BAB 3FENOMENA AKUSTIK

3.1. BUNYIBunyi adalah perambatan gelombang dengan membentuk rapatan-rapatan dan

regangan-regangan oleh partikel perantara bunyi. Ada tiga aspek bunyi :Sumber bunyi : merupakan benda yang bergetarEnergi : dipindahkan dari sumber dalam bentuk gelombang longitudinalDetektor bunyi : alat yang menangkap gelombang bunyi ( telinga )

3.2. KARAKTERISTIK BUNYI3.2.1. Kecepatan BunyiAda beberapa macam kecepatan rambat bunyi berdasarkan mediumnya, yaitu :a. Cepat rambat gelombang bunyi dalam fluida :

( 2 – 7 )

dimana : B = konstanta Bulk = massa jenis fluida

untuk cepat rambat gelombang bunyi di udara adalah 343 m/dt dengan T = 20 oC dan P = 1 atm.

b. Cepat rambat gelombang bunyi dalam dawai/senar/tali :

( 2 – 6 )

dimana : F = Tegangan tali/senar/dawaio = massa tali persatuan panjang = m/l

c. Cepat rambat gelombang bunyi sepanjang batang padat yang panjang :

( 2 – 8 )

dimana : Y = konstanta Young = massa jenis batang

3.2.2. Ketinggian BunyiMenyatakan apakah bunyi itu tinggi ( bunyi suling, biola ) atau rendah ( bass drum,

senar bass ). Yang menentukan tinggi rendahnya bunyi adalah frekuensi. Makin rendah frekuensi makin rendah ketinggian dan makin tinggi frekuensi makin tinggi ketinggian bunyi.

Berdasarkan frekuensi bunyi dibedakan dalam tiga daerah frekuensi yaitu 1.Frekuensi 0 - 20 Hz ; Daerah infrasonik, misalnya : getaran tanah, gempa bumi, ….Daerah ini mengakibatkan perasaan kurang nyaman ( discomfort ), kelesuan ( fatique ), perubahan pada penglihatan, dan terasa sakit pada tubuh.2. Frekuensi 20 - 20.000 Hz ; Daerah sonik ( audio frekuensi ) yaitu daerah yang termasuk frekuensi yang dapat didengar

3. Frekuensi diatas 20.000 Hz. ; Daerah ultrasonik, yang dapat dipergunakan dalam bidang kedokteran ( diagnosis, pengobatan, dan penghancuran ), pengukuran kedalaman laut, mendeteksi kerusakan logam.

3.2.3. Kenyaringan BunyiYang ditentukan oleh energi gelombang bunyi atau intensitas bunyi, jika

intensitasnya besar maka bunyinya nyaring. Intensitas didefinisikan : jumlah energi bunyi persatuan waktu persatuan luas atau daya persatuan luas :

= ( 3 – 1 )

dimana :I = Intensitas bunyi ( watt/m2 )P = daya bunyi ( watt )A = luas bidang ( m2 )r = jarak tempat dari sumber bunyi ( m )Intensitas bunyi terlemah yang masih dapat didengar adalah 10-12 W/m2, sedangkan intensitas bunyi yang menimbulkan rasa sakit ditelinga 102 W/m2.

Karena rentang intensitas yang dapat ditangkap telinga demikian luas dan karena rentangan psikologis kenyaringan tidak berubah-ubah secara langsung terhadap intensitas, maka skala logaritmit lebih memudahkan untuk menyatakan tingkat intensitas gelombang bunyi.

Tingkat Intensitas ( TI ) didefinisikan :

( 3 – 2 )

dimana : TI = Tingkat Intensitas ( dB )I = Intensitas bunyiIo = Intensitas ambang = 10-12 W/m2 Daerah frekuensi dan daerah intensitas yang dapat didengar oleh telinga dapat dilihat pada gambar ( 3 – 1 ) dibawah ini .

