UPBJJ-UT JAKARATA POKJAR KAB. BEKASI
SMPN CIKARANG UTARA
MASA REGISTRASI 2016.1
Modul 9
Gelombang Bunyi
Pendahuluan
Kita
dapat merngenal, merasakan, dan mengamati gejala gelombang dalam kehidupan
sehari-hari, misalnya gelombang pada tali, gelombang air, gelombang bunyi,
gelombang gempa, dan gelombang cahaya.semua gelombang berasal dari sumber
gelombang, yaitu benda yang bergetar. Energi getaran ini biasanya dibawa oleh
gelombang melalui medium tertentu. Namun gelombang cahaya adalah gelombang
elektromagnetik yang merambat tanpa medium. Gelombang itu kemudian ditangkap
oleh detektor, misalnya gelombang bunyi ditangkap telinga, gelombang cahaya
ditangkap mata, gelombang gempa oleh
seismograf, dan sebagainya.
KEGIATAN BELAJAR 1
Gelombang
A.
Pengertian
Gelombang
Gelombang adalah gangguan periodik yang bergerak menjauhi
sumber dan membawa energi. Gerak periodik itu bias berupa perubahan bolak balik
tinggi permukaan pada gelombang air, perubahan bolak-balik tekanan udara pada
gelombang bunyi, perubahan bolak-balik kuat medan magnetik pada gelombang
cahaya.
B.
Pulsa
Pada Tali
Gelombang dapat dipandang sebagai rangkaian pulsa dan
kita mudah untuk memvisualisasikan apa yang sedang terjadi. Pulsa bergerak
lambat pada tali yang berat dan kendor, dan bergerak cepat pada tali yang
ringan dan tegang. Ukuran berat atau
ringan di sini berarti massa persatuan panjang tali, bukan berat total tali.
Jika massa persatuan panjang tali adalah besar, maka pulsa bergerak lambat
karena masing-masing bagian tali mempunyai inersia besar sehingga akan
menanggapi gaya-gaya yang bekerja secara lambat. Jika tali direntangkan secara
tegang, maka kecepatan pulsa akan tinggi karena kecenderungan tali untuk
menjadi lurus lebih besar.
C.
Asas
Superposisi
Menurut asas superposisi, jika dua pulsa mempunyai ukuran
dan bentuk sama, simpangan dua pulsa itu harus saling meniadakan ketika
keduanya bertemu, kemudian dua pulsa itu kelihatan lagi dan melanjutkan
perjalanannya seperti arah masing-masing pulsa semula. Pada saat saling
meniadakan, energi total dua pulsa itu tersimpan dalam energi kinetik pada
bagian tali tempat keduanya saling meniadakan.
D.
Gelombang
Periodik
Gelombang periodik merupakan barisan pulsa yang teratur,
satu pulsa dikuti oleh pulsa lainnya secara berurutan. Gelombang air, gelombang
bunyi, dan gelombang cahaya hampir selalu periodik. Berbagai jenis gelombang
periodik biasanya mempunyai bentuk gelombang sinusoida. Gelombang sinusoida
merupakan gelombang yang umum karena partikel-partikel zat dalam suatu medium
yang dilewatinya mengalami gerak harmonik sederhana ketika disimpangkan dari
posisi kesetimbangannya. Dalam menggambarkan gelombang periodik kita
memanfaatkan tiga besaran yang saling berhubungan, yaitu:
1.
kecepatan gelombang ν, yaitu jarak
yang ditempuhsetiap gelombangtiap satuan waktu (biasanya persekon).
2.
panjang gelombang λ, yaitu jarak
antara dua puncak gelombang atau dasr gelombang yang berurutan.
3.
frekwensi ϝ, yaitu jumlah gelombang
yang melewati suatu titik tiap satuan waktu (biasanya per sekon).
Satuan
frekwensi adalah hertz (Hz), 1 Hz = 1 cps (cps
= cycle per second). Untuk frekuensi tinggi digunakan satuan:
1.
kilohertz = 1 kHz = 10ᶾ Hz
2.
megahertz = 1 MHz = 10⁶ Hz
3.
gigahertz = 1GHz = 10⁹ Hz
Amplitudo
gelombang A adalah simpangan maksimum dari posisi kesetimbangan
partikel-partikel yang berosilasi selama gelombang merambat. Kecepatan,
frekuensi, dan panjang gelombang tidak tergantung pada amplitudonya.
E.
