Download docx - Gelombang Mekanik

TUGAS FISIKARANGKUMAN MATERI, SOAL, DAN PEMBAHASAN

“GELOMBANG”

Disusun oleh :Ghina Khoerunisa 21

XII IPA 2

SMA NEGERI 24 BANDUNGJalan A. H. Nasution 27, Bandung, Jawa Barat

2012

Tugas Fisika (Ghina Khoerunisa XII IPA 2) Page 1

I. Gelombang Mekanik

Gelombang merupakan perambatan dari getaran. Gelombang adalah suatu getaran yang merambat, dalam perambatannya gelombang membawa energi. Dengan kata lain, gelombang merupakan getaran yang merambat dan getaran sendiri merupakan sumber gelombang. Jadi, gelombang adalah getaran yang merambat dan gelombang yang bergerak akan merambatkan energi (tenaga).

A. Dibedakan berdasarkan:

1. Medium perambatan

2. Arah perambatan

1a) Gelombang mekanik, yaitu gelombang yang perantaranya butuh medium. Misalnya: gelombang air, gelombang bunyi, gelombang slinki, gelombang bunyi, gelombang permukaan air, dan gelombang pada tali.

2a) Gelombang elektromagnetik, yaitu gelombang yang perambatannya tidak memerlukan medium. Misalnya gelombang cahaya, cahaya, sinar ultra violet, infra merah, gelombang radar, gelombang radio, gelombang TV, sinar – X, dan sinar gamma ( )γ

1b) Gelombang transversal, yaitu gelombang yang arah rambatannya tegak lurus dengan arah getarannya. Contoh gelombang transversal adalah gelombang tali. Ketika kita menggerakan tali naik turun, tampak bahwa tali bergerak naik turun dalam arah tegak lurus dengan arah gerak gelombang.


Gelombang mekanik

Gelomabang Elektromagnetik

Gelombang tranversal (arah getarnya tegak lurus arah rambatnya

Gelombang longitudinal (arah getarnya sejajar dengan arah rambatnya)

Gelombang transversal pada tali

Bentuk gelombang Tranversal pada tali

2b) Gelombang longitudinal, yaitu gelombang yang arah rambatannya sejajar dengan arah getarannya (misalnya gelombang slinki). Gelombang yang terjadi pada slinki yang digetarkan, searah dengan membujurnya slinki berupa rapatan dan regangan. Jarak dua rapatan yang berdekatan atau dua regangan yang berdekatan disebut satu gelombang.

Contoh: getaran senar gitar yang dipetikG

Arah getaran sejajar dengan arah rambatan gelombang. Serangkaian rapatan dan regangan merambat sepanjang pegas. Rapatan merupakan daerah di mana kumparan pegas saling mendekat, sedangkan regangan merupakan daerah di mana kumparan pegas saling menjahui. Panjang gelombang adalah jarak antara rapatan yang berurutan atau regangan yang berurutan. Salah satu contoh gelombang logitudinal adalah gelombang suara di udara.

B. Persamaan Gelombang Berjalan

Tugas Fisika (Ghina Khoerunisa XII IPA 2) Page 3Ket:v = kecepatan rambat

λ = panjang gelombangT = periode

f = frekuensi

v=λ . f ℓ=n . λ

k=2 πλvT .

v= λT atau v=λ . f

y=A . sin . ω .t

C. Gelombang Stasioner

Terjadi akibat perpaduan (interferensi) antara gelombang datang dan gelombang

pantul

1. Gelombang stasioner ujung tetap

y1=A .sin . (ωt−kx ) gel.datang


Ket:y = simpanganA = amplitudo

= kecepatan sudut (ω=2 πf atau ω=2π

T )y p=A . sin . ( ω .t±kx )= waktu

v

x

y p=A . sin .ω .t p

= A . sin.ω(t− x

v ) atau

A . sin.ω (t+ xv )

= A . sin. (ω . t−2 πx

Tv ) =

A . sin. (ω . t−2 πxλ )