3.3. EFEK DOPLER

0

40

20

80

60

120

100

20 50

10-12

500100 1000 100005000

10-10

10-6

10-8

10-2

10-4

1

0

20

40

80

60

100

120

Intensitas ( W/m2 )TI (dB )

Frekuensi ( Hz )

Ambang rasa sakit

Ambang Pendengaran

Ketika sebuah sumber bunyi bergerak mendekati pengamat ( pendengar ), ketinggian nada ( frekuensi ) lebih tinggi dari pada ketika sumber itu berada pada keadaan diam, dan ketika sumber menjauhi pendengar frekuensi bunyi menjadi lebih rendah.a. Jika frekuensi sumber bunyi di depan pendengar dan bergerak saling mendekati, maka :

( 3 – 3 )

b. Jika frekuensi sumber bunyi di belakang pendengar dan bergerak saling menjauhi, maka :

( 3 – 4 )

c. Jika sumber bunyi bergerak mendekati pengamat yang diam, maka :

( 3 – 5 )

d. Jika sumber bunyi bergerak menjauhi pengamat yang diam, maka :

( 3 – 6 )

e. Jika pengamat bergerak mendekati sumber bunyi yang diam, maka :

( 3 – 7 )

f. Jika pengamat bergerak menjauhi sumber bunyi yang diam, maka :

( 3 – 8 )

dengan :fp = frekuensi bunyi yang sampai di pendengarvp = kecepatan pendengarfs = frekuensi sumber bunyivs = kecepatan sumber bunyic = kecepatan bunyi di udara

3.4. BISINGBising didefinisikan sebagai bunyi yang tidak dikehendaki.

3.4.1. Pembagian Kebisingan Berdasarkan frekuensi, tingkat tekanan bunyi, tenaga bunyi maka bising dibagi dalam 3 katagori, yaitu :1. Audidle noise ( bising pendengaran )

Bising ini disebabkan oleh frekuensi bunyi antara 31,5 – 8.000 Hz.2. Occupational noise ( bising karena pekerjaan )

Bising ini disebabkan oleh bunyi yang berhubungan dengan pekerjaan.3. Impuls noise ( Impact noise = bising impulsif )

Bising ini terjadi akibat adanya bunyi yang menyentak

Berdasarkan waktu terjadinya, bising dibagi dalam :

1. Bising kontinyu dengan spektrum luas, misalnya karena mesin, kipas angin2. Bising kontinyu dengan spektrum sempit, misalnya bunyi gergaji3. Bising terputus-putus ( intermittent ), misalnya lalu lintas

Berdasarkan skala intensitas, tingkat kebisingan dibagi dalam : 1. Sangat tenang ( 0 – 19 dB ): bunyi daun, berbisik, batas dengar terendah 2. Tenang ( 20 – 39 dB ) : percakapan, auditorium, kantor perorangan3. Sedang ( 40 – 59 dB ) : Kantor Umum, percakapan kuat, rumah gaduh, radio perlahan4. Kuat ( 60 – 79 dB ) : Jalan pada umumnya, radio sedang, kantor gaduh5. Sangat hiruk-pikuk ( 80 – 99 dB ) : Lalulintas ramai, pluit polisi, industri sangat gaduh6. Menulikan ( 100 – 120 dB ) : Halilintar, Meriam, mesin uap

3.4.2. Pengaruh Bising Terhadap Kesehatan Pengaruh utama dari kebisingan adalah kerusakan pada indra pendengar atau gangguan

sistem pendengaran. Kerusakan/gangguan ini dibagi atas :1. Hilangnya pendengaran secara temporer/sementara dan dapat pulih kembali apabila

bising tersebut dapat dihindarkan.2. Menjadi kebal/imun terhadap bising3. Telinga berdengung4. Kehilangan pendengaran secara menetap dan tidak pulih kembali

Pengaruh lain dari bising, dapat mengganggu konsentrasi, meningkatnya kelelahan, denyut jantung lemah, menyebabkan perasaan tidak enak dalam bekerja, gangguan hormoral, sistem syaraf dan merusak metabolisme.

