* GELOMBANG AKUSTIK PENGERTIAN AKUSTIK PERSAMAAN GELOMBANG AKUSTIK IMPEDANSI AKUSTIK INTENSITAS AKUSTIK BESARAN-BESARAN AKUSTIK REFLEKSI DAN TRANSMISI GELOMBANG REFRAKSI GELOMBANG

* PENGERTIAN AKUSTIK Bila tidak ada gelombang di udaratekanan udara = Po (tekanan atmosfir) Bila ada gelombang di udaratekanan udara = P (tekanan udara sesaat) Tekanan Akustikp = P Po Gelombang Akustik (Suara, Bunyi)gelombang tekanan akustiktekanan akustik berubah-ubah

* Gelombang akustik di udara TekananJarakPPop = P - Po

* PERSAMAAN GELOMBANG AKUSTIKu xx + dx Adx

*Massa tetapKondensasi = fraksi perubahan rapat massa

*Udara dianggap sebagai gas ideal : = stress (tegangan)Y = modulus Young = strain (regangan)

*pmAHukum Newton :

*Proses dianggap sebagai adiabatik :Perbandingan panas jenis

*Kecepatan di dalam gas :Kecepatan di dalam cairan :Kecepatan di dalam padatan :B = modulus bulk isotermalY = modulus Young = perbandingan Poisson = perbandingan panas jenis

*Contoh 2.1 :Hitung kecepatan gelombang akustik di udara pada tekanan 1 atm dan 20oC. Jawab :

*Contoh 2.2 :Hitung kecepatan gelombang akustik di air pada tekanan 1 atm dan 20oC. Jawab :

*Kecepatan gelombang akustik di dalam gaspada tekanan 1 atmosfir

GasTemperatur[oC]Rapat Massa[kg/m3]Perbandingan Panas JenisKecepatan[m/s]Udara01,2931,402331,5Udara201,211,402343O201,431,400317,2CO201,981,304258H200,091,4101269,5Uap air1000,61,324404,8

*Kecepatan gelombang akustik di dalam cairan

CairanTemperatur[oC]Rapat Massa[kg/m3Modulus Bulk[G Pa]Kecepatan[m/s]Air209982,181481Air1310262,281500Alkohol207901,051150Minyak209502,251540Air Raksa201360025,31450Terpentin208701,071250Gliserin2012604,941980

* IMPEDANSI AKUSTIKGelombang dalam arah x positip[Rayl]

*Impedansi karakteristik dari berbagai gas

GasTemperatur[oC]Rapat Massa[kg/m3]Kecepatan[m/s]Impedansi Karakteristik[Rayls]Udara01,293331,5428Udara201,21343415O201,43317,2512CO201,98258532H200,091269,5114Uap air1000,6404,8242

*Impedansi karakteristik di dalam berbagai cairan

CairanTemperatur[oC]Rapat Massa[kg/m3Kecepatan[m/s]Impedansi Karakteristik[MRayls]Air2099814811,48Air13102615001,54Alkohol2079011500,91Minyak2095015401,46Air Raksa2013600145019,72Terpentin2087012501,09Gliserin20126019802,50

*Impedansi karakteristik di dalam berbagai padatan

PadatanRapat Massa[kg/m3]Kecepatan[m/s]Impedansi Karakteristik[MRayls]Karet110024002,64Plastik118026703,15Tembaga8900500044,5Baja7800585045,63Alumunium2700630017,01Beton260031008,06Kayu45035001,58

* INTENSITAS AKUSTIKPerpindahan partikelKecepatan partikelTekanan akustikAnalogi antara Akustikdan ListrikP tegangan listrikV arus listrikZ impedansi I daya listrik[W/m2]

* BESARAN-BESARAN AKUSTIKBesaran Acuan (di udara)Tekanan Pref = 20 PaIntensitas Iref = 10-12 W/m2

Satuan dB (desibel)Tingkat tekanan suara (Sound Pressure level)