= A . sin. (ω . t+kx )y p=A . sin . ( ω .t±kx )

pomendekati

menjauhi

simpul

y= y1+ y2

= A . sin. (ωt−kx )−A . sin . ( ωt+kx ) = 2 A .sin . kx .cos .ωt

A'=2 A . sin .kx

y2=A .sin . (ωt+kx+π ) gel.pantul

= −A . sin . (ωt+kx )

2. Gelombang stasioner ujung bebas

y1=A .sin . (ωt−kx ) gel.datang

y2=A .sin . (ωt+kx ) gel.pantul

Letak simpul dan perut pada gelombang stasioner

a. Letak simpul dan perut pada gelombang stasioner ujung tetap

Letak simpul

Letak perut

b. Letak simpul dan perut pada gelombang stasioner ujung bebas

Letak simpul

Letak perut


perut

y= y1+ y2

= A . sin. (ωt−kx )+A .sin . (ωt+kx ) = 2 A .sin . ωt . cos . kx

A'=2 A . sin .ωt

xn+1=2n× λ4

;n=0,1,2, . ..

xn+1= (2n+1 ) λ4

;n=0,1,2 ,. ..

xn+1= (2 n+1 ) λ4

;n=0,1,2 ,. ..

xn+1=2n× λ4

;n=0,1,2, . ..

D. Hukum MELDE

Hukum Melde mempelajari tentang besaran-besaran yang mempengaruhi cepat rambat gelombang transversal pada tali. Melalui percobaannya Melde menemukan bahwa cepat rambat gelombang pada dawai sebanding dengan akar gaya tegangan tali dan berbanding terbalik dengan akar massa persatuan panjang dawai.

Cepat rambat gelombang dalam kawat berbanding terbalik nilai dengan akar massa persatuan panjang kawat.

Jika massa persatuan panjang kawat ini dimisalkan atau dilambangkan , maka dapat dirumuskan:

Dengan: v = cepat rambat gelombang dalam kawat (tali, dawai)F = gaya tegangan kawatm = massa persatuan panjang kawatk = faktor pembanding, yang dalam SI harga k = 1.

E. Sifat – Sifat Gelombang

1. Dispersi gelombang

Dispersi gelombang adalah perubahan bentuk gelombang ketika gelombang

merambat melalui suatu medium.

2. Pemantulan

3. PembiasanPembelokan gelombang dinamakan pembiasan.

4. Difraksi gelombang

Lenturan gelombang akibat dari celah penghalang disebut Difraksi gelombang.

5. Interferensi gelombang

Gelombang – gelombang yang berpadu akan mempengaruhi medium. Pengaruh

dari gelombang – gelombang yang berpadu tersebut disebut Interferensi

gelombang.

6. Polarisasi gelombang

Polarisasi dapat menghambat laju gelombang. Efeknya hanya dialami gelombang

transversal.

Latihan Soal


1. Gelombang air laut mendekati mercu suar dengan cepat rambat 7 m/s. Jarak antara dua dasar gelombang yang berdekatan 5 m. Tentukan:(a) frekuensi,(b) periode gelombang

Diketahui : λ = 5 m.Ditanyakan : a) f b) TJawab :

(a) Frekuensi

v = λf atau f = =

(b) Periode

T = =

2. Seutas tali yang panjangnya 8 m direntangkan lalu digetarkan. Selama 2 sekon terjadi

gelombang. Tentukan λ, f, T, dan v.

Diketahui : t = 2s 4λ = 8 mDitanyakan : a) λ b) f c)T d) vJawab :

Dari gambar terjadi gelombang sebanyak 4 λ.a) 4λ = 8 m, λ= 8/4 = 2 mb) Selama 2 sekon terjadi 4 λ atau selama 1 sekon terjadi 2λ

Jadi, f = 2 gelombang / sekon atau f = 2 Hzc) T = 1/f = ½ sekon d) v = λ f = 2 m x 2 Hz = 4 m/s

3. Gelombang merambat dari sumber P melalui titik Q. Simpangan getar gelombang di titik p memenuhi : y= 0,02 sin 10 π(2t – x/20). Semua besaran dalam satuan SI. Tentukan :

a. amplitudo gelombangb. periode gelombangc. frekuensi gelombangd. panjang gelombange. cepat rambat gelombang


