Bahan ajar
Gelo Gelomb mban ang g buny bunyii merup erupak akan an geja gejala la gelo gelomb mban ang g mek mekanik anik long longit itud udin inal al.. Manu Manusi sia a norm normal al hany hanya a dapa dapatt mend menden enga garr buny bunyii audiosonic dengan rekuensi antara 20 Hz sampai 20.000 Hz. Bunyi deng dengan an frek frekuen uensi si ting tinggi gi memil memiliki iki ener energi gi yang yang besa besarr sehi sehing ngga ga membuat membuat telinga telinga manusia manusia menjadi menjadi sakit. Sebaliknya Sebaliknya bunyi bunyi dengan dengan frekuensi rendah tidak dapat di dengar oleh manusia. etapi ada beberapa he!an yang mampu mendengar bunyi diba!ah 20 Hz
Kompetensi Dasar Menerapkan konsep dan prinsip gelombang bunyi dalam teknologi
Tujuan Pembelajaran: Setelah mempelajari materi ini, diharapkan anda dapat: Menunjukkan sifat-sifat dasar gelombang bunyi. • Mengukur epat rambat bunyi di udara. • Mengklasifikasikan gelombang bunyi berdasarkan frekuensinya. • Mengaplikasikan peristi!a interferensi dan resonansi pada kehidupan sehari-hari. • Menjelaskan terjadinya efek doppler pada bunyi. • Mengaplikasikan efek doppler pada kehidupan sehari-hari. • Menjelaskan energi dan daya pada bunyi. • Menjelaskan pengertian intensitas dan taraf intensitas bunyi. •
". Klasifi Klasifikasi kasi #elom #elomban bang g $unyi $unyi #elom #elomban bang g buny bunyii meru merupa paka kan n salah salah satu satu ont ontoh oh dari dari gelo gelomb mban ang g meka mekani nik. k. Mengapa bunyi diklasifikasikan sebagai gelombang mekanik% &ntuk memahami hal ini, lakukan kegiatan 1 berikut.
Kegiatan ': Praktikum
*akukan kegiatan ini seara berkelompok yang terdiri atas + orang. Tunjukkan kekompakan dan kerja sama dalam melakukan kegiatan ini dan jangan lupa untuk memperhatikan prinsip keselamatan kerja di dalam melakukan setiap langkahnya. Tujuan : Mengamati fenomena bunyi sebagai gelombang mekanik. Alat dan bahan : '. am beker . Stoples besar Langkah kegiatan :
'. . . +. /.
"tur jam beker agar berbunyi setelah ' menit setelah pengaturan. *etakkan jam beker di atas meja dan tunggu sampai berbunyi. &langi langkah ' dan sebanyak kali. "tur jam beker seperti langkah '. *etakkan jam beker di atas meja, kemudian tutup jam beker dengan stoples besar dan tunggu sampai berbunyi. 0. &langi langkah + dan / sebanyak kali. 1. $andingkan bunyi jam beker yang terbuka dengan bunyi jam beker yang ditutup toples besar. Pertanyaan dan tugas : •
*engkapi tabel berikut ini berdasarkan perobaan anda. 2o
Keadaan jam beker
*angkah ke
Kuat3lemah bunyi
' '
• • •
Terbuka $erdasarkan hasil kegiatan ', tentu jam beker yang terbuka mempunyai bunyi lebih kuat dari pada jam beker yang tertutup. "pa yang terjadi jika perobaan di atas ' dilakukan di ruang hampa% Dalam hal ini bunyi merupakan gelombang mekanik yang Tertutup membutuhkan medium untuk memindahkan energinya, maka bunyi tidak dapat merambat melalui ruang hampa. Pada langkah manakah bunyi beker terdengar lebih kuat% #elombang bunyijam merupakan gelombang mekanik yang berbentuk gelombang Diskusikan hasil kegiatan ini dengan teman kelompok anda. longitudinal, yaitu gelombang yang arah rambatannya sejajar dengan arah getarannya. $uatlah laporan dari hasil kegiatan ini lengkap dengan pembahasan dan kesimpulan kemudian Telinga manusia presentasikan di depan sangat kelas peka terhadap gelombang bunyi sampai dalam batas intensitas tertentu. "da tiga syarat agar bunyi dapat didengar. Syarat yang dimaksud adalah adanya medium, sumber bunyi dan pendengar. $unyi merambat melalui medium menuju pendengar. Medium perambatan dapat berupa (at air, (at padat dan gas. Suatu gelombang bunyi dapat diterima oleh telinga manusia bergantung pada frekuensi, amplitudo dan bentuk gelombangnya. $. )rekuensi dan "mplitudo
)rekuensi adalah banyaknya getaran setiap satu satuan !aktu. Semakin banyak jumlah getararan yang dihasilkan suatu benda dalam selang !aktu tertentu maka akan menghasilkan
bunyi
yang
semakin
nyaring.
