Fenomena gelombang

62
Fenomena gelombang

description

Fenomena gelombang. Gelombang Mekanik. Gelombang adalah suatu fenomena perambatan gangguan (energi dan momentum). Pada penjalarannya memerlukan suatu materi yang disebut medium ( zat padat maupun alir ) - PowerPoint PPT Presentation

Transcript of Fenomena gelombang

Page 1: Fenomena gelombang

Fenomena gelombang

Page 2: Fenomena gelombang

Gelombang Mekanik

Gelombang adalah suatu fenomena perambatan gangguan (energi dan momentum).

Pada penjalarannya memerlukan suatu materi yang disebut medium ( zat padat maupun alir )

Terjadi interaksi di dalam medium (satu bagian medium mengganggu bagian medium di sekitarnya

Tidak terjadi pemindahan massa

Page 3: Fenomena gelombang

Tipe Gelombang

Gelombang Longitudinal

Gelombang Transversal

Page 4: Fenomena gelombang

Tipe Gelombang

Gelombang Air

Page 5: Fenomena gelombang
Page 6: Fenomena gelombang

Cahaya Tampak

• Cahaya tampak (sering disebut cahaya) adalah radiasi gelombang elektromagnetik yang dapat dideteksi oleh mata manusia. Berdasarkan dari urutan frekuensi terkecil, ia memiliki cahaya Merah, Jingga, Kuning, Hijau , Biru, Nila dan Ungu ( Me Ji Ku Hi Bi Ni U)

Page 7: Fenomena gelombang

BUNYI

Page 8: Fenomena gelombang

Istilah dan terminologiSumber titik (Point source): ukuran sumber emisi kecil dibandingkan jarak antara sumber dan pengamat.

Muka gelombang (Wave front): permukaan dengan fasa sama.

Sinar (Rays): tegak lurus terhadap wave front, arah penjalaran.

Pada radius besar (jauh dari sumber titik):

Muka gelombang sferis muka gelombang planar

Page 9: Fenomena gelombang

Fungsi Gelombang y(x,t) = ymsin(kx-t)

Gelombang Transversal

Fungsi sin dan cos identik untuk fungsi gelombang, berbeda hanya pada konstanta fasa. Kita menggunakan cos untuk perpindahan.

sin(+90˚)=cos

s(x,t) = smcos(kx-t)

s: perpindahan (displacement) dari posisi setimbang

Gelombang Longitudinal

Page 10: Fenomena gelombang

Contoh gelombang menjalar

Page 11: Fenomena gelombang

Amplitudo Tekanan

∆p(x,t) = ∆pmsin(kx-t)

∆p: perubahan tekanan dalam medium karena kompresi (∆p >0) atau ekspansi (∆p <0)

∆p(x,t) dan s(x,t) berbeda fasa 90˚

Artinya jika s maksimum, p adalah 0

Page 12: Fenomena gelombang

Laju Gelombang

Gelombang Bunyi (Longitudinal):

v B

Modulus Bulk

Densitas Volume

elastik

inersial

VV

PB

/

Modulus Bulk

Tegangan

Densitas Linier

elastisitas

inersialF

v

Gelombang Transversal (Tali):

Page 13: Fenomena gelombang

v B

M

TRv

T = Suhu Mutlak (K)

R = Konstanta gas

R = 8,314 J/mol. K

M = massa molar gas

M(gas) = 29 x 10-3 kg/mol

= konstanta

gas = 1,4

Page 14: Fenomena gelombang

• Mengapa suara yang didengar pada malam hari lebih jelas dibandingkan dengan siang hari?

Page 15: Fenomena gelombang
Page 16: Fenomena gelombang

IntensitasGelombang Transversal (Tali):

P 1

2v 2ym

2

Gelombang Bunyi (Longitudinal):

I P

A

1

2v 2sm

2

Hubungan Tekanan dan Amplitudo Perpindahan ∆pm = ()Sm

Page 17: Fenomena gelombang

Intensitas Bunnyi Sumber TitikLuas Wavefront pada jarak r dari sumber:

A = 4r2

I Ps

A

Ps

4r2

Page 18: Fenomena gelombang

Skala Decibel

Level bunyi dapat berubah beberapa besaran orde (orders of magnitude).

Karena iti, tingkat bunyi didefinisikan sebagai:

10dB logI

I0

decibel

10-12 W/m2, ambang pendengaran manusia

Bagaimana mengukur ke-nyaring-an bunyi?

Catatan: Jika I berubah jadi 10 kali, bertambah 1.

Page 19: Fenomena gelombang

• Apa perbedaan tinggi rendahnya bunyi dengan kuat lemahnya bunyi?

