1

GELOMBANG BUNYI

A. Pengertian Dan Arti Definisi Bunyi

Bunyi adalah suatu bentuk gelombang longitudinal yang merambat secara perapatan dan perenggangan terbentuk oleh partikel zat perantara serta ditimbulkan oleh sumber bunyi yang mengalami getaran.

Apabila sebuat senar gitar kita petik maka akan terjadi getaran pada senar gitar yang menimbulkan bunyi. Jika senar dawai gitar tersebut kita pegang, maka getaran dan bunyi pada senar akan hilang.

Gema terjadi jika bunyi dipantulkan oleh suatu permukaan, seperti tebing pegunungan, dan kembali kepada kita segera setelah bunyi asli dikeluarkan. Kejernihan ucapan dan musik dalam ruangan atau gedung konser tergantung pada cara bunyi bergaung di dalamnya. Bunyi atau suara adalah kompresi mekanikal atau gelombang longitudinal yang merambat melalui medium. Medium atau zat perantara ini dapat berupa zat cair, padat, gas. Jadi, gelombang bunyi dapat merambat misalnya di dalam air, batu bara, atau udara jadi, gema adalah gelombang pantul/ reaksi dari gelombang yang dipancarkan bunyi.

Gelombang bunyi terdiri dari molekul-molekul udara yang bergetar maju-mundur. Tiap saat, molekul-molekul itu berdesakan di beberapa tempat, sehingga menghasilkan wilayah tekanan tinggi, tapi di tempat lain merenggang, sehingga menghasilkan wilayah tekanan rendah. Gelombang bertekanan tinggi dan rendah secara bergantian bergerak di udara, menyebar dari sumber bunyi. Gelombang bunyi ini menghantarkan bunyi ke telinga manusia,Gelombang bunyi adalah gelombang longitudinal.

B. Kecepatan Bunyi / Cepat Rambat Bunyi Di Udara

Pada suhu udara 15 derajat selsius bunyi dapat merambat di udara bebas pada kecepatan 340 meter per detik. Rumus cepat rambat bunyi adalah v = S/t yaitu jarak tempuh dibagi waktu tempuh. Suhu udara yang lebih panas atau lebih dingin memengaruhi kecepatan bunyi di udara. Semakin rendah suhu udara makan cepat rambat bunyi semakin cepat karena partikel udara lebih banyak.

Bunyi tidak dapat terdengar pada ruang hampa udara karena bunyi membutuhkan zat perantara untuk menghantarkan bunyi baik zat padat, cair maupun gas.

Bunyi pantul dibedakan menjadi 3 macam yaitu :

2

1. Bunyi pantul memperkuat bunyi asli yaitu bunyi pantul yang dapat memperkuat bunyi asli. Biasanya terjadi pada keadaan antara sumber bunyi dan dinding pantul jaraknya tidak begitu jauh (kurang dari 10 meter)

2. Gaung adalah bunyi pantul yang terdengar hampir bersamaan dengan bunyi asli. Biasanya terjadi pada jarak antara 10 sampai 20 meter.

3. Gema adalah bunyi pantul yang terdengar setelah bunyi asli. Biasanya terjadi pada jarak lebih dari 20 meter

Perbedaan antara Nada dengan Desah, Nada adalah bunyi yang mempunyai frekuensi teratur sedangkan Desah adalah bunyi yang mempunyai frekuensi tidak teratur.

Beberapa manfaat gelombang bunyi dalam hal ini adalah pantulan gelombang bunyi adalah

1. dapat digunakan untuk mengukur kedalaman laut disini yang digunakan adalah bunyi ultrasonik

2. mendeteksi janin dalam rahim, biasanya menggunakan bunyi infrasonik3. mendeteksi keretakan suatu logam dan lain-lain.4. diciptakannya speaker termasuk manfaat dari bunyi audiosonik.

Persamaan yang digunakan dalam bunyi sama dengan dalam gelombang yaitu v = s/t. Untuk bunyi pantul digunakan persamaan v = 2.s/t

C. Pelayangan Dan Resonansi

Sumber bunyi berasal dari benda yang bergetar. Dari sumber bunyi ke telinga terjadi perambatan enerfi. Gelombang bunyi termasuk gelombang mekanik dan longitudinal. Gelombang bunyi merambat melalui medium seperti gas, cair atau padat. Kecepatan perambatan gelombang bunyi di dalam zat padat lebih cepat dibandingkan dengan kecepatan di dalam gas atau udara. Gelombang bunyi tidak dapat merambat di dalam ruang hampa. Untuk menentukan kecepatan bunyi di udara dapat digunakan percobaan resonasi. Bunyi termasuk gelombang longitudinal yang dapat merambat pada medium padat, cair atau gas.

PELAYANGAN DAN RESONANSI BUNYI

Pelayangan adalah gejala mengeras dan melunaknya bunyi yang terjadisecara teratur disebabkan oleh interferensi dua nada yangfrekuensinya berbeda sedikit.

fi ¹ f2 Þ Df = f1 - f2 1 layangan : gejala terjadinya dua pengerasan bunyi yangberturutan. (1 layangan = keras - lemah - keras).

3

Resonansi adalah ikut bergetarnya suatu benda karena pengaruh getaran benda lain di dekatnya. Jadi freknensi kedua benda sama.

f1 = f2 Þ Df = 0 Þ bunyi saling berinterferensi sempurna (saling menguatkan).