$erdasarkan frekuensinya bunyi dapat dikelompokan menjadi dua bagian yaitu bunyi yang frekuensinya teratur dan bunyi yang frekuensinya tidak teratur. $unyi yang frekuensinya teratur disebut nada, sedangkan bunyi yang frekuensinya tidak teratur disebut desah 4noise5. Tinggi rendahnya suatu nada bergantung pada frekuensinya.
Semakin
besar
frekuensinya
maka,
semakin tinggi pula nadanya dan semakin keil
"hazanah Semakin kecil frekuensi sebuah bunyi# maka jumlah gelombang yang dihasilkan semakin sedikit# tetapi panjang gelombangnya akan semakin panjang. Sebaliknya# semakin besar frekuensi bunyi maka jumlah gelombang yang dihasilkan akan semakin banyak tetapi panjang gelombangnya
frekuensinya maka semakin rendah nadanya. Telinga manusia hanya mampu mendengarkan bunyi yang memiliki frekuensi dari 6 7( sampai 6666 7( atau audio sonik. $unyi yang memiliki frekuensi di ba!ah 6 7( disebut inrasonik sedangkan bunyi yang memiliki frekuensi di atas 6666 7( disebut ultrasonik.
Kegiatan : Diskusi Seorang anak bergerak mengendap mendekati suara jangkrik di suatu lapangan rumput. "nak tersebut selalu gagal menemukan lokasi suara jangkrik karena setiap dia bergerak, jangkrik menghentikan bunyinya. "pa yang menyebabkan jangkrik menghentikan bunyinya% Padahal menurut anak tersebut gerakan mengendapnya tidak menghasilkan suara 4bunyi5. Diskusikan hal ini dengan teman anda kemudian komunikasikan kepada teman dan guru anda di depan kelas. $uat kesimpulan bersama teman-teman anda dengan "mplitudo berhubungan dengan kuat dan lemahnya sebuah nada nada. Semakin tuntunan guru. besar amplitudo maka semakin kuat bunyi yang dihasilkan dan semakin keil amplitudo maka semakin lemah nada yang dihasilkan.
Dengan menggunakan osiloskop dapat
ditunjukkan bentuk gelombang bunyi seperti ontoh di ba!ah ini. Sumbu mendatar menunjukkan frekuensi dan sumbu tegak menunjukkan amplitudo.
4a5 #rafik nada sebuah garputala o d u t i l p m $
45 #rafik nada sebuah terompet o d u t i l p m $
)rekuensi 4b5 #rafik nada sebuah biola
frekuensi 4d5 #rafik nada sebuah piano
Sumber: 8rna!ati. 6'/. Pengembangan Bahan Ajar Fisika SMA Materi Gelombang Bunyi Berbasis Interaktif Pdf. Semarang.