Diketahui: y = 0,02 sin 10π (2t – x/20 = 0,02 sin 2π(10t – x/4)

Ditanyakan : a) A b) T c)f d) λ e) v

Jawab:

Bentuk umum persamaan gelombang berjalan

y = A sin 2π

Jadi dapat diperoleh :

a. amplitudo : A = 0,02 m

b. periode : T =1/10 = 0,1 s

c. frekuensi : f = 1/T= 10 Hz

d. panjang gelombang : λ = 4 m

e. cepat rambat gelombang: v = λ. f = 4 . 10 = 40 m/s.

d. cepat rambat gelombangv = λ.f = 2,5 . 2 = 5 m/s

II. Gelombang Bunyi


Sifat-sifat bunyi pada dasarnya sama dengan sifat-sifat gelombang longitudinal, yaitu dapat dipantulkan (refleksi), dibiaskan (refraksi), dipadukan (interferensi), dilenturkan (difraksi) dan dapat diresonansikan.

Seperti telah disinggung di atas, bunyi memerlukan medium pada saat merambat. Medium tersebut dapat berupa zat padat, zat cair, maupun zat gas. Bunyi tak dapat merambat pada ruang hampa

Ada beberapa syarat bunyi dapat terdengar telinga kita. Pertama, adanya sumber bunyi. Kedua, ada mediumnya. Ketiga, bunyi dapat didengar telinga bila memiliki frekuensi 20 - 20.000 Hz. Berdasarkan batasan pendengaran manusia itu gelombang dapat dibagi menjadi tiga yaitu audiosonik (20-20.000 Hz), infrasonik (di bawah 20 Hz) dan ultrasonik (di atas 20.000 Hz).

1. Cepat Rambat Bunyi

a. Medium zat padat

Keterangan

v : Cepat rambat bunyi pada zat padat (m/s)E : Modulus Young medium (N/m2) (E = 2,0 × 1011 Pa )ρ : Massa jenis medium (kg/m3)

b. Medium zat cair

v : Cepat rambat bunyi pada sat cair (m/s)B : Modulus Bulk medium (N/m2)ρ : Massa jenis medium (kg/m3)

c. Medium zat gas

Keterangan :

v : Cepat rambat bunyi pada zat gas (m/s)


γ : Konstanta LaplaceR : Tetapan umum gas (8,31 J/molK)T : Suhu mutlak gas (K)M : Massa atom atau molekul relatif gas (kg/mol)

2. Pembiasan Gelombang Bunyi

Pada siang hari, udara pada lapisan atas lebih dingin daripada lapisan bawah. Cepat rambat bunyi pada suhu dingin adalah lebih kecil daripada suhu panas. Dengan demikian, kecepatan bunyi pada lapisan udara atas lebih kecil daripada kecepatan bunyi pada lapisan udara bawah, karena medium pada lapisan atas lebih rapat dari medium pada lapisan bawah. Jadi, pada siang hari, bunyi petir yang merambat dari lapisan udara atas menuju ke lapisan udara bawah akan dibiaskan menjauhi garis normal

Gambar 3.2. Pembiasan gelombang bunyi

Pada malam hari, terjadi kondisi sebaliknya, udara pada lapisan bawah (dekat tanah) lebih dingin daripada udara pada lapisan atas. Dengan demikian, kecepatan bunyi pada lapisan bawah lebih kecil daripada lapisan atas, karena medium pada lapisan atas kurang rapat dari medium pada lapisan bawah. Jadi, pada malam hari, bunyi petir yang merambat dari lapisan udara atas menuju ke lapisan udara bawah (mediumnya lebih rapat) akan dibiaskan mendekati garis normal. Pembiasan bunyi petir mendekati garis normal pada malam hari inilah yang menyebabkan bunyi guntur lebih mendekat kerumah Anda, dan sebagai akibatnya Anda mendengar bunyi petir yang lebih keras.

