FISIKA DASARabe.fp.unila.ac.id/wp-content/uploads/sites/10/2017/09/5... · Web viewGerakan periodic...

23
FISIKA DASAR | GETARAN, GELOMBANG DAN BUNYI 6.GETARAN, GELOMBANG DAN BUNYI 6.1GETARAN Gerakan periodic adalah gerakan objek yang berulang secara teratur. Objek kembali ketempat yang ditentukan setelah beberapa interval waktu. Gerakan periodic dapat diidentifikasi dari kehidupan sehari-hari,misalnya Bumi yang kembali ketempat yang sama pada orbitnya mengelilingi Matahari setiap tahun sehigga mengakibatkan perubahan empat musim. Contoh lain dari kehidupan sehari- hari adalah molekul dalam bahan solid yang bergetar disekitar posisi equilibriumnya, gelombang elektromagnetis, seperti gelombang cahaya, radar, dan gelombang radio dikarakteristikkan sebagai getaran elektrik. Jenis pergerakan periodic yang terjadi pada system mekanis saat gaya bekerja pada objek adalah proporsional ke posisi objek relative terhadap posisi equilibrium. Jika gaya tersebut selalu mengarah ke posisi equilibrium (setimbang) , gerakan tersebut adalah gerakan harmonic sederhana, yang akan difokuskan dalam bahasan ini. 6.1.1 Gerakan Benda yang terikat ke pegas Sebagai model untuk gerakan harmonik sederhana adalah sebuah balok dengan masa m disambungkan ke ujung pegas, dengan balok bebas bergerak secara horizontal tanpa gesekan permukaan. Ketika pegas tidak ditarik atau ditekan, balok dalam posisi equilibrium dan diidentifikasikan x=0 . Pada gambar 6.1 secara

Transcript of FISIKA DASARabe.fp.unila.ac.id/wp-content/uploads/sites/10/2017/09/5... · Web viewGerakan periodic...

Page 1: FISIKA DASARabe.fp.unila.ac.id/wp-content/uploads/sites/10/2017/09/5... · Web viewGerakan periodic adalah gerakan objek yang berulang secara teratur. Objek kembali ketempat yang

FISIKA DASAR | GETARAN, GELOMBANG DAN BUNYI

6.GETARAN, GELOMBANG DAN BUNYI

6.1 GETARAN

Gerakan periodic adalah gerakan objek yang berulang secara teratur. Objek kembali ketempat yang ditentukan setelah beberapa interval waktu. Gerakan periodic dapat diidentifikasi dari kehidupan sehari-hari,misalnya Bumi yang kembali ketempat yang sama pada orbitnya mengelilingi Matahari setiap tahun sehigga mengakibatkan perubahan empat musim. Contoh lain dari kehidupan sehari-hari adalah molekul dalam bahan solid yang bergetar disekitar posisi equilibriumnya, gelombang elektromagnetis, seperti gelombang cahaya, radar, dan gelombang radio dikarakteristikkan sebagai getaran elektrik. Jenis pergerakan periodic yang terjadi pada system mekanis saat gaya bekerja pada objek adalah proporsional ke posisi objek relative terhadap posisi equilibrium. Jika gaya tersebut selalu mengarah ke posisi equilibrium (setimbang) , gerakan tersebut adalah gerakan harmonic sederhana, yang akan difokuskan dalam bahasan ini.

6.1.1 Gerakan Benda yang terikat ke pegas

Sebagai model untuk gerakan harmonik sederhana adalah sebuah balok dengan masa m disambungkan ke ujung pegas, dengan balok bebas bergerak secara horizontal tanpa gesekan permukaan. Ketika pegas tidak ditarik atau ditekan, balok dalam posisi equilibrium dan diidentifikasikan x=0 . Pada gambar 6.1 secara kualitatif dapat dikatakan bahwa saat balok dipindahkan ke posisi x, pegas akan berusaha memberi sebuah gaya yang proporsional pada balok keposisi yang ditentukan sesuai dengan HUKUM HOOKE.