• Tinggi rendah bunyi bergantung pada frekuensi getaran sumber bunyi

• Kuat bunyi bergantung pada besarnya amplitudo

Page 20: Fenomena gelombang

• Faktor-faktor yang memengaruhi frekuensi nada alamiah sebuah senar atau dawai menurut Marsenne adalah sebagai berikut.

1) Panjang senar, semakin panjang senar semakin rendah frekuensi yang dihasilkan.

2) Luas penampang, semakin besar luas penampang senar, semakin rendah frekuensi yang dihasilkan.

3) Tegangan senar, semakin besar tegangan senar semakin tinggi frekuensi yang dihasilkan.

4) Massa jenis senar, semakin kecil massa jenis senar semakin tinggi frekuensi yang dihasilkan.

Page 21: Fenomena gelombang

• Faktor-faktor yang memengaruhi kuat bunyi adalah:

1) amplitudo,

2) jarak sumber bunyi dari pendengar,

3) jenis medium.

Page 22: Fenomena gelombang

Efek Doppler

Efek Doppler: perubahan frekuensi (bertambah atau berkurang) yang disebabkan oleh gerak dari sumber dan/atau detektor

Untuk pembahasan berikut, laju diukur relatif terhadap udara, medium tempat menjalarnya gelombang bunyi

Efek Doppler terjadi saat terdapat gerak relatif antara sumber dan detektor/pengamat.

Klakson mobil:

Page 23: Fenomena gelombang

Detektor Bergerak, Sumber Diam

Contoh: Dua mobil bergerak dengan laju v1 dan v2

Bagi orang yang duduk di mobil 1, dia melihat laju mobil 2 relatif terhadapnya v2 - v1.

Frekuensi yang terdeteksi oleh telinga adalah frekuensi (rate) detektor mengintercept gelombang. Frekuensi (rate) tersebut berubah jika detektor bergerak relatif terhadap sumber.

Page 24: Fenomena gelombang

Secara umum

f

v vD v vS f

+: menjauhi D-: mendekati D

+ : mendekati S -: menjauhi S

Semua laju diukur relatif terhadap medium propagasi: udara

Efek Doppler secara umum

Page 25: Fenomena gelombang

f v

v vS f

Jika vS>v, persamaan Doppler tidak lagi berlaku: Laju Supersonik

Gelombang Kejut (Shock Wave) akan dihasilkan: perubahan besar (abrupt) dari tekanan udara

Wavefront berbentuk Kerucut Mach (Mach Cone)

Laju Supersonik

Page 26: Fenomena gelombang

Supersonik

Laju sumber > Laju bunyi(Mach 1.4 - supersonik )

Laju sumber = Laju bunyi(Mach 1 - sound barrier )

Page 27: Fenomena gelombang

Peluru dengan Mach 1.01

Page 28: Fenomena gelombang

Menembus Sound Barrier

F-18 – tepat saat mencapai supersonik

Page 29: Fenomena gelombang

Peluru (Mach 2.45)

Page 30: Fenomena gelombang

Gelombang Kejut

Sonic Boom:

T-38 Talon twin-engine, high-altitude, supersonic jet trainer

Page 31: Fenomena gelombang

Gelombang Kejut dan Sonic Boom

Page 32: Fenomena gelombang

Mechanics of hearing

Page 33: Fenomena gelombang

Mekanisme pendengaran

• Terdiri dari 3 bagian: telinga luar (daun telinga sampai membran timpani) meneruskan gelombang ke telinga tengah

• Telinga tengah: membran timpani (yang melekat pada 3 tulang kecil sampai membrana ovale) getaran diteruskan

• Telinga dalam: tube berspiral seperti rumah siput berisi cairan cairan bervibrasi stimulasi rambut sel impuls syaraf otak

Page 34: Fenomena gelombang

Noise

Page 35: Fenomena gelombang

What is noise?

Definisi: • Suara-suara yang tidak dikehendaki (for Who?

Why?)• Suara: sensasi yang diterima telinga sebagai

akibat fluktuasi tekanan udara terhadap tekanan udara yang stabil.

• Telinga akan merespons fluktuasi-fluktuasi kecil tersebut dengan sensitivitas yang sangat besar.

Page 36: Fenomena gelombang

Properties of noise?

