Halo teman-teman fisika semuanya !! bagaimana kabar kalian semua ? semoga kalian semua dalam keadaan baik dan tetap penuh semangat ya 💕 . Pada kesempatan kali ini kita kembali lagi ke pembahasan materi fisika nih teman-teman ! kali ini kita akan membahas seputar tentang gelombang, tepatnya gelombang bunyi nih ! Tapi sebelum itu jika kalian belum mengenal tentang gelombang, sebaiknya kalian pelajari terlebih dahulu materi gelombang sebelumnya ya !
Nah kira-kira kalian tahu tidak apa yang menyebabkan munculnya bunyi ? Bunyi dihasilkan ketika ada sebuah benda yang bergetar, misalnya sebuah gitar tidak mungkin berbunyi/menghasilkan bunyi jika dawai/senarnya tidak digetarkan atau tidak dipetik. Nah kita juga sudah mempelajari bahwa gelombang dibedakan berdasarkan arah getar partikel terhadap arah rambat gelombangnya, dimana jenis gelombang tersebut dibedakan menjadi dua :
a. Gelombang transversal : gelombang yang arah rambatnya tegak lurus terhadap arah getarnya.
b. Gelombang Longitudinal : gelombang yang arah rambatnya searah dengan arah getarnya.
Gelombang bunyi termasuk kedalam contoh dari gelombang longitudinal loh teman-teman ! Dalam mempelajari gelombang bunyi sama hal nya dengan gelombang longitudinal, ada beberapa istilah penting yang perlu diingat. Misalnya rapatan merupakan daerah yang tekanan udaranya bertambah serta bergerak menjauh dari pengeras suara pada kecepatan bunyi. Nah setelah gelombang bunyi menghasilkan rapatan, diafragma radial kedalam menghasilkan suatu daerah yang dikenal dengan renggangan. Renggangan menyebabkan tekanan udara menjadi sedikit lebih kecil daripada tekanan normal.
A. Cepat Rambat Bunyi
1.1 Persamaan Umum Cepat Rambat Bunyi
Coba kalian putar video diatas, pernahkah kalian menyadari hal tersebut ? ketika langit dipenuhi oleh awan hitam atau sering kita sebut dalam keadaan mendung (akan segera turun hujan) maka akan mulai terdengar bunyi guntur, yang disebabkan karena adanya pergesekkan oleh elektromagnetik. Namun, apakah kalian sadar bahwa bunyi guntur tersebut baru terdengar setelah adanya kilatan cahaya di langit. Fenomena alam tersebut membuktikan bahwa bunyi memerlukan waktu untuk merambat dari satu tempat ke tempat lainnya. Hasil bagi antara jarak yang di tempuh (s) dengan selang waktu (t), dapat kita definisikan sebagai cepat rambat bunyi (v). Maka kita peroleh rumus umum untuk menghitung cepat rambat bunyi yaitu :
1.2 Cepat Rambat Bunyi dalam Zat Padat
Cepat rambat bunyi dalam suatu medium zat padat dipengaruhi oleh sifat dsri zat padat itu sendiri yaitu modulus Young (E) dan massa jenis (ρ).
1.2 Cepat Rahmat dalam Gas
Cepat rambat bunyi dalam gas terjadi karena adanya perubahan volume dan berkaitan dengan modulus elastisitas bahan adalah modulus bulk (k). Dapat dibuktikan ketika suatu gelombang bunyi merambat dalam gas.
k= γP
Keterangan :
P = tekanan gas
γ = tetapan laplace
Maka dari itu cepat rambat bunyi dalam gas dapat dihitung dengan rumus :
Dalam materi teori kinetik gas diperoleh bahwa P / ρ = RT/M dan jika persamaan tersebut Anda munculah persamaan :
Keterangan :
persamaan dasar P dan dengan demikian cepat rambat bunyi dalam gas tidak tidak bergantung pada tekanan. Artinya, jika hanya tekanan gas diubah, cepat rambat bunyi adalah tetap. Lebih lanjut, R adalah sama untuk semua jenis gas, sedangkan γ dan M adalah tetap untuk suatu jenis gas tertentu. Dengan demikian, v ∞ √T , cepat rambat bunyi dalam suatu gas adalah sebanding dengan akar kuadrat suhu mutlaknya.
B. Efek Doppler
Coba kalian putar video diatas, lebih baik kalian mendengarkannya dengan memakai earphone. Apakah kalian menyadari sesuatu? ketika pesawat-pesawat tersebut melewati layar (masuk kedalam frame) maka suara akan terdengar lebih kesar, namun sebaliknya ketika pesawat menjauh (keluar dari frame) suara mulai terdengar samar dan akhirnya menghilang. Apakah kalian pernah mengalami / menyadari / bahkan bertanya-tanya kenapa hal tersebut bida terjadi ?
Pernah engga kalian sedang berjalan dipinggir jalan, lalu sebuah mobil berlalu, misalnya jika diatas mobil tersebut terdapat sirene yang berbunyi, sadarkah nada bunyi sirene lebih tinggi ketika mobil mendekati kalian dan lebih rendah ketika mobil menjauhi kalian. Nada bunyi sirene berkaitan dengan frekuensi bunyi. Dari peristiwa tersebut dapat Anda simpulkan bahwa jika sumber bunyi (mobil) dan pengamat (Kalian) saling bergerak relatif satu terhadap lainnya (menjahui atau mendekati), frekuensi yang diterima pengamat tidak sama dengan frekuensi yang dipancarkan oleh sumber. Peristiwa ini pertama kali dikemukakan oleh fisikawan Austria, Christian Johann Doppler (1803-1855).
