IPA KESEHATAN: Fisika. Dr. Zaroh Irayani, M.Si.

Transkripsi

1 IPA KESEHATAN: Fisika Dr. Zaroh Irayani, M.Si.

2 OUTLINE 11. Gelombang Bunyi & Mekanisme Pendengaran 12. Kebisingan: Intensitas Bunyi; Efek Doppler 13. Optik: Aspek Fisis Penglihatan 14. Radioaktivitas: Diagnosis & Terapi

3 GELOMBANG BUNYI PERTEMUAN 11 29/30 NOVEMBER 2017

4 Gelombang longitudinal: suara 1. Getaran: pengantar gelombang 2. Gelombang bunyi: laju bunyi dalam medium 3. Telinga & responnya

5 Getaran: pengantar

6 GETARAN (vibrate)(oscilation) (GERAK SELARAS) (PAF 15113) WIHANTORO FENOMENA ALAM, DESKRIPSI FISIS MODEL GETARAN SELARAS SEDERHANA AP Physics C

7

8 FENOMENA ALAM: getaran teratur & acak Contoh fenomena alam dengan sifat gerak berulang yang teratur dan memenuhi definisi gerak selaras sederhana Bila berlangsung pelan, fenomena gerak ini dapat memenuhi kriteria selaras sederhana, namun kenyataannya tidaklah selalu sederhana Ilustrasi manakah (kiri / kanan) yang sesuai dengan definisi gerak bolak-balik (getaran) sesuasi dengan definisi?

9 *EFEK (TERLIHAT) FENOMENA ALAM GETARAN: Gempa Vulkanik Proses erupsi yang didahului dengan gempa vulkanik merupakan hasil dari getaran hebat dapur magma yang dapat dirasakan di sekitar area gunung getaran hebat dapur magma yang dapat dirasakan hingga permukaan ditangkap dengan seismograp. Berakibat munculnya rekahan di permukaan dan/atau di bawah permukaan

10 *EFEK (TERLIHAT) FENOMENA GETARAN: Getaran Kaca Rumah Getaran akibat kendaraan besar Getaran akibat suara sound system

11 *GETARAN ALAMI CC: BY-SA tacoekkel (flickr) We use natural oscillations to measure time 1.pendulum 2.quartz crystals Currently, we define 1 second based on oscillations inside a Cesium atom: 1 second = 9,192,631,770 oscillations (303) :

12 GETARAN: definisi Gerak (tidak menjalar) dengan pola ke-berulang-an di sekitar titik setimbang yang ditinjau Obyek Besaran Fisis Gerak Pola keberulang-an benda masif (berukuran besar/kasat mata) yang mengalami gerak bolakbalik disekitar titik setimbang posisi (x) (?) kecepatan (v) percepatan (a) energi (E) frekuensi (f) periode (T) periodik: sinus/cosinus tidak periodik (tidak dibahas) Persamaan gerak bolakbalik

13 GETARAN: terminologi (per-istilah-an) getaran (vibrate) osilasi (oscillation) GERAK SELARAS SEDERHANA (simple harmonic motion) keberulangan gerak dengan amplitudo kecil

14 GETARAN: POLA HARMONIK (Gerak teratur) Ilustrasi pola gerak getaran selaras (harmonik) sederhana. Karena alasan penjabaran (deksripsi) matematis, dua ilustrasi bagian atas tidak dibahas. Hanya gerak dengan pola sinusoidal (sin atau cos) saja yang dibahas *apa perbedaan pola getaran secara sinus dan cosinus?

15 GERAK BOLAK-BALIK: MENGHASILKAN POLA demo/pc/c10/read/main/c10x10_1.ht m mo/pc/c10/read/main/c10x10_2.htm /cj6demo/pc/c10/read/main/c10x 10_4.htm

16

17 Getaran Molekul karena pemanasan Detak jantung

18 Getaran vs GELOMBANG

19

20 FENOMENA ALAM GELOMBANG Gelombang Air: - puncak gelombang (ombak) - Difraksi - inteferensi

21 FENOMENA ALAM GELOMBANG Hukum Buys-Ballot (pembelokan arah angin di sekitar equator akibat perbedaan suhu >> tekanan udara) gelombang massive>> badai

22 The Nature of Waves Water waves have two features common to all waves: A wave is a traveling disturbance. A wave carries energy from place to place.

23 FENOMENA ALAM GELOMBANG: SEDERHANA (Periodic Waves)

24

25 Representasi gelombang: matematis

26 JENIS GELOMBANG: CARA PENJALARAN JENIS GELOMBANG: MEDIUM PENJALARAN

27 DESKRIPSI MATEMATIS GELOMBANG

28 DESKRIPSI MATEMATIS GELOMBANG Sebuah gelombang berjalan pada arah sumbu-x positif dengan deskripsi seperti gambar, tentukan amplitudo, dan panjang gelombang,

29

30 * gangguan/usikan dapat juga TIDAK menghasilkan bunyi SUMBER BUNYI gangguan/usikan yang merambat

31 BUNYI sebagai penyederhanaan kasus menyebar ke segala arah

32

33 Medium: padat cair gas Kompresi longitudinal Interaksi antara molekul

34

35 LAJU BUNYI

36

37

38

39 Ultrasonik f > Hz f= Hz infrasonic f < 20 Hz

40 Video Mekanisme Pendengaran Manusia

41 Mekanisme Pendengaran manusia

42

43

44

45 BESARAN GELOMBANG BUNYI FREKUENSI, f *acoustic classroom Range of Audio Frequency

46 *acoustic classroom

47 *free-noise environment

48 LAJU BUNYI DALAM MEDIUM GAS IDEAL v = γrt M v = B ρ B: modulus : massa jenis = rasio panas spesifik, c p /c v ; =1.67 untuk gas monoatom (He, Ne, Ar); =1.40 untuk gas diatom (N 2, O 2, H 2 ) R= konstanta gas =8,314 J/mol.K M=massa molar gas=massa 1 mol gas. Untuk udara M= kg/mol; T=temperature mutlak (K)=t c +273;

49 Laju gelombang bunyi bergantung sifat medium: elastisitas dan rapat massa v B B = modulus Bulk = rapat medium Gelombang yang menjalar pada batang v Y Y = modulus Young = rapat medium

50 Laju gelombang bunyi bergantung sifat medium: temperatur v RT M = c p /c v = rasio kapasitas panas [ udara =1,4] R = 8,314 J/mol.K=konstanta gas universal T = temperature mutlak (K) M = massa molar gas= massa 1 mol gas [M udara =29 x 10-3 kg/mol]

51 LAJU BUNYI di UDARA v = γrt M v 1 v 2 = T 1 T 2

52

53 Kecepatan bunyi dalam medium [m/s]

54 Tentukan laju bunyi dalam air, yang memiliki modulus bulk 2,1 x 10 9 N/m 2 dan densitas 1,00 x 10 3 kg/m 3. Hitung laju bunyi di udara pada: (a) 0 o C (b) 20 o C