GELOMBANG BUNYI. Cepat rambat bunyi di udara yang dipengaruhi oleh tekanan dinyatakan dengan persamaan : pada gas ideal ; M

Transkripsi

1 SMK Negeri Rangkasbitung GELOMBANG BUNYI Bunyi meruakan salah satu bentuk gelombang mekanik, yaitu gelombang yang memerlukan medium sebagai erambatannya. Bunyi yang merambat ada medium udara bentuknya berua raatan raatan dan renggangan renggangan (gelombang longitudinal) yang terbentuk oleh molekul molekul udara. Bunyi sangat enting bagi kehiduan manusia, karena salah satu kegunaannya adalah untuk berkomunikasi. Aa yang menyebabkan timbulnya bunyi?... bunyi timbul karena adanya sumber yang bergetar, seerti ; gendang diukul, senar gitar dietik, drum diukul, ita suara manusia dan lain lain. Aa syarat bunyi daat terdengar samai ke telinga?... ada syarat bunyi daat terdengar : (). ada sumber bunyi, (). ada zat erantara (medium) dan (). ada alat enerima (endengar). Mungkinkah kita mendengar bunyi kilat dan melihat cahaya kilat secara bersamaan?... ketika terjadi kilat, ada saat itu kita akan melihat cahaya kilat terlebih dahulu, lalu baru terdengar bunyi gemuruh kilat, hal ini dikarenakan gelombang bunyi kilat membutuhkan waktu untuk samai ke telinga engamat dibandingkan gelombang cahaya kilat. Jadi gelombang bunyi membutuhkan waktu untuk merambat dari sumber bunyi ke temat yang lain. Ceat rambat gelombang bunyi berkaitan dengan jarak dan waktu, dimana ceat rambat bunyi dideinisikan sebagai jarak sumber bunyi ke endengar dibagi dengan selang waktu yang dibutuhkan bunyi untuk samai ke endengar. S t A. Ceat rambat bunyi di Udara. Ceat rambat bunyi di udara diengaruhi oleh kondisi udara, terutama ; suhu dan tekanan udara. Besarnya ceat rambat bunyi di udara yang diengaruhi oleh suhu dinyatakan dengan ersamaan ; = +,6.T (rumus Miller). makin tinggi suhu udara, maka semakin besar ceat rambat bunyi di udara (ada siang hari suhu udara anas menyebabkan medium udara renggang dan bunyi dibiaskan ke udara sehingga bunyi ada siang hari kurang jelas ; sedangkan ada malam hari suhu udara dingin menyebabkan medium udara raat bunyi dibiaskan ke ermukaan bumi sehingga bunyi ada malam hari jelas). Ceat rambat bunyi di udara yang diengaruhi oleh tekanan dinyatakan dengan ersamaan : B. P RT. P R. T. ada gas ideal ; M M

2 SMK Negeri Rangkasbitung Keterangan : B = modulus udara ( B =.P ) ; = tetaan lalace ; P = tekanan udara = massa jenis udara ; R = 8,4 x Joule/mol.K ; T = suhu udara (K) M = massa molekul relati B. Ceat rambat bunyi di Air. Ceat rambat bunyi di air tergantung ada interaksi antara molekul molekul air. Interaksi antara molekul molekul air dinyatakan dengan Modulus Bulk Cairan (B ; N/m ). Modulus Bulk Cairan (B ; N/m ) dideinisikan sebagai erbandingan antara erubahan tekanan (P) terhada raksi erubahan olume (V/V) B P V V P V B... V B P C. Ceat rambat bunyi ada zat adat Ceat rambat bunyi ada zat adat tergantung ada tingkat elastisitas zat adat tersebut. Tingkat elastisitas zat adat dinyatakan dengan Modulus Young (E). Modulus Young (E) dideinisikan sebagai erbandingan antara tegangan dan regangan. E karena, maka E A A. tegangan (N/m ) ; = gaya hooke ; A = luas ermukaan benda x regangan... x erubahan anjang benda dan x anjang awal benda x E Ceat rambat bunyi ada gitar ;...karena m.,... maka m... karena. A...maka. A Keterangan : = tegangan tali ( N ) ; µ = massa er satuan anjang ; m = massa senar ; anjang senar = massa jenis bahan senar ; A = luas enamang senar. m V V

