Transcript • Halo bulan disebabkan oleh pembiasan cahaya bulan yang merupakan cermin sinar matahari, dari kristal es di bagian atas atmosfer.

• Halo bulan disebabkan oleh pembiasan cahaya bulan yang
merupakan
cermin
sinar
matahari,
dari
kristal es di bagian atas atmosfer. Kristal es ini berasal dari
pembekuan super tetesan air dingin dan ada di awan
cirrus yang terletak di ketinggian 20.000 kaki atau lebih. Kristal ini
berperilaku
seperti
permata
pembiasan,
dan
mencerminkan
ke
arah
yang
berbeda.
Cincin yang muncul di sekitar bulan berasal dari sinar yang
melewati
sisi
enam
kristal
es
di
atmosfer
tinggi.
Kristal es ini membiaskan atau menekuk cahaya dengan cara yang
sama
seperti
belokan
lensa
kamera
cahaya.
Ciincin
ini memiliki diameter 22 derajat. Kadang-kadang, jika beruntung,
bisa dilihat cincin kedua, yang berdiameter 44 derajat.
Bentuk kristal es menghasilkan fokus cahaya ke dalam sebuah
cincin.
Karena
kristal
es
biasanya
memiliki
bentuk
yang sama, yaitu bentuk heksagonal, maka cincin bulan hampir
selalu berukuran sama. Lingkaran cahaya bisa dihasilkan
oleh sudut pandang yang berbeda dalam kristal, dan lingkaran
cahaya dapat dibentuk dengan sudut 46 derajat.
BUNYI
Gelombang Bunyi
Gelombang Bunyi: Kita anggap Sembarang
Gelombang Longitudinal sebagai gelombang bunyi
Gelombang Mekanik, baik transversal maupun
longitudinal, berjalan dalam sebuah medium.
Medium gelombang bunyi umumnya adalah udara.
Udara adalah fluida.
Istilah dan terminologi
Sumber titik (Point source):
ukuran sumber emisi kecil
dibandingkan jarak antara
sumber dan pengamat.
Muka gelombang (Wave front):
permukaan dengan fasa sama.
Sinar (Rays): tegak lurus terhadap
wave front, arah penjalaran.
Pada radius besar (jauh dari sumber titik):
Muka gelombang sferis  muka gelombang planar
Fungsi Gelombang
y(x,t) = ymsin(kx-wt)
Gelombang Transversal
Gelombang Longitudinal
s(x,t) = smcos(kx-wt)
s: perpindahan (displacement) dari posisi setimbang
Fungsi sin dan cos identik untuk fungsi gelombang,
berbeda hanya pada konstanta fasa. Kita
menggunakan cos untuk perpindahan.
sin(q+90˚)=cosq
Contoh gelombang menjalar
Amplitudo Tekanan
∆p(x,t) = ∆pmsin(kx-wt)
∆p: perubahan tekanan dalam medium karena
kompresi (∆p >0) atau ekspansi (∆p <0)
∆p(x,t) dan s(x,t) berbeda fasa 90˚
Artinya jika s maksimum, p adalah 0
Laju Gelombang
Gelombang Transversal (Tali):
v
Tegangan
F

elastisitas
Densitas Linier
inersial
Modulus Bulk
B
Gelombang Bunyi (Longitudinal):
v
B
Modulus Bulk

Densitas Volume
P
V / V
elastik
inersial
v
v
B

 RT
M
T = Suhu Mutlak (K)
R = Konstanta gas
R = 8,314 J/mol. K
M = massa molar gas
M(gas) = 29 x 10-3 kg/mol
 = konstanta
gas = 1,4

