BAB 2 : GELOMBANG BUNYI
A. PENGERTIAN GELOMBANG BUNYI
Bunyi merupakan suatu rangsangan yang di-rasakan alat pendengaran.
Sedangkan Gelombang bunyi adalah gelombang longitudinal yang terjadi
karena adanya rapatan dan renggangan medium baik gas, cair, maupun padat
.
Gelombang bunyi dihasilkan oleh benda yang bergetar sehingga
menyebabkan gangguan kerapatan pada medium. Gangguan ini berlangsung
melalui interaksi molekul- molekul medium sepanjang arah perambatan
gelombang. Adapun molekul hanya bergetar ke depan atau ke belakang di
sekitar posisi kesetimbangan, Tetapi, tidak semua getaran menghasilkan
bunyi. Contohnya ketika kita menjatuhkan benda yang ringan, misalnya
sesobek kertas di atas lantai.
B. SIFAT-SIFAT GELOMBANG BUNYI
Bunyi sebagai gelombang mempunyai sifat-sifat sama dengan sifat-sifat dari gelombang. Dengan demikian sifat- sifat bunyi yaitu:
1.Dapat dipantulkan (refleksi)Bunyi dapat dipantulkan terjadi apabila
bunyi mengenai permukaan benda yang keras, seperti permukaan dinding
batu, semen, besi, kaca dan seng.
Contoh : Suara kita yang terdengar lebih keras di dalam gua akibat dari pemantulan bunyi yang mengenai dinding gua.
2.Dapat dibiaskan (refraksi)Refraksi adalah pembelokan arah lintasan
gelombang setelah melewati bidang batas antara dua medium yang berbeda.
Contoh : Pada malam hari bunyi petir terdengar lebih keras daripada siang hari karena pembiasan gelombang bunyi.
3.Dapat dipadukan (interferensi)Interferensi adalah sampainya dua buah sumber bunyi yang koheren ke telinga kita.
Contoh : Dua pengeras suara yang dihubungkan pada sebuah generator
sinyal (alat pembangkit frekuensi audio) dapat berfungsi sebagai dua
sumber bunyi yang koheren.
4.Dapat dilenturkan (difraksi)Difraksi adalah peristiwa pelenturan gelombang bunyi ketika melewati suatu celah sempit.
Contoh : Kita dapat mendengar suara orang diruangan berbeda dan
tertutup, karena bunyi melewati celah-celah sempit yang bisa dilewati
bunyi.
C. SYARAT- SYARAT TERDENGARNYA BUNYI
Bunyi terdengar, jika terpenuhi tiga syarat, yaitu:
1.
Sumber bunyi
Sumber bunyi adalah semua benda yang bergetar dan menghasilkan suara
merambat melalui medium atau zat perantara sampai ketelinga.
Contohnya berbagai alat musik, seperti gitar, biola, piano, drum,
terompet, dan seruling.Bunyi dihasilkan oleh benda yang bergetar.
Hal-hal yang membuktikan bahwa bunyi dihasilkan oleh benda yang bergetar
adalah : Ujung penggaris yang digetarkan menimbulkan bunyi. Pada saat
berteriak, jika leher kita dipegangi akan terasa bergetar.Dawai gitar
yang dipetik akan bergetar dan menimbulkan bunyi. Kulit pada bedug atau
gendang saat dipukul tampak bergetar.
2.
Medium
Medium adalah zat perantara tempat merambatnya bunyi. Contohnya
udara, air, dan kayu. Tanpa medium perantara bunyi tidak dapat merambat
sehingga tidak akan terdengar. Berdasarkan penelitian, zat padat
merupakan medium perambatan bunyi yang paling baik dibandingkan zat cair
dan gas.
3.
Pendengar
Berdasarkan frekuensinya, gelombang bunyi dapat dibedakan menjadi tiga macam, yaitu:
a. Gelombang infrasonik, yaitu gelombang bunyi yang mempunyai
frekuensi di bawah 20 Hz. Binatang yang bisa mendengar bunyi infrasonik
diantaranya: anjing, jangkrik, angsa, dan kuda.
b. Gelombang audiosonik, yaitu gelombang bunyi yang mempunyai
frekuensi antara 20 Hz sampai 20.000 Hz. Yang bisa mendengar bunyi
audiosonik diantaranya adalah manusia.
c. Gelombang ultrasonik, yaitu gelombang bunyi yang mempunyai
frekuensi diatas 20.000 Hz. Binatang yang bisa mendengar bunyi
ultrasonik diantaranya adalah kelelawar dan lumba-lumba.
D. ISTILAH – ISTILAH DALAM BUNYI
1.Nada adalah bunyi yang frekuensinya teratur, misalnya bunyi berbagai alat musik.
2.Desah adalah bunyi yang frekuensinya tidak teratur, misalnya bunyi daun tertiup angin dan bunyi gemuruh ombak.
