FSKA KELAS X A - KURKULUM GABUNGAN 0 Sei NGAN GELOMBANG BUNY Bunyi merupakan gelombang longitudinal (arah rambatan dan arah getarannya ejajar) yang merambat melalui medium erta ditimbulkan oleh umber bunyi yang mengalami getaran. Mediumnya bia berupa zat padat, cair, maupun ga ehingga bearnya cepat rambat bunyi bergantung dari medium itu endiri. A. CEAT RAMBAT BUNY. Dalam zat padat, cepat rambat bunyi dihitung dengan rumu: = E ρ = cepat rambat bunyi (m/) E = modulu Young (N/m ) ρ = maa jeni zat padat (kg/m 3 ). Dalam zat cair, cepat rambat bunyi dihitung dengan rumu: = B ρ = cepat rambat bunyi (m/) B = modulu Bulk (N/m²) ρ = maa jeni fluida (kg/m 3 ) γrt 3. Dalam zat ga, cepat rambat bunyi dihitung dengan rumu: = Mr = cepat rambat bunyi (m/) R = kontanta ga (8,3 J/mol.K) γ = kontanta Laplace Mr = maa molekul relatif
CONTOH SOAL. Raio (perbandingan) antara cepat rambat bunyi dalam medium ga okigen (Mr = 6) terhadap ga hidrogen (Mr = ) pada uhu yang ama adalah. A. : 4 B. : C. : 3 D. : 5 E. 3 : embahaan: Jika dianalii maka nampak bahwa kecepatan berbanding terbalik dengan akar maa molekul relatifnya (Mr), ehingga kita mendapatkan rumuan: Mr O H MrH = = = Mr 6 4 O Jawaban: A. Fluida A dan fluida B maing-maing memiliki maa jeni ebear 800 kg/m 3 dan 000 kg/ m 3. erbandingan antara cepat rambat bunyi pada fluida A dan B pada uhu yang ama adalah. A. : 3 B. : 4 C. 5 : D. 8 : E. 5 : 4 embahaan: Jika dianalii maka nampak bahwa kecepatan berbanding terbalik dengan akar maa jeni dari fluida, ehingga kita mendapatkan rumuan: ρ ρ 000 = = = ρ 800 5 Jawaban: C
B. NTENSTAS BUNY ntenita bunyi adalah bearnya energi yang dipindahkan per atuan waktu atau daya (), per atuan lua (A) dirumukan ebagai: = = A 4 πr = intenita bunyi (watt/m²) = daya pancaran bunyi (watt) A = lua (m²) r = radiu/jarak (m) erbedaan ariabel pada intenita bunyi, antara lain:. ntenita bergantung jarak r = r = intenita bunyi keatu (watt/m²) = ntenita bunyi kedua (watt/m²) r = jarak pertama dari umber bunyi (m) r = jarak kedua dari umber bunyi (m). ntenita bergantung n buah umber bunyi n = n. n =ntenita ejumlah n = ntenita umber (watt/m²) CONTOH SOAL. Jarak X ke umber bunyi adalah etengah kali jarak Y ke umber bunyi. Tentukan perbandingan intenita yang diterima X dibandingkan dengan intenita yang diterima Y! A. : 3 B. : C. 5 : D. 8 : E. 4 : 3
embahaan: Diketahui rx = ry Jika dianalii maka terlihat bahwa kecepatan berbanding terbalik dengan akar maa jeni dari fluida, ehingga kita dapatkan rumu: r = r maka x y ry ry = = = rx r = y 4 Jawaban: E C. TARAF NTENSTAS BUNY ntenita bunyi terkecil yang maih dapat didengar oleh manuia bearnya 0 - watt/m. ntenita bunyi terbear yang maih dapat didengar tanpa menimbulkan raa akit pada telinga manuia ebear watt/m. Logaritma perbandingan intenita bunyi () dengan harga ambang pendengaran ( 0 ) diebut taraf intenita bunyi, dirumukan ebagai: T = 0log atau Tl = 0log l + 0 0 T = taraf intenita (db) = intenita bunyi (w/m²) l o = intenita ambang (w/m²) erbedaan ariabel pada intenita bunyi, antara lain:. ntenita bergantung jarak Dapat dicari dengan menggunakan rumu cepat! T r = T 0log r T = intenita bunyi keatu (watt/m²) T = ntenita bunyi kedua (watt/m²) r = jarak pertama dari umber bunyi (m) r = jarak kedua dari umber bunyi (m) 4
