Slide 1

CHAPTER 2BUNYI (SOUND WAVE)Sifat-sifat gelombang bunyi:a. mengalami pemantulanb. mengalami pembiasanc. mengalami interferensi

Pemantulan BunyiPerhatikan percobaan sederhana berikut:

Pembiasan Bunyi

Balon berisi karbondioksidaInterferensi BunyiF = 500 Hz 2 kHzPembangkitfrekuensiPengeras suaraPengeras suaralintasan0,5 1 meter

Pada interferensi bunyi akan terjadi dua peristiwa, yaitu:a. penguatan bunyi ( interferensi konstruktif)b. pelemahan bunyi ( interferensi distruktif)Contoh Sebuah petir terdengar 4 s setelah kilat terlihat di langit. Berapakah jarak petir tersebut dari kita ? Kecepatan bunyi di udara sama dengan 330 m/s.Jawab: s = v x t= 330 x 4= 1320 mThe Propagation Speed of Sound Wafe (Cepat Rambat Gelombang Bunyi)

Frekuensi dan Tinggi NadaBerdasarkan frekuensinya, bunyi dibedakan menjadi dua, yaitu:a. nadaadalah: bunyi yang frekuensinya teraturb. desah (noise)adalah: bunyi yang frekuensinya tidak teraturBerdasarkan tinggi-rendahnya frekuensi, bunyi dibedakan menjadi tiga, yaitu:a. infrasonik ( f 20 Hz)b. audiosonik (20 Hz f 20.000 Hz)c. ultrasonik (f 20.000 Hz)Penggunaan gelombang ultrasonik:a. oleh kelelawar b. kacamata tunanetra untuk menentukan jarak benda.c. teknik pantulan pulsa ultrasonik untuk menentukan ke dalaman air di bawah kapal dan alatnya disebut fathometer.dirumuskan: d = vtd. untuk mengetahui keretakan pada titik-titik sambungan las.e. Di bidang industri untuk membuat bentuk atau ukuran lubang pada gelas dan baja.f. Di bidang kedokteran untuk USG (ultrasonografi)Meldes experimen

Cepat rambat gelombang bunyi pada dawai Berdasarkan percobaan Melde, dapat disimpulkan bahwa:1. cepat rambat gelombang v berbanding lurus dengan akar tegangan dawai F.2. cepat rambat gelombang v berbanding terbalik dengan akar massa dawai m3. cepat rambat gelombang v berbanding lurus dengan akar panjang dawai lsecara matematis dirumuskan:Dengan :v = cepat rambat gelombang bunyi pada dawai (m/s)F =gaya tegangan dawai (N)l =panjang dawai (m)m =massa dawai (kg) = massa tiap satuan panjang (kg/m) = m/l

Sources of Sound (Sumber-Sumber Bunyi)

Dawai (String)Pola Gelombang pada senarNada Dasar/Base Tone (fo) /harmonik pertama:

Nada atas pertama /The First Overtone (f1)/harmonik kedua: SSPatauS

SSPPl = 1 atau 1 = l

Nada atas kedua/ The Second Overtone (f2) / harmonik ketiga:

Nada atas ketiga (f3) / harmonik ke empat:

SSSSPPP atauPPPPSSSSSl= 23 atau 3 = l

Frekuensi yang dihasilkan:a. nada dasar

b.nada atas pertama

c. nada atas ke kedua

d.nada atas ke tiga

sehingga perbandingan frekuensi dapat dirumuskan:

jika:

maka frekuensi nada dasar dapat dirumuskan ( hukum Marsene):

dari uraian di atas dapat disimpulkan:

Uji nyaliDawai piano yang panjangnya 0,5 m dan massanya 10-2 kg ditegangkan 200 N, maka nada dasar piano adalah berfrekuensi..Known :Unknown : fol = 0,5 mm = 10-2 kgF = 200 NSolution

Pola Gelombang pada Pipa OrganaPipa Organa Terbukanada dasar (fo):

nada atas pertama (f1): PPSl= o atau o= 2lf0= v/2lSSPPPl = 1 atau 1 = lf1 = v/lnada atas ke dua (f2):

maka perbandingan frekuensinya:

f0 : f1 : f2: . . . : 1 : 2 : 3 : .

