fisikaonline

Melayani siapa saja untuk belajar fisika kapan saja dan dimana saja

Gelombang Bunyi: materi, rumus, soal, penyelesaian soal serta aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari

Sahabat fisioner, bunyi merambat sebagai gelombang sebab bunyi dapat mengalami interferensi, pemantulan, pembiasan, dan difraksi. Bunyi termasuk gelombang mekanik karena hanya dapat merambat melalui medium (zat padat, cair dan gas) dan tidak dapat merambat dalam vakum. Gelombang bunyi termasuk gelombang longitudinal karena dalam perambatannya tidak menyertakan perambatan molekul mediumnya, tapi hanya bergetar membentuk rapatan dan regangan.

Cepat Rambat Bunyi

Cepat rambat bunyi adalah hasil bagi jarak tempuh dengan waktu tempuh gelombang bunyi. Secara matematis:
                         v = s / t
Dimana:
v = cepat rambat bunyi (m/s)
s = jarak yang ditempuh (m)
t = selang waktu (s)

Contoh soal
Sebuah petir terdengar 4 s setelah kilat terlihat di langit. berapakah jarak petir tersebut dari kita jika kecepatan bunyi di udara 330 m/s?
Penyelesaian:
Diketahui:
t = 4 s
v = 330 m/s
Ditanya:   s = .... ?
Jawab:
s = v . t = 330 . 4 = 1.320 m
Jadi jarak petir tersebut adalah 1.320 m

Contoh Soal
Berapakah cepat rambat gelombang bunyi dalam batang logam yang terbuat dari baja jika diketahui modulus young baja adalah 2,0 x 1011 Pa dan massa jenisnya 7,8 x 103 kg/m3?
Penyelesaian:
Diketahui:
E = 2,0 x 1011 Pa
ρ = 7,8 x 103 kg/m3 
Ditanya:   v = .... ? 
Jawab:
Jadi besar cepat rambatnya adalah 5064 m/s.

Frekuensi Bunyi

Frekuensi bunyi dapat dikelompokkan ke dalam tiga daerah frekuensi yaitu frekuensi audio, frekuensi infrasonik, dan frekuensi ultrasonik. Frekuensi audio (20 – 20 000 Hz) adalah daerah frekuensi yang dapat didengar oleh telinga manusia. Fekuensi infrasonik adalah daerah frekuensi yang lebih rendah dari 20 Hz dan frekuensi ultrasonik adalah daerah frekuensi yang lebih tinggi dari 20 000 Hz. Tinggi rendahnya bunyi ditentukan oleh frekuensinya. Makin besar frekuensi, makin tinggi nada bunyinya. Kuat/lemahnya bunyi ditentukan oleh amplitudo gelombang bunyi. Makin besar amplitudo gelombang bunyi, makin kuat bunyinya. Gelombang bunyi tidak mengalami dispersi dan polarisasi. Gelombang bunyi dipantulkan mengikuti hukum pemantulan: sudut pantul sama dengan sudut datang. Gelombang bunyi mengalami pembiasan, yang menyebabkan bunyi petir pada malam hari terdengar lebih keras daripada siang hari. Gelombang bunyi dengan mudah didifraksi, sehingga seseorang dapat mendengar bunyi dari kamar yang bersebelahan. Gelombang bunyi mengalami interferensi sehingga dapat mengalami penguatan (interferensi konstruktif) dan pelemahan (interferensi destruktif).

Efek Doppler

Ketika sumber bunyi dan pendengar bergerak relatif, frekuensi yang terdengar akan bertambah jika keduanya bergerak saling mendekati, dan akan berkurang jika keduanya bergerak saling menjauhi. Ini disebut sebagai efek Doppler. Jika kecepatan sumber bunyi dan pendengar masing-masing vs dan vp, cepat rambat bunyi di udara = v, frekuensi sumber bunyi = fs, dan frekuensi yang didengar oleh pendengar = fp, maka :
Contoh Soal
Sebuah garpu tala yang diam, bergetar dengan frekuensi 384 hz. Seorang anak yang berlari menjauhi garpu tala mendengar frekuensi garpu tala tersebut 380Hz. Kecepatan rambat bunyi di udara 320 m/s. Tentukan kecepatan anak tersebut?
Penyelesaian
Diketahui:
Garpu tala yang diam berperan sebagai sumber, sehingga:
vs = 0
fs = 384 Hz
fp = 380 m/s
v = 320 m/s
Anak menjauhi sumber berarti vp (-)
Ditanya:   vp = .... ?
Jawab:
Jadi kecepatan anak tersebuut adalah 3,33 m/s.

