TUGAS MAKALAH FISIKA UMUM

GELOMBANG BUNYI(SOUND WAVES)

oleh

Mardhika Surachman I2E O12 017

PROGRAM STUDI MAGISTER PENDIDIKAN IPA

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS MATARAM

2013

A. DEFINISI, BAGIAN, DAN SIFAT GELOMBANG BUNYIBunyi adalah salah satu gelombang, yaitu gelombang longitudinal. Gelombang

longitudinal adalah gelombang yang arah rambatnya sejajar atau berimpit dengan arah

getarnya. Contoh gelombang longitudinal adalah gelombang pada slinki dan gelombang

bunyi di udara. Dalam perambatannya gelombang bunyi berbentuk rapatan dan

renggangan yang dibentuk oleh partikel-partikel perantara bunyi. Apabila gelombang

bunyi merambat di udara, perantaranya adalah partikel-partikel udara. Gelombang bunyi

tidak dapat merambat di dalam ruang hampa udara karena dalam ruang udara tidak ada

partikel-partikel udara. Selain melalui udara, gelombang bunyi juga dapat merambat

melaui zat cair dan zat padat.

Gelombang bunyi berbentuk bulatan-bulatan yang terdiri dari beberapa bagian yakni

sumber titik (S), muka gelombang (wavefronts), dan sinar (ray) yang dapat diilustrasikan

seperti gambar di bawah ini

a. Sumber titik (S) merupakan suatu sumber bunyi yang sangat kecil yang memancarkan

gelombang bunyi ke segala arah

b. Muka gelombang (wavefronts) merupakan permukaan-permukaan dimana osilasi-

osilasi udara akibat gelombang bunyi mempunyai nilai yang sama, digambarkan oleh

lingkaran-lingkaran penuh atau parsial dalam gambar dua dimensi untuk suatu sumber

titik.

c. Sinar (ray) merupakan arah rambatan dan penjalaran gelombang-gelombang bunyi,

digambarkan dengan garis-garis lurus yang tegak lurus terhadap muka gelombang-

muka gelombang.

Bunyi sebagai gelombang mempunyai sifat-sifat sama dengan sifat-sifat dari

gelombang yaitu :

a. 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.

- Suara kita di dalam gedung atau studio musik yang tidak menggunakan peredam

suara.

b. Dapat dibiaskan (refiaksi)

Refiaksi adalah pembelokan arah linatasan 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.

c. Dapat dipadukan (interferensi)

Seperti halnya interferensi cahaya, interferensi bunyi juga memerlukan dua sumber

bunyi yang koheren.

Contoh:

- Dua pengeras suara yang dihubungkan pada sebuah generator sinyal (alat

pembangkit frekuensi audio) dapat berfungsi sebagai dua sumber bunyi yang

koheren.

d. 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

Bunyi dapat terjadi jika memenuhi tiga syarat, yaitu:

a. Sumber Bunyi

Benda-benda yang dapat menghasilkan bunyi disebut sumber bunyi. Contoh sumber

bunyi adalah berbagai alat musik, seperti gitar, biola, piano, drum, terompet dan

seruling.

b. Zat Perantara (Medium)

Gelombang bunyi merupakan gelombang longitudinal yang tidak tampak. Bunyi hanya

dapat merambat melalui medium perantara. 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.

c. Pendengar

Bunyi dapat didengar apabila ada pendengar. Manusia dilengkapi indra pendengar,

yaitu telinga sebagai alat pendengar. Getaran yang berasal dari benda-benda yang

bergetar, sampai ke telinga kita pada umumnya melalui udara dalam bentuk

gelombang. Karena gelombang yang dapat berada di udara hanya gelombang

longitudinal, maka bunyi merambat melalui udara selalu dalam bentuk gelombang

longitudinal. Kita perlu ingat bahwa gelombang longitudinal adalah perapatan dan

perenggangan yang dapat merambat melalui ketiga wujud zat yaitu : wujud padat, cair

dan gas.

