gelombang

MODUL 4

Gelombang Bunyi

Definisi

• Bunyi merupakan gelombang longitudinal.

• Fenomena bunyi berhubungan dengan indera pendengaran kita, yaitu telinga kita dan

otak kita.

• Telinga berfungsi menerima gelombang bunyi, sedangkan otak berfungsi

menerjemahkan informasi dari telinga.

Aspek bunyi

• Tiga aspek bunyi: sumber bunyi, energi bunyi, dan detektor bunyi.

• Sumber bunyi adalah semua benda yang bergetar.

• Energi bunyi dipindahkan dari sumber bunyi dalam bentuk gelombang bunyi, yaitu

gelombang longitudinal.

• Detektor bunyi adalah alat untuk menangkap/menerima gelombang bunyi, bisa berupa

telinga kita atau alat lain.

Karakteristik bunyi

• Gelombang bunyi merambat memerlukan medium.

• Medium perambatan bunyi bisa berupa udara, tanah, batu, logam, dan lain-lain.

• Bunyi tidak dapat merambat di dalam ruang hampa udara

Sumber Bunyi : Getaran/vibrasi

- Infrasonik : < 20 hertz

- Audiosonik : 20 – 20.000 hertz

- Ultrasonik : > 20.000 hertz

Intensitas yang dapat didengar : 10-12 – 1 W/m2

Kelajuan bunyi

• Kelajuan bunyi pada tiap medium berbeda-beda.

Fisika IndustriResa Taruna Suhada S.Si, MT Pusat Pengembangan Bahan Ajar

Universitas Mercu Buana

‘121

• Kelajuan bunyi pada berbagai medium dipengaruhi oleh modulus elastisitas B dan

rapat jenis medium r,

• Kelajuan bunyi di udara juga dipengaruhi juga oleh temperatur,

dimana T adalah temperatur (°C)

Panjang gelombang

• Jarak dari satu puncak ke puncak berikutnya atau dari satu lembah ke lembah

berikutnya, atau dari sembarang titik ke titik yang bersangkutan pada pengulangan

berikutnya dari gelombang tersebut

• Lambang panjang gelombang (λ)

Frekuensi

• banyaknya gelombang dalam selang waktu tertentu

• Jumlah gelombang tiap detik

• Lambang frekuensi (f)

cepat rambat gelombang

• Hubungan antara panjang gelombang (l) dan frekuensi gelombang (f) dengan

cepat rambat gelombang: v = lf

• Laju gelombang dipengaruhi oleh sifat-sifat mekanik medium perambatannya

Gelombang Periodik

• Gelombang yang setiap saat merupakan suatu pola yang berubah

• Gelombang periodik berjalan dengan laju konstan

• Penambahan frekuensi (f) akan menyebabkan pengurangan panjang gelombang

(l)

Kenyaringan dan Ketinggian Bunyi

• Kenyaringan bunyi dipengaruhi oleh energi pada gelombang bunyi, yaitu

dipengaruhi oleh panjang gelombang bunyi (l)

• Ketinggian bunyi dipengaruhi oeh frekeunsi gelombang bunyi.

• Intensitas bunyi adalah energi yang dibawa oleh sebuah gelombang bunyi melalui

satuan luas tiap satuan waktu.

• Satuan intensitas bunyi adalah

• Telinga manusia dapat mendeteksi bunyi dengan intesitas (I)

• Untuk menghasilkan bunyi yang kenyaringannya 2 kali lipat, diperlukan gelombang

bunyi dengan intensitas 10 kali lipat.



‘122

I = 10-10 W/m2 β = 10 log 100 = 20 dB

Di udara terbuka, pengurangan intensitas

I α I1 = I2

R jarak terhadap sumber

Tingkat intensitas sebuah pesawat jet pada jarak 30 m adalah 140 dB. Berapa tingkat

intensitasnya pada jarak 300 m ?