. ntenita bergantung n buah umber bunyi: r T = T+ 0logn atau T = T+ 0log 0log r CONTOH SOAL. Sebuah mein tik menghailkan hentakan dengan intenita bunyi ebear watt/m. Jika ada 0 mein tik ejeni yang edang dihentakkan ecara beramaan, maka taraf intenita bunyi ekarang yang dihailkan adalah... A. 0 db B. 5 db C. 0 db D. 30 db E. 35 db embahaan: Diketahui, = 0 0 watt/m², n = 0 l n = n. l Tl = 0log l + 0 0 = 0 0 = 0 0 ( ) watt / m 9 = + 9 0log( 0 ) 0 = 90 + 0 = 30 db Jawaban: D D. SUMBER BUNY Salah atu jeni bunyi adalah nada. Nada adalah bunyi yang frekueninya teratur. Sumberumber nada, antara lain dawai dan pipa organa. a. Dawai Bila dawai yang kedua ujungnya terikat dipetik/digeek, maka terjadilah gelombang taioner dengan pola gelombang berikut: 5
(a) (b) p (c) p p p Nada Daar/Harmonik, berlaku: L = λo f0 = = λ L o Nada ata ke-/harmonik, berlaku: L = λ f = = λ L Nada ata ke-/harmonik, berlaku: 3 L = λ 3 f = = λ L Keterangan: p = perut = impul L = panjang tali dawai (m) λ o = panjang gelombang nada daar λ = panjang gelombang nada ata ke- λ = panjang gelombang nada ata ke- f o = frekueni nada daar (Hz) f = frekueni nada ata ke- (Hz) f = frekueni nada ata ke- (Hz) 6
= cepat rambat bunyi (m/) F = gaya tegang tali (N) Hukum Marenne, berlaku f 0 : f : f :... = : : 3 :... ola gelombang Simpul = erut + Adapun cepat rambat bunyi Rumu frekueni prakti F F = = = µ m/ L FL m n f = + n ;n=0,,,3,... L CONTOH SOAL. Dawai yang panjangnya meter dan maa tali 0 gram menghailkan bunyi dengan nada harmonik pada frekueni 400 Hz. Berapakah bear tegangan pada dawai? A..000 N B..00 N C..400 N D..600 N E..000 N embahaan: Diketahui : L = m m = 0 gram = 0 - kg Ditanya : F...? Jawab : λ = L λ = λ f FL m Lf FL = = m Lf F= m L f = 0 ( 400) = 600N Jawaban: D 7
. eramaan gelombang tali yang menjalar pada dawai adalah y = 0,0 in π(x + 40t), x dan y dalam meter dan t dalam detik. Jika panjang tali 4 meter dan maa tali gram, maka tegangan tali dawai adalah... A. 0, N B. 0, N C. 0,5 N D. 0,3 N E. 0,4 N embahaan: Gunakan rumu cepat untuk mencari cepat rambat gelombang dengan menggunakan rumu: Koefiient = Koefiienx 40 maka didapat = = 40 m/, lalu gunakan rumuan = F 4 maka. 600 = ehingga didapatkan F = 0,4 N. 0, 00 FL m Jawaban: E b. ipa Organa. ipa Organa Terbuka L S S S S S S Nada Daar Nada ata ke- Nada ata ke- L = λ L = λ o L = 3 λ Berlaku: n f = + n ; n = 03,,,,... L f n = frekueni pada nada ke-n L = panjang tali dawai = cepat rambat bunyi Berlaku hukum Bernoulli f 0 : f : f :... = : : 3... ola gelombangnya erut = Simpul + 8