Page 37: Fenomena gelombang

Karakteristik bising1. Intensitas/tekanan (sound pressure/intensity)Semakin keras suara, semakin tinggi intensitasnya

2. Frekuensi Frekuensi tinggi lebih berbahaya terhadap kemampuan

dengar. Telinga manusia lebih sensitif terhadap frekuensi tinggi

3. Durasi eksposur terhadap bising

Semakin lama durasi eksposur semakin besar kerusakan pada mekanisme pendengaran

Page 38: Fenomena gelombang

JENIS BISINGJenis kebisingan berdasarkan sifat dan spektrum bunyi1.Bising yang kontinyu: bising dimana fluktuasi dari intensitasnya tidak lebih dari 6 dB dan tidak putus-putus.

a. Wide Spectrum  adalah bising dengan spektrum frekuensi yang luas. bising ini relatif tetap dalam batas kurang dari 5 dB untuk periode 0.5 detik berturut-turut, seperti suara kipas angin, suara mesin tenun.

b. Norrow Spectrum adalah bising ini juga relatif tetap, akan tetapi hanya mempunyai frekuensi tertentu saja (frekuensi 500, 1000, 4000) misalnya gergaji sirkuler, katup gas.

Page 39: Fenomena gelombang

2. Bising terputus-putus: bising jenis ini sering disebut juga intermittent noise, yaitu bising yang berlangsung secar tidak terus-menerus, melainkan ada periode relatif tenang, misalnya lalu lintas, kendaraan, kapal terbang, kereta api

3. Bising impulsif: bising jenis ini memiliki perubahan intensitas suara melebihi 40 dB dalam waktu sangat cepat dan biasanya mengejutkan pendengarnya seperti suara tembakan, suara ledakan mercon, meriam.

4. Bising impulsif berulang: sama dengan bising impulsif, hanya bising ini terjadi berulang-ulang, misalnya mesin tempa

Page 40: Fenomena gelombang

Berdasarkan pengaruhnya pada manusia, bising dapat dibagi atas ,1.Bising yang mengganggu (Irritating noise). Merupakan bising yang mempunyai intensitas tidak terlalu keras, misalnya mendengkur.2.Bising yang menutupi (Masking noise). Merupakan bunyi yang menutupi pendengaran yang jelas, secara tidak langsung bunyi ini akan membahayakan kesehatan dan keselamatan tenaga kerja , karena teriakan atau isyarat tanda bahaya tenggelam dalam bising dari sumber lain3.Bising yang merusak (damaging/ injurious noise). Merupakan bunyi yang intensitasnya melampui nilai ambang batas. Bunyi jenis ini akan merusak atau menurunkan fungsi pendengaran

Page 41: Fenomena gelombang

Contoh…

Page 42: Fenomena gelombang

Tekanan = Sound Pressure

Manusia dapat mendengar suara pada tekanan antara 0,0002 dynes/cm2 (ambang dengar/threshold of hearing) sampai 2000 dynes/cm2 range besar sehingga satuan yang dipakai dB (decibel): logaritmik

Dinyatakan dalam decibel (dB) yang dilengkapi skala A, B, dan C sesuai dengan berbagai kegunaan

Skala A digunakan karena merupakan response yang paling cocok dengan telinga manusia (peka terhadap frekuensi tinggi)

Skala B dan C untuk evaluasi kebisingan mesin, dan cocok untuk kebisingan frekuensi rendah

Page 43: Fenomena gelombang

Intensitas

• Laju aliran energi tiap satuan luas yang dinyatakan dalam desibell (dB) – Alexander Graham Bell-

• dB adalah merupakan satuan yang dihasilkan dari perhitungan yang membandingkan suatu tekanan suara yang terukur terhadap suatu tekanan acuan (sebesar 0,0002 dyne/cm2).

• B = log (int.terukur/int.acuan) untuk mendapatkan angka yang lebih akurat ditentukan dengan angka kelipatan 10 (desi)

• Intensity level dB=10 Log (I/I0)• Sound pressure level (tekanan bunyi) = 20 log (I/I0),

karena intensitas sebanding dengan kuadrat tekanan bunyi.

Page 44: Fenomena gelombang

The decibel

• dB = 10 log (I1/I0) I = Intensitas

dB = 20 log (P1/P0) P= Tekanan = 0,0002

dynes/cm2

SP (microbar) SPL (dB) Ratio Intensitas

0,0002 0 100

0,002 20 102

Jadi bila SP berubah 10x, maka dB bertambah ? x

Page 45: Fenomena gelombang

PressurePa Bel (B) Decibel (dB)

Threshold of hearing 0,00002 0 0Quiet office 0,002 4 40Ringing alarm clock at 1 m 0,2 8 80Ship's engine room 20 12 120Turbo jet engine 2000 16 160

Sound intensities

Page 46: Fenomena gelombang

Frekuensi

• Adalah jumlah getaran dalam tekanan suara per satuan waktu (Hertz atau cycle per detik), frekuensi dipengaruhi ukuran, bentuk dan pergerakan sumber, pendengaran normal orang dewasa dapat menangkap bunyi dengan frekuensi 20-20.000 Hz.

