gelombang dan bunyi.ppt

Gelombang mekanis.Jenis-jenis gelombang.Gelombang berjalanLaju gelombang.Gelombang bunyi.

GETARAN

Definisi-definisi Dalam Gerak harmonik :Simpangan : Jarak dari posisi setimbang

ke posisi benda pada saat “t”. Y(t)Amplitudo (A) :simpangan maksimum dari

suatu gerak harmonik.Satu getaran : gerak bolak balik yang

dimulai dan berakhir dari titik yang sama setelah melewati semua simpangan,

Lanjutan

Definisi-definisi Dalam Gerak harmonik :Periode (T) : waktu yang diperlukan untuk

menempuh satu getaran.Suatu getaran bolak balik yang

dipengaruhi oleh gaya elastis dan mengakibatkan gaya-gaya gesek disebut Gerak Harmonik Sederhana

Terjadi karena ada gangguan.Gelombang merambat melalui medium elastis

(udara,air, baja).Laju gelombang.Gangguan- medium-interaksiproses

penjalaran gangguan/energi

Berdasarkan arah gerak gelombang dan arah penjalaran :

a. gel.transversal

arah gerak tegak lurus arah penjalaran.

b. gel.longitudinal

arah gerak searah arah penjalaran

Berdimensi satu

contoh : gelombang pada tali.

Berdimensi dua

contoh : gel. Permukaan air disebabkan oleh batu kecil yang dijatuhkan.

Berdimensi tiga

contoh :gel.bunyi dan gel. Cahaya yang muncul secara radial dari sebuah sumber kecil.

Gelombang yang menjalar ke kanan

Y = A Sin ( kx - t + )

dengan :A – amplitudo gelombangk – bilangan gelombang – frekwensi sudut. – fase awal.

Gelombang yang menjalar ke kiri

Y = A Sin ( kx + t + )

Kecepatan jalar gelombang dinyatakan oleh

v = / T = / k.

Jika tegangan tali F dan massa persatuan panjang tali (m/L).

F V

Jika fungsi gelombang dinyatakan dalam bentuk Y = A Sin ( kx - t)

Maka :

) t -(k x CosA dt

dy V

22A m2

1 E

Kecepatan maksimum : Vmax = - A

Energi yang dipunyai :

22A x) ( 2

1 E

Power = 2221 A

dt

dx

dt

dE

Dimana dx/dt = V ( kecepatan jalar gelombang)

Power = ½ 2 A2 V

Gelombang Bunyi juga disebut gelombang tekan. Analogi posisi amplitudo dan panjang gelombang dapat di lihat pada gambar di samping.

Kecepatan jalar dapat ditentukan dari persamaan:

)/( Bv

dengan B : modulus elastisρ : kerapatan materi.

Gelombang bunyi merupakangelombang speris. Jika mediumdisekitar homogen,makamuka gelombang berbentukpermukaan bola.

Effek Doppler adalah peristiwa besar kecilnya frekwensi yang ditangkap oleh pendengar jika antara pendengar dan sumber terjadi gerak relatip. Hubungan antara frekwensi pendengar dengan frekwensi sumber adalah :

s

o

vv

v v f 'f

Pemakaian tanda + dan – memenuhi aturan sbb :

+ vo dan – vs untuk gerakan sumber atau pendengar yang saling mendekati.

– vo dan + vs untuk gerakan sumber atau pendengar yang saling menjauhi.

Kenyaringan dan Ketinggian

Ada 2 aspek dari setiap bunyi yang dirasakan pendengaran manusia, yaitu kenyaringan dan ketinggian.

Kenyaringan berhubungan dengan energi,

sedang ketinggian berkaitan dengan frekuensi.

Telinga manusia dapat mendengar frekuensi 20 Hz – 20.000 Hz

1 Hz (hertz) = 1 siklus (putaran) per detik

Jangkauan pendengaran setiap orang berbeda-beda untuk orang tua jangkauan tertinggi 10.000 Hz.

Frekuensi bunyi di atas 20.000 Hz disebut ultrasonik.

Contoh: anjing 50.000 Hz, kelelawar 100.000 HzGelombang bunyi dengan frekuensi di bawah 20

Hz disebut infrasonikContoh: sumber gelombang infrasonik adalah

gempa bumi, guntur, gunung berapi dan getaran yang dihasilkan oleh mesin-mesin berat.

Frekuensi bunyi di atas 20.000 Hz disebut ultrasonik.

Contoh: anjing 50.000 Hz, kelelawar 100.000 Hz

Gelombang bunyi dengan frekuensi di bawah 20 Hz disebut infrasonik

Contoh: sumber gelombang infrasonik adalah gempa bumi, guntur, gunung berapi dan getaran yang dihasilkan oleh mesin-mesin berat.

Efek gelombang infrasonik

Gelombang infrasonik dari mesin walaupun tidak terdengar oleh telinga manusia dapat menyebabkan kerusakan pada tubuh manusia. Yaitu dengan cara resonansi, menyebabkan gerakan dan iritasi cukup besar pada organ-organ di dalam tubuh.

INTENSITAS BUNYI (Desibel)

Didefinisikan:- Energi yang dibawa sebuah gelombang

per satuan waktu per satuan luas

- Kuadrat amplitudo gelombang

Amplitudo adalah simpangan maksimum

Satuan Intensitas

Energi / waktu = DayaSatuan intensitas = Daya / luas

Telinga: Intensitas bunyi 10-12 W/m2– 1W/m2

Hubungan antara intensitas dan kenyaringan tidaklah linier melainkan logaritmik. Satuan skala ini adalah bel atau lebih umum dengan desibel (dB)

β (dalam dB) = 10 log ( I/Io)

Io: intensitas ambang pendengran rata-rata

= 1,0 x 10 -12 W / m2

Log : logaritma adalah basis10

Tingkat intensitas bunyi yang intensitasnya I= 1,0 x 10-10 W/m2 adalah:

β (dalam dB) = 10 log ( I/Io)

= 10 log(1,0 x 10 -10 x 1,0 x 10 -12 )

= 10 log 100 = 20 dB

Aplikasi

Sonar atau teknik pulsa gema digunakan untuk mencari benda di bawah air.

Sebuah pemancar mengirimkan pulsa bunyi dan detektor menerima gema pantulan tidak lama kemudian.

Selang waktu dihitung dgn teliti, dari pengukuran ini jarak benda yg memantul

kan dapat ditentukan karena laju bunyi di air diketahui.

Aplikasi dalam medis

Digunakan dalam diagnosa dan pengobatan

Pengobatan meliputi penghancuran jaringan yang tidak diinginkan, misal: tumor atau batu ginjal

Frekuensi sekitar 107 w/m2

Terapi fisik, untuk memberikan pemanasan lokal pada otot yang cedera

Diagnosa

Digunakan teknik pulsa gema yang hampir sama dengan sonar.

Pulsa bunyi frekuensi tinggi diarahkan ke tubuh dan pantulannya dari batas atau pertemuan antara organ-organ atau struktur lainnya atau luka dalam tubuh kemudian dideteksi

Frekuensi yang digunakan diagnostik di bawah 3x 104 W/m2

Tidak ada laporan efek dari penggunaan ini.

Tidak menggantikan diagnosa sinar-XBunyi ultra membantu dan bahkan

beberapa jenis jaringan atau fluida tidak terdeteksi sinar-X, tetapi dapat terdeteksi oleh bunyi ultra.