‘123

Contoh soal

Cepat rambat bunyi di uadara pada suhu tertentu 300 m/s. Jika pendengar diam,

sedangkan sumber bunyi bergerak menjauhi pendengar dengan kecepatan 60 m/s,

frekuensi bunyi 108 hertz, maka berapa frekuensi yang didengar ?

Interferensi

Dua gelombang identik dari dua sumber titik berbeda memiliki perbedaan fasa pada

sembarang titik yang bergantung pada PERBEDAAN PANJANG LINTASAN ∆L



‘124

Jika L1 = L2, maka terjadi interferensi konstruktif. Jika tidak, kita harus pelajari situasinya.

Contoh

Dua sumber titik dari gelombang bunyi dengan panjang gelombang l dan amplitudo yang

identik terpisah oleh jarak d = 2.0l. Kedua sumber sefasa. (a) Berapa banyak titik

maksimum yang terletak pada lingkaran besar di sekeliling sumber? (b) Berapa banyak

titik minimum?

Beda fasa pada titik P:



‘125

Contoh …

(a) Maksimum: ∆f=2mp

sinq = m/2 (m=0, ±1, ±2, …)

Delapan: 0˚, 30˚, 90˚, 150˚, 180˚, 210˚, 270˚, 330˚

(b) Delapan, di antara maksimum.

Jika kedua sumber adalah loud speakers, pada titik mana pendengar akan

mendengar sinyal maksimum? Apakah hal tersebut bergantung pada frekuensi?

Bunyi Musik

• Instrumen senar (gitar, biola…):

Sebuah senar diikat pada dua titik ujung. Gelombang bunyi akan direfleksikan pada titik-

titik ujung senar dan saling berinterferensi satu sama lainnya.

Untuk panjang gelombang tertentu, akan dihasilkan gelombang tegak (standing wave),

yaitu resonansi.

Anda mendengar gelombang tegak. Panjang gelombang lainnya hilang karena

interferensi destruktif.

• Bagaimana dg instrumen angin (flute, oboe …):



‘126

Pipa : Gel Berdiri dalam Tabung

SYARAT BATAS:

Resonansi Bunyi

Tinjau pipa dengan panjang L, satu ujungnya terbuka, ujung lainnya tertutup.

Pada resonansi, perpindahan antinode pada ujung terbuka, dan perpindahan node pada

ujung tertutup.

Ujung Terbuka: antinode

Ujung Tertutup: node

Panjang gelombang terpanjang yang memenuhi syarat

frekuensi resonansi fundamental

Harmonik:



‘127

Pipa terbuka pada kedua ujungnya:

perpindahan antinode pada kedua ujungnya.

Pipe tertutup pada kedua ujungnya:

perpindahan nodes pada kedua ujungnya.

Untuk kedua kasus tsb:

Pelayangan (Beats)

Dua gelombang bunyi dengan frekuensi yang berbeda tapi dekat menghasilkan

PELAYANGAN yang terdengar.

Tinjau



‘128

Pada persamaan di atas, amplitudo bergantung t. Amplitudo menjadi maksimum dua kali

dalam satu siklus:

cosw’t = 1 dan -1: Pelayangan

Frekuensi pelayangan fbeat:

Contoh: Pelayangan digunakan untuk menyetem instrumen musik.

Soal

Sebuah garpu tala dengan frekuensi yang tidak diketahui menghasilkan tiga pelayangan

per detik jika dibunyikan bersama garpu tala standar dengan frekuensi 384 Hz. Frekuensi

pelayangan berkurang saat sepotong lilin ditempelkan pada salah satu kaki garpu tala

pertama. Berapa frekuensi dari garpu tala tersebut?

fbeat = 3 Hz Þ f1 = 381 or 387 Hz

Resonant frequency

Mass increases Þ f1 decreases

fbeat decreases Þ f1 becomes closer to 384 Hz

Therefore, f1 = 387 Hz



‘129

Garpu tala



‘1210

gelombang

Documents