3.4.3. Pencegahan Ketulian dari Proses BisingPrinsipnya menjauhi dari sumber bising, dapat dilakukan dengan cara :1. Mesin atau alat-alat yang menghasilkan bising diberi pelumas2. Membuat tembok pemisah antara sumber bising dengan tempat kerja3. Pada saat bekerja, memakai pelindung telinga

SOAL-SOAL 1. Telinga manusia dapat mendengar bunyi dengan frekuensi yang berkisar dari kira-kira

20 Hz hingga 20.000 Hz. Jika laju bunyi di udara 340 m/dt, berapakah panjang gelombang yang berkaitan dengan frekuensi-frekuensi ekstrim ini ?

2. Seekor anjing yang menggonggong melepas daya sekitar 1mW.a. Jika daya ini terdistribusi secara seragam ke semua arah, berapa tingkat intensitas

bunyi pada jarak 5 m ?b. Berapa tingkat intensitas dari dua anjung yang menggonggong secara bersamaan

jika masing-masing melepas daya 1 mW ?

3. Tingkat intensitas bunyi dari pesawat jet dengan jarak 30 m adalah 140 dB. Berapa tingkat intensitas pada jarak 300 m ?

4. Sirine mobil polisi yang berada dalam keadaan diam memancarkan frekuensi 1600 Hz. Berapa frekuensi yang akan terdengar jika anda dalam keadaan diam dan mobil polisi bergerak dengan kecepatan 25 m.s jika :a. bergerak mendekati anda

b. berberak menjauhi anda.

5. Gelombang bunyi 5000 Hz diarahkan ke benda yang bergerak dengan laju 3,50 m/s menuju sumber yang diam. Berapa frekuensi gelombang pantulan ?

6. Dalam suatu ruangan terdapat 20 wanita dan 15 pria yang menonton suatu pagelaran. Setiap suatu acara selesai dipertunjukkan maka semua penonton bertepuk tangan. Bila di suatu titik tercatat TI yang dibuat tepukan tangan tiap wanita adalah 60 dB, dan tiap pria adalah 65 dB, hitunglah TI total setiap kali suatu acara selesai dipertunjukkan.

7. Sebuah jendela yang luasnya 1,2 m2 menghadap ke jalan dan TI bising lalu-lintas yang diterima di jendela tersebut adalah 60 dB. Berapakah daya bunyi yang diterima jendela tersebut ?

8. Dua buah gelombang bunyi mempunyai intensitas 10 W/cm2 dan 500 W/cm2. Berapa dB-kah kedua bunyi itu berbeda ?

9. Sumber bunyi isotropis memancarkan daya 2 W. Hitung TI pada jarak 15 m dari sumber.

10. Dua buah sumber bunyi A dan B, masing-masing mempunyai frekuensi 500 Hz. A tetap sedang B bergerak ke kanan ( menjauhi pendengar ) dengan kecepatan 200 ft/dt. Pendebngar berada di antara A dan B, bergerak ke kanan dengan kecepatan 100 ft/dt. Jika kecepatan bunyi di udara adalah 1100 ft/dt, hitunglah :a. frekuensi A yang sampai pada pendengarb. Frekuensi B yang sampai pada pendengarc. Frekuensi layangan pada pendengar

11. Ketika kereta api bergerak dengan kecepatan 90 km/jam mendekati seorang pendengar yang diam, kereta membunyikan klaksonnya yang berfrekuensi 630 Hz.a. Berapa panjang gelombang bunyi didepan kereta api ?b. Berapa frekuensi yang terdengar oleh pendengar ?

12. Berapa TI untuk gelombang bunyi yang berintensitas 10–10 W/m2 dan 10-2 W/m2 ?

13. Hitung intensitas gelombang bunyi jika TI = 10 dB dan TI = 3 dB

14. Hitung laju bunyi dalam tongkat almunium jika diketahui Y alm = 7,0 x 1010 N/m2 dan kerapatan alm = 2,7 x 103 Kg/m3

15. Laju bunyi dalam merkuri 1410 m/s. Berapa modulus bulk merkuri jika rapar massanya 13,6 x 103 kg/m3

16. Modulus Bulk air 2,0 x 109 N/m2. Hitung kecepatan bunyi da;am air.