Transcript BAB II BUNYI man 2 situbondo

Sifat-sifat gelombang bunyi:
a. mengalami pemantulan
b. mengalami pembiasan
c. mengalami interferensi
Pemantulan Bunyi
 Perhatikan percobaan sederhana berikut:
Pembiasan Bunyi
Balon berisi
karbondioksida
Interferensi Bunyi
Pembangkit
frekuensi
Pengeras suara
Pengeras suara
0,5 – 1 meter
lintasan
 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=vxt
= 330 x 4
= 1320 m
The Propagation Speed of Sound
Wafe (Cepat Rambat Gelombang
Bunyi)
Frekuensi dan Tinggi Nada
Berdasarkan frekuensinya, bunyi dibedakan
menjadi dua, yaitu:
a. nada
adalah: bunyi yang frekuensinya teratur
b. desah (noise)
adalah: bunyi yang frekuensinya tidak
teratur
Berdasarkan 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 = ½ vt
d. untuk mengetahui keretakan pada titiktitik sambungan las.
e. Di bidang industri untuk membuat
bentuk
atau ukuran lubang pada
gelas dan baja.
f. Di bidang kedokteran untuk USG
(ultrasonografi)
Melde’s 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 m
3. cepat rambat gelombang v berbanding lurus
dengan akar
panjang dawai l
secara matematis
dirumuskan:
v
Fl
m
atau
v
F

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 senar
 Nada atas pertama /The First
Nada Dasar/Base Tone (fo)
/harmonik pertama:
Overtone (f1)/harmonik kedua:
P
S
S
P
S
P
S
S
l = 1 atau 1 = l
l  12 
atau
  2l
 Nada atas kedua/ The Second
 Nada atas ketiga (f3) /
Overtone (f2) / harmonik ketiga:
P
P
harmonik ke empat:
P
P
S
S
S
S
P
S
P
S
P
S
S
l= 23 atau 3 = ½ l
l  2
3
2
atau
2  23 l
S
Frekuensi yang dihasilkan:
a. nada dasar
v
v
fo 

o 2l
b. nada atas pertama
v v
v
f1    2 
1 l
 2l 
c. nada atas ke kedua
v
v
f2 

 3 
2 2 l
 2l 
3
v
d. nada atas ke tiga
v
v
v v
f 3    2  4 
3 1
l  2l 
l
2
sehingga perbandingan frekuensi
dapat dirumuskan:
f o : f1 : f 2 : ...  1 : 2 : 3 : ...
jika:
v
F


Fl

m
F
A
maka frekuensi nada dasar dapat
dirumuskan ( hukum Marsene):
1
fo 
2l
F
1

 2l
Fl 1

m 2l
F
A
dari uraian di atas dapat disimpulkan:
 Perut  n  1,  Sim pul n  2
sehingga Sim pul  Perut  1
1
l  n  1 n
2
n 1 F
f n  (n  1) f o 
2l

n  0,1,2,...
Uji nyali
 Dawai piano yang panjangnya 0,5 m dan
massanya 10-2 kg ditegangkan 200 N, maka
nada dasar piano adalah berfrekuensi……..
 Known :
Unknown : fo
l = 0,5 m
m = 10-2 kg
F = 200 N
Solution
1
fo 
2l
F .l
m
1
fo 
20,5
2000,5
f o  10.000
f o  100Hz
2
10
Pola Gelombang pada Pipa
Organa
 Pipa Organa Terbuka
nada dasar (fo):
P
 nada atas pertama (f1):
P
P
P
S
P
S
S
l= ½ o atau o= 2l
f0= v/2l
l = 1 atau 1 = l
f1 = v/l
 nada atas ke dua (f2):
P
P
S
P
S
P
S
l  32 2
2  l
2
3
3v
f2 
2l
maka perbandingan
frekuensinya:
f0 : f1 : f2: . . . : 1 : 2 : 3 : .
Hukum Bernoulli I
Dari uraian di atas dapat disimpulkan:
 S  n 1
P  n  2
 P   S 1
l  n  1 12 n
v
f n  n  1 f 0  n  1
2l
n  0,1,2,...
 Pipa Organa Tertutup
nada atas pertama (f1):
P
P
nada dasar (f0):
P
S
S
1
l  0 atau 0  4l
4
S
3
l 
1
4
a ta u
1
4

l
3
nada atas ke dua (f2):
P
P
P
S
S
S
5
l  2
4
atau
4
2  l
5
Frekuensi yang dihasilkan pada
setiap pola gelombang:
nada dasar:
v
v
f0  
0 4l
nada atas pertama:
v
f1 
 3 
1
 4l 
v
nada atas ke dua (f2):
f2 
v
2
 v 
 5

4
l


perbandingan frekuensi:
f0: f1: f2: . . . =1: 3: 5: . . .
Hukum Bernoulli II
berdasarkan uraian di
atas dapat disimpulkan:
 sim pul   perut  n  1
1
l  (2n  1) n
4
v
f n  2n  1 f 0  2n  1
4l
 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:
P
S
air
P
l0=(1/4)
S
P
S
air
l1= (3/4)
dirumuska:
l n  2n  1 14 
n  0,1,2,...
Iki contohe rek
 Sepotong 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 =5m
 = 40g/m
= 40 x 10-3kg/m
f0 = 20 Hz
ditanya:
a. F
b. f1 dan 1
c. f2 dan 2.
jawab :
a. gaya tegangan tali
1
f0 
2l
F