Universitas Semarang
#ambar '.' grafik nada
Kha(anah )isika Keepatan gelombang bunyi di air laut lebih besar dibanding dengan keepatan gelombang bunyi di udara kering pada suhu yang sama. 7al ini menyebabkan he!an-he!an laut misalnya aus dan *umbalumba dapat berkomunikasi dengan he!an sejenis lainnya pada jarak yang relatif jauh. Paus dan *umba-lumba juga menggunakan gelombang bunyi untuk mengarungi perairan yang gelap dengan memanfaatkan pemantulan gelombang bunyi seperti pada peralatan sonar di kapal selam. Sumber:
Sunardi#dkk. 20%&. Buku Fisika untuk SMA/MA Kelas XII. Bandun . 'enerbit( )rama *id a
9. Sifat-Sifat #elombang $unyi #elombang bunyi adalah gelombang mekanik yang juga memiliki sifat sifat seperti gelombang mekanik lainnya. '. Pemantulan #elombang $unyi Pemantulan bunyi yang sering kita rasakan adalah adanya gaung dan gema. #aung dan gema adalah pemantulan bunyi yang seolah olah ada yang menirukan. #ema adalah terjadinya pemantulan pada ruang yang luas, sehingga pemantulannya terjadi lebih lama, ada jeda !aktu antara bunyi asli dan bunyi pantul. Sedangkan untuk ruang yang lebih sempit lagi, yang menyebabkan bunyi pantul tidak ukup !aktu untuk merambat, sehingga bunyi datang dan bunyi pantul terdengar bersamaan, itulah yang disebut gaung. . Pembiasan #elombang $unyi Sesuai dengan hukum pembiasan gelombang bah!a gelombang datang dari medium kurang rapat ke medium yang lebih rapat akan dibiaskan mendekati garis normal atau sebaliknya. Pembiasan juga terjadi pada gelombang bunyi. Ketika pada malam hari suara atau bunyi yang ukup jauh terdengar lebih jelas daipada siang hari. 7al itu dikarenakan pada siang hari suhu udara di permukaan bumi lebih tinggi daripada bagian atasnya. "kibatnya lapisan udara pada bagian atas lebih rapat daripada ba!ahnya. adi gelombang bunyi yang datang seara horisontal dari
sumber bunyi ke pendengar arah rambatnya dibelokan ke atas, sedangkan pada malam hari arah rambat bunyi akan melengkung ke ba!ah. . Difraksi #elombang $unyi Difraksi adalah peristi!a pelenturan gelombang ketika mele!ati elah, elahnya seorde dengan panjang gelombangnya. #elombaang bunyi mudah untuk didifraksikan karena panjang gelombang bunyi di udara sekitar beberapa sentimeter hingga meter. +. ;nterferensi #elombang $unyi ;nterferensi gelombang bunyi terjadi jika dua gelombang bunyi yang berdekatan bertemu. ;nterferensi bunyi terjadi jika dua buah sumber bunyi yang koheren sampai ke telinga kita. Pada suatu titik bunyi akan terdengar lebih kuat jika pada titik tersebut terjadi interferensi konstruktif 4saling memperkuat5, sebaliknya akan terdengar lemah jika terjadi interferensi destruktif 4saling memperlemah5. /. Pelayangan #elombang $unyi 8fek dari interferensi yang lain yaitu hasil superposisi gelombang 4pelayangan5. Pelayangan 4beats5 merupakan fenomena yang menerapkan prinsip interferensi gelombang. Pelayangan
akan terjadi
jika dua
sumber bunyi
menghasilkan frekuensi gelombang yang mempunyai beda frekuensi yang keil. Kedua gelombang bunyi akan saling berinterferensi dan tingkat suara pada posisi tertentu naik dan turun seara bergantian. Peristi!a menurun atau meningkatnya kenyaringan seara berkala yang terdengar ketika dua nada dengan frekuensi yang sedikit berbeda dibunyikan pada saat yang bersamaan disebut pelayangan. #elombang akan saling memperkuat dan memperlemah satu sama lain bergerak di dalam atau di luar dari fasenya. "da dua gelombang dengan amplitudo sama dan merambat dalam arah yang sama, masing-masing dengan frekuensi
f 2
seperti tampak pada #ambar '..
f 1
dan
Sumber: 8rna!ati. 6'/. Pengembangan Bahan Ajar Fisika SMA Materi Gelombang Bunyi Berbasis Interaktif Pdf. Semarang.