Perambatan gelombang bunyi sering didemonstrasikan dengan menggunakan garpu

tala. Garpu tala merupakan benda logam yang terdiri atas dua gerigi garpu yang dapat

bergetar jika dipukul dengan palu. Getaran gerigi garpu tala menimbulkan gangguan pada

molekul udara di sekitarnya. Gangguan ini melewati molekul udara melalui mekanisme

interaksi antar partikel. Gerak gangguan dari gerigi garpu tala yang bergerak melalui

medium udara menimbulkan gelombang bunyi. Pembangkitan dan perambatan gelombang

bunyi diilustrasikan dalam gambar di bawah ini:

Jika gerigi garpu tala bergetar bolak-balik, maka gerigi tersebut menekan partikel udara

yang berada di sekitarnya. Gerakan maju gerigi garpu tala menekan molekul udara dalam

arah horizontal ke kanan dan gerak mundur gerigi garpu menyebabkan tekanan menjadi

rendah di daerah tersebut sehingga partikel udara bergerak kembali ke kiri.

Ketika garpu di tarik ke kanan, akan memaksa molekul udara disekitarnya saling

berdekatan. Hal ini menghasilkan daerah dengan kerapatan yang tinggi pada udara. Daerah

ini adalah mampatan (commpression), ditunjukkan pada gambar (a).

Ketika garpu di tekan ke kiri (saling berdekatan), molekul-molekul udara di sebelah

kanan garpu akan saling merenggang menghasilkan daerah dengan kerapatan yang rendah.

Daerah ini disebut regangan (rarefaction), ditunjukkan pada gambar (b).

Ketika garpu tala terus bergetar, serangkaian mampatan (compression) dan regangan

(rarefaction) menjalar dari garpu. Kurva sinusoidal dapat digunakan untuk

menggambarkan gelombang longitudinal. Puncak sesuai dengan mampatan dan lembah

sesuai dengan regangan, seperti ditunjukkan pada gambar berikut:

B. KELAJUAN GELOMBANG BUNYI

Seperti halnya pada jenis gelombang yang lain, kelajuan gelombang bunyi menyatakan

seberapa cepat gangguan berpindah dari satu partikel ke partikel lainnya. Jika frekuensi

menyatakan jumlah getaran partikel per satuan waktu, maka kelajuan menggambarkan

jarak dimana gangguan berpindah per satuan waktu. Dengan demikian besaran kelajuan

menyatakan seberapa cepat gangguan merambat sedangakan frekuensi menyatakan

seberapa sering terjadinya getaran.

Kelajuan gelombang didefinisikan sebagai jarak suatu titik pada gelombang yang

berpindah per satuan waktu yang sering dinyatakan dalam satuan meter/detik (m/s). Dalam

bentuk persamaan:

Kelajuan=Jarak (m)Waktu (s)

Kelajuan sembarang gelombang mekanik, transversal, atau longitudinal, bergantung

baik pada karakteristik inersia media (untuk menyimpan energy kinetic) maupun pada

karakteristik elastic media (untuk menyimpan energy potensial). Dengan demikian

kelajuan gelombang bunyi dapat dituliskan melalui persamaan (1) berikut:

v=√ τπ=√ karakteristik elastik

karakteristik inersia

Dengan τ adalah gaya di dalam dawai dan μ adalah massa jenis linier dawai. Jika

media tersebut adalah udara, dapat diduga bahwa karakteristik inersia yang bertepatan

dengan μ adalah massa jenis volume udara ρ.

Ketika suatu gelombang bunyi melewati udara, energipotensial bertautan dengan

pemampatan-pemampatan dan pemuaian-pemuaian periodic dari elemen-elemen volume

kecil udara. Karakteristik yang menentukan tingkat perubahan volume suatu elemen media

ketika tekanan (gaya per satuan luas) yang diaplikasikan padanya diperbesar atau

diperkecil adalah modulus ruang (bulk modulus) B, sebagaimana didefinisikan (pers.2):

B= −∆ p∆ V /V

Disini, ∆ V /V adalah perubahan fraksi pada volume yang ditimbulkan oleh perubahan

pada tekanan ∆ p.

Selanjutnya B disubtitusikan untuk τ dan ρ untuk μ di dalam pers.1, menghasilkan

persamaan kelajuan bunyi ¿) sebagai berikut:

v=√ Bρ

dimana B adalah modulus ruang dan ρ adalah massa jenis.