3 SMK Negeri Rangkasbitung rekuensi Bunyi Setia saat kita selalu mendengarkan bunyi, setia bunyi memiliki ciri ciri tertentu. Dengan erbedaan ciri tersebut kita daat membedakan bunyi alat alat musik, bunyi gemuruh ombak, bunyi air terjun dan lain lain. Adanya erbedaan ini disebabkan karena setia bunyi memiliki rekuensi dan amlitudo yang berbeda. semakin besar rekuensi bunyi maka nada yang dihasilkan akan makin tinggi dan sebaliknya semakin kecil rekuensi bunyi maka nada yang dihasilkan akan makin rendah Dan... semakin besar amlitudo bunyi maka semakin kuat nada bunyi yang dihasilkan dan sebaliknya semakin kecil amlitudo bunyi maka semakin lemah nada bunyi yang dihasilkan. Antara bunyi musik dengan bunyi kendaraan, mana yang enak didengar...?. tentu bunyi musik. Karena bunyi musik memiliki rekuensi yang teratur. ( bunyi yang memiliki rekuensi yang teratur disebut Nada ) dan sebaliknya (bunyi yang memiliki rekuensi yang tidak teratur disebut Desah ) aktor yang memengaruhi rekuansi nada yang dihasilkan oleh gitar adalah :. Panjang senar... (rekuensi berbanding terbalik dengan anjang senar). Luas enamang senar... (rekuensi berbanding terbalik dgn akar luas A enamang). Tegangan senar... (rekuensi berbanding lurus dengan tegangan senar) 4. Massa jenis bahan senar... (rekuensi berbanding terbalik dgn massa jenis bahan) Sehingga besar rekuensi yang dihasilkan gitar dinyatakan dengan ersamaan :... A dikenal dengan ersamaan Marsenne Salah satu syarat agar bunyi daat terdengar adalah adanya alat endengar atau enerima bunyi. Telinga manusia normal hanya mamu mendengar ekuensi bunyi yang berkisar antara Hz samai. Hz wilayah ini disebut wilayah rekuensi audio atau bunyi audiosonik. Bunyi yang rekuensinya kurang dari Hz disebut bunyi inrasonik (seerti ; jangkrik dan anjing) Bunyi yang rekuensinya lebih dari. Hz disebut bunyi ultrasonik (seerti ; kelelawar)

4 SMK Negeri Rangkasbitung Hubungan antara ceat rambat, anjang gelombang dan rekuensi bunyi dinyatakan dengan ersamaan :. atau T Keterangan : = ceat rambat bunyi (m/s) ; = anjang gelombang bunyi (m) = rekuensi bunyi (Hz) ; T = eriode (sekon) EEK DOPPLER Memang benar jika dikatakan, bahwa rekuensi bunyi sama dengan rekuensi sumbernya. Akan tetai tidaklah selalu demikian antara rekuensi sumber bunyi dengan rekuensi bunyi yang kita dengar. Aabila antara sumber bunyi dan endengar tidak ada gerakan relati, maka rekuensi sumber bunyi dan rekuensi bunyi yang didengar oleh seseorang adalah sama. Akan tetai jika antara sumber bunyi dan si endengar ada gerak relati, misalnya sumber bunyi bergerak mendekati si endengar, atau si endengar bergerak mendekati sumber bunyi, atau keduanya bergerak saling mendekati atau menjauhi, ternyata antara rekuensi sumber bunyi dan rekuensi bunyi yang didengar tidaklah sama. Suatu contoh misalnya ketika anda naik bis dan beraasan dengan bis lain yang sedang membunyikan klakson, maka akan terdengar suara yang lebih tinggi, berarti rekuensinya lebih besar dan sebaliknya ketika bis menjauhi anda, bunyi klakson terdengar lebih rendah, karena rekuensi bunyi yang didengar berkurang. Peristiwa ini dinamakan Eek Doler. Jadi Eek Doler adalah eristiwa berubahnya rekuensi bunyi yang diterima oleh endengar (P) dari rekuensi suatu sumber bunyi (S) aabila terjadi gerakan relati antara P dan S. Oleh Doler dirumuskan sebagai : P P. S P adalah rekwensi yang didengar oleh endengar. S adalah rekwensi yang diancarkan oleh sumber bunyi. P adalah keceatan endengar. S adalah keceatan sumber bunyi. adalah keceatan bunyi di udara. Tanda + untuk P diakai bila endengar bergerak mendekati sumber bunyi. Tanda - untuk P diakai bila endengar bergerak menjauhi sumber bunyi. Tanda + untuk S diakai bila sumber bunyi bergerak menjauhi endengar. Tanda - untuk S diakai bila sumber bunyi bergerak mendekati endengar.. Jika terdaat angin dengan keceatan a dan menuju endengar maka menjadi (+ a ). Jika angin menjauhi endengar maka menjadi (- a ) S