F  4l 2 f 02 
 20 4 x10
F 45
2
F  1600N
2
3
b.
frekuensi nada atas
pertama (n =1)
fn = (n +1)f0
f1 = (1 +1)20
f1 = 40 Hz
l =(n +1)½n
5 = (1 + 1) ½1
1 = 5 m
c. frekuensi nada atas
kedua (n =2)
fn = (n +1)f0
f2 = (2 + 1)20
f2 = 60 Hz
l =(n +1)½n
5 = (2 + 1) ½2
2 = (2/3)5 m
2 = 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=2m
fn = 410 Hz
fn+1 = 495 Hz
ditanya: v
jawab:
v
v
 (n  1)
2l
2l
v
495  410  (n  2  n  1)
2l
v
85 
2l
v  85x 2l  85x 2 x 2
f n 1  f n  (n  2)
v  340m / s
 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, f2
l = 50 cm = 0,5 m
v = 340 m/s
nada atas pertama (n=1)
fn = (2n + 1)f0
f1 = (2x1 + 1) 170
f1 = 3 x 170 = 510 Hz
nada atas kedua (n=2)
f2 = (2x2 + 1)170
f2 = 5 x 170
f2 = 850 Hz
jawab:
v
f n  2n  1
4l
nada dasar (n = 0)
340
f 0  2 x0  1
4 x0,5
f 0  170Hz
 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 : 3
pipa organa tertutup (B):
∑ simpul : 2
ditanya: lB
jawab:
pipa organa
terbuka (A):
∑ simpul = 3
n+1=3
n=2
maka:
v
f n  n  1
2l A
v
f 2  2  1
2 x 45
3
f2  v
90
1
f2  v
30
pipa organa
tertutup (B):
∑ simpul = 2
n+1=2
n=1
maka:
v
f n  2n  1
4l B
v
f1  2 x1  1
4l B
3v
f1 
4l B
karena terjadi resonansi maka:
f 2  f1
1
3 v
v
30
4 lB
3
l B  x30
4
l B  22,5cm
Intensitas dan Taraf Intensitas
Bunyi
 Intensitas Gelombang Bunyi
adalah: energi yang dipindahkan per satuan luas
per satuan waktu atau daya per satuan luas.
secara matematis dirumuskan:
P
I 
A
dengan:
I = intensitas gelombang bunyi (W/m2)
P = daya gelombang (W)
A = luas penampang bola (m2)
Sumber
bunyi
1
2
pengurangan intensitas sumber bunyi
akibat pertambahan jarak dari sumber
bunyi dirumuskan:
P
P
I1 : I 2 
:
2
2
4r1 4r2
2
2
2
1
I1 r

I2 r
karena intensitas berbanding lurus
dengan kuadrat amplitudo ym, maka
diperoleh:
y m 2 r1

y m1 r2
jika terdapat n sumber bunyi maka
intensitas total sumber bunyi
dirumuskan:
Itot = I1 + I2 +…… + In = nI
 Taraf Intensitas Bunyi
adalah logaritma perbandingan antara
intensitas bunyi dengan intensitas ambang
pendengaran.
Dirumuskan:
I
TI  10 log
I0
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.
I tot
TI n  10 log
I0
b. n = 20 ekor
TIn = TI1 + 10 log n
= 40 + 10 log 20
= 53 dB
 I
nI
TI n  10 log  10 log
I0
 I0

n

TI n  10 log
I
 10 log n
I0
TI n  TI 1  10 log n
 Hubungan antara taraf
intensitas dan jarak
sumber bunyi:
dari pers:
2
1
2
2
I2 r

I1 r
2
1
2
2
r
I2 
I1
r
maka:
I2
TI 2  10 log
I0
I 1 r12
TI 2  10 log
I 0 r22
 r1 
I1
TI 2  10 log  10 log 
I0
 r2 
r1
TI 2  TI 1  20 log
r2
r2
TI 2  TI 1  20 log
r1
2
 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: keras–lemah-keras atau
lemah-keras-lemah
Frekuensi 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 = F
F2 = 102 %F = 1,02F
 Ditanya: fp
 Jawab:
f2
1,02F

 1,01
f1
F
dari pers:
l
f 
2l
F

Diperoleh:
f2

f1
f 2  1,01 f1  1,01400  404Hz
F2
F1
Maka:
fp = f1 – f2
= 400 – 404
= 4 Hz
Efek Doppler
Secara umum
dirumuaskan:
fp 
atau
fp
v  vp
v  vs
fs
fs

v  v p v  vs
dengan:
fp = frekuensi yang
diterima pendengar
fs = frekuensi sumber
bunyi
v = cepat rambat bunyi
vs= kecepatan sumber
bunyi
vp = kecepatan
pendengar
bila terdapat angin yang berhembus
dengan kecepatan va, maka efek doppler
dirumuskan:
v  va   v p
fp 
v  va   vs
fs
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 ?