Table berikut memperlihatkan kelajuan bunyi di dalam berbagai media (zat) pada suhu

15℃

Zat Cepat rambat bunyi (m/s)

Udara 340Polietilen 920Helium 977

Air 1500Marmer 3810

Kayu 3850Aluminium 5000

Besi 5120

Dari table tersebut, terlihat bahwa gelombang bunyi terbesar terdapat pada zat padat.

Itu artinya bunyi paling cepat merambat pada media atau zat padat, sedangkan apabila

dibandingkan media udara dengan cair, kelajuan bunyi pada zat cair lebih besar daripada

udara. Ini disebabkan karena modulus ruang air berupa massa jenis air sekitar 1.000 kali

lebih besar daripada massa jenis udara. Artinya, air jauh lebih tidak dapat dimampatkan

daripada udara sehingga gelombang bunyi akan lebih cepat merambat pada air daripada

udara.

C. FREKUENSI BUNYI

Suatu gelombang suara memancar dengan kecepatan suara dengan gerakan seperti

gelombang. Jarak antar dua titik geografis (yaitu dua titik di antara tekanan suara

maksimum dari suatu suara murni dihasilkan) yang dipisahkan hanya oleh satu periode dan

yang menunjukkan tekanan suara yang sama dinamakan ‘gelombang suara’, yang

dinyatakan sebagai l(m). apabila tekanan suara pada titik sembarangan berubah secara

periodic, jumlah berapa kali dimana naik-turunnya periodik ini berulang dalam satu detik

dinamakan ‘frekuensi’. Suara-suara berfrekuensi tinggi adalah suara tinggi, dan yang

berfrekuensi rendah adalah suara rendah.

Frekeunsi dinyatakan dalam jumlah getaran per detik atau Hertz/Hz, yaitu jumlah

gelombang-gelombang suara yang sampai ke telinga setiap detiknya. Manusia mendengar

bunyi saat gelombang bunyi, yaitu getaran di udara atau medium lain, sampai ke gendang

telinga manusia. Batas frekuensi bunyi yang dapat didengar oleh telinga manusia kira-kira

dari 20 Hz sampai 20 kHz pada amplitudo umum dengan berbagai variasi dalam kurva

responsnya.

Berdasarkan frekuensinya, bunyi dapat digolongkan menjadi tiga, yaitu :

1. Infrasonik, adalah bunyi yang frekuensinya di bawah 20 Hz

2. Audiosonik, adalah bunyi yang frekuensinya antara 20 – 20.000 Hz

3. Ultrasonik, adalah bunyi yang frekuensinya di atas 20.000 Hz

D. INTENSITAS DAN TARAF BUNYI

Besamya energi gelombang yang melewati suatu permukaan disebut dengan intensitas

gelombang. Intensitas gelombang (0 didefinisikan sebagai jumlah energi gelombang per

satuan waktu (daya) per satuan luas yang tegak lurus terhadap arah rambat gelombang.

Hubungan antara daya, luas, dan intensitas memenuhi persamaan

I= PA

dimana :

P = daya atau energy gelombang per satuan waktu (Watt)

A = luas bidang (m2)

I = intensitas gelombang (Wm-2)

Jika sumber gelombang berupa sebuah titik yang memancarkan gelombang serba

sama ke segala arah dan dalam medium homogen, luas bidang yang sama akan memiliki

intensitas gelombang sama. Intensitas gelombang pada bidang permukaan bola yang

memiliki jari-jari R memenuhi persamaan berikut.

I= PA

= P

4 π r2

Dari persamaan diatas , dapat dilihat bahwa jika gelombang berupa bunyi, intensitas

bunyi berbanding terbalik dengan kuadrat jarak sumber bunyi tersebut ke bidang

pendengaran. Batas intensitas bunyi yang bisa didengar telinga manusia normal antara lain

sebagai berikut:

a. Intensitas terkecil yang masih dapat menimbulkan rangsangan pendengaran pada

telinga manusia adalah sebesar 10-12Wm-2 pada frekuensi 1.000 Hz dan disebut

intensitas ambang pendengaran.

b. Intensitas terbesar yang masih dapat diterima telinga manusia tanpa rasa sakit adalah

sebesar 1 Wm-2. Jadi, batasan pendengaran terendah pada manusia adalah 10 -12 Wm-2

dan batasan pendengaran tertinggi pada manusia adalah 1 Wm-2.