Jenis
Gelombang
Gelombang pada tali yang direntangakan termasuk jenis
gelombang mekanis, yaitu gelombang yang melibatkan medium yang bergerak,
berlawanan dengan gelombang elektromagnetik yang tidak perlu medium. Gelombang
pada tali yang direntangakanjuga disebut gelombang transversal karena
segmen-segmen individual tali bergetar tegak lurus pada arah rambatan
gelombang. Gelombang longitudinal terjadi bilamana partkel-partikel individual
medium bergetar searah dengan arah rambatan gelombang. Gelombang bunyi termasuk
gelombang longitudinal.
Gelombang permukaan (misalnya gelombang permukaan air
laut) merupakan gabungan antara gelombang longitudinal dan gelombang
transversal. Kecepatan gelombang air untuk air-dalam tergantung pada panjang
gelombangnya. Makin besar panjang gelombang, makin cepat gelombang itu
merambat.pada air dangkal lintasan molekul-molekul air menyentuh dasar, yang
memperlambat perambatan gelombang. Makin dangkal, makin lambat gelombang itu merambat.
Semua
jenis gelombang yaitu transversal, longitudinal, dan permukaan, dikirimkan oleh
gempa dan dapat dideteksi pada jarak yang sangat jauh. Gelombang longitudinal
adalah yang paling cepat, disusul gelombang transversal, dan akhirnya gelombang
permukaan.
F.
Pemantulan
dan Transmisi Gelombang
Untuk membahas pemantulan dean transmisi gelombang kita
kembali perhatiakan gerak pulsa pada tali yang direntangkan. Ketika pulsa
mencapai ujung tali, pulsa itu bisa dipantulkan kembali ke arah titk awalnya.
Misalnya ujung tali terikat erat pada tiang dan pulsa tegak datang pada ikatan
tali.
Semua
jenis gelombang, tiadak hanya pulsa dalam tali yang direntangkan, menunjukan
pemantulan dan transmisi pada sambungan antara media yang berbeda. Sebagai
contoh, gelombang cahaya dipantulkan sebagian dan ditransmisikan sebagian
ketika merambat dari udara ke kaca, misalnya kaca etalase, meskipun kaca itu
tembus cahaya
G.
Energi
yang dibawa Gelombang
Gelombang membawa energi dari suatu tempat ke tempat
lain. Selama gelombang merambat melalui medium, energi dipindahkan sebagai
energi getaran dari partikel ke partikel medium itu.
Jika
gelombang mengalir dari satu sumber ke segala arah, gelombang itu adalah
gelombang tiga-dimensi. Sebagai contoh,
gelombang bunyi yang merambat di udara terbuka, gelombang gempa, dan gelombang
cahaya.
H.
Hubungan
Intensitas dengan Amplitudo dan Frekuensi
Kita dapat memperoleh hubungan antara energi yang dibawa
gelombang, atau intensitas I, dan
amplitudo A serta frekuensi f. Untuk gelomban sinusoida dengan
frekuensi f, partikel-partikel
bergerakharmonik sederhana selama gelombang merambat, maka setiap partikel
mempunyai energi E=⅟₂kA².
I.
Gelombang
Diam
Untuk memahami terbentuknya gelombang diam, kita
memperluas pengertian tentang pulsa dalam tali dipantulkan dan apa yang terjadi
jika dua pulsa yang merambat dalam arah berlawanan bertemu. Bilamana pulsa
dalam tali dipantulkan pada ujung tetap, pulsa terpantul balik. Dapat
diterapkan pada gelombang, asas superposisi dapat dinyatakan sebagai berikut:
Bilamana
dua gelombang atau lebih dengan sifat sama merambat melalui suatu titik pada
waktu yang sama, pergeseran pada titik itu merupakan jumlah
pergeseran-pergeseran sesaat dari gelombang-gelombang individual.
Asas
superposisi itu berlaku untuk semua jenis gelombang, termasuk gelombang pada
tali yang direntangkan, gelombang bunyi, gelombang air, dan gelombang cahaya.
KEGIATAN BELAJAR 2
Bunyi
A.
KARAKTERISTIK
BUNYI
Bunyi
dihasilkan oleh benda yang bergetar, misalnya gitar yang dipetik, gong yang
dipukul, terompet yang ditiup, dan sebagainya. Ada dua aspek penting untuk
bunyi bagi pendengar, yaitu keras (loudness)
dan titik nada (pitch).
Titik nada bunyi berhubungan dengan apakah bunyi itu
tinggi atau rendah. Besaran fisika yang menentukan titik nada adalah frekuensi.
Makin rendah frekuensi, makin rendah titik nada, dan makin tinggi frekuensi,
makin tinggi pula titik nadanya.
Bunyi dengan frekuensi diluar jangkauan terdengar dapat
mencapai telinga, tetapi kita biasanya tidak menyadarinya. Frekuensi diatas 20.000
Hz disebut ultrasonik (jangan dikacaukan dengan supersonik yang digunakan bagi
benda yang sedang bergerak dengan kecepatan melebihi kecepatan suara).