. ipa Organa Tertutup ada pipa organa yang ujungnya tertutup akan terjadi impul, edangkan ujung yang terbuka akan menjadi perut ebagai berikut: S S S S S L Nada Daar Nada ata ke- Nada ata ke- L = λ L = λ 3 L = λ o Berlaku: n f = + n ; n = 03,,,,... 4L f 0 : f : f :... = : 3 : 5 :... ola gelombang erut = Simpul CONTOH SOAL. ipa organa tertutup yang panjangnya cm aat ditiup edemikian menimbulkan nada ata pertama. anjang gelombang yang ditimbulkan adalah. A. 0 cm B. 6 cm C. 0 cm D. 4 cm E. 30 cm embahaan: L = 3 λ ehingga λ 4 = 4 6 3 cm = cm Jawaban: B. Sebuah pipa organa terbuka panjangnya,5 meter. Berada dalam ruang dimana cepat rambat bunyinya 300 m/. Frekueni harmonik pertama dan kedua dari pipa organa terebut panjangnya cm aat ditiup edemikian ehingga menimbulkan nada ata pertama. anjang gelombang yang ditimbulkan adalah... 9
A. 00 Hz dan 00 Hz B. 300 Hz dan 50 Hz C. 00 Hz dan 300 Hz D. 50 Hz dan 0 Hz E. 50 Hz dan 50 Hz embahaan: n f = + n L 0+ f0 = 300 = 00 Hz 5, + f = 300 = 00 Hz 5, Jawaban: A E. ELAYANGAN BUNY elayangan adalah peritiwa penguatan dan pelemahan bunyi ecara bergantian akibat perpaduan dua gelombang bunyi yang berbeda edikit frekueninya. Bearnya frekueni pelayangan ama dengan eliih kedua frekueni umber bunyi yang ecara matemati ditulikan ebagai: f p = f f f p = frekueni pelayangan f = frekueni umber f = frekueni umber CONTOH SOAL. Dua buah umber bunyi maing-maing memiliki frekueni 377 Hz dan 379 Hz berbunyi ecara beramaan. Jika uhu udara pada aat itu ama, maka bearnya frekueni pelayangan yang timbul adalah... A. 9 Hz B. 7 Hz C. 5 Hz D. 3 Hz E. Hz 0
embahaan: f p = f f = 377 379 = Hz Jawaban: E F. EFEK DOLER Efek Doppler berbunyi: jika pendengar dan umber bunyi bergerak aling mendekati maka frekueni yang didengar lebih bear daripada frekueni umber bunyi, dan ebaliknya. Secara umum efek Doppler adalah efek berubahnya frekueni uara yang terdengar akibat adanya kecepatan relatif antara umber bunyi dengan pendengar, dirumukan ebagai: f p = ± ± p f Jika ada pengaruh angin f p ( ± a)± = ( ± )± a Keterangan: p f f p = frekueni pendengar (Hz) f = frekueni umber bunyi (Hz) = cepat rambat bunyi (m/) p = kelajuan pendengar (m/) = kelajuan umber (m/) a = kelajuan angin (m/) CONTOH SOAL. Sebuah ambulan bergerak dengan kecepatan 0 m/ relatif terhadap pendengar yang diam. Jika cepat rambat bunyi di udara 300 m/ dan ambulan mengeluarkan bunyi dengan frekueni 475 Hz, maka perbandingan frekueni yang diterima pendengar aat ambulan menjauhi dan mendekat adalah... A. 5 : 6 B. : C. 7 : 8 D. : 3 E. 4 : 9
embahaan: 300 ± 0 300 30 fp = 475 = = 300 + 0 30 3 300 ± 0 300 fp = 475 = = 30 300 0 80 8 fp 30 30 8 7 = : = = f 3 8 3 8 p Jawaban: C. Sebuah ambulan bergerak menjauhi pendengar yang diam dengan kelajuan 0 m/ ambil membunyikan irine dengan frekueni 360 m/. Jika cepat rambat bunyi di udara 340 m/, maka panjang gelombang irine dan frekueni yang didengar oleh orang yang diam adalah... A. 0,94 meter dan 340 Hz B.,05 meter dan 360 Hz C. 0,5 meter dan 300 Hz D. meter dan 0 Hz E. meter dan 00 Hz embahaan: Diketahui : = 0 m/ p = 0 (diam) f = 360 Hz = 340 m/ Ditanya : λ =...? f =...? Jawab : 340 a) λ = = = meter f 360 094, b) f = + + p f 340 + 0 = 340 + 0 360 = 340 Hz Jawaban: A