• Mengapa suara yang didengar pada
malam hari lebih jelas dibandingkan
dengan siang hari?
Intensitas
Gelombang Transversal (Tali):
1
2 2
P  vw ym
2
Gelombang Bunyi (Longitudinal):
P 1
2 2
I   vw sm
A 2
P: daya
A: luas area yang
meng-intercept bunyi
Hubungan Tekanan dan Amplitudo Perpindahan
∆pm = (w)Sm
Intensitas Bunnyi Sumber Titik
Luas Wavefront pada jarak r dari sumber:
A = 4pr2
Ps
Ps
I 
2
A 4pr
Skala Decibel
Bagaimana mengukur ke-nyaring-an bunyi?
Level bunyi dapat berubah beberapa besaran orde (orders of
magnitude).
Karena iti, tingkat bunyi b didefinisikan sebagai:
I
b  10dB log
I0
decibel
Catatan: Jika I berubah
jadi 10 kali, b bertambah 1.
10-12 W/m2, ambang
pendengaran manusia
• Apa perbedaan tinggi rendahnya bunyi
dengan kuat lemahnya bunyi?
• Tinggi rendah bunyi bergantung pada
frekuensi getaran sumber bunyi
• Kuat bunyi bergantung pada besarnya
amplitudo
• Faktor-faktor yang memengaruhi frekuensi nada
alamiah sebuah senar atau dawai menurut
Marsenne adalah sebagai berikut.
1) Panjang senar, semakin panjang senar semakin
rendah frekuensi yang dihasilkan.
2) Luas penampang, semakin besar luas
penampang senar, semakin rendah frekuensi
yang dihasilkan.
3) Tegangan senar, semakin besar tegangan senar
semakin tinggi frekuensi yang dihasilkan.
4) Massa jenis senar, semakin kecil massa jenis
senar semakin tinggi frekuensi yang dihasilkan.
• Faktor-faktor yang memengaruhi kuat
bunyi adalah:
1) amplitudo,
2) jarak sumber bunyi dari pendengar,
3) jenis medium.
Interferensi
Dua gelombang identik dari dua sumber titik berbeda
memiliki perbedaan fasa pada sembarang titik yang
bergantung pada PERBEDAAN PANJANG LINTASAN ∆L
Jika L1 = L2, maka terjadi
interferensi konstruktif.
Jika tidak, kita harus
pelajari situasinya.
k
Interferensi
Perubahan lintasan 
Perubahan fasa 2p
x  x+
y2 t   ym sin kx  wt   
y1 t   ym sin kx  wt 
kx  kx+2p

L

2p

 = 0: konstruktif
 = p: destruktif
lainnya: diantaranya

L

2p
2p

Interferensi

Konstruktif:
Destruktif:
 = 0: konstruktif
 = p: destruktif
lainnya: diantaranya
L

2p
L  m
1 

L  m  

2 
m=0,1,2, ...
 = m(2p), m = 0,1,2, ...
 = (m+1/2)(2p), m = 0,1,2, ...
Pipa : Gel Berdiri dalam Tabung
SYARAT BATAS:
Ujung Tertutup: s = 0, harus jadi node utk s
∆p=∆pm, antinode utk ∆p
Ujung Terbuka: s = sm, harus jadi antinode
untuk s
∆p=0, node untuk ∆p
Resonansi Bunyi
Tinjau pipa dengan panjang L, satu ujungnya terbuka,
ujung lainnya tertutup.
Pada resonansi, perpindahan antinode pada ujung
terbuka, dan perpindahan node pada ujung tertutup.
Resonansi Bunyi …
Ujung Terbuka: antinode
Ujung Tertutup: node
Panjang gelombang terpanjang yang memenuhi syarat
1
v
v
1  L or f1 