Persamaan 6.1Hal tersebut disebut gaya kembali (restoring force) karena gaya selau

menghadap posisi equilibrium dan karena itu berlawanan dengan perpindahan dari equilibrium. Lalu saat balok bergerak ke arah kanan dari x=0 posisi positif dan gaya kembali (restoring force) diarahkan kekiri. Saat balok bergerak kearah kiri dari x = 0 posisi menjadi negative dan gaya kembali (restoring force) diarahkan ke kanan. Aplikasi dari HUKUM KEDUA NEWTON gerakan dari balok dengan Persamaan 6.1 melengkapi gaya efektif pada arah x, didapatkan

Page 2: FISIKA DASARabe.fp.unila.ac.id/wp-content/uploads/sites/10/2017/09/5... · Web viewGerakan periodic adalah gerakan objek yang berulang secara teratur. Objek kembali ketempat yang

FISIKA DASAR | GETARAN, GELOMBANG DAN BUNYI

Persamaan 6.2

Gambar 6.1 sistem balok pegas yang ditarik (a) system balok pegas dalam posisi equilibrium (b), dan (c) system balok pegas yang ditekan.

Percepatan proporsional dengan posisi balok, dan aarahnya berlawanan dengan perpindahan dari equilibrium. System yang bekerja dengan cara tersebut dapat disebut dengan gerak harmonic sederhana. Sebuah objek bergerak dengan gerak harmonic sederhana maka percepatan (acceleration) proporsional dengan posisinya dan berlawanan arahnya dengan perpindahan dari equilibrium.

Balok pada Gambar 6.1 bergerak ke posisi x=A lalu dilepas, dengan kecepatan awal -kA/m . Ketika balok melewati posisi equilibrium x= 0 percepatannya adalah 0 (nol). Pada moment ini kecepatan maksimum karena percepatan berubah tanda (dari negative menjadi positif). Balok kemudian terus bergerak kearah kiri equilibrium dengn percepatan positif dan akhirnya mencapai posisi x=-A, yaitu saat percepatan +kA/m Dan kecepatannya sama dengan 0 (nol). Balok tersebut telah melengkapi satu siklus penuh dengan kembali keposisi awalnya, melewati x=0 dengan kecepatan penuh. Dari penjelasan tersebut dapat disimpulkan bahwa balok berosilisasi (bergetar) antara titik x = ± A tanpa adanya gaya gesek, karena gaya yang digunakan disimpan pada pegas, dan pergerkan tersebut akan berlangsung seterusnya. Sistem yang riil umumnya memiliki gaya gesek sehingga gerakan tersebut tidak dapat berlangsung selamanya.

Page 3: FISIKA DASARabe.fp.unila.ac.id/wp-content/uploads/sites/10/2017/09/5... · Web viewGerakan periodic adalah gerakan objek yang berulang secara teratur. Objek kembali ketempat yang

FISIKA DASAR | GETARAN, GELOMBANG DAN BUNYI

6.1. 2 Persamaan Matematika pada Gerak Harmonik Sederhana

Pada 6.1.1 digunakan balok sebagai model dari objek pada persamaan 6.1 , secara umum akan dipilih x sebagai axis sepanjang getaran terjadi, lalu akan digunakan pula notasi subscript-x pada pembahasan kali ini. Sebagai pengingat bahwa

, sehingga persamaan 6.2 dapat ditulis dengan

Persamaan 6.3Apabila dinotasikan kedalam rasio k/m dengan symbol ω2 (ω2 dipilih untuk menyederhanakan persamaan)

Persamaan 6.4Persamaan 6.4 dapat ditulis dalam bentuk

Persamaan 6.5Maka dibutuhkan persamaan matematika untuk menjabarkan Persamaan 6.5, dalam fungsi x(t) yang memenuhi persamaan diferensial kedua. Dalam penjabaran matematika dari posisi sebuah partikel terhadap fungsi waktu. Maka dicari fungsi dari x(t) yang turunannya sama dengan fungsi awal dengan tanda negatif dikali dengan ω2. Fungsi trigonometri sin dan cosinus sejalan dengan hal tersbut sehingga dibangun persamaan menggunakan keduanya. Fungsi cosinuns dibawah ini adalah solusi untuk persamaan difensial

