Gelombang Dan Bunyi Dan Thermodinamika

Embed Size (px)

Text of Gelombang Dan Bunyi Dan Thermodinamika

LAPORAN GELOMBANG BUNYI DAN THERMODINAMIKA

Teman kelompok

: Ummi lailatun N : Sutriani : Faridah : Erika Iskandar A : Agus Umaeza : Azzahrotul Fadhilatul H

Dosen pembimbing

: Dra. Hj Hidayati M.pd

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SARJANAWIYATA TAMANSISWA YOGYAKARTA 2011

1

Gelombang dan Bunyi Pelayangan Bunyi (BEAT) Bila gelombang bunyi yang amplitudonya sama tetapi frekuensinya sedikit berbeda merambat dalam daerah yang sama, maka energi yang kita dengar akan berubah-ubah kenyaringannya secara periodik. Peristiwa inilah yang dinamakan pelayangan gelombang. Contoh: Jika kita menggetarkan 2 garputala yang frekuensinya sedikit berbeda. 2 senar gitar yang tidak dibunyikan bersamaan.

Secara sistematis dituliskan, 2 gelombang bunyi Y1 dan Y2 menjalar dalam medium dengan kecepatan amplitudo dan waktu Y1 = W1 dan Y2 = W2 Kecepatan amplitudo waktu yang sama = (Y1 = W1 atau Y2 = W2) yang sama, sedangkan untuk frekuensinya untuk

Ket. F1 f2 Resultan gelombang: y = y1 + y2 = + = =( )

(

+ )

(

)

(

t )

f1 + f2 dan f1 + f2 besarnya hampir sama, sehingga frekuensi yang ditimbulkan antara bagian 1 dan bagian 2 sedikit berbeda. -y1.........................y2

Gelombang y1 dan y2 dengan frekuensi yang sedikit berbeda Rapat 2 Renggang

T

T

= periode gelombang = keras lemah keras = lemah keras lemah =T

T1 = perioda pelayangan T1 = 1 layangan

Padahal frekuensi gelombang y1 = w1 / y2 = w2 Maka = w1 = w + w w2 = w w1 w2 = w

(

)

F = frekuensi layangan (sejumlah layangan per detik) atau f2 = f1 f2 Contoh: 2 garputala digetarkan yang punya f1 = 240 dan f2 = 230, berapa banyak jumlah layangan yang terjadi dalam 5 detik. Diketahui ; f1 = 240 Hz f2 = 238 Hz t=5s jawaban: f = f1 f2 = 240 238 = 2,5 Hz

Garputala menghasikan nada tetap 400 hertz, garputala tadi digetarkan dan didekatkan pada senar gitar hingga terjadi 200 bayangan dalam 5 detik. Berpa frekuensi yang mungkin dihasilkan oleh senar gitar? 3

Diketahui: 400 Hz Jumlah layangan = 20 t=5s f1 = = =4

f2 = f1 f2 f2 = f1 f2 = 400 4 = 396 Hz Getaran pada tongkat / zat padat

L = / = 2 Pada tongkat pula dapat ditimbulkan getaran longitudinal yaitu degan cara menyepit tongkat di satu titik lalu mengesutnya cepat-cepat kesuatu arah dengan kulit halus dan tipis yang sudah ditaburi serbuk damar hingga timbul bunyi yang nyaring. Pada ujung yang dijepit pasti merupakan simpul gelombang dan pada kedua ujung yang lain merupakan perut gelombang. Dengan menjepit tongkkat di seperempat bagiannya diperoleh nada atas yang sama. V=f f= (nada atas)

Kecepatan gelombang longitudinal dalam zat padat lebih besar dibanding kecepatan gelombang longitudinal dalam udara. Vudara = 340 m/s. Sehingga frekuensi dasar tongkat akan lebih tinggi dibanding frekuensi nada dasar pada pipa organa.di udara Tabung kaca

Serbuk gabus

Serbuk gabus mula-mula menyebar keseluruh tabung, setelah tabung bergetar menimbukan bunyi nyaring, maka serbuk gabus akan membentuk gundukan-gundukan perut dan simpul seperti pada gambar. 4

