BUNYI
A. Ringkasan Materi
1. Pengertian Bunyi sebagai gelombang
Hakikat bunyi merupakan gejala perambatan gelombang berbentuk rapat-rapatan dan regangan-regangan.
a. Bunyi Merambat sebagai Gelombang
Bunyi merabat sebagai gelombang sebab bunyi dapat mengalamai interferensi, pemantulan, pembiasan, dan difraksi. Bunyi termasuk gelombang mekanik karena hanya dapat merambat melalui medium (zat padat,cair, dan gas). Bunyi merupakan bentuk gelombang longitudinal.
b. Pemantulan dan Difraksi Bunyi
Pemantulan bunyi pada ruang tertutup rapat menimbulkan gaung yaitu sebagai bunyi pantul (awal) bersamaan dengan bunyi asli (akhir) sehingga bunyi asli menjadi tidak jelas. Untuk mengatasi gaung dinding bioskop, studio rekaman, dan gedung konser musik dilapisi zat kedap suara (misal karpet dan spon) sehingga akustiknya baik.
Difraksi bunyi adalah pembelokan bunyi karena menemui rintangan. Hal ini menunjukan bahwa gelombang bunyi dapat membelok (difraksi).
c. Mendengarkan Bunyi
Manusia memiliki keterbatasan pendengaran. Telinga manusia umumnya hanya dapat menerima frekuaensi bunyi antara 20 Hz – 20.000 Hz. Daerah frekuensi ini disebut frekuensi audio. Frekuensi di bawah 20Hz disebut infrasonik, frekuensi di atas 20.000 Hz disebut frekuensi ultrasonik. Telinga manusia dapat mendengar dengan baik jika frekuensi suara teretak antara 3.000 – 4.000 Hz.
Hal ini dikarenakan pada rongga telinga terdapat bagian yang disebut kanal pendengaran ( auditory canal ) yang memiliki frekuensi rasionansi 3.400 Hz. Walaupun manusia tidak dapat mendengarkan bunyi ultasonik tapi bunyi ultrasonik sangat dibutuhkan dalam kehidupan, yaitu:
1) Mengukur kedalaman laut ( diadopsi dari kelelawar )
2) Mendeteksi kerusakan pada logam
3) Penggunaan dalam bidang kedokteran, ulrasonik memiliki keunggulan dibandingkan sinar X karena:
a) Lebih aman (tidak menimbulkan efek samping)
b) Menghasilkan gambar yang lebih teliti
c) Dapat membedakan jaringan-jaringan lunak
1. Gelombang bunyi pada pipa organik
Bila gelombang bunyi terkurung dalam suatu ruang, seperti pipa organa, maka akan terjadi gelombang stasioner. Pada pipa organa terbuka, nada dasarnya terdiri dari 2 perut dan 1 simpul 
.
. | |||
 | |||
| |||
Pada pipa organ terbuka terjadi semua harmonik sehingga frekuensi alaminya adalah:
Dengan : n = 1, 2, 3,
V = cepat rambat bunyi dalam pipa
Pada pipa organa tertutup dan satu simpul 
.
. | |||
 | |||
Pada pipa organa tertutup hanya terjadi harmonik ganjil, sehingga frekuensi alaminya adalah: Dengan n = 1, 3, 5, ....
f0 : f1 : f2 = 1 : 3 : 5 : ....Disebut persamaan di atas sebagai hukum II Bernoulli
2. Tinggi nada, kuat bunyi, summber bunyi, dan resonansi bunyi.
Tinggi rendahnya nada ditentukan oleh frekuensi. Nada tinggi memiliki frekuensi tinggi, nada rendah memiliki frekuensi rendah. Kuat lemahnya nada atau bunyi ditentukan besar kecilnya amplitudo. Nada kuat memiliki amplitudo besar sedangkan nada lemah memiliki amplitudo kecil. Sumber nada misalnya dawai, kolam udara, selaput, batang, dan lempeng. Nada ialah bunyi yang frekuensinya teratur. Desah adalah bunyi yang frekuensinya tidak teratur.