Persamaan 6.6Dimana A, ω dan ϕ adalah konstan, untuk melijat secara jelas persamaa tersebut memenuhi persamaan 6.5 catat bahwa

Persamaan 6.7

Persamaan 6.8Bandingkan persamaan 6.6 dan 6.8 dapat dilihat bahwa d2x/dt2= -ω2t dan persamaan 6.5 terpenuhi

Page 4: FISIKA DASARabe.fp.unila.ac.id/wp-content/uploads/sites/10/2017/09/5... · Web viewGerakan periodic adalah gerakan objek yang berulang secara teratur. Objek kembali ketempat yang

FISIKA DASAR | GETARAN, GELOMBANG DAN BUNYI

Gambar 6.2 (a) grafik x-t untuk sebuah objek dengan gerak harmonic sederhana dengan amplitude A dan periode T dengan fase konstan ϕ, dan (b) grafik x-t untuk kasus khusus dengan x=A pada t=0 dan ϕ=0 (gambar dari Physic for Scientist dan Engineer Serway dan Jewett (2004))

6.1.3 Pendulum

Pendulum sederhana adalah sistem mekanik lain yang menunjukkan gerak periodik. Terdiri dari partikel dengan massa m yang ditangguhkan dengan tali (panjang L) itu dengan ujung atas terikat , seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6.3 Gerakan terjadi secara vertikal dan sistem dipengaruhi oleh gaya gravitasi.

Gambar 6.3 pendulum sederhanaDengan sudut yang kecil (kurang dari 0 °), gerakannya sangat dekat dengan

harmonik sederhana osilator. Gaya yang bekerja pada bandul adalah gaya yang diberikan oleh tali dan gaya gravitasi (mg). Komponen tangensial (mg sin)dari gravitasi selalu bertindak ke arah =0 Dari gaya gravitasi selalu bertindak menuju ɵ=0, berlawanan dengan perpindahan bandul dari posisi terendah. Oleh karena itu, komponen tangensial adalah gaya kembali, dan kita dapat menerapkan teori Newton Hukum kedua untuk gerak dalam arah tangensial:

Page 5: FISIKA DASARabe.fp.unila.ac.id/wp-content/uploads/sites/10/2017/09/5... · Web viewGerakan periodic adalah gerakan objek yang berulang secara teratur. Objek kembali ketempat yang

FISIKA DASAR | GETARAN, GELOMBANG DAN BUNYI

-mg sin ɵ = m Persamaan 6.9

Ketika s pada posisi bandul terukur sepanjang arc dengan tanda negative mengindikasi gaya tangensial menuju equilibrium posisi vertical. Karena s=L dan L konstan persamaan disederhanakan menjadi

Persamaan 6.10

Pertimbangkan bahwa θ adalah posisi, badningkan persamaan 6.3 apakah persamaan tersebut memiliki bentuk matematis yang sama. Sisi kanan proporsional terhadap sin namun tidak diinginkan gerak harmonic sederhana karena ekspresi tersebut bukan bentuk dari persamaan 6.3 Namun, bila diasumsikan θ bernilai kecil kita bisa menggunakan aproksimasi sin θ θ. Fungsi θ dapat ditulis sebagai θ=

dimana adalah posisi sudut maksimum, maka frekuensi ωadalah

Persamaan 6.11

Periode getaran menjadi

Persamaan 6.12

Dengan kata lain periode dan frekuensi dari pendulum tergantung pada panjang tali dan percepatan gravitasipendulum sederhana dapat digunakan sebagai pengukur waktu karena periodenya hanya brgantung pada panjang dan nilai gravitasi pada umumnya.

6.2 GELOMBANG

Bahasan 6.1 menjelaskan mengenai getaran (osilasi) partikel pada bahasan kali ini akan dijabarkan mengenai gelombang. Secara sederhana gelombang dapat diartikan sebagai getaran (osilasi) yang bergerak atau merambat melalui media tertentu. Peritiwa terjadinya gelombang sangat mudah untuk ditemukan dalam kehidupan sehari-hari seperti riak permukaan air saat ada benda yang masuk ke air, ujung tali yang digerakkan keatas dan kebawah atau gelombang yang tidak dapat dilihat kasat mata seperti gelombang elektromagnetik, gelombang frekuensi signal, radar dan sejenisnya.