Kebanyakan suara adalah merupakan gabungan berbagai sinyal, tetapi suara murni

secara teoritis dapat dijelaskan dengan kecepatan osilasi atau frekuensi yang diukur dalam

Hertz (Hz) dan amplitudo atau kenyaringan bunyi dengan pengukuran dalam desibel.

Kenyaringan bunyi dipengaruhi oleh energi pada gelombang bunyi, yaitu dipengaruhi oleh

panjang gelombang bunyi (). Telah diketahui bahwa batas intensitas bunyi yang dapat

merangsang pendengaran manusia berada antara 10-12 Wm-2 dan 1 Wm-2. Untuk melihat

bilangan yang lebih riil, dipakai skala logaritma yaitu logaritma perbandingan antara

intensitas bunyi dan harga ambang intensitas bunyi yang anda dengar, dan disebut dengan

taraf intensitas (TI). Hubungan antara I dan TI dinyatakan dengan persamaan.

TI=10 logI

Io

dengan

Io = ambang intensitas endengaran = 10-12 Wm-2

I = intensitas bunyi (Wm-2)

TI = taraf intensitas (dB)

Bunyi kereta lebih nyaring daripada bunyi bisikan, sebab bunyi kereta menghasilkan

getaran lebih besar di udara. Kenyaringan bunyi juga bergantung pada jarak kita ke sumber

bunyi. Kenyaringan diukur dalam satuan desibel (dB). Bunyi pesawat jet yang lepas landas

mencapai sekitar 120 dB. Sedang bunyi desiran daun sekitar 33 dB.

Contoh Soal:

Gelombang suara bulat dipancarkan secara seragam di semua arah dari sumber titik, daya

yang dipancarkan P sebesar 25 w. Berapa intensitas taraf intensitas suara pada jarak r = 2,5

m dari sumbernya?

Penyelesaian:

Jadi intensitas bunyi sebesar 0.32 w/m2 dan taraf intensitas bunyi sebesar 115 dB

E. INTERFERENSI GELOMBANG BUNYI

Interferensi gelombang adalah perpaduan dua buah gelombang atau lebih yang koheren

(frekuensi gelombang dan beda fase gelombang tersebut sama).

Gambar di bawah menunjukkan dua sumber titik S1 dan S2 yang memancarkan

gelombang-gelombang bunyi dengan panjang gelombang P1 dalam fase yang sama, artinya

gelombang-gelombang yang timbul mencapai nilai-nilai perpindahan maksimum secara

serentak.

I= P

4 πr2=25w

4 π (2.5m)2=0 . 32w /m2

TI=10 logII 0

=10 log0 .32 w /m2

10−12w /m2=115dB

Dua gelombang identik dari dua sumber titik berbeda pada gambar tersebut

memiliki perbedaan fasa di titik P yang bergantung pada perbedaan panjang lintasan

∆l di antara kedua lintasan.

Interferensi dua gelombang dapat memperkuat atau memperlemah gelombang tersebut.

a. Interferensi gelombang dikatakan memperkuat (konstruktif), bila menghasilkan

simpangan gelombang yang makin besar dimana perbedaan lintasan antara dua

gelombang adalah nol atau kelipatan bulat (L1 = L2) dan beda lintasan = nλ

b. Interferensi gelombang dikatakan dikatakan memperlemah (destruktif), apabila

menghasilkan simpangan gelombang yang makin kecil, dimana perbedaan lintasan

antara dua gelombang adalah setengah kelipatan bulat, beda lintasan = (n + ½)λ

Sebuah titik P mulai bergetar karena mendapat usikan dari dua gelombang yang

frekwensi f1 dan f2, dimana f1 - f2 = ( bilangan kecil ), Getaran yang dilakukan P oleh

pengaruh gelombang-gelombang tersebut masing-masing mempunyai persamaan sebagai

berikut :

