12.GELOMBANG BUNYI

Oleh :

Hidayat Bimo Sekti

12.1 Bunyi paling lemah yang dapat dideteksi oleh telinga manusia pada frekuensi 1000 hz

adalah dengan intensitas sekitar 1,00 10-12 w/m2 disebut juga dengan ambang

pendengaran. Bunyi paling nyaring yang dapat ditoleransi oleh telinga pada frekuensi

yang sama adalah dengan intensitas sekitar 1,00 w/m2 ambang sakit. Tentukan

amplitude tekanan dan amplitudo perpindahanya pada kedua ambang ini.

Pembahasan :

D1: v= 343 m/s = 1,20 kg/m3

L= 1,00 10-12

D2 : amplitudo tekanan dan amplitudo perpindahanya ?

D3 :

pmaks = 2pvl

= √2(1,20 kg/m3)(342 m/s)(1,00×10-12w/m2)

= 2,87×10-5 N/m2

smaks = =

= 1,11 ×10-11 m

(Serway A.Raymond,2009;789)

12.2 Jam alarm anda membangunkan anda dengan bunyi yang nyaring dan cukup

menggangu dengan frekuensi 600hz. Suatu pagi,jam itu tidak berfungsi dengan baik

dan tidak dapat dimatikan. Dalam keadaan frustasi, anda menjatuhkan jam tersebut

keluar dari jendela tingkat empat asrama anda setinggi 15,0 m dari tanah. Asumsikan

kelajuan bunyi adalah 343 m/s

Pembahasan :

D1 : yf= 15 m g=9,8 m/s2 v= 343 m/s f=600 Hz

D2 : berapa frekuensi yang anda dengar sesaat sebelum anda mendengar jam itu jatuh

ke tanah ? dan berapa nilai frekuensi yang anda dengar berubah sesaat sebelum anda

mendengar jam itu jatuh ke tanah ?

D3 : yf= y1+vyit − gt2

-15 m= 0+0 − (9,8 m/s2)t2

t = 1,75 s

f1=

= [ ] (600Hz)

= 571 Hz

(Serway A.Raymond,2009;799)

12.3 seorang pengemudi mobil mengendarai mobilnya pada 20 m/s mendekati sebuah

sumber bunyi 600 Hz yang diam. Berapakah frekuensi yang terdeteksi oleh

pengemudi sebelum dan sesudah melewati sumber bunyi tersebut jika kecepatan

bunyi di udara 340 m/s?

Pembahasan :

D1:

vp = 20 Hz 

vs = 0 m/s

fs = 600 Hz 

v = 340 m/s

D2: a. fp sebelum = ... ? b. fp sesudah = ... ?

D3:

a. Sebelum melewati sumber bunyi

b. Sesudah melewati sumber bunyi

(Douglas C.Giancoli.1997;413)

12.4 Tentukan kecepatan perambatan gelombang bunyi di dalam air, jika diketahui

modulus Bulk air 2,25 x 109 Nm-2 dan massa jenis air  103 kgm-3. Tentukan pula

panjang gelombangnya, jika frekuensinya 1 kHz.

Pembahasan :

D1 :

B = 2,25 x 109 Nm-2; ρ = 103kgm-3 ; f = 103 Hz

D2 :

Kecepatan rambat gelombang bunyi didalam air ?

D3:

Kecepatan perambatan bunyi

v =   =  = 1.500ms-1

Panjang gelombang bunyi

λ =   = 1,5m

(Douglas C.Giancoli.1997;423)

12.5 sebuah kapal selam (A) bergerak dengan kelajuan 8 m/s, memancarkan gelombang

sonar Pada frekuensi 1400 HZ. Kelajuan bunyi di air adalah 1533 m/s. Kapal selam

kedua (B) ditempatkan sedemikian hingga kedua kapal selam bergerak berhadapan

satu sama lain. Kapal selam kedua bergerak dengan kelajuan 9 m/s.

Pembahasan :

D1 : v = 1533 m/s vo = 9 m/s vs = 8 m/s

F= 1400 Hz

D2 : (A) berepa frekuensi yang dideteksi oleh pengamat yang berada dalam kapal

selam

B pada saat kedua kapal selam saling mendekati

(B) kedua kapal selam ini hampir bertabrakan dan berhasil melewati satu sama lain.

Berapa frekuensi yang dideteksi pengamat yang berada dalam kapal selam B pada

Saat kedua kapal selam itu bergerak saling menjauh

(A)

F1= [ ] f

= [ ] (1400 Hz) = 1416 Hz

(B)

F1= [ ] f

= [ ] (1400 Hz) = 1385 Hz

(Walter Schofield,1970;153)

12.6 perhatikan bunyi 10000Hz yang direkam pada fonograf yang berotasi 33,5

putaran/menit. Seberapa jauh puncak-puncak gelombang untuk bunyi ini terpisah di

atas rekaman.

D :

(A)pada tepi luar rekaman yaitu 6 inci dari pusat ?

(B) pada tepi dalam yaitu 1 inci dari pusat ?

Pembahasan :

D :

T = = = 0,30 min ( )

= 1,8 s

V= = = 21 inci/s ( )

= 53 m/s

Jadi gelombang dalam rekaman bergerak melewati jarum dengan kelajuan ini.

Panjang gelombangnya adalah :

⋋ = = = 5,3 × 10-5 m

= 53 μm

V= = = 3,5 inci/s ( )

= 8,9 m/s

Jadi panjang gelombangnya adalah :

⋋ = = = 8,9 × 10-6 m

= 8,9 μm

(Walter Schofield,1970;156)

12.7 Dua mesin yang identik berjarak sama dari seorang pekerja. Intensitas bunyi masing-

masing mesin ke lokasi pekerja adalah 2,0 × 10-7 W/m2. Hitung level bunyi yang

didengar oleh pekerja

Pembahasan :

D1 : I = 2,0 × 10-7 W/m2 Io = 1,0 × 10-12 W/m2

D2 : (A) level bunyi ketika hanya satu mesin yang beroperasi

(B) level bunyi ketika kedua mesinya beroperasi

D3 :

β1 = 10 log ( ) = 10 log (2,0 ×105)

= 53 dB

(B) ketika kedua mesin beroperasi instensitasnya menjadi dua kali lipat, yaitu

4,0 × 10-7 W/m2 jadi level bunyinya sekarang adalah

β2 = 10 log ( ) = 10 log (4,0 ×105)

= 56 dB

(David Halliday,1978;438)

12.8 sumber titik memancarkan gelombang bunyi dengan keluaran daya rata-rata 80,0 W

(A)hitung intensitasnya pada jarak 3,00 m dari sumber

(B) hitung jarak dimana intensitas bunyinya adalah 1,0 × 10-8 W/m2

Pembahasan :

D1 : P rata-rata = 80,0 W r = 3m I = 1,0 × 10-8 W/m2

D3:

(A)

I = = = 0,707 w/m²

(B)

r = =

= 2,52 × 104

(David Halliday,1978;438)

.

DAFTAR PUSTAKA

Schofield, Walter.1970.PHYSICS for O.N.C Engineers.Mc graw- hill.London.

Serway,Ramond A. and John W.Jewett.2004.Jr .Fisika untuk sains dan teknik,salemba

teknika.Jakarta.

Giancoli, Douglas C.1997 .Fisika JILID EMPAT.Erlangga.Jakarta.

Halliday, David and Robert Resnick,1978,physisc part I and II combined third edition,new

york,john wiley dan suns.