FISIKA SEKOLAH 3oleh :• Okti Farriha (0805341)• Whisnu Trie Seno Ajie (0802628)

Gelombang Bunyi dan Penerapannya dalam

Teknologi Standar Kompetensi :

1. Menerapkan konsep dan prinsip gejala gelombang dalam menyelesaikan masalah.

Kompetensi dasar :

A. Mendeskripsikan gejala dan ciri-ciri gelombang bunyi serta menerapkan konsep dan prinsipnya dalam teknologi.

Indikator :

1.A.1 Menjelaskan proses perambatan bunyi.

1.A.2 Menjelaskan faktor yang mempengaruhi cepat rambat bunyi.

1.A.3 Menjelaskan faktor yang mempengaruhi kuat dan tinggi bunyi.

1.A.4 Membedakan audiosonik, infrasonik, dan ultrasonik.

1.A.5 Membedakan bunyi pada pipa organa terbuka dan pipa organa tertutup.

1.A.6Menjelaskan gejala pemantulan bunyi.

1.A.7 Menghitung besaran-besaran gelombang bunyi yang dihasilkan oleh pipa organa tertutup, pipa organa terbuka, dan dawai.

1.A.8 Membedakan gaung, gema, dan bunyi pantul yang memperkuat bunyi asli.

• Konsep Prasyarat

Gelombang

• Konsep Esensial

Gelombang bunyi

Pemantulan bunyi

Resonansi

Interferensi

Efek Doppler

Peta Konsep

Gelombang Bunyi

Pemantulan

Interferensi

Resonansi

Efek Doppler

Bagan Materi

gelombang bunyi

pengertian

cepat rambat

daya & intensitas

gejala & ciri-ciri

pemantulan

resonansi

sonic boom

interferensi

efek doppler

penerapandalam

teknologi

sumber bunyi

Tabel Aspek Kognitif, Afektif dan PsikomotorNo

Konsep Esensial

Penerapan Aspek Contoh

1Gelombang

bunyi

Suara yang dikeluarkan oleh senar gitar yang di petik.

Kognitif Menjelaskan bahwa gelombang dihasilkan dari getaran yang merambat.

Afektif Memperhatikan getaran pada senar gitar.

Psikomotor Mempraktikan memetik senar gitar.

2.Pemantulan

Bunyi

Misalnya di dalam ruangan yang luas seorang siswa berteriak kencang kemudian terdengar suara yang seolah-olah meniru teriakannya.

Kognitif Membedakan fenomena gaung dan gema.

Afektif  Psikomotor  

3. Resonansi

Ketika tuts piano di pijit, maka akan terjadi rambatan gelombang dalam kolom udara.

Kognitif Menentukan nada dasar, nada atas 1, nada atas 2, dst.

Afektif  Psikomotor  

4. Interferensi

Misalnya ketika berada di antara dua loud-speaker maka akan mendengar bunyi kuat dan lemah secara bergantian.

Kognitif Membedakan interferensi konstruktif dan interferensi destruktif.

Afektif  Psikomotor  

5. Efek Doppler

Membandingkan suara guru yang terdengar oleh siswa yang duduk paling depan dengan siswa yang duduk paling belakang.

Kognitif Menjelaskan pengaruh jarak pada cepat rambat bunyi.

Afektif  Psikomotor 3 orang siswa secara bergantian

beralih tempat duduk.

Analisis Uraian Materi Gelombang Bunyi• Pengertian Gelombang Bunyi

Bunyi merupakan gelombang longitudinal

Gelombang tersebut dihasilkan ketika sebuah benda yang digetarkan dan menyebabkan gangguan kerapatan

medium

• Sumber Bunyi

Gelombang bunyi dihasilkan oleh benda yang bergetar, benda yang bergetar disebut sumber bunyi

kuat kerasnya bunyi tergantung pada amplitudo getarannya

Gelombang bunyi berdasarkan daya pendengaran manusia dibedakan menjadi menjadi tiga, yaitu infrasonik, audiosonik dan ultrasonik.