Hukum Bernoulli IPPPPSSS

Dari uraian di atas dapat disimpulkan:

Pipa Organa Tertutupnada dasar (f0):

nada atas pertama (f1):

PS

PPSS

nada atas ke dua (f2):

Frekuensi yang dihasilkan pada setiap pola gelombang:nada dasar:

nada atas pertama:PPPSSS

nada atas ke dua (f2):

perbandingan frekuensi:f0: f1: f2: . . . =1: 3: 5: . . .

Hukum Bernoulli IIberdasarkan uraian di atas dapat disimpulkan:

Resonansi ialah : peristiwa ikut bergetarnya suatu benda karena ada benda lain bergetar.syarat terjadinya resonansi : kedua frekuensi sama atau frekuensi yang satu merupakan kelipatan frekuensi yang lain.contoh peristiwa resonansi:a.dua garpu tala yang kotak bunyinya dipasang berhadapan akan menyebabkan garpu lain bergetar ketika salah satu garpu digetarkan.b.senar gitar yang digetarkan akan menggetarkan udara yang ada di dalam kotak .c. Udara yang ada di dalam kolom udara akan bergetar jika garpu tala di atasnya digetarkan.Perhatikan gambar:dirumuska:PPPSSSl0=(1/4)l1= (3/4)airair

Iki contohe rekSepotong dawai yang kedua ujungnya terikat memiliki panjang l = 5 m, massa jenis linear = 40 g/m menghasilkan frekuensi nada dasar f0 = 20 Hz.a. Hitung gaya tegangan dawai!b.Berapa besar frekuensi dan panjang gelombang pada nada dasar atas pertama?c.Tentukan frekuensi dan panjang gelombang pada dawai untuk nada atas kedua.Penyelesaian :diket:l = 5 m = 40g/m = 40 x 10-3kg/mf0 = 20 Hzditanya:a. Fb.f1 dan 1c.f2 dan 2.jawab :a. gaya tegangan tali

b. frekuensi nada atas pertama (n =1)fn = (n +1)f0f1 = (1 +1)20f1 = 40 Hzl =(n +1)n 5 = (1 + 1) 11 = 5 mc. frekuensi nada atas kedua (n =2)fn = (n +1)f0f2 = (2 + 1)20f2 = 60 Hzl =(n +1)n 5 = (2 + 1) 22 = (2/3)5 m2 = 3,33 m

Sebuah pipa organa terbuka yang panjangnya 2 m menghasilkan dua frekuensi harmonik yang berturut-turut adalah 410 Hz dan 495 Hz. Berapa cepat rambat bunyi pada pipa organa tersebut?diket:l = 2 mfn = 410 Hzfn+1 = 495 Hzditanya: vjawab:

Sebuah pipa organa tertutup memiliki panjang 50 cm. Jika cepat rambat bunyi di udara saat itu 340 m/s, tentukan frekuensi nada dasar f0, nada atas pertama f1 dan nada atas ke dua f2.diket: ditanya: f0, f1, f2l = 50 cm = 0,5 mv = 340 m/snada atas pertama (n=1)fn = (2n + 1)f0f1 = (2x1 + 1) 170f1 = 3 x 170 = 510 Hznada atas kedua (n=2)f2 = (2x2 + 1)170f2 = 5 x 170f2 = 850 Hz

jawab:nada dasar (n = 0)

Sebuah pipa organa terbuka (A) dengan panjang 45 cm terjadi 3 buah simpul. Nada pipa organa ini beresonansi dengan pipa organa lain yang tertutup (B) serta membentuk 2 buah simpul. Tentukan panjang pipa organa tertutup.

