerak dan pengamat diam Bila sumber dan pengamat begerak maka: (5)
5 Gelombang Kejut Jika sumber bunyi mendekati kecepatan bunyi dalam udara pers.(4) memprediksi bahwa frekuensi pergeseran Doppler menjadi besar dan akhirnya takberhingga ketika kecepatan sumber meningkat mendekati kecepatan bunyi.