5 SMK Negeri Rangkasbitung INTENSITAS BUNYI. Gelombang bunyi dalam setia erambatannya akan membawa energi. Jumlah energi yang diindahkan melalui suatu medium er satuan waktu dan luas disebut : Intensitas bunyi ( I ) Daat dirumuskan sebagai : W I karena W P,. Maka I P karena t A t A P I 4.. R I = intensitas bunyi dalam watt/m atau watt/cm W = energi bunyi (joule) t = waktu (sekon) A 4.. R.maka A = luas bidang bola dalam m atau cm... A 4.. R P = daya bunyi dalam J/det atau watt. Bila S meruakan sumber bunyi yang berdaya P watt dan energi bunyi merambat ke segala arah sama rata, Intensitas bunyi di titik yang jaraknya R dari S adalah : P I.. I 4 R I R : I : atau R R I R Kesimulan : Intensitas bunyi berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya. TARA INTENSITAS BUNYI. ( TI ) Intensitas bunyi terkecil yang masih merangsang endengaran disebut intensitas ambang endengaran (I ), besarnya - watt/m. Intensitas bunyi terbesar yang masih daat didengar tana menimbulkan rasa sakit ada telinga disebut intensitas ambang rasa sakit (I), besarnya = watt/m. Logaritma erbandingan intensitas bunyi dengan harga ambang endengaran disebut Tara Intensitas Bunyi. T I.log TI tara intensitas bunyi dalam decibel (db). I adalah intensitas bunyi. I o adalah intensitas ambang endengaran. I I

6 SMK Negeri Rangkasbitung Tara intensitas bunyi ada jarak tertentu dengan mengetahui besar intensitas ada jarak berbeda dari sumber bunyi yang sama daat dinyatakan dengan ersamaan : TI TI. log TI = tara intensitas ada jarak R dari sumber bunyi (db) TI = tara intensitas ada jarak R dari sumber bunyi (db) I = intensitas ada jarak R dari sumber bunyi (watt/m ) I = intensitas ada jarak R dari sumber bunyi (watt/m ) Besar tara intensitas bunyi dari beberaa sumber bunyi yang dibunyikan secara bersama dinyatakan dengan ersamaan : TI n TI.log. n TI n = tara intensitas bunyi untuk n buah sumber bunyi yang dibunyikan bersamaan TI = tara intensitas bunyi untuk buah sumber bunyi n = jumlah sumber bunyi. RESONANSI PADA DAWAI/GITAR Resonansi adalah eristiwa ikut bergetarnya suatu benda karena ada benda lain yang bergetar dan memiliki rekuensi yang sama. Dawai / senar gitar memunyai sejumlah rekuensi jika bergetar secara alamiah, rekuensi alamiah dikenal sebagai nada (harmonik) dari senar gitar. Nada dasar ( ) ada gitar terdiri atas simul dan erut :. dan.. Nada ertama ( ) ada gitar terdiri atas simul dan erut :. dan I I

7 SMK Negeri Rangkasbitung Nada kedua ( ) ada gitar terdiri atas 4 simul dan erut : dan. Nada ketiga ( ) ada gitar terdiri atas 5 simul dan 4 erut :.. dan. Dari data rekuensi diatas didaat : :. :. : Sehingga disimulkan : o : : :... = : : : 4 :... Rumus umum dari ada rekwensi nada-nada tersebut di atas adalah : n n L... n L n karena adalah keceatan rambat gelombang transersal, maka n n atau L. A n n L. dari ersamaan di atas daat disimulkan dalam hukum Mersenne berikut ini :. rekuensi nada dasar dawai berbanding terbalik dengan anjang dawai.. rekuensi nada dasar dawai berbanding lurus dengan akar kuadrat tegangan tali.. rekuensi nada dasar dawai berbanding terbalik dengan akar kudrat enamang dawai. 4. rekuensi nada dasar dawai berbanding terbalik dengan akar kuadrat masa jenis bahan dawai. 5. Pada nada atas ke-n terdaat ( n+ ) simul dan ( n+ ) erut.