3. Interferensi Bunyi

Seperti halnya pada cahaya, pada bunyi pun terjadi interferensi. Untuk membuktikan adanya interferensi gelombang bunyi dapat Anda lihat pada bagian kegiatan ilmiah dari buku ini. Bunyi kuat terjadi ketika superposisi kedua gelombang bunyi pada suatu titik adalah sefase atau memiliki beda lintasan yang merupakan kelipatan bulat dari panjang gelombang bunyi. Bunyi kuat Δs = n ;λ n = 0, 1, 2, 3, . . . n = 0, n = 1, dan n = 2, berturut-turut untuk bunyi kuat pertama, bunyi kuat kedua, dan bunyi kuat ketiga.


Bunyi lemah terjadi ketika superposisi kedua gelombang bunyi kuat pertama, bunyi kuat kedua, dan bunyi kuat ketiga. Interferensi destruktif jika kedua gelombang yang bertemu pada suatu titik adalah berlawanan fase atau memiliki beda lintasan,

Bunyi lemah Δs = ; λ n = 0, 1, 2, 3, . . .

n = 0, n = 1, n = 2, berturut-turut untuk bunyi kuat pertama, bunyi kuat kedua, dan bunyi kuat ketiga.

4. Resonansi Bunyi

Resonansi adalah peristiwa ikut bergetarnya suatu benda karena ada benda lain yang bergetar dan memiliki frekuensi yang sama atau kelipatan bilangan bulat dari frekuensi itu. Resonansi sangat bermanfaat dalam kehidupan sehari-hari. Misalnya, resonansi bunyi pada kolom udara dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan bunyi. Untuk mengetahui proses resonansi, kita tinjau dua garputala yang saling beresonansi seperti berikut

Gambar 3.4. Dua garputala yang saling beresonansi

Jika garputala dipukul, garputala tersebut akan bergetar. Frekuensi bunyi yang dihasilkan bergantung pada bentuk, besar, dan bahan garputala tersebut.

Resonansi pada kolom air

Apabila pada kolom udara yang terletak di atas permukaan air digetarkan sebuah garputala, molekul-molekul di dalam udara tersebut akan bergetar.


Gambar 3.5. Sebuah kolom udara di atas permukaan

air digetarkan oleh sebuah garputala

Syarat terjadinya reronansi, yaitu:

(a) pada permukaan air harus terbentuk simpul gelombang;

(b) pada ujung tabung bagian atas merupakan perut gelombang.

Peristiwa resonansi terjadi sesuai dengan getaran udara pada pipa organa tertutup. Jadi, resonansi petama akan terjadi jika panjang kolom udara di atas air ¼ , resonansi ke dua ¾ , resonansi ke tiga 5/4 , dan seterusnya.λ λ λ

Kolom udara pada percobaan penentuan resonansi di atas berfungsi sebagai tabung resonator. Peristiwa resonansi ini dapat dipakai untuk mengukur kecepatan perambatan bunyi di udara. Agar dapat terjadi resonansi, panjang kolom udaranya adalah l = (2n-1)¼ dengan n = 1, 2, 3, . . .λ

Berdasarkan penjelasan tersebut, dapat ditentukan bahwa resonansi bertuturutan dapat Anda dengar apabila suatu resonansi dengan resonansi berikutnya memiliki jarak Δl = ½ . Jika frekuensi garputala diketahui, cepatλ rambat gelombang bunyi di udara dapat diperoleh melalui hubungan:

v= λf ....................................................

5. Gelombang bunyi pada dawai

Pola gelombang stasioner ketika terjadi nada dasar (harmonik pertama), nada atas pertama (harmonik kedua) dan nada atas kedua (harmonik ke tiga) ditunjukkan pada gambar


Gambar 3.6. Pola Panjang Gelombang pada Dawai.

Frekuensi nada yang dihasilkan tergantung pada pola gelombang yang terbentuk. Secara umum, ketiga panjang gelombang di atas dapat dinyatakan dengan persamaan :

Dengan demikian, frekuensi nada yang dihasilkan dawai memenuhi persamaan :

Keterangan :

v : Cepat rambat gelombang pada dawai (m/s)fn : Frekuensi nada ke-n (Hz)λn : Panjang gelombang ke-nL : Panjang dawain : Bilangan yang menyatakan nada dasar, nada atas ke-1, dst. (0, 1, 2, ...)

