Home Top Ad

Responsive Ads Here

Gelombang Bunyi   A. Pengertian Gelombang Bunyi  Gelombang Bunyi adalah gelombang yang merambat melalui medium tertentu. Gelombang bunyi ...

Gelombang Bunyi 


A. Pengertian Gelombang Bunyi 

Gelombang Bunyi adalah gelombang yang merambat melalui medium tertentu. Gelombang bunyi merupakan gelombang mekanik yang digolongkan sebagai gelombang longitudinal.

Berdasarkan rentang frekuensinya, gelombang bunyi dibedakan menjadi:

  1. Infrasonik, gelombang bunyi yang memiliki frekuensi < 20 Hz.
  2. Audiosonik, gelombang bunyi yang memiliki frekuensi antara 20--20.000 Hz. Frekuensi inilah yang dapat didengar oleh telinga manusia.
  3. Ultrasonik, gelombang bunyi yang memiliki frekuensi > 20.000 Hz. Hewan yang dapat mendengar gelombang bunyi ini ialah anjing dan kelelawar.

B. Cepat Rambat Gelombang Bunyi 

Cepat rambat bunyi berbeda-beda tergantung jenis material media rambatnya. Besar cepat rambat bunyi juga dipengaruhi oleh temperatur, khususnya jika media rambatnya adalah gas. Contohnya, cepat rambat bunyi di udara pada suhu normal sebesar 343 \: m/s^2, namun cepat rambat bunyi di udara pada suhu 00C hanya sebesar 331 \: m/s^2.

Karena cepat rambat bunyi di berbagai media rambatnya berbeda, maka notasi atau persamaan untuk mencari cepat rambat bunyi juga berbeda. Berikut notasi cepat rambat bunyi pada ketiga media rambat:

  • Padat

v = \sqrt{\frac{E}{\rho}}

Dimana,
E = modulus elastisitas material (N/m2
\rho = massa jenis material (kg/m3)

  • Gas

v = \sqrt{\gamma \frac{P}{\rho}}

Dimana,
P = takanan gas (N/m2)
\gamma = konstanta Laplace (kg/m3)

  • Cair

v = \sqrt{\frac{B}{\rho}}

Dimana,
B = modulus Bulk (N/m2)

C. Intensitas Gelombang Bunyi 

Intensitas bunyi adalah jumlah energi yang ditransfer oleh gelombang per satuan waktu dibanding bidang luasan rambat. Satuan Intensitas bunyi adalah Watt/meter2 (W/m^2). Persamaan intensitas bunyi dinotasikan dengan:

I = \frac{P}{A}

Dimana,
P = daya sumber bunyi (Watt)
A = luasan area (m2)

Telinga kamu hanya dapat mendengar suara tidak lebih rendah dari 10^{-12} \: W/m^2 dan tidak lebih tinggi dari 1 \: W/m^2.

Satuan taraf intensitas bunyi adalah decibell (dB), 10 dB = 1 bel. Persamaan taraf intensitas bunyi dinotasikan dengan:

TI = 10 \: log (\frac{I}{I_0}).

Dimana,
TI = Taraf intensitas bunyi (dB)
I = Intensitas bunyi (W/m^2)
I0= intensitas ambang pendengaran (W/m^2)
Intensitas ambang pendengaran manusia sebesar 10^{-12} \: W/m^2.

D. Sumber-sumber Gelombang Bunyi

Sumber-sumber bunyi berasal dari setiap benda yang bergetar. Getaran menghasilkan gelombang. Kita dapat mengetahui kecepatan gelombang tersebut. Persamaan kecepatan gelombang dinotasikan dengan:

v = \lambda \cdot f

Dimana,
\lambda = Panjang gelombang (m)
f = frekuensi gelombang (Hz)

Selain itu, persamaan kecepatan gelombang senar/dawai dan pipa dinotasikan dengan:

v = \sqrt{\frac{F \cdot L}{m}}

Dimana,
F = Tegangan tali senar/dawai (N)
L = panjang tali senar/dawai (m)
m = massa senar/dawai (kg)

Berikut nada-nada yang dihasilkan dari sumber-sumber bunyi,

  • Senar/ Dawai

gelombang bunyi senar
[Sumber: Douglas C. Giancoli, 2005]

f_0 : f_1 : f_2 : \cdot = 1 : 2 : 3 : \cdot

f_n = (\frac{n+1}{2L})v \rightarrow n = 0, 1, 2, 3, \cdot

  • Pipa Organa terbuka

pipa organa terbuka
[Sumber: Douglas C. Giancoli, 2005]

f_0 : f_1 : f_2 : \cdot = 1 : 2 : 3 : \cdot

f_n = (\frac{n+1}{2L})v \rightarrow n = 0, 1, 2, 3, \cdot

  • Pipa Organa tertutup

pipa organa tertutup
[Sumber: Douglas C. Giancoli, 2005]

f_0 : f_1 : f_2 : \cdot = 1 : 3 : 5 : \cdot f_n = (\frac{n+1}{4L})v \rightarrow n = 0, 1, 2, 3, \cdot 