Page 6: FISIKA DASARabe.fp.unila.ac.id/wp-content/uploads/sites/10/2017/09/5... · Web viewGerakan periodic adalah gerakan objek yang berulang secara teratur. Objek kembali ketempat yang

FISIKA DASAR | GETARAN, GELOMBANG DAN BUNYI

6.2.1Gerak Gelombang

Gelombang yang dibahas dalam bab ini dalah gelombang mekanik, yaitu gelombang berjalan dalam suatu material yang disebut dengan medium .

Gambar 6.4 Getaran yang merambat pada seutas tali

Pada bahsaan ini akan dijelaskan mengenai esensi pergerakan gelombang. Transfer energy disepanjang ruang atau medium tidak diikuti oleh transfer materi. Dua mekanisme dalam gelombang yaitu gelombang mekanik dan radiasi elektromagnetik. Sebagai perbandingan, dalam mekanisme yang lain, transfer (perpindahan) materi, perpidahan energi disertai dengan pergerakan materi disejumlah ruang. Semua gelombng teknis memerlukan (1) sumber gangguan, (2) medium yang terganggu, (3) beberapa mekanisme fisik yang melalui elemen mediun yang dapat dipengaruhi satu sama lain. Salah satu cara untuk mendemontrasikan gerakan gelombang adalah dengan menarik satu dari dari ujung tali tegang yang ujung tali lainnya diikatkan. Pada gambar 6.6 dengan cara ini pulsa (sebuah bump/tonjolan) adalah terbentuk dan berpindah sepanjang tali dengan kecepatan tertentu. Harus diperhatikan bahwa impuls bergerak disepanjang medium, saat menganalisis Impuls maka kita akan membahas prilaku gelombang, ganguan (getaran) periodic merambat melalui medium.

Beberapa gelombang dialam menunjukkan kombinasi dari gelombang transversal dan longitudinal. Gelombang permukaan air adalah contoh yang baik. Saat gelombang air menjalar pada permukaan air pada kedalaman air, elemen air pada permukaan berpindah disekitar bentuk lingkaran seperti pada gambar 6.5.

Page 7: FISIKA DASARabe.fp.unila.ac.id/wp-content/uploads/sites/10/2017/09/5... · Web viewGerakan periodic adalah gerakan objek yang berulang secara teratur. Objek kembali ketempat yang

FISIKA DASAR | GETARAN, GELOMBANG DAN BUNYI

Gambar 6.5 Pergerakan elemen air pada permukaan kedalaman air dengangelmbang yang dikombinasi oleh gelombang longitudinal dan transversal.

Bayangkan sebuah impuls merambat ke kanan sepanjang tali seperti pada Gambar 6.5a menggambarkan bentuk dan posisi impuls pada t=0. Pada saat itu bentuk impuls ditulis sebagai y(x,0) = f(x) fungsi tersebut mejelaskan perubahan posisi y dari element tali terletak pada tiap nilai x pada saat t=0. Karena kecepatan v, impuls bergerak ke kanan sejauh vt pada saat t=0 (Gambar 6.6b). Diasumsikan bahwa bentuk dari impuls tidak berubah terhadap waktu, bentuk impuls pada waktu t sama dengan t=0.

Gambar 6.6 Impuls merambat disepanjang tali pada t=0 dan t

6.2.2 Gelombang Sinus (Sinusoidal Wave)

Gelombang sinus disebut demikian karena bentuknya yang sama dengan fungsi sinus θ. Pada sebuah tali sebuah gelombang sinus dapat muncul dengan menggoyangkan ujung tali naik dan turun dalam gerak harmonic sederhana. Gelombang sinus adalah contoh paling sederhana dari gelombang periodic dan dapat dibuat menjadi gelombang yang lebih rumit. Gambar 6.7 memperlihatkan pada warna coklat menjelaskan sebuah gelombang yang bergerak pada t=0 dan yang

Page 8: FISIKA DASARabe.fp.unila.ac.id/wp-content/uploads/sites/10/2017/09/5... · Web viewGerakan periodic adalah gerakan objek yang berulang secara teratur. Objek kembali ketempat yang

FISIKA DASAR | GETARAN, GELOMBANG DAN BUNYI

berwarna biru menjelaskan gelombang yang bergerak setelah beberapa waktu (t). perhatikan perbedaan kedua gelombang tersebut, dapat dilihat bahwa elemen naik dan turun. Bedakan pergerakan elemen pada medium dengan pergerakan gelombangnya.