6. Pipa Organa

Pipa organa merupakan semua pipa yang berongga di dalamnya, bahkan Anda dapat membuatnya dari pipa paralon. Pipa organa ini ada dua jenis yaitu pipa organa terbuka berarti kedua ujungnya terbuka dan pipa organa tertutup berarti salah satu ujungnya tertutup dan ujung lain terbuka. Kedua jenis pipa ini memiliki pola gelombang yang berbeda.

1. Pipa Organa TerbukaJika pipa organa ditiup, maka udara-udara dalam pipa akan bergetar sehingga menghasilkan bunyi. Gelombang yang terjadi merupakan gelombang longitudinal. Kolom udara dapat beresonansi, artinya dapat bergetar. Kenyataan ini digunakan pada alat musik yang dinamakan Organa, baik organa dengan pipa tertutup maupun pipa terbuka. Panjang kolom udara (pipa) sama dengan ½ (jarak antara perut berdekatan).


Gambar: 3.7. Organa Terbuka

Dengan demikian L = atau λ1= 2LDan frekuensi nada dasar adalah

f1 =

Pada resonansi berikutnya dengan panjang gelombang λ2 disebut nada atas pertama, ditunjukkan pada Gambar 3.7b. Ini terjadi dengan menyisipkan sebuah simpul, sehingga terjai 3 perut dan 2 simpul. Panjang pipa sama dengan λ2. Dengan demikian, L = λ2 atau λ2 = LDan frekuensi nada atas kesatu ini adalah

f2 =

Tampaknya persamaan frekuensi untuk pipa organa terbuka sama dengan persamaan frekuensi untuk tali yang terikat kedua ujungnya. Oleh karena itu, persamaan umum frekuensi alami atau frekuensi resonansi pipa organa harus sama dengan persamaan umum untuk tali yang terikat kedua ujungnya, yaitu

............................................................

Dengan v = cepat rambat bunyi dalam kolom udara dan n = 1, 2, 3, . . . . Jadi, pada pipa organa terbuka semua harmonik (ganjil dan genap) muncul, dan frekuensi harmonik merupakan kelipatan bulat dari harmonik kesatunya. Flute dan rekorder adalah contoh instrumen yang berprilaku seperti pipa organa terbuka dengan semua harmonik muncul.

2. Pipa Organa Tertutup

jika ujung pipa organa tertutup, maka pipa organa itu disebut pipa organa tertutup. Pada ujung pipa tertutup, udara tidak bebas bergerak, sehingga pada ujung pipa selalu terjadi simpul. Tiga keadaan resonansi di dalam pipa organa tertutup ditunjukkan pada gambar


Gambar 3.8. Organa Tertutup

Pola gelombang untuk nada dasar ditunjukkan pada gambar 3.8a, yaitu terjadi 1 perut dan 1 simpul. Panjang pipa sama dengan ¼ (jarak antara simpul dan perut

berdekatan). Dengan demikian, atau λ1 = 4L, dan frekuensi nada dasar adalah

..................................

Pola resonansi berikutnya dengan panjang gelombang λ3 disebut nada atas pertama, ditunjukkan pada gambar 3.8b. Ini terjadi dengan menyisipkan sebuah

simpul, sehingga terjadi 2 perut dan 2 simpul. Panjang simpul sama dengan .

Dengan demikian, atau , dan frekuensi nada atas kesatu ini adalah

....................................

Perhatikan bahwa frekuensi ini sama dengan tiga kali frekuensi nada dasar. Selanjutnya akan Anda peroleh bahwa frekuensi nada atas kedua, yang getarannya seperti ditunjukkan pada Gambar 3.8c adalah

Tampak bahwa pada kasus pipa organa tertutup hanya harmonik-harmonik ganjil yang muncul. Harmonik kesatu, f1, harmonik ketiga f3 = 3f1, harmonik kelima f5 = 5f1, dan seterusnya. Secara umum, frekuensi-frekuensi alami pipa organa tertutup ini dinyatakan oleh :

.............................


alat musik yang termasuk keluarga klarinet merupakan contoh pipa organa tertutup dengan harmonik ganjil untuk nada-nada rendah.