Universitas Semarang
#ambar '. pelayangan gelombang
y 1= A sin π f 1 t y 2= A sin π f 2 t ika dijumlahkan hasilnya tampak pada Persamaan '.'. 1.1
(
2 π
f 1− f 2 2
) (¿) t
A p=2 A cos ¿
D. 9epat
√
√
dengan = > epat rambat bunyi
( ) m s
γ > konstanta laplae
R > konstanta gas umum T > suhu gas
(
J molK
( K )
M > Massa molekul relatif P
> Tekanan gas
( Pa )
. 9epat
)
9epat rambat bunyi dalam (at air bergantung pada modulus $ulk dan massa jenis (at air, dapat dilihat pada Persamaan '.. B ( 1.3) v= ρ
√
dengan
( ) m s
= > epat rambat bunyi
( ) N
$ > modulus $ulk
m
2
ρ > massa jenis (at air
( ) kg
3
m
. 9epat
v=
√
E ( 1.4 ) ρ Kha(anah )isika
ρ pada (at air, dengan
gas dan (at padat menyatakan massa m jenis (at sebelum = > epat rambat bunyi s dilalui bunyi 4pada keadaan seimbang5 dan P pada gas N menyatakan tekanan 2 8 > modulus @oung m gas pada keadaan seimbang.
( )
( )
( )
kg Sumber: Sunardi#dkk. ρ > massa 3 Buku Fisika untuk 20%&.jenis (at padat m
+ontoh Soal %.%
Tentukan epat rambat bunyi di udara pada suhu
0 ℃ , jika
γ =1,4 . Penyelesaian: Diketahui:
γ =1,4 dan
T = 0 ℃= 273 K
Ditanya : = > %
×
8. Sumber $unyi $unyi dihasilkan oleh suatu benda yang bergetar. $enda yang bergetar tersebut disebut sumber bunyi. Piano, biola, dan instrumen yang dipergunakan dalam suatu orkes musik merupakan beberapa ontoh benda benda yang bertindak sebagai sumber bunyi. $unyi yang dihasilkan bergantung pada mekanisme yang dipergunakan untuk membangkitkan bunyi. #etaran yang timbul dalam musik mungkin dihasilkan oleh gesekan, petikan, atau dengan meniupkan udara ke dalam instrumen tersebut. $iola, gitar, dan piano menggunakan senar yang bergetar untuk menghasilkan bunyi. Sementara itu, terompet dan seruling menggunakan kolom udara yang bergetar. Pada saat bergetar sumber bunyi ini juga menggetarkan udara disekelilingnya dan kemudian udara mentransmisikan getaran tersebut dalam bentuk gelombang longitudinal. '. Senar Sebagai Sumber $unyi #etaran yang terjadi pada senar gitar merupakan gelombang stasioner pada da!ai dengan ujung terikat. 2ada yang dihasilkan oleh senar gitar dapat diubahubah dengan menekan senarnya pada posisi tertentu. Satu senar dapat menghasilkan frekuensi resonansi. 2ada terendah yang dihasilkan oleh sumber bunyi disebut nada dasar atau harmonik pertama. &ntuk nada yang lebih tinggi seara berurutan disebut nada atas pertama 4harmonik kedua5, nada atas kedua 4harmonik ketiga5 dan
seterusnya. )rekuensi- frekuensi
f 0 : f 1 : f 2 dan seterusnya disebut frekuensi alami
atau frekuensi resonansi.
f 0 : f 1 : f 2 …=1 : 2 : 3 … (1.5 ) Keepatan gelombang trans=ersal pada da!ai adalah
v=
√
f 0=
F μ maka frekuansi dasar dapat dihitung dengan Persamaan '.0.
√
√
√
F 1 Fl 1 F = = ( 1.6 ) 2 l μ 2l m 2 l ρA 1
)rekuensi nada ke n dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 4'.15
f n−1 =
√
√
√
n F n Fl n F = = ( 1.7 ) 2 l μ 2 l m 2 l ρA
+ontoh Soal
Seutas senar mempunyai panjang meter. Kedua ujungnya diikat dan digetarkan sehingga frekuensi resonansi nada atas pertamanya adalah 06 7(. ika massa per satuan panjang senar μ=0,01 g / cm , hitunglah tegangan senar. Penyelesaian:
f 0=
√
F 2 l μ 1
−3
f 1 =60 ! " μ =0,01 g / cm=10 kg / m " l =3 m , maka:
Karena 60 !=
60
2
=
4frekuensi nada atas pertama, n > '5
1
2 2
1 2 ( 3 m)
√
F 10 kg / m −3
F
6 10
−3
. Pipa Argana Sebagai Sumber $unyi
Seruling dan terompet adalah tersebut merupakan alat musik tiup. "lat musik itulah ontoh dari pipa organa. Pipa organa merupakan semua pipa yang berongga didalamnya. $ahkan dapat dibuat 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. •
Pipa Argana Terbuka "egiatan ,( *akukan kegiatan ini seara berkelompok yang terdiri dari + orang. Tunjukan kekompakan dan kerja sama dalam melakukan kegiatan ini dan jangan lupa untuk memperhatikan prinsip keselamatan kerja di dalam melakukan setiap langkaahnya. Tujuan: Mengamati peristi!a resonansi pada kolam udara 4pipa Argana5 "lat dan bahan: '. #elas piala berbahan kaa . "ir *angkah kegiatan: '. Tuangkan air ke dalam gelas hingga
1 4 gelas.