Persamaan gelombang yang pertama : y1 = A1 sin 2 f1 t

Persamaan gelombang yang kedua : y2 = A2 sin 2 f2 t

Dalam hal ini A1 = A2 = A, sehingga superposisi kedua gelombang dinyatakan dengan :

y = y1 + y2

y = A sin 2 f1 t + A sin 2 f2 t

y = 2A sin 2

12

(f1 + f2 ) t . cos 2 12

(f1 - f2) t

y = 2 A sin

w1+w2

2t . cos

w1+w2

2t

Karena f1 - f2 = , maka persamaan di atas menjadi :

y = 2A sin 2

12

(f1 + f2 ) t . cos 2 12 t

Karena nilai kecil, maka nilai

12

(f1 + f2 ) t =

12

( f + f + ) = f

Sehingga persamaan di atas dapat ditulis :

y = 2A cos t . sin 2 f t

Persamaan di atas dapat dianggap sebagai persaman getaran selaras dengan frekwensi f

dan amplitudo yang tergantung dari pada waktu, yaitu 2A cos t. Ini berarti amplitudo

tersebut mempunyai frekwensi 12 dan periode

2d detik. Ini berarti bahwa dalam selang

waktu

2d detik amplitudo mencapai harga nol - ekstrim - nol - ekstrim - nol.

Karena kuat bunyi (intensitas bunyi) berbanding lurus dengan kuadrat amplitudonya,

maka makin besar amplitudonya, makin kuatlah bunyi tersebut, sehinga dalam interval

2d

detik tersebut juga akan terdengar bunyi lemah - kuat - lemah - kuat - lemah sesuai dengan

pengertian satu layangan.

Contoh Soal

1. Dua pengeras suara digetarkan oleh sumber dengan fasa awal yang berbeda, yaitu

sebesar /2 Misalkan jarak antara kedua pengeras suara tersebut 10 m dan kecepatan

gelombang suara di udara 300 m/s. Bila seseorang berjalan dari C ke D, ternyata di

titik D bunyi melemah untuk kedua kalinya. Berapakah frekuensi getar sumber ?

Penyelesaian

2. Diketahui bahwa S1 dan S2 bergetar dengan frekuensi 300 Hz, beda fasa awal radian

dan kecepatan gelombang suara di udara 300 m/s. Ditempat manakah pada garis BC

terjadi bunyi terkeras yang ketigak alinya ?

Penyelesaian

r1=√102+152=18 , 03 m r2=√102+52=11 , 18 m

Δr=18 , 03−11 ,18=6 , 85 m → Δφ=kΔr+π2

2 πλ

(6 , 85)+π2

=(2m−1 ) π=3π → λ=54

(6 ,85 )=5 , 48 m

f =cλ=300

5 ,48=54 , 7 Hz

d sin θ≈dtgθ=10x100

=0,1 x

Δφ=kd sin θ+π=m2 π=4 π2πλ

0,1 x=3 π → x=30,2

λ=15cf=15

300300

=15 m

F. EFEK DOPPLER

Efek Doppler muncul ketika terdapat gerak relatif antara sumber gelombang dan

pengamat. Ketika sumber dan pengamat saling mendekat, pengamat mendengar frekuensi

yang lebih tinggi daripada frekuensi sumber. Ketika sumber dan pengamat saling menjauh,

pengamat mendengar frekuensi yang lebih rendah daripada frekuensi sumber.

Saat sebuah mobil ambulance akan melewati kita, akan terdengar nyaring bila

mendekat dan melemah bila ambulance tersebut menjauh. Hal ini terjadi karena pada saat

sumber bunyi mendekat gelombang yang sampai ketelinga semakin rapat sehingga

frekuensi semakin besar begitu pula bila menjauh frekuensinya akan semakin kecil.

Secara umum, ada 4 kasus dalam efek Doppler, yakni:

a. Pengamat mendekati Sumber

b. Pengamat menjauhi Sumber

c. Sumber mendekati Pengamat

d. Sumber menjauhi Pengamat

Berikut penjelasannya

a. Pengamat mendekati Sumber

Ketika pengamat bergerak mendekati sumber suara, maka pengamat merasakan

penambahan jumlah muka gelombang sehingga frekuensi yang terdengar bertambah.