7. Efek Dopler

Fenomena perubahan frekuensi karena pengaruh gerak relatif antara sumber bunyi dan pendengar, pertama kali diamati oleh Christian Doppler. Suatu contoh, 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. Peristiwa ini dinamakan Efek Doppler.

Jadi, Effek Doppler adalah peristiwa berubahnya harga frekuensi bunyi yang diterima oleh pendengar (P) dari frekuensi suatu sumber bunyi (S) apabila terjadi gerakan relatif antara P dan S. Oleh Doppler dirumuskan sebagai :

.........................................................

Dengan :

fP adalah frekuensi yang didengar oleh pendengar.

fS adalah frekuensi yang dipancarkan oleh sumber bunyi.

vP adalah kecepatan pendengar.

vS adalah kecepatan sumber bunyi.

v adalah kecepatan bunyi di udara.

Tanda + untuk vP dipakai bila pendengar bergerak mendekati sumber bunyi.

Tanda - untuk vP dipakai bila pendengar bergerak menjauhi sumber bunyi.

Tanda + untuk vS dipakai bila sumber bunyi bergerak menjauhi pendengar.

Tanda - untuk vS dipakai bila sumber bunyi bergerak mendekati pendengar.

Persamaan untuk efek Doppler diperoleh dengan mengabaikan kecepatan angin vw. Jika kecepatan angin cukup berarti sehingga tak dapat diabaikan, maka kecepatan angin vw harus dimasukkan ke dalam persamaan efek Doppler. Dengan demikian efek Doppler dengan memasukkan pengaruh angin adalah


...................................

Perjanjian tanda untuk vw sama seperti vp dan vs yaitu positif jika searah dengan arah dari sumber ke pendengar.

8. Pelayangan Bunyi

Jika dua buah bunyi yang bertemu di suatu titik mempunyai amplitudo yang sama, namun frekuensinya sedikit berbeda, maka akan menghasilkan bunyi yang kuat dan lemah secara berulang dengan frekuensi tertentu. Hal ini dikenal sebagai pelayangan bunyi.Besar frekuensi layangan :

Jumlah bunyi layangannya :

Frekuensi sumber bunyi 1 dan 2 dinyatakan sebagai f1 dan f2.

9. Intensitas dan Taraf Intensitas Bunyi

Intensitas

Intensitas didefinisikan sebagai energi yang dipindahkan tiap satuan luas tiap satuan waktu. Karena energi tiap satuan waktu kita ketahui sebagai pengertian daya, maka intensitas bisa dikatakan juga daya tiap satuan luas. Secara matematis :

Keterangan :

I : Intensitas bunyi (W/m2)P : Energi tiap waktu atau daya (W)A : Luas (m2)

Jika sumber bunyi memancarkan ke segala arah sama besar (isotropik), luas yang dimaksud sama dengan luas permukaan bola, yaitu :


Sehingga

Persamaan tersebut menunjukkan bahwa intensitas bunyi yang didengar di suatu titik (tempat) berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya.

Intensitas bunyi terendah yang umumnya didengar manusia memiliki nilai 10-12

W/m2. Biasanya disebut sebagai intensitas ambang (I0). Jangkauan intensitas bunyi ini sangat lebar berkaitan dengan kuat bunyi, sehingga secara tidak langsung kuat bunyi sebanding dengan intensitasnya.

Taraf Intensitas Bunyi

Hubungan antara kuat bunyi dan intensitas bunyi diberikan oleh Alexander Graham Bell dengan mendefiniskannya sebagai taraf intensitas bunyi. Taraf Intensitas Bunyi adalah logaritma perbandingan intensitas bunyi terhadap intensitas ambang. Secara matematis, taraf intensitas bunyi didefinisikan sebagai

Keterangan :

TI : Taraf intensitas bunyi (desiBell disingkat dB)I : Intensitas bunyi (W/m2)I0 : Intensitas ambang pendengaran manusia (10-12 W/m2

Untuk n buah sumber bunyi identik, misalnya ada n sirine yang dinyalakan bersama-sama, maka besarnya taraf intensitas bunyi dinyatakan sebagai :

TI1 adalah taraf intensitas bunyi untuk satu buah sumber.