Page 47: Fenomena gelombang

Frekuensi

Dibagi dalam 8 octaf (octave bands), 37.5, 75, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600 Hz

Telinga manusia bereaksi beda terhadap berbagai frekuensi

Kebisingan ‘rata-rata’ mencakup seluruh taraf kebisingan dari setiap frekuensi dihitung LeqLeq = ekuivalen noise level/ekuivalen energi levelLeq = 10 log (Σ 10 Lpi/10)

Page 48: Fenomena gelombang

Satuan (Konversi)

1bar=105Pa=105N/m2

=105.105dyne/104cm2

=106dyne/cm2 atau

1microbar = 1 dyne/cm2

Page 49: Fenomena gelombang

Pengukuran kebisingan

• Mengukur overall level sound level meter (satuan dBA)

• Mengukur kebisingan pada setiap level frekuensi SLM dengan frequency analyzer

• Penentuan eksposur kebisingan padapekerja noise dosimeter (satuan dBA)

Page 50: Fenomena gelombang

Alat ukur

• Sound level meter, mencatat keseluruhan suara yang dihasilkan tanpa memperhatikan frekuensi yang berhubungan dengan bising total (30-130 d) – (20-20.000Hz)

• Sound level meter dengan octave band analyzer, mengukur level bising pada berbagai batas oktaf di atas range pendengaran manusia dengan mempergunakan filter menurut oktaf yang diinginkan (narrow band analyzers untuk spektrum sempit 2-200 Hz)

Page 51: Fenomena gelombang

NOISE KALIBRATOR

SOUND LEVEL METER

NOISE MEASUREMENT KIT

NOISE DOSIMETER

Page 52: Fenomena gelombang

PENGUKURAN PADA PEKERJA

DOSEBADGER

Page 53: Fenomena gelombang
Page 54: Fenomena gelombang

Ketulian

= berkurangnya ketajaman pendengarandibanding/terhadap orang normal (15 dB)/ gol usia

• Ada 2 macam: - permanen: karena penyakit, usia tua, obat, trauma, dankebisingan- temporer: akibat ekposur bising, dapat pulih setelahistirahat beberapa saat tergantung keparahan

• Ketulian temporer akan menjadi permanen bila terusterekpos bising (dari rumah, tempat umum, rekreasi, musik, industri, dll.)

• Secara mekanisme: ketulian ada 2:- konduktif: peralatan konduksi suara rusak akibattrauma atau sakit- sensorinueral: akibat persyarafan pendengaran rusak

Page 55: Fenomena gelombang

Audiometric test

Page 56: Fenomena gelombang

Audiometric test

Page 57: Fenomena gelombang

Audiometric test

Current OSHA Standards •1926.52 Occupational Noise Exposure

•TABLE D-2 - PERMISSIBLE NOISE EXPOSURES

Duration per day, hoursSound Level dBA slow response

8 90

6 92

4 95

3 97

2 100

1 1/2 102

1 105

1/2 110

1/4 or less 115

Page 58: Fenomena gelombang

FIGURE 1. Audiogram findings in the patient in case 1.

The area below the curves represents sound levels that the patient could still hear. (X = left ear; O = right ear)

Page 59: Fenomena gelombang

Case Study 2 Factory Worker Age 55

Page 60: Fenomena gelombang

Carpenter Hearing Losses by Age

Page 61: Fenomena gelombang

Pengendalian kebisingan

Pengendalian dilakukan di 3 bagian: SUMBER, RUANG ANTARA sumber dan penerima/pekerja, pada PENERIMA/PEKERJA

Urutan pengendalian paling efektif:

• Kurangi/hilangkan sumber bising

• Pengendalian pathway: jarak diperjauh dengan perisai/isolator/automatisasi

• Perlindungan penerima dari bising (APD)

SUMBER PATHWAY/MEDIA PENERIMA/RECEIVER

Page 62: Fenomena gelombang

•Cara teknis:

APDPerpanjang jarak

Reduksi waktuPerisaiInsulasi sumber

Isolasi pekerjaAbsorpsi/dampingSubstitusi

PENERIMAPATHWAYSUMBER

•Cara medis:Pemeriksaan ketajaman pendengaran secara periodikPenempatan pekerja sesuai dengan kepekaan thd bisingMonitor ketulian temporer

•Cara manajemen:Reduksi waktu eksposurDiklat pemakaian dan pemeliharaan APD