. 9elupkan jari telunjuk dan jari tengah ke dalam air. . Pegang kaki gelas agar tidak goyang atau jatuh saat melakukan kegiatan. +. #esek bibir gelas dengan kedua jari yang telah dibasahi dan dengarkan bunyi yang terjadi. /. &langi langkah '-+ untuk =olume
1 2 dan
3 4 gelas.
Pertanyaan dan tugas: '. *engkapi peroaan ini berdasarkan perobaan anda. 2 o
Ketinggian "ir
Kenyaringan $unyi
1
gelas
'
4
1 2 gelas 3
4
gelas
. Pada =olume air manakah terjadi bunyi yang paling nyaring% . Tentukan =ariabel bebas, =ariabel terikat, dan =ariabel kontrol berdasarkan perobaan yang telah diklakukan di atasB +. Diskusikan fenomena yang anda temukan bersama dengan teman kelompok anda kemudian berikan penjelasan untuk setiap fenomena yang teramati.
/. $uatlah laporan dari hasil kegiatan ini lengkap dengan kesimpulan kelompok anda, kemudian presentasikan hasilnya di depan t eman dan guru anda.
Pipa organa terbuka merupakan alat tiup yang berupa tabung sebagai sumber getar. $erbeda dengan pola gelombang pada senar yang selalu terjadi simpul pada kedua ujungnya, pada kedua ujung pipa organa terbuka selalu terjadi perut. 2amun hubungan panjang
l terhadap panjang gelombang l
pada pipa organa terbuka sama dengan senar. Aleh karena itu, perbandingan frekuensi yang dihasilkan oleh setiap pola gelombang pada pipa organa terbuka adalah
f 0 : f 1 : f 2 …=1 : 2 : 3 … (1.8 ) $erdasarkan uraian tersebut, untuk pola gelombang pada pipa organa terbuka berlaku hubungan sebagai Persamaan '.C.
∑ # =( n +1 ) " ∑ p =( n +2 ) "$an ∑ p=∑ s + 1 1 l =( n + 1 ) % 2
f n=( n + 1 ) f 0 ( 1.9)
dengan p adalah perut, s adalah simpul, dan
n =0,1,2,3 … berturut-turut
menyatakan notasi untuk nada dasar, nada atas pertama dan seterusnya. •
Pipa Argana Tertutup Pipa organa tertutup merupakan alat tiup berupa tabung yang salah satu ujungnya terbuka dan ujung yang lain tertutup. Perbandingan frekuensi frekuensi pada pipa organa tertutup di tulis sebagai Persamaan '.'6. f 0 : f 1 : f 2 …=1 : 3 : 5 … ( 1.10 ) $erdasarkan uraian tersebut, untuk pola gelombang pada pipa organa tertutup berlaku hubungan sebagai Persamaan .'6. s= p= ( n + 1 )
∑ ∑
1
l =( 2 n + 1 ) %n 4
f n=( 2 n + 1 ) f 0 ( 2.10 ) dengan p adalah perut, s adalah simpul, dan
n =0,1,2,3 … berturut-turut
menyatakan notasi untuk nada dasar, nada atas pertama dan seterusnya. +ontoh Soal Sebuah pipa Arganda mempunyai panjang /6 m. "pa bila keepatan bunyi di udara adalah +6 m / s , hitung frekuensi nada dasar dan nada atas kedua jika pipa Arganda tersebut:
4a5 &jung terbuka 4b5 &jung tertutup Penyelesaian: a. Pipa Arganda terbuka
f 0=
1 v 2 l
Karena
4frekuensi nada atas pertama, n > '5
v =340 m / s$anl =0,5 m , maka:
1 340 b. f Pipa Arganda =340tertutup ! 0= 2 0,5 1 v f 0= 4frekuensi nada atas pertama, n > '5 4 l nada )rekuensi atas kedua *akukan kegiatan ini seara berkelompok yang terdiri atas + orang. Tunjukkan kerja sama dalam melakukan kegiatan ini dan jangan lupa untuk :kekompakan 2 : 3m / s$anl =dan f 0 : f 1 : f 2v==1340 0,5 m , maka: Karena memperhatikan prinsip keselamatan kerja di dalam melakukan setiap langkahnya.