Cepat rambat gelombang transversal dalam dawai/tali :

v=√ Fμ

F = gaya tegang tali = m.g gaya beban

μ = massa tali / panjang tali = m/l

Cepat rambat gelombang bunyi(longitudinal) dalam :

1. zat padat v=√ Eρ

2. zat cair B= peruba han tekanan

fraksi perubah an volume= ∆ P

∆VV

v=√ Bρ

E = modulus elastis zat padat B = modulus Bulk zat cair ρ = kerapatan medium perambat

Cepat rambat gelombang dalam semua medium(umum) :

v= l.f

l = panjang gelombang (m)f =frekuensi gelombang (Hz)

Cepat rambat gelombang bunyi (longitudinal)dalam gas :

4

v=√ γPρ

P = tekanan gas (N/m2)

Jika perambatan bunyi dalam gas dianggap sebagai proses adiabatik maka:

v=√ γRTM

γ=CρCv

=kons . ℒ

r = kerapatan gas T = suhu mutlak M = massa satu mol gas(BM)

D. Sumber Bunyi

Sumber bunyi (berupa benda-benda yang bergetar) terbagi tiga, yaitu dawai (senar/tali) pipa organa terbuka dan pipa organa tertutup.

SYARAT NADA DASAR ( fo ) PIPA ORGANA TERBUKA = NADA DASAR ( fo ) DAWAI

L = (n+1/2) l untuk fo Þ n = 0 => L = 1/2 l

SYARAT NADA DASAR PIPA ORGANA TERTUTUP

L = (2n+1) l untuk fo ® n = 0 Þ L = ¼l 4

PERBANDINGAN FREKUENSI NADA-NADA PADA SUMBER BUNYIDawai : fo : f1 : f2 = 1: 2 :3 ...Pipa Organa Terbuka (POB) : fo : f1 : f2 = 1 :2 :3 ...Pipa Organa Tertutup (POT) : fo : f1 : f2 = 1 : 3 : 5 ...

Catatan : - pada dawai, bagian yang dijepit/ditekan selalu timbul simpul (s) gelombang. Jadi p < s.

- pada pipa organa, bagian terbuka selalu timbul perut (p)gelombang sedangkan bagian terlutup selalu timbul simpul

5

(s) gelombang. Jadi p > s (POB) ; p = s (POT)- f1 disebut nada atas 1 f2 disebut nada atas 2 dst

E. Efek Dopler

Efek Doppler menjelaskan peristiwa terjadinya perubahan frekuensi yang terdengar (fp) karena adanya gerak relatif sumber dan pendengar.

fp = fs v ± vpv ± vs

fp = frekuensi pendengarfs = frekuensi sumberv = kecepatan bunyi di udaravp = kecepatan pendengarvs = kecepatan sumber

Ketentuan : vp = (+) pendengar mendekati sumber

(0 ) pendengar diam

( - ) pendengar menjauhi sumber

vs = (+ ) sumber mendekati pendengar

(0) sumber diam

(- ) sumber menjauhi pendengar

F. Gejala Akustik (Intensitas Dan Taraf Intensitas Bunyi)

INTENSITAS BUNYI ( I )

v = kecepatan bunyi di udaravp = kecepatan pendengarvs = kecepatan sumber

Intensitas bunyi (I) adalah jumlah energi bunyi yang menembus tegak lurus bidang per detik.

I= PA

= P

4 π R2

I » 1/R² P = daya bunyi (watt)A = luas bidang bole (m² atau cm²)A = 4pR²R = jarak suatu titik ke sumber bunyi

I=2π 2× f 2 × A2 × ρv I » A² I » f²

6

TARAF INTENSITAS BUNYI (TI)

TI = 10 log (I/lo) TI mempunyai satuan desibell (dB)Io = intensitas ambangIo = 10E-16 watt/cm² pada frekuensi 100 Hz

Batas intensitas dan taraf intensitas yang dapat didengar pada frekuensi 1000 Hz:

10E-16 ≤I ≤ 10E-4 watt/cm²0 ≤ TI ≤ 120 dB

Contoh 1 :Dua buah kawat sejenis masing-masing memiliki panjang L den 2L serta tegangan kawat F dan 4F. Jika frekuensi nada dasar dalam kawat yang pendek 60 Hz, tentukan frekuensi harmonik kedua dalam kawat yang lebih panjang !Jawab:f = (1/l)√ (F/m) Þ kedua kawat sama (sejenis)

nada dasar pada kawat pendek : (syarat fo Þ L = ½ l)fo =½ L √(F/m) = 60 Hz F2 = 4F; L2 = 2L

nada kedua pada kawat panjang: (syarat f2 Þ L2 = 3/2l)f2 = 3/(2 L2) √(F2/m) = 3/2.1/(2 L2).√(F/m) f2 = 3/2.2.1/(2L) √(F/m) = 3.60 = 180 Hz

Contoh 2 :Nada dasar yang dihasilkan oleh seutas dawai sama dengan nada atas kedua yang dihasilkan oleh pipa organa tertutup. Hitung perbandingan panjang pipa organa tertutup terhadap panjang dawai !

Jawab :

Dawai : fO Ld = 1/2 ldld = 2 Ld

POT : f2 LT = 5/4lT lT = 4/5 LT

fo = f2v/ld = v/lT

1/(2 Ld) = 5 LT/4LT/LD = 2×5 /4 = 5:2

Contoh 3 :Kebisingan dari sebuah mesin tik sama dengan 70 dB. Berapa dB kebisingan suatu kantor akibat 100 buah mesin tik ?

7

Jawab :Anggap intensitas satu mesin tik = I1maka intensitas 100 mesin tik = I2 = 100 I1,

Cari penambahan kebisingan akibat 100 mesin tik :DTI = 10 log I2/I1 = 10 log 100 I1/I1 = 20 dBJadi kebisingan 100 mesin tik adalah : TI2 = TI1 + DTI = 90 dB