Infra sonik di bawah 20 Hz

Audiosonik 20 hingga 20.000 Hz

Ultrasonik di atas 20.000 Hz

• Cepat Rambat Gelombang Bunyi

a. Cepat ramabat bunyi pada zat padat

dengan E adalah modulus Young (N/m2) dan ρ menyatakan massa jenis zat padat (kg/m3).

b. Cepat rambat bunyi pada zat cair

dengan ρ adalah massa jenis zat cair, dan β adalah modulus curah, yang menyatakan perbandingan tekanan pada sebuah

benda terhadap fraksi penurunan volume (N/m2).

c. Cepat rambat bunyi pada gas

dengan P adalah tekanan gas dan γ adalah rasio kapasitas terminal molar. Ini setara dengan:

dengan:

R = tetapan molar gas (J/mol K)

M= massa satu mol gas

T = suhu termodinamika (K)

v = cepat rambat bunyi (m/s)

• Pemantulan Bunyi

Karena bunyi merupakan gelombang, salah satu sifat gelombang adalah dapat dipantulkan maka bunyi

memiliki sifat dapat dipantulkan.

Dalam pemantulan bunyi dikenal istilah gema dan gaung

Gema adalah bunyi pantul yang terdengar setelah bunyi pertama dari sumber berhenti.

Sedangkan gaung adalah bunyi pantul yang hanya sebagian yang terdengar bersama-sama dengan bunyi asli sehingga menyebabkan bunyi asli menjadi tidak jelas.

• Sonic Boom

kecepatan benda melebihi kecepatan gelombang bunyi di udara?

SONIC BOOM

• Resonansi

pada kolom udara timbul gelombang stasioner dan frekuensi getaran udara sama dengan frekuensi

garputala. Peristiwa inilah yang disebut resonansi.

• Getaran Kolom Udara

a. Pipa Organa Terbuka

a). Nada dasar

Jika sepanjang pipa organa terbentuk ½ gelombang, maka nada yang dihasilkan disebut nada dasar.

ℓ = ½λ0 atau λ0 = 2ℓ bila frekuensi nada dasar dilambangkan f0 maka besarnya :

f0 =

b). Nada atas 1

Jika sepanjang pipa organa terbentuk 1 gelombang, maka nada yang dihasilkan disebut nada atas 1.

ℓ = λ1 atau λ1 = ℓ bila frekuensi nada atas 1 dilambangkan f0 maka besarnya :

f1 =

c). Nada atas 2

Jika sepanjang pipa organa terbentuk gelombang, maka nada yang dihasilkan disebut nada atas 2.

ℓ = λ2 atau λ2 = ℓ bila frekuensi nada atas 2 dilambangkan f2 maka besarnya :

f2 =

d). Nada atas 3

Jika sepanjang pipa organa terbentuk 2 gelombang, maka nada yang dihasilkan disebut nada atas 3.

ℓ = 2λ3 atau λ3 = ½ℓ bila frekuensi nada atas 3 dilambangkan f3 maka besarnya :

f3 = … dan seterusnya.

Kesimpulan

fo : f1 : f2 : f3 : … = : :

= 1 : 2 : 3 : 4: …

Getaran Kolom Udara

b. Pipa Organa Tertutup

a). Nada dasar

Jika sepanjang pipa organa terbentuk ¼ gelombang, maka nada yang dihasilkan disebut nada dasar.

ℓ = ¼λ0 atau λ0 = 4ℓ bila frekuensi nada dasar dilambangkan f0 maka

besarnya :

f0 =

b). Nada atas 1

Jika sepanjang pipa organa terbentuk ¾ gelombang, maka nada yang dihasilkan disebut nada

atas 1.

ℓ = ¾λ1 atau λ1= bila frekuensi nada dasar dilambangkan f1 maka besarnya :

f1 =

c). Nada atas 2

Jika sepanjang pipa organa terbentuk gelombang, maka nada yang dihasilkan disebut nada atas 2.

ℓ = λ2 atau λ2 = ℓ bila frekuensi nada dasar dilambangkan f2 maka besarnya :

 

f2 =

d). Nada atas 3

Jika sepanjang pipa organa terbentuk gelombang, maka nada yang dihasilkan disebut nada atas 3.