E. Efek Dopler 

Efek Dopler adalah peristiwa naik atau turunnya frekuensi gelombang bunyi yang terdengar penerima bunyi ketika sumber bunyi bergerak mendekat atau menjauh. Contoh efek Dopler dapat dilihat pada gambar dibawah. Pada saat sumber suara diam, kedua penerima mendengar besar frekuensi yang sama. Saat sumber suara bergerak, salah satu penerima mendengar frekuensi yang lebih besar dari sebelumnya dan penerima lain mendengar frekuensi yang lebih kecil dari sebelumnya.

gelombang bunyi efek dopler
[Sumber: Douglas C. Giancoli, 2005]

Besarnya frekuensi bunyi yang terdengar penerima dinotasikan dengan:

f_p = (\frac{V \pm V_p}{V \pm V_s})f_s

Dimana,
V = cepat rambat bunyi di udara (m/s)

V_p = kecepatan pendengar (m/s)
(Bernilai plus (+), jika pendengar mendekati sumber bunyi
Bernilai minus (-), jika pendengar menjauhi sumber bunyi
Bernilai nol (0), jika pendengar diam)

V_s = kecepatan sumber bunyi (m/s)
(Bernilai plus (+), jika sumber bunyi menjauhi pendengar
Bernilai minus (-), jika sumber bunyi mendekati pendengar
Bernilai nol (0), jika sumber bunyi diam)

f_s = frekuensi sumber bunyi (Hz)

F. Penerapan Gelombang Bunyi dalam Kehidupan Sehari-hari

Penggunaan gelombang bunyi banyak diaplikasikan dalam kehidupan sehari-hari, diantaranya sebagai berikut:

  • Teknologi Sonar 

 Example of sonar detection. | Download Scientific Diagram

Teknologi SONAR dapat digunakan untuk sistem navigasi dengan bunyi pantul ultrasonik, pada perangkat kamera berguna untuk mendeteksi jarak benda yang akan difoto, pada kendaraan mobil dapat digunakan untuk mendeteksi jarak benda-benda yang ada di sekitar mobil, dan pengukur kedalaman laut. SONAR untuk pengukur kedalaman laut diletakkan di bawah kapal. 

Prinsip kerja SONAR adalah berdasarkan pemantulan gelombang ultrasonik. SONAR memiliki dua bagian alat yang memancarkan gelombang ultrasonik yang disebut transmitter (emitter) dan alat yang dapat mendeteksi datangnya gelombang pantul (gema) yang disebut sensor (receiver). 

Gelombang ultrasonik dipancarkan oleh transmitter (pemancar) yang diarahkan ke sasaran, kemudian akan dipantulkan kembali dan ditangkap oleh pesawat penerima (receiver). Dengan mengukur waktu yang diperlukan lagi dari gelombang dipancarkan sampai gelombang diterima lagi. maka dapat ditentukan nilai jarakan dari kedalaman laut

  •  Ultrasonografi (USG):

     

Ultrasonografi adalah teknologi yang digunakan untuk mencitrakan bagian dalam tubuh manusia. USG digunakan untuk melihat perkembangan janin dalam kandungan. USG memiliki 3 bagian utama yaitu Transducer, Monitor, dan Mesin USG. Prinsip kerja dari Ultrasonografi menggunakan konsep pemantulan bunyi yaitu transducer ditempelkan pada organ yang ingin dilihat citra bagian dalamnya.

Frekuensi yang digunakan berkisar 1 MHz hingga 10 MHz (1 MHz = 106 Hz). USG digunakan untuk melihat fase-fase pertumbuhan bayi pada kandungan ataupun untuk melihat tumor pada bagian tubuh.

Jarak antar dua tempat dengan bunyi pantul dapat dinotasikan dengan:

S = \frac{v \cdot \Delta}{2}

Dimana,
\Delta = waktu tempuh gelombang bunyi sejak ditembakkan hingga diterima (s)

  • Echocardiogram 


Echocardiogram adalah teknologi yang dapat digunakan untuk mengukur kecepatan aliran darah. Kecepatan aliran darah diukur menggunakan efek Doppler. Bunyi ultrasonik diarahkan menuju pembuluh nadi, dan pergerakan gelombang bunyi tersebut mengikuti kecepatan aliran darah.


 

 

 
Langganan: Postingan (Atom)