Jika didengar di dua titik yang jaraknya berbeda, besar intensitas bunyi di titik ke-2 bisa dinyatakan sebagai :

10.Aplikasi Gelomang Bunyi

Aplikasi Ultrasonik. Gelombang ultrasonik dapat dimanfaatkan untuk berbagai macam keperluan antara lain:


a) kacamata tunanetra, dilengkapi dengan alat pengirim dan penerima ultrasonik memanfaatkan pengiriman dan penerimaan ultrasonik. Perhatikan bentuk kaca tuna netra pada gambar berikut.

b) mengukur kedalaman laut, untuk menentukan kedalaman laut (d) jika diketahui cepat rambat bunyi (v) dan selang waktu (t), pengiriman dan penerimaan pulsa adalah :

c) alat kedokteran, misalnya pada pemeriksaan USG (ultrasonografi). Sebagai contoh, scaning ultrasonic dilakukan dengan menggerak-gerakan probe di sekitar kulit perut ibu yang hamil akan menampilkan gambar sebuah janin di layar monitor. Dengan mengamati gambar janin, dokter dapat memonitor pertumbuhan, perkembangan, dan kesehatan janin. Tidak seperti pemeriksaan dengan sinar X, pemeriksaan ultrasonik adalah aman (tak berisiko), baik bagi ibu maupun janinnya karena pemerikasaan atau pengujian dengan ultrasonic tidak merusak material yang dilewati, maka disebutlah pengujian ultrasonic adalah pengujian tak merusak (non destructive testing, disingkat NDT). Tehnik scanning ultrasonic juga digunakan untuk memeriksa hati (apakah ada indikasi kanker hati atau tidak) dan otak. Pembuatan perangkat ultrasound untuk menghilangkan jaringan otak yang rusak tanpa harus melakukan operasi bedah otak. “Dengan cara ini, pasien tidak perlu menjalani pembedahan otak yang berisiko tinggi. Penghilangan jaringan otak yang rusak bisa dilakukan tanpa harus memotong dan menjahit kulit kepala atau sampai melubangi tengkorak kepala. (2) Manfaat cepat rambat bunyi dalam kehidupan sehari-hari yaitu:

a) Cepat rambat gelombang bunyi juga dimanfaatkan oleh para nelayan untuk mengetahui siang dan malam.b) Pada malam hari kita mendengar suara lebih jelas daripada siang hari karena kerapatan udara pada malam hari lebih rapat dibandingkan dengan siang hari.

(3) Resonansi sangat bermanfaat dalam kehidupan sehari-hari.


a) Pemanfaatan resonansi pada alat musik seperti seruling, kendang, beduk dan lainnya.

(4) Manfaat pemantulan bunyi dalam kehidupan sehari-hari, antara lain:a) menentukan kedalaman lautPada dinding kapal bagian bawah dipasang sebuah sumber getaran (osilator). Di dekat osilator dipasang alat penerima getaran (hidrofon). Jika waktu getaran (bunyi) merambat (t) sekonuntuk menempuh jarak bolak-balik yaiu 2 L meter, maka cepat rambat dapat dihitung sebagai berikut.

Di mana:v = cepat rambat bunyi (m/s)L = dalamnya laut (m)t = waktu (t)

b) melakukan survei geofisikamendeteksi, menentukan lokasi dan mengklasifikasikan gangguan di bumi atau untuk menginformasikan struktur bumi, mendeteksi lapisan batuan yang mengandung endapan minyakc) prinsip pemantulan ultrasonik dapat digunakan untuk mengukur ketebalan pelat logam, pipa dan pembungkus logam yang mudah korosi (karat).d) Mendeteksi retak-retak pada struktur logamUntuk mendeteksi retak dalam struktur logam atau beton digunakan scanning ultrasonic inilah yang digunakan untuk memeriksa retak-retak tersembunyi pada bagian-bagian pesawat terbang, yang nanti bisa membahayakan penerbangan pesawat.

