Rangkuman, Soal dan Pembahasan Gelombang Bunyi

Rangkuman Materi Gelombang Bunyi

Menginjak awal kelas 12 semester 1 kita akan disuguhkan dengan materii Gelombang Bunyi. Pada kehidupan sehari-hari kita tak pernah lepas dari yang namanya gelombang bunyi. Banyak sekali bunyi yang sering kita dengar setiap harinya. salah satu diantaranya yaitu suara chat WA dari tema.

Pernahkah kalian berfikir berapa frekuensi yang keluar dari nada chat WA kalian? berapah intesitas yang terdengar jika kalian berada disekitar 4 meter dari hp kalian? jika iya maka kita akan segera mempelajarinya.

GELOMBANG BUNYI

Bunyi merupakan salah satu contoh gelombang longitudinal yang membutuhkan medium (disebut gelombang mekanik)

Syarat bunyi dapat didengar:

1. Adanya sumber bunyi
2. Memiliki medium
3. Dapat didengar jika memiliki frekuensi 20 Hz s.d 000 Hz

Gelombang dibagi menjadi tiga:

1. Infrasonik (di bawah 20 Hz)
2. Audiosonik (20-20.000 Hz)
3. Utrasonik (di atas 20.000 Hz)

Tinggi Nada dan Pola Gelombang

Tinggi nada merupakan Tinggi rendahnya frekuensi bunyi yang teratur, sedangkan pola gelombang merupakan pola-pola terjadinya gelombang.

Dawai

Pola gelombang dawai:
Nada, n = 0,1,2,…
Panjang l = ½λ , λ , 3/2 λ

nada dasar (n = 0).

Terjadi 2 simpul dan 1 perut dan l = ½ λ.

Nada atas pertama

Terjadi 3 simpul dan 2 perut dan l = λ

Nada atas kedua

Terjadi 4 simpul dan 3 perut dan l = 3/2 λ

Menentukan frekuensi nada:

Keterangan:
f = frekuensi nada (Hz)
v = cepat rambat gelombang
λ = panjang gelombang

Menentukan cepat rambat gelombang

keterangan:
v = cepat rambat gelombang (m/s)
F = tegangan (N)
l = panjang dawai (m)
m = massa dawai (kg)

Pipa Organa

Pipa organa terbuka

nada : n = 0, 1, 2, ….
panjang : l = ½ , λ, 3/2λ, ….

nada dasar (n = 0)

l = ½ λ

nada atas pertama (n = 1)

l = λ

nada atas kedua (n = 2)

l = 3/2 λ

Menentukan frekuensi nada

Keterangan:
f = frekuensi nada (Hz)
v = cepat rambat gelombang
λ = panjang gelombang

Pipa organa tertutup

nada : n = 0, 1, 2
panjang : l = ¼λ, ¾λ,5/4 λ

nada dasar (n = 0)

l = ¼ λ

nada atas pertama (n = 1)

l = ¾ λ

nada atas kedua (n = 2)

INTENSITAS BUNYI

Merupakan energi yang terpancarkan tiap satu satuan waktu tiap satu satuan luas
Intensitasi bunyi yang dihasilkan dari sebuah sumber bunyi di rumuskan sebagai berikut

Keterangan:
L = intensitas bunyi (watt/m²)
P = daya (watt)
A = luas (m²)
r = jarak sumber bunyi (m)

Hubungan antara intensitas dan jarak bunyi

Keterangan :
I₁ = intensitas keadaan 1 (W/m²)
I₂ = intensitas keadaan 2 (W/m²)
r₂ = jarak bunyi keadaan 2 (m)
r₁ = jarak bunyi keadaan 1 (m)

Taraf Intensitas Bunyi

Merupakan tingkat kebisingan dengan rumusan

Keterangan:
TI = taraf intensitas (dB)
I = intensitas (watt/m²)
I_o = intensitas ambang pendengar (10^-12 watt/m²)

Hubungan taraf intensitas bunyi jika dengan sejumlah sumber bunyi

Keterangan :
TI = tarif intensitas bunyi (dB)
TI_o =tarif intensitas bunyi dengan jumlah sumber mula mula (Db)
n₁ = jumlah sumber bunyi mula mula
n₂ = jumlah sumber bunyi akhir

Menentukan taraf intensitas berdasarkan jarak sumber bunyi.