diket: pipa organa terbuka (A):lA = 45 cm; simpul : 3pipa organa tertutup (B): simpul : 2ditanya: lB

jawab: pipa organa terbuka (A): simpul = 3n + 1 = 3n = 2maka:

pipa organa tertutup (B): simpul = 2n + 1 = 2 n = 1maka:

karena terjadi resonansi maka:

Intensitas dan Taraf Intensitas BunyiIntensitas Gelombang Bunyiadalah: energi yang dipindahkan per satuan luas per satuan waktu atau daya per satuan luas.secara matematis dirumuskan:

dengan:I = intensitas gelombang bunyi (W/m2) P = daya gelombang (W)A = luas penampang bola (m2)

Sumber bunyi12pengurangan intensitas sumber bunyi akibat pertambahan jarak dari sumber bunyi dirumuskan:

karena intensitas berbanding lurus dengan kuadrat amplitudo ym, maka diperoleh:

jika terdapat n sumber bunyi maka intensitas total sumber bunyi dirumuskan:Itot = I1 + I2 + + In = nITaraf Intensitas Bunyiadalah logaritma perbandingan antara intensitas bunyi dengan intensitas ambang pendengaran.Dirumuskan:

dengan:TI: taraf intensitas (dB)I : intensitas bunyi (W/m2)I0: intensitas ambang pendengaran :10-12 W/m2

Contoh:Taraf intensitas bunyi yang dihasilkan oleh nyamuk di suatu tempat adalah 40 dB.a.Apabila ada n ekor nyamuk yang indentik, tentukan hubungan jumlah nyamuk terhadap taraf intensitas secara matematik.b.Berapa taraf intensitas yang baru jika ada 20 ekor nyamuk?

Penyelesaian:jawab:a. b. n = 20 ekorTIn = TI1 + 10 log n= 40 + 10 log 20= 53 dB

Hubungan antara taraf intensitas dan jarak sumber bunyi:dari pers:

maka:

Pelayangan Bunyi:adalah: interferensi yang terjadi akibat superposisi dua buah gelombang dengan frekuensi yang sedikit berbeda dan merambat dalam arah yang sama sehingga menghasilkan kenyaringan bunyi yang berubah-ubah secara periodik.Satu layangan bunyi terdiri dari: dua bunyi keras atau dua bunyi lemah yang terjadi secara berurutan.1 layangan: keraslemah-keras atau lemah-keras-lemahFrekuensi pelayangan dirumuskan:fp = f1 f2

dengan:fp = frekuensi pelayangan (banyak layangan/sekon)f1 = frekuensi gelombang 1 (Hz)f2 = frekuensi gelombang 2 (Hz)Contoh:Dua buah senar yang indentik memberikan nada dasar dengan frekuensi 400 Hz. Bila tegangan salah satu dawai ditambah 2 % , berapa frekuensi pelayangan yang terjadi ?Diket:f1 = 400 Hz; F1 = FF2 = 102 %F = 1,02FDitanya: fpJawab:dari pers:

Diperoleh:

Maka:fp = f1 f2= 400 404= 4 Hz

Efek DopplerSecara umum dirumuaskan:dengan:fp = frekuensi yang diterima pendengarfs = frekuensi sumber bunyiv = cepat rambat bunyivs= kecepatan sumber bunyivp = kecepatan pendengar

bila terdapat angin yang berhembus dengan kecepatan va, maka efek doppler dirumuskan:

Contoh:Sebuah ambulans bergerak dengan kecepatan 33,5 m/s sambil membunyikan sirenenya pada frekuensi 400 Hz. Seorang pengemudi truk yang bergerak berlawanan arah dengan dengan kecepatan 24,6 m/s mendengar bunyi sirene ambulan. Berapa frekuensi yang dia dengar saat mobil saling mendekat ?