Seorang pengamat saat istirahat dalam jangka menengah akan menerima

gelombang dalam waktu t, di mana v adalah kecepatan suara dalam medium dan vtλ

…..adalah panjang gelombang. Karena gerakan ke arah sumber, pengamat menerima

gelombang tambahan dalam waktu t yang sama.

Maka frekuensi yang didengar oleh pengamat f’ adalah

b. Pengamat Menjauhi Sumber

Ketika pengamat bergerak menjauhi sumber suara, maka pengamat merasakan

pengurangan jumlah muka gelombang sehingga frekuensi yang terdengar bertambah.

Frekuensi yang didengar oleh pengamat f’ dalam kasus ini adalah

v p t

λ

λ

f '=

vtλ+

v p t

λt

f '=v+v p

λ

f '=v+v p

vf

f '=

vtλ−

v p t

λt

f '=v−v p

λ

f '=v−v p

vf

c. Sumber Diam, Pengamat Bergerak (Kasus 3 dan 4)

Ketika sumber bergerak mendekati pengamat (A), panjang gelombang yang

muncul lebih pendek dan frekuensinya bertambah.

Dalam kasus ini, panjang gelombang dipersingkat dari ke

Frekuensi suara didengar oleh pengamat dapat dirumuskan dengan

                                                

Ketika sumber bergerak menjauhi pengamat (B), panjang gelombang yang muncul

lebih panjang dan frekuensinya berkurang.

Dalam kasus ini, panjang gelombang dipersingkat dari ke

Frekuensi suara didengar oleh pengamat dapat dirumuskan dengan

                                                

λ

λ '=λ−v s T λ '=vT−v s T

f '=vt /λ '

t

f '=(vv−vs

) f

λ

λ '=λ+vs T λ '=vT+vs T

f '=vt /λ '

t

f '=(vv+v s

) f

Secara umum, persamaan Efek Doppler dapat dirumuskan sebagai berikut:

dimana

f’ = frekuensi sumber bunyi yang didengar pengamat

V = cepat rambat gelombang bunyi

Vp = Kecepatan gerak pengamat

Vs = Kecepatan gerak sumber bunyi

V = Kecepatan angina (340 m/s)

f = frekuensi sumber bunyi

Perjanjian Tanda

Vp = (+) pengamat mendekati sumber bunyi

Vp = (-) pengamat menjauhi sumber bunyi

Vs = (+) sumber bunyi menjauhi pengamat

Vs = (-) sumber bunyi mendekati pengamat

Vp /Vs = 0, Pengamat atau sumber bunyi diam

Contoh Soal

Sebuah ambulance bergerak dengan kecepatan 36 km/jam membunyikan sirine dengan f

= 990 Hz. Dari arah berlawanan bergerak mobil pemadan kebakaran membunyikan sirine

dengan f = 1280 Hz dan berkecepatan 72 km/jam, cepat rambat bunyi diudara 340 m/s.

a.Berapa frekuensi sirine pemadam kebakaran yang terdengar sopir ambulans ?

b. Berapa frekuensi sirine ambulance yang terdengar sopir pemadam kebakaran?

Penyelesaian

Diket : V = 340 m/s

Vp ambulance = 36 km/jam = 10 m/s

Vs pemadam = 72 k/jam= 20 m/s

f '=(v±v p )(v∓v S )

f

f s ambulance = 990 Hz

fs pemadam = 1280 Hz

Dit : a. f p ambulance = ……?

b fs pemadam = …..?

Jawab :

a.

Jadi, frekuensi sirine pemadam kebakaran yang terdengar sopir ambulans adalah

sebesar 1440 m/s.

b.

Jadi, frekuensi sirine ambulans yang terdengar sopir pemadam kebakaran adalah

sebesar 1080 m/s.

G. GELOMBANG KEJUT

Gelombang kejut adalah gelombang dari sebuah aliran yang sangat cepat dikarenakan

kenaikan tekanan, temperature, dan densitas secara mendadak pada waktu bersamaan.