3.Warna bunyi (timbre) adalah Dua nada yang mempunyai frekuensi sama
tetapi bunyinya berbeda, misalnya : nada yang dihasilkan oleh piano dan
gitar, seruling dan terompet, atau suara laki-laki dan suara perempuan.
4.Dentum adalah bunyi yang berlangsung sangat singkat tetapi
kadang-kadang sangat kuat, misalnya : bunyi meriam, senapan, dan bom.
E. CEPAT RAMBAT GELOMBANG BUNYI
Bunyi merambat dengan kecepatan berbeda, bergantung pada medium yang
dilaluinya. Secara umum, gelombang bunyi dalam suatu medium menjalar
dengan laju:
v= √((modulus kekenyalan medium)/(kerapatan medium))
a. Cepat Rambat Gelombang Bunyi pada Gas
Adapun pada medium gas misalnya udara, laju bunyi dirumuskan:
Keterangan:
v = laju gelombang bunyi (m/s)
γ = konstanta laplace
R = tetapan gas ideal (8,314 J/ mol. K)
T = suhu mutlak gas (K)
M = massa molar gas (untuk udara bernilai 29×103 kg/mol)
b. Cepat Rambat Gelombang Bunyi pada Fluida
Laju gelombang bunyi dalam fluida dirumuskan dengan:
Keterangan:
v = laju gelombang bunyi (m/s)
B = modulus Bulk (Pa)
ρ = massa jenis fluida (kg/ m3)
c. Cepat Rambat Gelombang Bunyi pada Zat Padat
Pada medium zat padat, misalnya besi, laju bunyi dirumuskan sebagai berikut:
F. EFEK DOPPLER
Istilah Efek Doppler diambil dari nama seorang fisikawan Austria,
Christian Johanm Doppler. Efek Doppler adalah peristiwa berubahnya
frekuensi bunyi yang diterima oleh pendengar karena adanya perubahan
jarak (gerak relatif) antara sumber bunyi dan pendengar.
Misalnya ketika Anda naik bis dan berpapasan dengan bis lain yang
sedang membunyikan klakson, maka akan terdengar suara yang lebih tinggi,
berarti frekuensinya lebih besar dan sebaliknya ketika bis menjauhi
anda, bunyi klakson terdengar lebih rendah, karena frekuensi bunyi yang
didengar berkurang.
Frekuensi bunyi yang diterima pendengar lebih besar dari pada
frekuensi sumbernya jika jarak antara sumber dan pendengar semakin
dekat. Sebaliknya, frekuensi bunyi yang diterima pendengar lebih kecil
dari pada frekuensi sumbernya jika jarak antara sumber dan pendengar
semakin jauh.
Secara matematis, frekuensi yang diterima pendengar memenuhi persamaan:
Keterangan:
fp = frekuensi bunyi yang diterima pendengar (Hz)
fs = frekuensi bunyi yang dipancarkan sumber (Hz)
V = cepat rambat bunyi (m/s)
Vp= kecepatan pendengar (m/s)
Vs = kecepatan sumber bunyi (m/s)
Dari persamaan tadi, Vp dan Vs dapat bernilai positif atau negatif dengan ketentuan sebagai berikut:
a.Jika sumber bunyi atau pendengar tidak bergerak (diam) nilai dan selalu sama dengan nol.
b.Nilai positif jika pengamat mendekati sumber. Sebaliknya, bernilai negatif jika pengamat menjauhi sumber.
c.Nilai positif jika sumber menjauhi pengamat. Sebaliknya, bernilai negatif jika sumber mendekati pengamat.
G. FENOMENA DAWAI DAN PIPA ORGANA
a.
Dawai
Seutas dawai atau senar yang kedua ujungnya terikat jika digetarkan akan
membentuk gelombang stasioner. Getaran ini akan menghasilkan bunyi
dengan nada tertentu, bergantung pada jumlah gelombang yang terbentuk
pada dawai tersebut. Pola gelombang stasioner ketika terjadi nada dasar
(harmonik pertama), nada atas pertama ( harmonik kedua), dan nada atas
kedua (harmonik ketiga) adalah seperti yang ditunjukkan pada gambar
dibawah ini:
Frekuensi nada yang dihasilkan bergantung pada pola gelombang yang
terbentuk pada dawai. Berdasarkan gambar diatas, panjang gelombang nada
dasar, nada dasar pertama, dan nada dasar kedua berturut- turut 2L, L,
dan 2/3L. Secara umum, ketiga panjang gelombang tersebut dapat
dinyatakan dengan persamaan:
λn= 2L/(n+1)
Dengan demikian, frekuensi nada yang dihasilkan dawai memenuhi persamaan:
keterangan :
fn = frekuensi nada ke- n
(Hz)v = cepat rambat gelombang dalam dawai,
L = panjang dawai
Nilai n = 0, 1, 2, …, yaitu bilangan yang menyatakan nada dasar, nada
atas pertama, nada atas kedua, dan seterusnya.Kecepatan rambat
gelombang pada tali (dawai) memenuhi persamaan:
Menurut Mersenne, frekuensi dawai yang bergetar bergantung pada beberapa faktor, yaitu:
a. Panjang dawai, semakin pendek dawai semakin tinggi frekuensi yang dihasilkan.