Setelah didapat frekuensi yang cukup besar, sehingga partikel-partikel gas akan meliputi serbuk gabus sepanjang pipa dan akan menimbulkan tumpukan berupa perut dan simpul saat terjadi resonansi. Fbt = Fgas

Interperensi gelombang longitudinal percobaan quincks

s B

A

RSebuah gelombang yang ditimbulkan oleh sumber bunyi masuk kedalam sebuah pipa logam. Didalam pipa ini gelombang dibagi menjadi 2, yang lewat lintasan Sbr dan yang satu ikut lintasan Sar yang dapat diubah-ubah dengan menarik pipa b kekanan. Misal : frekuensi sumber bunyi 340 Hz, rambat gelombang bunyi di udara 340 m/s, maka panjang gelombang :

Jika kedua lintasan sama panjang, maka kedua gelombang akan sampai di R pada saat bersamaan dan getaran yang ditimbulkan oleh kedua gelombang akan sefase. Hasil getaran yang memiliki amplitudo sama besar dengan jumlah amplitudo kedua gelombang disebut interferensi saling memperkuat. Jika tabung digeser kekanan sejauh 25 cm berarti membuat lintasan sebesar Sbr 50 cm lebih panjang daripada lintasan Sar akan menempuh jarak setengah lebih panjang dari pada gelombang disebelah kiri. = 1 m digeser 50 cm = 1/2 hasil dari R akan memiliki interferensi yang saling meniadakan akan terjadi pelemahan, ditunjukan lemahnya suara di R

5

Bila pipa B digeser lagi ke kanan sejauh 25 cm sehingga lintasan Sbr-Sar = 1 m, artinya 1 lebih panjang dibanding Sar dan getaran di R akan saling memperkuat. Kesimpulan interferensi akan saling memperkuat jika : s = 0, 1, 2, 3 dan interferensi saling meniadakan bila s = 1/2 , 11/2 , 21/2 Contoh: Sebatang besi panjang 1 cm dijeppit di tengahnya dan dihubungkan dengan pipa..., bila besi dikesut cepat-cepat hingga menimbulkan gelombang longitudinal stasioner pada pipa kun dan menimbulkan tumpukan-tumpukan serbuk gabus pada pipa jarak anatara gundukangundukan serbuk gabus 6,9 cm jika frekuensi batang besi 2480 Hz, tentukan: Kec. Gelombang dalam batang Vb Kec. Gelombang dalam pipa VpP P

5

L = 1 /2 = 2L = 2.1 = 2 m fb = 2480 Hz Vbatang= fb. = 2480 Hz.2 = 4960 m/s Terjadi Fb = fgas

Vgas = Vbt

= 4960 m/s .

= 342,24 m/s

Pada percobaan quin digunakan sumber bunyi dengan frekuensi 680 Hz, cepat rambat gelombang bunyi di udara 340 m/s, mula-mula terdengar bunyi yang saling meniadakan. Berapa jarak minimum tabung harus digeser, agar kita dapat mendengar bunyi karena terjadinya inteferensi yang saling memperkuat. 6

Diketahui: f = 680 Hz V = 340 m/s s = 2d Dit = ...? V = .t = Karena dari ke kuat maka digeser sebesar: s = 1/2 = 1/2 .50 cm = 25 cm Karena digeser atas dan bawah maka dibagi 2: d. Efek Doppler Jika antara sumber bunyi dan pendengar bergetar saling mendekati, maka frekuensi yang diterima pendengar, rasanya lebih tinggi daripada frekuensi sesungguhnya. Sebaliknya jika antara sumber bunyi dan pendengar bergerak saling menjauhi maka frekuensi yang diterima pendengar rasanya lebih rendah daripada frekuensi sesungguhnya.