Gambar 6.7 Gelombang sinus bergerak kearah kanan dengan kecepat v dan t=0 serta t

Frequensi gelombang sama dengan frequensi getaran gerak harmoni sederhana pada suatu medium. Unit frequensi yang paling umum adalah hertz (Hz) dan satuan untuk periode (T) adalah detik.

Persamaan 6. 13

Persamaan 6.14

Persamaan 6.15Gelombang sinus yang bergerak ke kanan dengan jarak vt pada waktu t seperti

diperlihatkan oleh Gambar 6.7. Perhatikan bahwa fungsi gelombang dalam bentuk f (x - vt). Bila gelombang bergerak ke kiri maka nilai x-vt berubah menajdi x+vt. Dijabarkan dari persamaan sebelumnya maka kecepatan (v), panjang gelombang (λ) dan periode gelombang (T) dituliskan sebagai persamaan 6.16

Persamaan 6.16

Page 9: FISIKA DASARabe.fp.unila.ac.id/wp-content/uploads/sites/10/2017/09/5... · Web viewGerakan periodic adalah gerakan objek yang berulang secara teratur. Objek kembali ketempat yang

FISIKA DASAR | GETARAN, GELOMBANG DAN BUNYI

Gambar 6. 8 (a)Panjang gelombang λ dari sebuah gelombang adalah jarak antar puncak atau jarak antar lembah gelombang, (b) Periode T dari sebuah gelombang

adalah interval yang dibutuhkan gelombang untuk pencapai satu gelombang

Persamaan 6.17 Persamaan 6.18

Perpindahan maksimum untuk equilibrium elemen suatu medium disebut Amplitudo (A) . gelombang bergerak dengan kecepatan tertentu, kecepatan gelombang tergantung pada property medium terganggu. Misalnya suara bergerak melewati udara dengan suhu ruangan dengan kecepatan sekitar 343 m/s (781 mi/h), namun suara dapat berpindah lebih cepat melewati benda padata lebih dari 343 m/s?

Dari Persamaan 6.17 dan 6.18 didapatkan nilai k (jumlah gelombang) dengan persamaan 6.19 lalu frekunesi sudut (ω) pada Persamaan 6.20

Persamaan 6.19

Persamaan 6.20

Persamaan 6.21 Persamaan 6.22

Persamaan 6.23

Page 10: FISIKA DASARabe.fp.unila.ac.id/wp-content/uploads/sites/10/2017/09/5... · Web viewGerakan periodic adalah gerakan objek yang berulang secara teratur. Objek kembali ketempat yang

FISIKA DASAR | GETARAN, GELOMBANG DAN BUNYI

Fungsi umum dari gelombang sinus dinyatakan dengan Persamaan 6.23 setelah disederhanakan dari Persamaan 6.14, 6.15 disubstitusi persamaan 6.16 menjadi persamaan 6.17 dimana ϕ adalah phase konstan seperti telah dipelajari di gerak periodic.

6.2.3 Jenis Gelombang

Gelombang Transversal dan Longitudinal

Amati gelombang yang terjadi pada seutas tali, pola yang terbentuk merambat sepanjang tali sedangkan gerakan komponen tali (simpangan) terjadi dalam arah tegak lurus tali. Gelombang dengan arah osilasi tegak lurus arah rambat dinamakan gelombang transversal.

Gambar 6.9 Pergerakan Gelombang Pada Pegas

Untuk gelombang bunyi yang dihasilkan akibat pemberian tekanan, arah osilasi yang terjadi searah dengan perambatan gelombang. Contohnya, gelombang bunyi di udara. Gelombang ini dihasilkan dengan memberikan tekanan secara periodik pada salah satu bagian udara sehingga molekul-molekul udara di sekitar daerah tersebut ikut bergetar. Molekul yang bergetar menumbuk molekul di sekitarnya yang diam, sehingga molekul yang mula-mula diam ikut bergetar dalam arah yang sama. Begitu seterusnya sehingga molekul yang makin jauh ikut bergetar. Ini adalah fenomena perambatan gelombang. Arah getaran persis samam dengan arah rambat gelombang. Gelombang dengan arah osilasi sama dengan arah rambat gelombang dinamakan gelombang longitudinal.