b. Tegangan dawai, semakin tegang dawai, semakin tinggi frekuensi yang dihasilkan.
c. Massa jenis bahan dawai, semakin besar massa jenis bahan dawai, semakin rendah frekuensi yang dihasilkan.
d. Penampang dawai, semakin besar luas penampang dawai, semakin rendah frekuensi yang dihasilkan.
Contoh Soal:
Dawai sepanjang 20 cm memiliki massa 20 gr. Jika ujung- ujung dawai
diikat sehingga memiliki tegangan 30 N, maka tentukan: Panjang gelombang
pada nada atas keduanya.
Penyelesaian:
l = 60 cm = 0,6 m
m = 20 gr = 2 x 10-2 kg
F = 30 N
n = 2,
λ2=⋯?
λ2= 2L/(n+1)= (2 .0,6 m)/(2+1)= (1,2 m)/3 = 0,4 m
b.
Pipa organa
Resonansi adalah bergetarnya suatu benda akibat benda lain yang
bergetar. Contohnya peristiwa pada saat gitar dipetik, udara yang ada
dalam ruangan pada bagian gitar tersebut turut bergetar dengan frekuensi
uang sama dengan frekuensi getaran dawai. Resonansi menghasilkan pola
gelombang stasioner yang terdiri atas perut dan simpul gelombang dengan
panjang gelombang tertentu.Contoh lain peristiwa resonansi adalah pada
pipa organa. Ada dua jenis pipa organa, yaitu pipa organa terbuka dan
pipa organa tertutup.
1) Pipa organa terbukaApabila pipa organa ditiup maka udara- udara
dalam pipa akan bergetar sehingga menghasilkan bunyi. Gelombang yang
terjadi merupakan gelombang longitudinal. Pola gelombang stasioner yang
terjadi pada nada dasar, nada atas pertama, dan nada atas kedua adalah
seperti pada gambar dibawah ini. (Prinsip)
Pola nada berikutnya merupakan penambahan setengah gelombang dari pola sebelumnya dengan panjang pipa tetap.
Dari gambar diatas, panjang gelombang nada dasar, nada atas pertama, dan
nada atas kedua berturut- turut 2 L, L , dan 2/3 L. Sama dengan pada
adawai, ketiga panjang gelombang ini dapat dinyatakan dengan persamaan:
λn= 2L /(n+1)
2) Pipa organa tertutup
Pola gelombang pada pipa organa tertutup adalah :
Dari gambar diatas. Panjang gelombang nada dasar, nada atas pertama
dan nada atas kedua berturut- turut 4L, 4/3 L, dan 4/5 L. Secara umum
diperoleh :
λn= 4L/(2n+1)
H. INTENSITAS DAN TARAF INTENSITAS
a.Intensitas bunyi
Intensitas bunyi adalah daya rata- rata per satuan luas yang datang
tegak lurus arah rambatan. Gelombang merupakan rambatan energi getaran.
Jika ada gelombang tali berarti energinya dirambatkan melalui tali
tersebut. Bunyi di rambatkan dari sumber ke pendengar melalui udara.
Yang menarik bahwa bunyi disebarkan dari sumber ke segala arah.
Jika seseorang berdiri berjarak R dari sumber akan mendengar bunyi maka
bunyi itu telah tersebar membentuk luasan bola dengan jari- jari R.
Berarti energi yang diterima pendengar itu tidak lagi sebesar sumbernya.
Sehingga dapatlah dihitung besarnya intensitas bunyi tersebut. Secara
matematis dapat dituliskan :
keterangan :
I = intensitas bunyi (W/ m2)
P = daya sumber bunyi (W)
A = luas (m2)
Jika sumber bunyi memancarkan bunyi secara isotropik (menyebar ke
segala arah sama rata), luas yang dimaksud sama dengan luas permukaan
bola, yaitu:
b.Taraf intesitas bunyi
Taraf intensitas bunyi adalah perbandingan logaritmik antara intensitas bunyi dengan intensitas ambang pendengaran.
Taraf intensitas bunyi dinyatakan dalam desibel (dB), secara matematis ditulis :
keterangan :
TI = taraf intensitas (dB)
I = intensitas (watt/m2)
Io = intensitas ambang pendengar (10-12 watt/m2)
sumber :https://www.lesprivatebandung.com/materi-fisika-sma-ipa-kelas-xii-bab-2-gelombang-bunyi/