TI = tarif intensitas bunyi (dB)
TI_o = taraf intensitas bunyi pada jarak mula-mula (dB)
r₂ = jarak akhir dari sumber bunyi (m)
r₁ = jarak awal dari sumber bunyi (m)

Efek Doppler

Doppler menemukan adanya perubahan frekuensi yang diterima pendengar dibanding dengan frekuensi sumbernya akibat gerak relatif pendengar dan sumber. Gejala perubahan frekuensi inilah yang dikenal sebagai efek Doppler.

Diperoleh persamaan efek Doppler sebagai berikut.

Keterangan :
f_p = frekuensi bunyi yang diterima pendengar (Hz)
f_s = frekuensi bunyi sumber (Hz)
v_p = kecepatan pendengar (m/s)
v_s = kecepatan sumber bunyi (m/s)
v = cepat rambat bunyi di udara = 340 m/s
v_p (+) jika pendengar mendekati sumber bunyi
v_p (-) jika pendengar menjauhi sumber bunyi
v_s (+) jika sumber menjauhi pendengar
v_s (-) jika sumber mendekati pendengar

Layangan Bunyi

Peristiwa perubahan frekuensi bunyi yang berubah ubah dengan tajam karena ada dua sumber bunyi dengan perbedaan frekuensi yang kecil. Dirumuskan sebagai berikut:

Dengan
Δf = layangan bunyi (Hg)
f₁ = frekuensi yang didengar pertama (Hz)
f₂ = frekuensi yang didengar kedua (Hz)

Contoh Soal dan Pembahasan Gelombang Bunyi

Soal No. 1

Sebuah sumber mengeluarkan bunyi dengan intensitas 10^-5 watt/m². Jika intensitas ambang bernilai 10^-12 watt/m², tentukan taraf intensitas bunyi tersebut!

Pembahasan
Untuk menghitung taraf intensitas suatu bunyi gunakan persamaan berikut ini 

dari data soal didapat  

Soal No. 2

Seorang anak berada pada jarak 100 m dari sebuah sumber bunyi yang berdaya 12,56 watt. Tentukan besar taraf intensitas bunyi yang didengar anak tersebut jika Π adalah 3,14 dan intensitas ambang pendengaran I₀ = 10^-12 watt/m²!

Pembahasan
Untuk menentukan taraf intensitas bunyi gunakan persamaan berikut

Taraf Intensitas Bunyi 

Intensitas Bunyi

dimana P adalah daya dalam satuan watt dan A adalah luasan dalam satuan m²,asumsikan bunyi menyebar merata sehingga membentuk luasan berupa bola sehingga A = 4 Πr², dimana r adalah jari-jari bola atau sama dengan jarak anak dari sumber bunyi.

Sehingga:

Soal No. 2

Sebuah seruling yang memiliki kolom udara terbuka pada kedua ujungnya memiliki nada atas kedua dengan frekuensi 1.700 Hz. Jika kecepatan suara di udara adalah 340 m/s maka panjang seruling mendekati…cm

Pembahasan

Soal No. 3

 satu gelombang gempa terasa di Malang dengan intensitas 6 x 1 W/m². Sumber gempa berasal dari satu tempat yang berjarak 300 km dari Malang. Jika jarak antara Malang dengan Surabaya sebesar 100 km dan ketiga tempat itu membentuk segitiga siku-siku dengan sudut siku-siku di Malang maka intensitas gempa yang terasa di Surabaya adalah……. ( dalam W/m² )

PEmbahasan

NEXT PAGE : 1 2 3