Secara umum, efek Doppler dialami ketika ada suatu gerak relatif antara sumber bunyi dan pengamat. Ketika sumber bunyi dan pengamat bergerak saling mendekat, pengamat mendengar frekuensi bunyi yang lebih tinggi daripada frekuensi bunyi yang dipancarkan sumber tanpa adanya gerak relatif. Ketika sumber bunyi dan pengamat bergerak saling menjauh, pengamat mendengar frekuensi bunyi yang lebih rendah daripada frekuensi sumber bunyi tanpa adanya gerak relatif. Jika cepat rambat bunyi di udara adalah v, kecepatan pendengar (pengamat) dan kecepatan sumber bunyi terhadap tanah, masing-masing adalah Vp dan Vs, frekuensi yang dipancarkan sumber bunyi adalah fs sehingga frekuensi yang didengar oleh pendengar (pengamat) adalah sebagai berikut.
Cepat rambat (v) selalu bernilai positif, sedangkan untuk VS dan VP bertanda positif jika searah dengan arah dari sumber (S) ke pendengar (P), dan akan bertanda negatif jika berlawanan arah . Sedangkan untuk sumber diam dan pendengar diam , nilai VS dan VP sama dengan nol (0). Dengan kata lain, persamaan tersebut dapat ditulis seperti :
Efek doppler dapat diperoleh dengan mengabaikan kecepatan angin VW / Va ( VW = 0). Namun jika kecepatan angin cukup penting, maka VW / Va harus dimasukkan kedalam persamaan efek doppler dimana tanda Va/Vw sama syaratnya seperti Vs dan Vp, sehingga persamaan efek doppler menjadi sepert ini :
Agar kalian semakin memahami materi sub bab tentang efek dopple ini, cobalah kalian perhatikan video tentang salah satu soal efek doppler dibawah ini !
C. Taraf Intensitas dan Aplikasi Bunyi
Gelombang bunyi memindahkan energi dari satu tempat ke tempat lain, melalui sebuah medium energi tersebut dipindahkan dalam bentuk energi getaran dari satu partikel ke partikel lain dalam medium. Energi gelombang dinyatakan dalam persamaan :
3.1 Intensitas Gelombang
Intensitas gelombang merupakan energi yang dapat dipindahkan oleh gelombang, didefinisikan sebagai suatu daya gelombang yang dapat berpindah melalui suatu bidang seluas satu satuan yang tegak lurus pada arah cepat rambat gelombang tersebut. Persamaan tersebut dapat dinyatakan sebagai berikut:
Namun jika suatu gelombang memancar dari sumber gelombang ke segala arah, gelombang tersebut merupakan gelombang tiga dimensi, seperti yang ada di gambar (10) . Misalnya gelombnag bunyi yang memancar di udara, gelombang gempa bumi, dan gelombang cahaya. Jika medium yag dilalui gelombang tiga dmensi adalah isotropik (sama dalam segala arah), muka gelombang dipancarkan berbentuk bola.
Muka gelombang bola yang dipancarkan dari sumber semakin meluas dengan radius r yang semakin membesar karena luas pembukaan bola dengan radius r adalah 4πr2. Energi adalah kekal sehingga jika luas A bertambah, amplitudo y harus berkurang. Maka persamaannya menjadi :
Intensitas gelombang cenderung mengecil seiring bertambahnya jarak dari sumber, maka semakin kalian menjauhi sumber bunyi maka akan semain kecil suara yang terdengar. Maka secara sistematis dengan mempertimbangkan dua titik dengan radius r1 dan r2 pada saat yang sama.Jika daya keluarnya dijaga tetap, intensitas r1 dan r2 adalah sebagai berikut :
3.1 Taraf Intensitas Bunyi
Telinga manusia merupaakn suatu detektor (pengenal) bunyi yang memiliki kepekaan, karena mampu mendengar bunyi dalam selang intensitas yang sangat lebar. Faktanya telinga manusia mampu mendengar bunyi dengan intensitas sampai . Artinya intensitas bunyi di bawah tidak akan terdengar, dan di atas akan membuat telingan sakit. Intensitas ambang pendengaran merupakan intensitas bunyi terkecil yang masih dapat didengar oleh telinga manusia yaitu sedangkan intensitas bunyi terbesar yang masih dapat di dengar manusia disebut intensitas ambang perasaan.
D. Praktikum Gelombang Bunyi
4.1 Topik :
4.3 Hasil Percobaan (Dokumentasi)
4.4 Simulasi Pertanyaan Berdasarkan Percobaan
Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, kita bisa membuat beberapa soal terkait efek doppler dan taraf intensitas suatu bunyi. Agar kalian semakin memahami penjelasan yang telah diberikan diatas, coba kalian perhatikan beberapa contoh soal dibawah ini. Selamat mencoba !
This comment has been removed by the author.
ReplyDeletethankss
DeletePenjelasannya mudah dimengerti ^-^
ReplyDeleteThankss
Deletegreat job !!
ReplyDeletethanks ! ><
DeleteBermanfaat banget deh infonya. Penjelasannya mudah dimengerti juga. Makasi ><
ReplyDeleteasiap login dl buns
DeletePenjelasannya mudah untuk dimengerti dan contoh yang diberikan dapat dipahami, xie xie🙆🏻♀️❤
ReplyDeletePenjelasannya sangat menarik dan jelas 👍👍
ReplyDeletegood job, my students
ReplyDelete