4
1 4 L
Frekuensi
resonansi
fundamental
Harmonik:
3v1
5v
f3 
 3 f1 and f 5 
 5 f1
4L
4L
nv
fn 
4L
n  1,3,5...
Resonansi Bunyi …
Pipa terbuka pada kedua ujungnya:
perpindahan antinode pada kedua ujungnya.
Pipe tertutup pada kedua ujungnya:
perpindahan nodes pada kedua ujungnya.
Untuk kedua
kasus tersebut:
v
fn  n
 nf1
2L
n 1, 2, 3
Ekspresi yang sama seperti tali dengan kedua ujungnya
terikat.
Soal
Ketinggian air dalam tabung gelas vertikal yang panjangnya
1.00 m dapat diubah-ubah. Sebuah garpu tala dengan
frekuensi 686 Hz dibunyikan di tepi atas tabung. Tentukan
ketinggian air agar terjadi resonansi.
Misal L adalah panjang kolom udara. Maka kondisi untuk
terjadinya resonansi adalah:
v
nv
fn  n
or Ln 
4L
4f
n  1,3,5,...
343
1 3 5 7
Ln  n
 , , , m
4  686 8 8 8 8
Lair  1.0  Ln  0.875,0.625,0.375,0.125m
Efek Doppler
Efek Doppler terjadi saat terdapat gerak relatif
antara sumber dan detektor/pengamat.
Efek Doppler: perubahan frekuensi (bertambah atau
berkurang) yang disebabkan oleh gerak dari sumber
dan/atau detektor
Untuk pembahasan berikut, laju diukur relatif terhadap
udara, medium tempat menjalarnya gelombang bunyi
Klakson mobil:
Detektor Bergerak, Sumber Diam
Frekuensi yang terdeteksi oleh telinga adalah frekuensi
(rate) detektor mengintercept gelombang. Frekuensi (rate)
tersebut berubah jika detektor bergerak relatif terhadap
sumber.
Contoh: Dua mobil bergerak dengan laju v1 dan v2
Bagi orang yang duduk di mobil 1, dia melihat laju
mobil 2 relatif terhadapnya v2 - v1.
Detektor Bergerak, Sumber Diam
Jika detektor diam :
Jarak tempuh bunyi
dalam waktu t
vt
v

f

t

Perioda dalam
satu satuan
waktu: frekuensi
Jika detektor bergerak mendekati
sumber: jumlah perioda yang
mencapai detektor bertambah. Atau:
f 
vt  vD t 
t
  v  v D 

Dibagi dengan 
untuk mendapatkan
jumlah perioda
dalam waktu t
Detektor Bergerak, Sumber Diam
Jika detektor bergerak mendekati sumber:
v  vD 

f 
f
vD adalah LAJU,
selalu positif
v
Secara umum:
v  vD 

f 
f
v
+ : mendekati S
-: menjauhi S
Sumber Bergerak, Detektor Diam
Sumber diam:
Jarak antara dua
wavefront dengan
perioda T
  vT
Jika sumber bergerak mendekati
detektor : gelombang
termampatkan. Atau:
 vT  vS T

f 
f

v
f  

f 
v

Sumber Bergerak, Detektor Diam
Sumber Bergerak, Detektor Diam
  vT
 vT  vS T

f 
f

Jika sumber bergerak mendekati detektor :
v
f 
f
v  vS 
vS adalah LAJU,
selalu positif
Secara umum:
v
f 
f
v  vS 
-: mendekati D
+: menjauhi D
Efek Doppler secara umum
Secara umum
+ : mendekati S
v  vD 

f 
f
v  vS 
+: menjauhi D
-: menjauhi S
-: mendekati D
Semua laju diukur relatif terhadap medium
propagasi: udara
Laju Supersonik
v
f 
f
v  vS 
Jika vS>v, persamaan Doppler tidak lagi berlaku:
Laju Supersonik
Wavefront berbentuk Kerucut Mach (Mach Cone)
Gelombang Kejut (Shock Wave) akan dihasilkan:
perubahan besar (abrupt) dari tekanan udara
Supersonik
Laju sumber = Laju bunyi
(Mach 1 - sound barrier )
Laju sumber > Laju bunyi
(Mach 1.4 - supersonik )
Peluru dengan Mach 1.01
Menembus Sound Barrier
F-18 –
tepat saat
mencapai supersonik
Peluru (Mach 2.45)
Gelombang Kejut
T-38 Talon
twin-engine, high-altitude,
supersonic jet trainer
Sonic Boom:
Gelombang Kejut dan Sonic Boom