6.2.4 ResonansiResonansi adalah ikut bergetarnya suatu benda bila benda lain digetarkan di

dekatnya. Resonansi terjadi apabila frekuensi benda yang bergetar sama dengan frekuensi alami benda yang ikut bergetar. Bila sebuah garputala digetarkan di atas tabung berisi kolom udara, udara pada tabung akan beresonansi apabila panjang

Page 11: FISIKA DASARabe.fp.unila.ac.id/wp-content/uploads/sites/10/2017/09/5... · Web viewGerakan periodic adalah gerakan objek yang berulang secara teratur. Objek kembali ketempat yang

FISIKA DASAR | GETARAN, GELOMBANG DAN BUNYI

kolom udara dalam tabung merupakan bilangan ganjil kali panjang gelombang. Secara matematis di tuliskan:

l = (bilangan ganjil) x ½ λ Persamaan 6.24

dengan l = panjang kolom udara dalam tabung (m) dan λ = panjang gelombang bunyi (m).Pemantulan Bunyi

Jenis pemantulan bunyi ada 2 yakni :1. Gaung, adalah bunyi pantul yang sebagian terdengar bersamaan dengan bunti aslinya. Hal ini menyebabkan bunyi asli terdengar kurang jelas. Peristiwa seperti ini dapat terjadi dalam sebuah gedung yang tidak ada peredam suaranya. untuk mengurangi atau menghilangkan gaung diperlukan bahan peredam suara seperti : gabus, kapas, wool, kardus dll.

2. Gema, adalah bunyi pantul yang terdengar setelah bunyi asli selesai. hal ini terjadi karena dinding pantulnya mempunyai jarak yang jauh. misalnya pada suatu lembah atau gunung.Hukum pemantulan bunyi 

a.        Bunyi datang, bunyi pantul, dan garis normal terletak pada bidang yang sama

b.       Sudut datang sama dengan sudut pantul

Manfaat Pemantulan Bunyi

Pemantulan bunyi dapat dimanfaatkan antara lain untuk :1. menentukan cepat rambat bunyi di udara,2. melakukan survei geofisika untuk mendeteksi lapisan-lapisan batuan yang

mengandung minyak bumi, mendeteksi cacat dan retak pada logam, dan,3. mengukur ketebalan pelat logam.

Perhitungan Jarak Sumber Bunyi dengan Bidang Pantulkarena lintasan bunyi pantul merupakan gerak bolak balik maka jarak sumber dengan bidang pantul sama dengan separuhnya

Persamaan 6.25s = jarak tempuh gelombang bunyi (m)v = cepat rambat gelombang bunyi (m/s)t = waktu tempuh gelombang bunyi (t) Contoh :

Page 12: FISIKA DASARabe.fp.unila.ac.id/wp-content/uploads/sites/10/2017/09/5... · Web viewGerakan periodic adalah gerakan objek yang berulang secara teratur. Objek kembali ketempat yang

FISIKA DASAR | GETARAN, GELOMBANG DAN BUNYI

INCLUDEPICTURE "https://1.bp.blogspot.com/_IL_hvTz-W_E/S5u2pNhfdUI/AAAAAAAAAkc/6UPrvVtoaNw/s320/ap3.bmp" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "https://1.bp.blogspot.com/_IL_hvTz-W_E/S5u2pNhfdUI/AAAAAAAAAkc/6UPrvVtoaNw/s320/ap3.bmp" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "https://1.bp.blogspot.com/_IL_hvTz-W_E/S5u2pNhfdUI/AAAAAAAAAkc/6UPrv

VtoaNw/s320/ap3.bmp" \* MERGEFORMATINET Diketahui cepat rambat gelombang bunyi di udara adalah 340 m/s. Sebuah kapal memancarkan bunyi sonar ke dasar laut. Jika 4 sekon kemudian orang di dalam kapal dapat mendengarkan bunyi pantulannya. Hitung kedalaman laut tersebut...?

t   = 4 sv  = 340 m/ss  = (v x t) / 2 = (340 x 4) / 2 = 680 m

6.3 BUNYIPengertian BunyiBunyi adalah sesuatu yang dihasilkan dari suatu getaran. Bunyi termasuk gelombang longitudinal yang merambat lurus kegala arah dari sumber tersebut.