Gelombang Bunyi

Gelombang merupakan rambatan energi getaran. Jika ada gelombang tali berarti energinya dirambatkan melalui tali tersebut. Bagaimana dengan bunyi? Bunyi dirambatkan dari sumber ke pendengar melalui udara.
Yang menarik bahwa bunyi disebarkan dari sumber ke segala arah. Jika seseorang berdiri berjarak R dari sumber akan mendengar bunyi maka bunyi itu telah tersebar membentuk luasan bola dengan jari-jari R. Berarti energi yang diterima pendengar itu tidak lagi sebesar sumbernya. Sehingga yang dapat diukur adalah energi yang terpancarkan tiap satu satuan waktu tiap satu satuan luas yang dinamakan dengan intensitas bunyi. Sedangkan kalian tentu sudah mengenal bahwa besarnya energi yang dipancarkan tiap satu satuan waktu dinamakan dengan daya. Berarti intensitas bunyi sama dengan daya persatuan luas. Perhatikan persamaan berikut.
Karena bunyi disebarkan ke segala arah, maka luasan yang terbentuk adalah luasan bola, sehingga:

Dengan:

I = intensitas bunyi (watt/m2)

P = daya bunyi (watt)

A = luasan yang dilalui bunyi (watt)

R = jari-jari luasan bola (m)

Contoh

Sebuah sumber bunyi memiliki daya 10π watt dipancarkan secara sferis ke segala arah. Tentukan intensitas bunyi yang terukur oleh pendeteksi yang diletakkan di titik yang berjarak 10 m dari sumber!

Penyelesaian

Diketahui:

P = 10π watt

R = 10 m

Ditanyakan: I = ….?

Jawab:

Jika intensitas bunyi dari sebuah sumber bunyi di dengar pada dua buah jarak yang berbeda, maka hubungan intensitas bunyi pada dua buah jarak yang berbeda tersebut adalah:

Contoh:

Jarak A dan B dari suatu sumber bunyi berturut-turut adalah 2 m dan 6 m. Jika intensitas bunyi yang diterima oleh A adalah 9 x 10-7 W/m2, tentukanlah besar intensitas bunyi yang diterima B!

Penyelesaian:

Diketahui:

RA = 2 m

RB = 6 m

IA = 9 x 10-7 W/m2

Ditanyakan: IB = ….?

Jawab:

Jadi besar intensitas bunyi yang diterima B adalah 1 x 10-7 W/m2

Taraf Intensitas

Kalian tentu pernah mendengar bunyi dalam ruangan yang bising. Tingkat kebisingan inilah yang dinamakan dengan taraf intensitas. Taraf intensitas didefinisikan sebagai sepuluh kali logaritma perbandingan intensitas dengan intensitas ambang pendengaran. Secara matematis dituliskan sebagai berikut.
 

Contoh Soal

1. Jika intensitas bunyi adalah 10-7 W/m2, maka tentukan besar taraf intensitas bunyi tersebut!

Penyelesaian:

Diketahui:

I = 10-7 W/m2

I0 = 10-12 W/m2

Ditanyakan: TI = …..?

Jawab:

Jadi besar taraf intensitas bunyi tersebut adalah 50 dB.

2. Jika taraf intensitas bunyi adalah 50 dB, maka tentukan besar intensitas bunyi tersebut!

Penyelesaian:

Diketahui:

TI = 50 dB

I0 = 10-12 W/m2

Ditanyakan: I = …..?

Jawab:

Jadi besar intensitas bunyi tersebut adalah 10-7 W/m2

Contoh

1. Sebuah biola pada sebuah konser orkestra yang berjarak 4 m dari pendeteksi memiliki taraf intensitas 50 dB. Tentukan taraf intensitas bunyi jika ada 100 biola dalam konser tersebut!

Penyelesaian:

Diketahui:

R = 4 m

TI = 50 dB

N = 100

Ditanyakan: TIn = ….?

Jawab:

Jadi, taraf intensitas bunyi jika ada 100 biola dalam konser tersebut adalah 70 dB.

2. Seekor tawon yang berjarak 2 m dari pendeteksi memiliki taraf intensitas 40 dB. Tentukan taraf intensitas jika ada 1000 tawon!
Penyelesaian
Diketahui:
R = 2 m
TI = 400 dB
Ditanyakan: TI untuk 100 tawon = ...?
Jawab:
Jadi, taraf intensitas bunyi jika ada 1000 tawon adalah 70 dB.

Tips dan Trik Pembahasan Soal














 
 


 




 
http://fisikakontekstual.net/materi-gelombang-mekanik/

No comments:

Post a Comment