Seperti gelombang pada umumnya shock wave juga membawa energi dan dapat menyebar

melalui medium padat,cair ataupun gas.

fp .ambulance=( v±vpv±vs ) fs . pemadam

=( v+vpav−vsk ) fs . pemadam

=(340+10340−20 )1280=1440 m /s

fp . pemadam=( v±vpv±vs ) fs .ambulance

=( v+vpkv−vsa ) fs .ambulance

=(340+20340−10 )990=1080 m /s

‘Grafik hubungan antara tekanan gelombang kejut dengan waktu’

Dari grafik terlihat gelombang kejut terjadi secara mendadak dan cepat dalam waktu

yang sangat singkat lalu diikuti dengan pengembangan (tekanan berkurang) gelombang

seiring bertambahnya waktu.

Gelombang kejut terjadi diakibatkan karena kecepatan sumber bunyi lebih cepat dari

pada kecepatan bunyi itu sendiri. Suatu benda, misal pesawat terbang menembus udara

dengan kecepatan beberapa ratus km/jam. Kecepatan cukup rendah ini memungkinkan

molekul-molekul udara tetap stabil ketika harus menyibak memberi jalan pesawat tebang.

Namun, ketika kecepatan pesawat menjadi sebanding dengan kecepatan molekul-molekul,

molekul-molekul tersebut tidak sempat menghindar dan bertumpuk di tepi-tepi depan

pesawat dan terdorong bersamanya. molekul, molekul-molekul tersebut tidak sempat

menghindar dan bertumpuk di tepi-tepi depan pesawat dan terdorong bersamanya.

Gambar gelombang subsonik (a) sumber bunyi diam (b) sumber bunyi bergerak ; (c)

gelombang kejut dengan kecepatan supersonik

Penumpukan udara bertekanan secara cepat ini menghasilkan “kejutan udara” atau

gelombang kejut, yang berwujud dentuman keras. Gelombang bunyi tersebut memancar ke

segala arah dan dapat terdengar sebagai sebuah ledakan oleh orang-orang dibawah sana.

Dentuman keras tersebut disebut dengan istilah ”Sonic Boom“. Sonic Boom ini memiliki

energi yang cukup besar yang mampu memecahkan gelas kaca dan jendela.

H. MAMFAAT GELOMBANG BUNYI DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI

Beberapa mamfaat gelombang bunyi dalam kehidupan sehari-hari, antara lain:

1. Teknik pantulan ultrasonik, dapat dimanfaatkan untuk menentukan kedalaman air

dibawah kapal atau lokasi kawanan ikan dibawah kapal.

Untuk menentukan kedalaman air, oscilator dari kapal mengirim gelombang ke

dasar laut kemudian dipantulkan ke dasar laut. Selanjutnya gelombang pantulan

ditangkap oleh hidrofon, waktunya dicatat dan kedalamannya dihitung

Rumus mencari kedalaman air adalah:

gelombangasal

gelombangpantul

kedalaman=waktu x kecepatan bunyi2

2. Dalam dunia kedokteran, gelombang ultrasonic digunakan dalam diagnosa dan

pengobatan. Diagnosa dengan menggunakan gelombang ultrasonik berupa USG

(ultrasonografi), dapat digunakan untuk mengetahui janin di dalam kandungan.

Pengobatan meliputi penghancuran jaringan yang tidak diinginkan dalam tubuh,

misalnya batu ginjal atau tumor, dengan menggunakan gelombang ultrasonik

berintensitas tinggi (setinggi 107 W/m2) yang kemudian difokuskan pada jaringan

yang tidak diinginkan tersebut.

3. Dalam dunia industri, dengan menggunakan bor-bor ultrasonik dapat dibuat berbagai

bentuk atau ukuran lubang pada gelas dan baja.

4. Mengetahui keadaan dalam bumi

Pergeseran tiba-tiba segmen-segmen kerak bumi yang dibatasi zona patahan dapat

menghasilkan gelombang seismik. Ini memungkinkan para ahli geologi dan geofisika

untuk memperoleh pengetahuan tentang keadaan bagian dalam Bumi dan membantu

mencari sumber bahan bakar fosil baru. Alat yang digunakan untuk mendeteksi

gelombanggelombang ini disebut seismograf, yang biasanya digunakan untuk

mendeteksi adanya gempa bumi.