Tingkat intensitas suara (Intensity Level)

*Some sound levels (dB)

Threshold of hearing0Rustle of leaves10Whisper (at 1 m)20City street, no traffic30Office, classroom50Normal conversation (at 1 m)60Jackhammer ( at 1 m)90Rock group110Threshold of pain120 Jet engine (at 50 m)130Saturn rocket (at 50 m)200

* Ambang pendengaran (threshold of hearing) dan ambang kesakitan (threshold of pain) pada frekuensi 1000 Hz

Tingkat intensitas suara0 dB120 dBTingkat tekanan suara0 dB120 dBIntensitas suara10-12 W/m21 W/m2Tekanan suara20 Pa20 PaKecepatan partikel48 nm/s48 mm/sPerpindahan partikel8 pm8 m

* REFLEKSI DAN TRANSMISI GELOMBANG

PiPrPtMedium 1 Z1Z2 Medium 2 x = 0Syarat batas pada x = 0

*Faktor RefleksiFaktor Transmisi

*

*Contoh 2.3 :Sebuah pesawat jet terbang rendah di atas laut (udara = 1,21 kg/m3, cudara = 343 m/s). Seorang pengamat yang sedang berada di atas perahu mengukur tingkat tekanan suaranya menggunakan Sound Pressure Level Meter (SPL Meter) dan alat ini menunjukkan 100 dB (re 20 Pa). Seorang pengamat lain yaitu seorang penyelam yang berada di dalam laut (air laut = 998 kg/m3, cair laut = 1480 m/s) juga mengukur tingkat tekanan suaranya menggunakan SPL Meter khusus untuk medium air (re 0,1 Pa). Berapa dB yang akan ditunjukkan oleh SPL Meter yang dibawa oleh penyelam ?

*Jawab :PiPtUdaraAir

*PiPtUdaraAirPr

*Koefisien Refleksi Daya :Koefisien Transmisi Daya :

*

*PiPtPrIiIrIt

*Contoh 2.4 :Suatu gelombang akustik datang tegak lurus dari baja (baja = 7700 kg/m3, cbaja = 5850 m/s) ke dalam air (air= 998 kg/m3, cair = 1480 m/s). Hitung koefisien transmisi dan refleksi dayanya.Jawab :

*

prpiptMedium 1 Z1Z2 Medium 2x yirt REFRAKSI GELOMBANG

*Syarat batas pada x = 0 tekanan akustikHukum Snellius

*Syarat batas pada x=0 Kecepatan partikel normal: A1

*Koefisien refleksi Rayleigh

*Hal khusus 1 c1 > c2Mendekati normalNormalbajaairti

*Hal khusus 2 c1 < c2Menjauhi normalNormalplastikbajati

*Hal khusus 3 c1 < c2Pemantulan sempurnaNormalplastikbajati

*Contoh 2.5 : Hitung sudut bias pada bidang batas baja-air.Hitung persentase intensitas yang diteruskan ke airSuatu gelombang akustik menjalar melalui tiga medium, yaitu plastik (plastik = 1180 kg/m3, cplastik = 2670 m/s), baja (baja = 7800 kg/m3, cbaja = 5850 m/s) dan air (air = 998 kg/m3, cair = 1481 m/s). Bila sudut datang pada bidang batas plastik-baja adalah 20o

*Plastikc1 = 2670 m/sbajac2 = 5850 m/sairc3 = 1481 m/s20o11o48,6o48,6o

*

*Koefisien refleksi RayleighPemantulan sempurna

*Transmisi sempurna

*

*I = sudut intromission

*Suatu gelombang akustik datang dari suatu cairan ke suatu padatan. Bila datangnya tegak lurus (sudut datang 0o), maka koefisien transmisi dayanya adalah 97,6 % sedangkan bila sudut datangnya sebesar 15,4o akan terjadi pemantulan sempurna. Pada sudut datang berapa akan terjadi transmisi sempurna ?Contoh 2.6:

*