f 0=
1 340 Tujuan: =17 0 ! 4 0,5 Mengamati fenomena efek doppler.
)rekuensi nada atasdan kedua Alat bahan: ). 8fek : f 2=1 :7andphone 3:5 f 0 : f 1Doppler 4 buah5 "pakah yang dimaksud dengan efek doppler% Sebelum anda mempelajari konsep efek *angkah kegiatan: doppler, lakukan kegiatan berikut ini. '. Mintalah seorang teman dalam kelompok untuk memegang handphone yang di dalamnya terdapat file musik. Kegiatan +: Praktikum . Mintalah teman anda tersebut untuk berdiri di belakang kelas dan menyiapkan file musik tersebut. . Siapkan handphone ke- kemudian berdirilah di depan kelas menghadap teman anda yang berdiri di belakang kelas dan mintalah teman "nda yang lain untuk berdiri di posisi tengah diantar anda berdua. +. Siapkan alat perekam pada handphone anda. /. Setelah itu mintalah teman anda yang berdiri di belakang kelas untuk memainkan musik atau lagu dan kemudian mintalah ia untuk bergerak menuju ke arah anda. Pada saat yang bersamaan mulailah anda merekam sambil tetap berdiri di tempat anda. 7entikan lagu dan matikan rekaman ketika teman anda sampai ke posisi anda berdiri.
Dalam kehidupan sehari hari, bunyi yang didengar berbeda apabila antara sumber bunyi dan pendengar terjadi gerakan relatif. Misalnya pada saat menaiki sepeda motor di jalan raya berpapasan dengan mobil ambulan atau mobil patroli yang membunyikan sirine. $unyi sirine yang terdengar akan makin keras saat bergerak saling mendekati dan akan semakin lemah pada saat bergerak saling menjauhinya. Peristi!a ini disebut efek Doppler atau peristi!a terjadinya perubahan frekuensi bunyi yang diterima oleh pendengar akan berubah jika terjadi gerakan relatif antara sumber bunyi dan pendengar. Pertama kali dipikirkan oleh seorang berkebangsaan "ustria bernama 9hristian ohann Doppler 4'6-'//5. sebagai epat rambat bunyi di udara dan relatif terhadap $umi. sumber bunyi,
f p
f s
v# v p
sebagai keepatan sumber bunyi,
v
sebagai keepatan pendengar, semuanya
sebagai frekuensi gelombang yang di panarkan oleh
adalah frekuensi gelombang yang diterima pendengar, dapat
dilihat dalam Persamaan .''. v & v p f p= f ( 2.11 ) v & vs s Tanda 4E5 untuk pendengar mendekati sumber bunyi atau sumber bunyi menjauhi pendengar. Tanda 4-5 untuk pendengar menjauhi sumber bunyi atau sumber bunyi mendekati pendengar. ika ada angin berhembus dengan keepatan
va
rambat bunyi akan terpengaruh seperti yang terlihat dalam Persamaan .'.