Syarat terjadinya dan terdengarnya bunyi adalah1. Ada sumber bunyi (benda yang bergetar)2. Ada medium (zat antara untuk merambatnya bunyi)3. Ada penerima bunyi yang berada di dekat atau dalam jangkauan sumber buny

Page 13: FISIKA DASARabe.fp.unila.ac.id/wp-content/uploads/sites/10/2017/09/5... · Web viewGerakan periodic adalah gerakan objek yang berulang secara teratur. Objek kembali ketempat yang

FISIKA DASAR | GETARAN, GELOMBANG DAN BUNYI

Gambar 6.10 Bunyi adalah gelombang longitudinal yang bergerak (berosiliasi)

6.3.1 Karakteristik Bunyi

Berdasarkan frekuensinya, bunyi dibedakan menjadi 3 yaitu :1. Bunyi Infrasonik adalah bunyi yang frekuensinya < 20 Hz. bunyi ini tidak dapat didengarkan oleh manusia namun dapat didengarkan oleh laba-laba, jangkrik dan lumba-lumba.2. Bunyi audiosonik adalah bunyi yang frekuensinya diantara  20 Hz - 20.000 Hz. bunyi jenis inilah yang dapat didengarkan oleh manusia.3. Bunyi ultrasonik adalah bunyi yang frekuensinya  > 20.000 Hz. bunyi jenis ini juga tidak dapat di dengarkan manusia. hewan yang mampu mengarkan bunyi jenis ini adalan lumba-lumba.

Nada Bunyi, Kuat Bunyi dan Warna Bunyi.

Nada

Nada adalah bunyi yang frekuensinya tetap.  Nada bunyi bergantung pada frekuensi sumber bunyi. Semakin tinggi frekuensi sumber bunyi, semakin tinggi nada

Page 14: FISIKA DASARabe.fp.unila.ac.id/wp-content/uploads/sites/10/2017/09/5... · Web viewGerakan periodic adalah gerakan objek yang berulang secara teratur. Objek kembali ketempat yang

FISIKA DASAR | GETARAN, GELOMBANG DAN BUNYI

bunyi yang dihasilkannya. Sebaliknya, semakin rendah frekuensi sumber bunyi, semakin rendah nada bunyi yang dihasilkannya.Kuat Bunyi

Kuat Bunyi (Intensitas Bunyi) adalah keras atau lemahnya bunyi yang terdengar. Kuat bunyi bergantung pada amplitudo. Semakin besar amplitudo getaran sumber bunyi, semakin keras bunyi yang dihasilkan. Sebaliknya, semakin kecil amplitudo getaran sumber bunyi, semakin lemah bunyi yang dihasilkannya. Telinga manusia dapat mendeteksi bunyi dengan intensitas serendah 10-12 W/m2 dan setinggi 1 W/m2. Tingkat Intensitas, β, dari bunyi didefinisikan dalam intensitasnya, I, sebagai berikut : (dalam dB) dimana I0 adalah intensitas tingkat acuan, dan logaritma adalah dari basis 10. I0 biasanya diambil dari intensitas minimum yang dapt didengar manusia (ambang pendengaran).