ℓ = λ3 atau λ3 = ℓ bila frekuensi nada atas 3 dilambangkan f3 maka besarnya :

f3 = … dan seterusnya.

Kesimpulan

f0 : f1 : f2 : f3 : … = : : :

 

= 1 : 3 : 5 : 7 : …

• Getaran Dawai

b. Pipa Organa Tertutup

1). Nada dasar

Jika sepanjang dawai terbentuk ½ gelombang, maka nada yang dihasilkan disebut nada dasar.

ℓ atau λ0 = 2ℓ bila frekuensi nada dasar dilambangkan f0 maka besarnya

f0 =

2). Nada atas 1

Jika sepanjang dawai terbentuk 1 gelombang, maka nada yang dihasilkan disebut nada atas 1.

ℓ = λ1 atau λ1 = ℓ bila frekuensi nada atas 1 dilambangkan f1 maka besarnya :

f1 =

3). Nada atas 2

Jika sepanjang dawai terbentuk 1½ gelombang, maka nada yang dihasilkan disebut nada atas 2.

ℓ = λ atau λ2 = ℓ bila frekuensi nada atas 2 dilambangkan f2 maka besarnya :

f2 = dan seterusnya.

Kesimpulan

f0 : f1 : f2 : … = ; :

= 1 : 2 : 3

• Interferensi Gelombang BunyiInterferensi gelombang bunyi terjadi jika dua atau lebih

gelombang bunyi melewati tempat yang sama

bunyi kuat (keras) jika terjadi interferensi konstruktif

bunyi lemah jika terjadi interferensi destruktif

• Efek Doppler

Christian Johann Doppler pada tahun 1942

secara eksperimen dilakukan oleh Buys Ballot pada tahun 1945

Bunyi sumber yang terdengar akan makin keras saat kita bergerak saling mendekati dan akan semakin lemah pada saat

kita bergerak saling menjauhinya

dengan :

fp = frekuensi bunyi yang diterima pendengar (Hz)

fs = frekuensi sumber bunyi (Hz)

v = cepat rambat bunyi di udara (ms-1)

vp = kecepatan pendengar (ms-1)

vs = kecepatan sumber bunyi (ms-1)

• Intensitas dan Taraf Intensitas Bunyi

Energi gelombang bunyi yang menembus permukaan bidang tiap satu satuan luas tiap detiknya

I = = ... (1.2)

dengan :

I = intensitas bunyi (watt/m2)

P = daya sumber bunyi (watt, joule/s)

A = luas permukaan yang ditembus gelombang bunyi (m2)

R = jarak tempat dari sumber bunyi (m)

Jika titik A berjarak R1 dan titik B berjarak R2 dari sumber bunyi, maka perbandingan intensitas bunyi

antara titik A dan B dapat dinyatakan dalam persamaan :

... (1.3)

Intensitas ambang pendengaran (Io) yaitu intensitas bunyi terkecil yang masih mampu didengar oleh telinga

intensitas ambang perasaan yaitu intensitas bunyi yang terbesar yang masih dapat didengar telinga tanpa menimbulkan rasa sakit

Besarnya ambang pendengaran berkisar pada 10-12 watt/m2

Besarnya ambang perasaan berkisar pada 1 watt/m2

Taraf Intensitas bunyi (TI) memiliki satuan dB (desi bell)

... (1.4)

dengan :

TI = taraf intensitas bunyi (dB = desi bell)

I = intesitas bunyi (watt.m-2)

Io = intensitas ambang pendengaran (Io = 10-12 watt.m-2)

• Penerapan Gelombang Bunyi dalam Teknologi

1. Menentukan kedalaman laut

2. Mendeteksi retak-retak pada struktur logam

3. Alat Kedokteran

Menentukan kedalaman lautPada dinding kapal bagian bawah dipasang sebuah sumber getaran

(osilator). Di dekat osilator dipasang alat penerima getaran (hidrofon). Jika waktu getaran (bunyi) merambat (t) sekonuntuk menempuh jarak bolak-balik yaiu 2 L meter, maka cepat rambat dapat dihitung sebagai

berikut.

dengan :

v = cepat rambat bunyi (m/s)

L = dalamnya laut (m)

t = waktu (t)

Terimakasih ........