8 SMK Negeri Rangkasbitung RESONANSI PADA PIPA ORGANA Resonansi adalah eristiwa ikut bergetarnya suatu benda karena ada benda lain yang bergetar dan memiliki rekuensi yang sama. Jika sumber bunyi gitar adalah getaran senarnya, maka sumber bunyi ia organa adalah kolom udara. Pia organa dibedakan atas : () ia organa terbuka (ia organa yang kedua ujungnya terbuka) dan () ia organa tertutu (ia organa yang salah satu ujungnya tertutu) PIPA ORGANA TERBUKA Kolom udara daat beresonansi, artinya daat bergetar. Kenyataan ini digunakan ada alat musik yang dinamakan Organa, baik organa dengan ia tertutu mauun ia terbuka. Dibawah ini adalah gambar enamang ia organa terbuka. Jika Udara dihembuskan kuat-kuat melalui lobang A dan diarahkan ke celah C, sehingga menyebabkan bibir B bergetar, maka udaraun bergetar. Gelombang getaran udara merambat ke atas dan oleh lubang sebelah atas gelombang bunyi diantulkan ke bawah dan bertemu dengan gelombang bunyi yang datang dari bawah berikutnya, sehingga terjadilah intererensi. Maka dalam kolom udara dalam ia organa timbul ola gelombang longitudinal stasioner. Karena bagian atas ia terbuka, demikian ula celah C, maka tekanan udara ditemat tersebut tentulah sama dan sama dengan tekanan udara luar, jadi tekanan di temat tersebut timbulah erut. Nada dasar ( ) ada ia organa terbuka terdiri atas erut dan simul : s

9 SMK Negeri Rangkasbitung Pada gambar di atas terlihat simul diantara erut. Ini berarti ia organa bergetar dengan nada terendah yang disebut nada dasar organa. rekuensi nada dasar dilambangkan o, jadi :...,..sehingga. Nada ertama ( ) ada ia organa terbuka terdiri atas erut dan simul : s s Pada gambar memerlihatkan simul dan erut diantara erut, dikatakan udara dalam ia organa bergetar dengan nada atas ertama dan dilambangkan dengan. Pada ola tersebut seanjang kolom udara dalam ia terjadi gelombang. Jadi :.....,.sehingga Nada kedua ( ) ada ia organa terbuka terdiri atas 4 erut dan simul : s s s Pada gambar memerlihatkan simul dan erut di antara erut, dan bunyi yang ditimbulkan meruakan nada atas kedua dilambangkan. Pada ola tersebut dalam ia organa terbuka tersebut terjadi gelombang, jadi :..,..sehingga.. Secara berturut-turut eristiwa di atas daat kita amati sebagai berikut : ( erut & simul ) ;. & simul ). ( erut & simul ) ;. atau. ( 4 erut.

10 SMK Negeri Rangkasbitung Pada nada ke-n terdaat : ( n+ ) erut dan ( n+ ) simul sehingga secara umum daat dirumuskan sebagai : n n.. n. n Sehingga disimulkan bahwa : o : : : :... = : : : 4 :... Ungkaan tersebut dinamakan Hukum Bernoulli ke I, yaitu : rekuensi nada-nada yang dihasilkan oleh ia organa terbuka berbanding sebagai bilangan asli. PIPA ORGANA TERTUTUP Aabila ada ujung atas ia organa tertutu, maka dinamakan ia organa tertutu, sehingga gelombang longitudinal stasioner yang terjadi ada bagian ujung tertutu meruakan simul dan ada bagian ujung terbuka terjadi erut. Gambar berikut menunjukkan berbagi ola getaran yang terjadi ada ia organa tertutu. Nada dasar ( ) ada ia organa tertutu terdiri atas erut dan simul : s Pada gambar di atas memberikan nada dasar dengan rekuensi o. Pada anjang kolom udara terjadi /4 gelombang, karena hanya terdaat simul dan erut, jadi :. 4..,..sehingga 4 4. Nada ertama ( ) ada ia organa tertutu terdiri atas erut dan simul : s s