FP = P : pendengar S : sumber bunyi P mendekati S (+), P menjauhi S (-) S mendekat P (+), S menjauhi (-) Diam (0) Fp = Fp = Fp = Fb = Fp = Jika arah angin diperhitungkan misal dari S ke P maka V + Va, P ke S = V - Va Frekuensi gelombang bunyi dibedakan menjadi 3: Infrasonik adalah frekuensi gelombang bunyi dibawah 20 Hz. Contohnya, suara jangkrik, anjing dan gajah. 7

Audiosonik adalah frekuensi gelombang bunyi dari 20 Hz sampai 20.000 Hz. Contohnya suara manusia. Ultrasonik adalah frekuensi gelombang bunyi yang mencapai lebih dari 20.000 Hz. Contohnya: suara lumba-lumba, anjing laut, dan ikan paus Manfaat: Kedalaman laut Pengawet bahan makanan dalam kaleng Mengaduk/mencampur susu supaya homogen Meratakan campuran timah atau besi saat dilebur Menghambat pertunasan pada kentang Membantu orang buta dengan kacamata ultrasonik Tongkat tunanetra Mengetahui letak sel kanker Mengetahui janin bayi Membunuh sel kanker

Nada : Nada adalah bunyi yang memiliki keteraturan frekuensi yang dihasilkan oleh sumber getar. Jumlah getarannya setiap satuan waktu selalu tetap. Deret nada adalah urutan nada-nada berdasarkan besarnya frekuensi dari yang terkecil sampai yang terbesar Deret Nada Persamaan Nada Frek Perub = = = = = 1 do c 264 24c

2 re d 297 27d 9

3 mi e 330 30e

4 fa f 352 31f

5 so g 396 36g 3

6 la a 440 40a

7 si b 495 45b

i do c 528 48c

Interval Nada = Nilai Interval = Istilah =

/c

/c /8

/c /4

/c /3

/c /2

/c /3

/c /8

/c

1

5

4

5

15

2 oktat

prime second terto kuarts quint

sect

septo

Contoh menghitung frekuensi nada yang perbandingannya memakai oktaf dirumuskan sebagai berikut: 8

Nada 1 oktaf = 2:1 2 oktaf = 22 : 1 3 oktaf = 23 : 1 Perbandingan nada C dan A 24:40 jika nada A = 440 Hz. Tentukan frekuensi nada Cc = a = 3:5 a = 440 c = 3/5. 440 = 264 Hz

Tentukan frekuensi nada F, yang 1 oktaf lebih tinggi 3 oktaf lebih tinggi, 1 oktaf lebih rendah = f1 = f = 2:1 f1 = 2f = 2.352 Hz = 704 Hz Desah adalah bunyi yang memiliki frekuensi yang tidak teratur. Contohnya: air terjun dan daun yang terkena angin. Dentum adalah bunyi yang memiliki perubahan frekuensi yang sangat cepat. Contohnya, letusan bom. Timber adalah bunyi yang memiliki frekuensi sama tetapi kedengarannya berbeda.

9

TERMODINAMIKA A. Efisiensi mesin (Daya Guna Mesin yang Sesunggushnya) Efisiensi mesin digunakan untuk menyatakan taraf berhsilnya pengubahan kalor oleh sutu mesin, Rumus efisiensi:

=100%

Efisiensi mencapai maksimum bila

= 1 atau 100%. Tetapi tidak mungkin ada

mesin kalor yang berefisiensi 100%, karena pasti ada kalor yng dilepas lagi. Efisien mesin carnot adalah:

=

=

= (1 sehingga

)

Untuk siklus Carnot berlaku hubungan

= (1 B. Mesin Pendingin

)

Clausius menyatakan bahwa Tidaklah mungkin memindahkan kalor tendon bersuhu rendah ketandon bersuhu lebih tinggi tanpa dilakukan usaha. Perumusan Clausius ini sehubung dengan prinsip kerja refrigerator (mesin pendingin) Q2 Q1

(T1)

W

(T2) Tendon suhu rendah T1 > T2 W =Q1- Q2 10

yaitu untuk memindah kalor dari dalam refrigerator yang bersuhu rendah keluar refrigerator yang bersuhu tinggi. Koefisien pendinginnya dirumuskan dengan: kp = dengan gas ideal sebagai fluida kerja, maka:

kp =

CONTOH SOAL 1. Sebuah mesin carnot menyerap kalor 100 kalori dari reservoir yang bersuhu 400 k dan melakukan usaha 50 kalori tentukan: a. Suhu reservoir renda