Gelombang bunyi yang mempunyai frekuensi di bawah
jangnkauan terdengar disebut infrasonik. Sumber-sumber infrasonik antara lain
termasuk gempa, halilintar, gunung api, dan gelombang-gelombang yang dihasilkan
oleh mesin-mesin berat.
B.
RAMBATAN
GELOMBANG BUNYI
Bunyi adalah gelombang longitudinal dan terdiri dari
fluktuasi dan tekanan udara (atau medium lain) dalm lintasan gelombang
bunyimenjadi lebih rapat dan lebih renggang secaraa bergantian.
Kecepatan bunyi berbeda-beda dalam berbagai zat. Di udara
pada 20 C dan 1 atm, bunyi merambat dengan kecepatan 343 m/s. Kecepatan ini
bertambah sesuai dengan kenaikan temperatur. Di dalam air pada 20 C dan 1 atm,
bunyi merambat dengan kecepatan 1440 m/s. Dalam kayu (mahogany) pada 20 C dan 1
atm, bunyi merambat dengan kecepatan 4300 m/s.
C.
INTERFERENSI
GELOMBANG BUNYI
1.
Intrumen Musik Tiup
Gelombang
longitudinal juga menunjukan gejala interferensi. Gelombang diam yang terjadi
dalm kolom udara melukiskan gejala ini, karena gelombang itu dihasilkan oleh
interferensi gelombang bunyi yang bergerak bolak-balik antara ujung-ujungnya.
Pada ujung terbuka molekul- molekul udara dapat bergerak keluar dan masuk
secara bebas, sehingga pada ujung terbuka terjadi perut (atau antisimpul)
dimana amplitudo maksimum selalu ditemukan.
2.
Layangan
Jika
dua garputala yang mempunyai frekuensi sedikit berbeda dipukul pada sat yang
sama, suara yang didengar berfluktuasi intensitasnya. Pada suatu saat kita
mendengar nada keras, kemudian lemah, kemudian keras lagi, lemah dan
seterusnya. Periode keras terjadi
bilamana gelombang-gelombang dari dua garputala mengalami interferensi
konstruktif, sehingga saling memperkuat. Periode sunyi terjadi bilamana
gelombang-gelombang itu mengalami interferensi destruktif, sehingga saling
meniadakan sebagian atau seluruhnya. Denyutan keras dan lemah yang teratur ini
disebut layangan.
D.
EFEK
DOPPLER
Perubahan frekuensi bunyi yang disebabkan oleh gerak
relatif sumber dan pendengar disebut efek Doppler. Asal usul efek Doppler dapat
dijelaskan dengqan lugas. Selama sumber yang sedang bergerak memancarkan
gelombang-gelombang bunyi, sumber itu cenderung menyusul rambatan gelombang
bunyi dalam arah yang sama.
E.
INTENSITAS
BUNYI
Intensitas didefinisikan sebagai energi yang diangkut oleh
gelombang per satuan waktu melewati satu satuan luas. Intensitas gelombang
sebanding dengan kuadrat amplitudonya. Karena energi per satuan waktu adalah
daya, satruan intensitas adalah W/ m².
Karena alasan tersebut hubungan antara perasaan subjektif
tentang keras bunyi dan besaran yang dapat diukur secara fisis “intensitas”
bisanya digunakan besaran tingkat intensitas bunyi yang mempunyai skala
logarimik. Satuan dalam skala ini adalah bel, menurut Alexander Bell
(1847-1922), atau lebih umum dengan decibel (dB), 1 dB=0,1 bel. Tingkat
intensitas bunyi ß didefinisikan dalam intensitas I sebagai ß (dalam dB)= 10
log 
F.
PENERAPAN
GELOMBANG BUNYI
1.
Sonar
Pemantulan
gelombang bunyi dapat digunakan untuk mengukur jarak, misalnya untuk mengukur
ke dalam laut, lokasi karang, bangkai kapal tenggelam, dan sebagainya. Teknik
yang digunakan disebut sonar (sound navigation ranging)
2.Tanggapan
pengeras suara
Yang
menyatakan bahwa sebuah pengeras suara, yang menyatakan bahwa sebuah pengeras
suara kualitas tinggi mamu menghasilkan frekuensi-frekuensi dari 30 Hz sampai
18000 Hz dengan intensitas seragam ±3 dB.
3. Deru
Pesawat Terbang
Pesawat
jet yang berada pada jarak 30 m mempunyai intensitas 100 W/m² dan tingkat
intensitas 140 dB.
Comments