SOAL DAN PEMBAHASAN

1. Sepotong dawai yang panjangnya 80 cm dan massanya 4 gram dijepit kedua ujungnya dan terentang dengan tegangan 800 N. Maka frekwensi nada atas pertama adalah?

Diketahui : L = 0,8 m; mt = 0,004 kg dan F = 800 NDitanyakan : f1

Jawab :

Cepat rambat gelombang pada dawai v=√ F Lm

= √ 800.0,80.004

= 400 m/s

Untuk nada atas pertama (n = 1), L = (2n) 12

λ

L = 1 = 0,8 m, maka frekuensi nada atas pertama, f1 :


f1 = v

λ 1 = 4000,8 = 500 Hz

2. Sebuah pipa panjangnya 68 cm. Tentukan tiga frekuensi harmonik pertama jika pipa terrbuka pada kedua ujungnya! Ambil cepat rambat bunyi di udara 340 m/s.

Diketahui : L= 68 ´ 10-2 m v = 340 m/sDitanyakan : f1 f2 f3

Jawab :Frekuensi nada dasar pipa organa terbuka, dengan n = 1.

Karena semua harmonik muncul pada pipa organa terbuka, maka dua harmonik berikutnya adalahf2 = 2f1 = 2 (250) = 500 Hzf3 = 3f1 = 3 (250) = 750 Hz

3. Sebuah pipa panjangnya 68 cm. Tentukan tiga frekuensi harmonik terendah jika pipa tertutup satu ujungnya dan terbuka pada ujung lainnya?

Diketahui : L = 68 x 10-2 Ditamyakan : f1 f2 f3

Jawab :Frekuensi nada dasar pipa pipa organa tertutup, dengan n=1.

Karena dalam pipa organa tertutup hanya harmonik ganjil yang muncul, maka dua frekuensi terendah berikutnya adalah f3 dan f5.

f3 = 3f1 = 3 (125) = 375 Hzf5 = 5f1 = 5 (125) = 625 Hz

4. Ichsan berdiri di tepi jalan. Dari kejauhan datang sebuah mobil ambulan bergerak mendekati Ichsan, kemudian lewat di depannya, lalu menjauhinya dengan kecepatan tetap 20 ms-1. Jika frekuensi sirine yang dipancarkan mobil ambulan 8.640 Hz, dan kecepatan gelombang bunyi di udara 340ms-1, tentukanlah frekuensi sirine yang didengarkan Ichsan pada saat : (a) Mobil ambulance mendekati Ichsan ; dan (b) Mobil ambulan menjauhi ichsan.

Diketahui : v=340 ms-1; vs= 20 ms-1; dan fs = 8.640 HzDitanyakan : fp pada saat : (a) Mobil ambulance mendekati Ichsan ; dan (b) Mobil ambulan menjauhi ichsan. Jawab :a. Pada saat mobil ambulan mendekati Ichsan.

= 9.180 Hzb. Pada saat mobil ambulan menjauhi Ichsan.


= 8.160 Hz

5. Sebuah sumber bunyi mengirim bunyi dengan daya keluaran 1,6watt. Anggap muka gelombang bunyi berbentuk bola, tentukan:(a) intensitas bunyi pada jarak 2 m dari sumberb) taraf intensitas bunyi pada jarak 2 m dari sumber

Diketahui : P = 1,6wattDitanykan : I dan TIJawab :(a) R = 4 m, intensitas bunyi I adalah:

I = PA

=P

4 π R 2 =

1,6 π4 π 4

= 0,1 watt/m2

(b) Taraf Intensitas, TI pada jarak R = 2 m adalah:

TI = 10 log I

Io

TI = 10 log 0,1

10−12

= 10 log 10-11 = 110 dB

Jadi tingkat kebisingan / taraf intensitas dari sumber bunyi sebesar 110 dB (sangat keras)

DAFTAR PUSTAKA

Fisikon.com Modul Fisika Kontekstua

http://rachmat-abd-syukur.blogspot.com/ Bank Soal Fisika

Kanginan, Marten. 2006. Fisika Untuk SMA kelas XII. Cimahi: Penerbit Erlangga


http://rachmat-abd-syukur.blogspot.com/