maka epat
f p=
( v & v a ) & v p f s ( 2.12 ) v & v & v ( a) s
Tanda 4E5 untuk angin yang berhembus dari sumber ke pendengar. Tanda 4-5 untuk angin yang berhembus dari pendengar ke sumber. #. 8nergi #elombang $unyi #elombang dapat merambat dari satu tempat ke tempat lain melalui medium yang bermaam maam. #elombang juga dapat merambatkan energi, hal ini berarti gelombang mempunyai energi. $egitu pula gelombang bunyi, jika udara atau gas dilalui gelombang bunyi, maka partikel partikel udara akan bergetar sehingga setiap partikel akan mempunyai energi total sebesar dalam Persamaan .'. 1 1 2 2 2 2 2 2 E = k A = ' A = 2 π m f A (2.13 ) 2 2
dengan
E > energi gelombang
k > konstanta
( )
A > amplitudo
(m)
N m
' > frekuensi sudut
f > frekuensi
( J )
( ) (a$ s
( ! )
Persamaan 4 .'5
menunjukan bah!a energi yang dipindahkan oleh gelombang
berbanding lurus dengan kuadrat frekuensi dan kuadrat amplitudo. '. ;ntensitas #elombang $unyi Pada dasarnya gelombang bunyi adalah rambatan energi yang berasal dari sumber bunyi yang merambat ke segala arah, sehingga muka gelombangnya berbentuk bola. 8nergi gelombang bunyi yang menembus permukaan bidang tiap satu satuan luas tiap detiknya disebut intensitas bunyi atau dapat juga daya persatuan luas
yang tegak lurus pada arah epat rambat gelombang, sebagaimana tertuang dalam Persamaan .'+. P 2 2 2 ) = =2 π ρv f A ( 2.14 ) A l dengan
) > ;ntensitas gelombang bunyi P > daya gelombang
( ) * m
2
( * )
A l > luas penampang medium ρ > massa jenis medium
( m2 )
( ) kg
3
m
v > epat rambat bunyi dalam medium A > amplitudo f > frekuensi
( ) m s
(m)
( ! )
Persamaan .'+ menunjukan bah!a intensitas gelombang bunyi berbanding lurus denagn kuadrat frekuensi dan kuadrat amplitudo. $erarti, semakin kuat dan tinggi suatu bunyi, semakin besar intensitasnya. Sumber bunyi menghasilkan suatu gelombang yang merapat kesegala arah. #elombang ini akan bergerak dengan keepatan konstan jika medium perambatannya homogen dengan muka gelombang berbentuk bola. Karena semua titik pada permukaan bola berperilaku sama, maka daya rata-rata yang dipanarkan sumber bunyi akan tersebar merata dan permukaan bola seluas
2
A = 4 π ( +
Aleh karena itu intensitas gelombang bunyi pada titik
yang berjarak dari sumber bunyi adalah P ) = 2 4π( Perbandingan intensitas gelombang bunyi pada suatu titik yang berjarak
(2
()
2
dari sumber bunyi seperti terlihat dalam Persamaan .'/.
) 1 ( = 1 ( 2.15 ) ) 2 (2
( 1 dan
n buah sumber bunyi yang identik, maka intensites total
"pabila terdapat
gelombang bunyi merupakan penjumlahan aljabar terhadap intensitas masing-masing sumber bunyi sebagaimana tertuang dalam Persamaan .'0.
) total = ) 1 + ) 2+ ) 3 + … + ) n ( 2.16 ) . Taraf ;ntensitas Kepekaan telinga manusia normal terhadap intensitas bunyi memiliki dua ambang, yaitu ambang pendengaran dan ambang rasa sakit. $unyi dengan intensitas di ba!ah ambang pendengaran tidak dapat terdengar. $erdasarkan hasil penelitian para ahli ternyata bah!a daya pendengaran telinga manusia terhadap gelombang bunyi bersifat logaritmis, sehingga para ilmu!an menyatakan mengukur intensitas
,att bunyi tidak dalam
melainkan dalam satuan
2
m
menyatakan taraf intensitas bunyi
T) =10log
( ) 0 )
T)
( ) ) yang diukur dengan intensitas
yang dituliskan dalam Persamaan .'1.
) ( 2.17 ) ) 0
"pabila terdapat intensitas
4desi bell5 yang
( T) ) . Taraf intensitas bunyi merupakan
perbandingan nilai logaritma antara intensitas ambang pendengaran
$B
n
buah sumber bunyi identik yang memiliki taraf
maka taraf ;ntensitas total dapat dituliskan seperti dalam Persamaan
.'.
T ) total=T) + 10 log n ( 2.18 ) Taraf intensitas untuk dua titik yang berbeda dengan satu sumber bunyi dapat dituliskan seperti dalam Persamaan .'C. (2 T) =T ) 1−20log ( 2.19 ) (1