Gambar 6.11 Perkiraan frekuensi kuat bunyi yang dapat didengar manusia (area putih)

Page 15: FISIKA DASARabe.fp.unila.ac.id/wp-content/uploads/sites/10/2017/09/5... · Web viewGerakan periodic adalah gerakan objek yang berulang secara teratur. Objek kembali ketempat yang

FISIKA DASAR | GETARAN, GELOMBANG DAN BUNYI

Gambar 6.12 Daftar decibel beberapa sumber suara

6.3.2 Cepat Rambat Bunyi 

Cepat rambat bunyi adalah jarak yang ditempuh oleh bunyi tiap satuan waktu. Faktor-faktor yang mempengaruhi cepat rambat bunyia.        Medium tempat gelombang bunyi itu dirambatkanb.       SuhuCepat rambat bunyi pada beberapa medium :

Material Laju Rambat Bunyi(m/s)Udara 343Udara 0 degree C 331Helium 1005Hidrogen 1300Air 1440Air Laut 1560Besi dan Baja 5000Glass 4500Aluminium 5100Kayu keras 4000

Rumus cepat rambat gelombang dalam medium

Page 16: FISIKA DASARabe.fp.unila.ac.id/wp-content/uploads/sites/10/2017/09/5... · Web viewGerakan periodic adalah gerakan objek yang berulang secara teratur. Objek kembali ketempat yang

FISIKA DASAR | GETARAN, GELOMBANG DAN BUNYI

Persamaan 6.26Dimana v= kecepatan gelombangsuara (m/s)B= bulk modulusρ = density of medium

6.3.2 Interfensi

Interfernsi adalah terjadinya penguatan atau pelemahan simpangan gelombang karena muncul gelombang yang lain pada tempat yang sama. Simpangan gelombang yang dihasilkan merupakan superposisi gelombang asal dan gelombang lain. Simpangan total yang dihasilkan bergantung pada fase masing-masing gelombang. Jika di sutu titik gelombang-gelombang tersebut memiliki fase yang sama maka terjadi penguatan simpangan di titik tersebut. Sebaliknya jika dua gelombang memiliki fase berlawanan pada suatu tiik maka simpangan gelombang tersebut saling melemahkan. Jika dua gelombang memiliki frekuensi, panjang gelombang, dan amplitudo yang sama maka dua gelombang yang memiliki fase berlawanan menghasilkan simpangan total nol.

6.3.3 Efek Doppler

Mungkin anda pernah memerhatikan bunyi dari sebuah kendaraan yang berubah seiring kendaraan tersebut menjauh dari posisi kita. Frekuensi suara yang anda dengar saat kendaraan mendekati anda lebih tinggi dari frekuensi yang anada dengar saat kendaraan tersebut menjauhi anda. Hal ini adalah salah satu contoh dari efek doppler.

Untuk mengetahui perubahan frekuensi, bayangkan anda sedang berada diatas kapal dengan jangkar turun diatas laut yang tenang denga periode gelmbang T=3,0 s. Berarti dalam 3 detik sebuah puncak gelombang mengenai kapal anda. Dalam gambar 17.7 a menunjukkan situasi dengan gelombang air berubah kearah kiri. Jika

Page 17: FISIKA DASARabe.fp.unila.ac.id/wp-content/uploads/sites/10/2017/09/5... · Web viewGerakan periodic adalah gerakan objek yang berulang secara teratur. Objek kembali ketempat yang

FISIKA DASAR | GETARAN, GELOMBANG DAN BUNYI

Gambar 6.13 Pergerakan gelombang pada kapal yang diam dan kapal yang bergerak

Perhatikan frekuensi sumber suara pada Gamba 6.14 frekuensi dilambangkan sebagai f, dan panjang gelombang λ, kecepatan suara dengan v. Penerima bunyi (observer) diam, orang tersebut akan mendeteksi suara sebagai tingkat f. (Saat v0=0 dan vs = 0, frequensi pengamat sama dengan frequnesi sumber suara). Saat pengamaat mendekati sumber suara, kecepatan gelombang relative pengamat adalah v’ = v+v0 dengan panjang gelombang tidak berubah

Gambar 6.14 sumber suara dan pengamat yang bergerak

Page 18: FISIKA DASARabe.fp.unila.ac.id/wp-content/uploads/sites/10/2017/09/5... · Web viewGerakan periodic adalah gerakan objek yang berulang secara teratur. Objek kembali ketempat yang

FISIKA DASAR | GETARAN, GELOMBANG DAN BUNYI

Persamaan 6.27Karena λ= v/f maka bila pengamat mendekati sumber

Persamaan 6.28

Persamaan 6.29