3. Intensitas gelombang bunyi dan taraf intensitas
Intensitas gelombang bunyi adalah daya gelombang yang dipindahkan persatuan luas bidang yang tegak lurus terhadap arah cepat ranbat gelombang. Untuk gelombang berbentuk bola intensitasnya adalah: Dengan : P = daya (watt)
r = jarak titik sumber bunyi (m)
d. Pelayangan bunyi; aplikasi interferensi bunyi
· Pelayangan bunyi adalah peristiwa terdengarnya bunyi keras dan lemah secara bergantian. Besarnya pelayangan bunyi antara dua buah gelmbang dituliskan:
dengan: fp = frekuensi pelayangan f1 = frekuensi gelombang 1
f2 = frekuensi gelombang 2
· Resonansi adalah peristiwa ikut bergetarnya suatu benda akibat benda lain yang bergetar. Dua benda akan beresonansi jika memiliki frekuensi yang sama atau kelipatan frekuensi benda yang lain. Misalkan pada garputala dan kolam udara berlaku:
dengan: I = panjang kolam (m)
In = panjang gelombang (m)
n = 0, 1, 2, ....
peristiwa resonansi misalnya pada gitar yang dipetik, bergetarnya kaca jendela ketika terjadi petir. Peristiwa interferensi gelombang bunyi/pelayangan bunyi. Dapat mengakibatkan:
1) Terjadinya penguatan bunyi jika fasenya sama.
2) Terjadi pelemahan bunyi jika fasenya berlainan.
e. Effek Doppler
· Didefinisikan sebagai perubahan frekuensi akibat gerakan sumber bunyi.
Secara umum efek Doppler menyatakan bahwa frekuensi suatu gelombang akan bertambah tinggi ketika pengamat atau sumber atau keduanya bergerak saling mendekat.
Persamaan efek Doppler:
 |
Dengan
Fp = frekuensi bunyi yang diterima pengamat (Hz)
V = kecepatan bunyi diudara (m/dt)
Vp = kecepatan gerak pengamat (m/dt)
Vs = kecepatan gerak sumber (m/dt)
Fs = frekuensi sumber (Hz)
Ketentuan:
· Vp (+) jika pengamat mendekati sumber dan Vp (-) jika pengamat menjauhi sumber.
· Vs (+) jika sumber menjauhi pengamat dan Vs (-) jika sumber mendekati pengamat.
· Jika angin bertiup dengan kecepatan Va , maka V’ = v-va (angin melawan)
Persamaan efek doppler menjadi:Aplikasi Efek Doppler
· Penggunaan radar dengan menembakkan gelombang mikro untuk mengukur kelajuan sebuah mobil. Gelombang elektromagnetik yang dipancarkan oleh pemancar radar mengenai mobil yang sedang bergerak. Perbedaan frekuensi yang dipancarkan dan diterima oleh radar akibat efek doppler digunakan untuk menghitung kecepatan mobil.
· Efek Doppler juga digunakan pada pengamatan kecepatan radial gerak benda langit seperti bintang, planet , satelit, komet, atau galaksi terhadap bumi. Gerak benda langit terhadap bumi mengakibatkan pergeseran spektrum cahaya yang dipancarkan. Jika sebuah bintang mendekati bumi maka akan tampak pergeseran biru. Sedangkan jika bintang tersebut menjauhi bumi maka akan tampak pergeseran merah. Kelajuan galaksi relatif terhadap bumi juga dapat ditentukan dengan mengukur pergeseran panjang gelombang cahaya.
· Pantulan bunyi untuk navigasi dikenal dengan istilah SONAR (Sound navigation and Ranging) atau disebut juga teknik pulsa gema. Sonar umumnya menggunakan frekuensi ultrasonik dengan alasan tidak bisa didengar,memeiliki panjang gelombagnya pendek, dan diraksi lebih kecil sehingga berkas gelombang lebih tidak menyebar dan benda yang lebih kecil dapat dideteksi.
f. Cepat Rambat Gelombang Transversal pada Dawai
Dari hasil percobaan Malde disimpulkan bahwa cepat rambat gelombang pada dawai
1) Sebanding dengan akar kuadrat gaya tegangan dawai v 
2) Berbanding terbalik dengan akar kuadrat massa persatuan panjang dawai v 
Sehingga dapat dirumuskan sebagai berikut.
= panjang dawai (m) m = massa dawai (kg)
F = gaya tegangan dawai (N)
Tidak ada komentar:
Posting Komentar