11 SMK Negeri Rangkasbitung Pada gambar memberikan nada ertama dengan rekuensi. Seanjang kolom udara ia organa tertutu terjadi simul dan erut, sehingga anjang ia = 4 anjang gelombang. Jadi : atau ,.sehingga 4 4 Nada kedua ( ) ada ia organa tertutu terdiri atas erut dan simul : s s s Pada gambar memberikan nada kedua dengan dengan rekuensi ada anjang kolom udara ia organa tertutu terjadi simul dan erut, sehinga anjang ia = 5 4 anjang gelombang. Jadi ; ,..sehingga Secara berturut-turut eristiwa di atas daat kita amati sebagai berikut : ( erut & simul ) ; 4. & simul ). ( erut & simul ) ; ( erut 4. Pada nada ke-n terdaat : ( n+ ) erut dan ( n+ ) simul sehingga secara umum daat dirumuskan sebagai : n. n n n Sehingga disimulkan bahwa : o : : : :... = : : 5 : 7 :... Ungkaan ini dinamakan Hukum Bernoulli ke II : rekuensi nada ia organa tertutu berbanding sebagai bilangan-bilangan ganjil.

12 SMK Negeri Rangkasbitung Soal Remedial Bentuk Istrumen : Soal Essay No Uraian Soal Bunyi meruakan salah satu bentuk gelombang mekanik dan gelombang longitudinal, Jelaskan! Aa yang menyebabkan timbulnya bunyi dan syarat aa yg harus dienuhi agar bunyi bisa terdengar? Mungkinkah kita mendengar bunyi kilat dan melihat cahaya kilat secara bersamaan? Bentuk Istrumen : Soal Pilihan Ganda No Uraian Soal Bunyi tidak daat merambat dalam medium... a. ruang hama b. air c. gas oksigen d. gas nitrogen e. udara Intensitas bunyi daat dierbesar dengan cara... a. memerkecil rekuensi dan amlitudonya b. memerbesar rekuensi saja c. memerbesar rekuensi dan amlitudonya d. memerbesar amlitudonya saja e. memerkecil amlitudonya dan memerbesar rekuensinya Pada suatu alat terlihat kilat dan detik kemudian terdengar suara gunturnya. Aabila keceatan cahaya sebesar x 8 m/s dan keceatan bunyi diudara 4 m/s, maka jarak antara temat asal kilat dengan engamat adalah... a. 4 m b. 4 m c. m d. x 8 m e. x 9 m Tara intensitas bunyi sebuah mesin rata-rata 5 db. Aabila mesin dihidukan secara 4 bersamaan maka tara intensitasnya... a. db b. 5 db c. 7 db d. 75 db e. 5 db Tara intensitas bunyi sebuah mesin 6 db. Jika tara intensitas di dalam ruang abrik yang 5 menggunakan sejumlah mesin itu 8 db, maka jumlah mesin yang digunakan adalah a. b. 4 c. d. e. Kereta ai yang bergerak dengan laju 9 km/jam mendekati stasiun sambil membunyikan eluitnya dengan rekuensi 6 Hz. Di stasiun seorang calon enumang berlari dengan laju 6 m/s menyongsong kereta. Jika ceat rambat bunyi diudara = 4 m/s, maka rekuensi bunyi eluit yang didengar oleh orang tersebut adalah... a. 65 Hz b. 684 Hz c. 7 Hz d. 75 Hz e. 96 Hz Sebuah truk bergerak dengan keceatan 6 km/jam dibelakang seeda motor. Pada saat truk mengeluarkan bunyi klakson dengan rekuensi Hz, engemudi seeda motor membaca 7 ada sedometer angka 7 km/jam. Aabila keceatan bunyi 4 m/s, maka engemudi seeda motor akan mendengar klakson ada rekuensi... a. 9 Hz b. 9 Hz c. Hz d. 97 Hz e. 94 Hz Catatan : Jawaban dilengkai dengan cara cara engerjaannya.