IPAKESEHATAN:Fisika

Dr. Zaroh Irayani, M.Si.

OUTLINE

11. Gelombang Bunyi & Mekanisme Pendengaran

12. Kebisingan: Intensitas Bunyi; Efek Doppler

13. Optik: Aspek Fisis Penglihatan

14. Radioaktivitas: Diagnosis & Terapi

GELOMBANG BUNYIPERTEMUAN 11

29/30 NOVEMBER 2017

Gelombang longitudinal: suara

1. Getaran: pengantar gelombang

2. Gelombang bunyi: laju bunyi dalammedium

3. Telinga & responnya

Getaran: pengantar

▪ AP Physics Chttp://www.jca.umbc.edu/~george/html/courses/phys224/2006spg/lectures/

FENOMENA ALAM,

MODEL GETARAN SELARAS SEDERHANA

DESKRIPSI FISIS

GETARAN(vibrate)(oscilation)

(PAF 15113)

WIHANTORO

(GERAK SELARAS)

FENOMENA ALAM: getaran teratur & acak

Contoh fenomena alam

dengan sifat gerak

berulang yang teratur

dan memenuhi definisi

gerak selaras sederhana

Bila berlangsung pelan, fenomena

gerak ini dapat memenuhi kriteria

selaras sederhana, namun

kenyataannya tidaklah selalu

sederhana

Ilustrasi manakah (kiri / kanan) yang sesuai dengan definisi

gerak bolak-balik (getaran) sesuasi dengan definisi…?

*EFEK (TERLIHAT) FENOMENA ALAM GETARAN: Gempa Vulkanik

Proses erupsi yang didahului

dengan gempa vulkanik

merupakan hasil dari getaran

hebat dapur magma yang dapat

dirasakan di sekitar area gunung

getaran hebat dapur magma yang

dapat dirasakan hingga permukaan

“ditangkap” dengan seismograp.

Berakibat munculnya rekahan di

permukaan dan/atau di bawah

permukaan

*EFEK (TERLIHAT) FENOMENA GETARAN: Getaran Kaca Rumah

Getaran akibat kendaraan

besar

Getaran akibat suara sound system

We use natural oscillations to

measure time

1.pendulum

2.quartz crystals

Currently, we define “1 second”

based on oscillations inside a

Cesium atom:

1 second = 9,192,631,770

oscillations

(303) 499-7111: http://tf.nist.gov/

CC

: BY

-SA

tacoekkel (flic

kr) http://creativ

ecom

mons.org/lic

enses/by-sa/2.0/deed.en

*GETARAN ALAMI

GETARAN: definisi

Gerak (tidak menjalar) denganpola ke-berulang-an di sekitartitik setimbang

yang ditinjau

Obyek Besaran Fisis

Gerak

benda masif

(berukuran

besar/kasat

mata) yang

mengalami

gerak bolak-

balik

disekitar titik

setimbang

posisi (x) (?)

Persamaan

gerak bolak-

balik

kecepatan (v)

percepatan (a)

energi (E)

Pola ke-

berulang-an

frekuensi (f) periode (T)

periodik: sinus/cosinus

tidak periodik (tidak dibahas)

GETARAN: terminologi (per-istilah-an)

osilasi (oscillation)

getaran (vibrate)

GERAK SELARAS SEDERHANA

(simple harmonic motion)

keberulangan gerak dengan

amplitudo kecil

Ilustrasi pola gerak getaran selaras

(harmonik) sederhana.

Karena alasan penjabaran (deksripsi)

matematis, dua ilustrasi bagian atas

tidak dibahas.

Hanya gerak dengan pola sinusoidal (sin

atau cos) saja yang dibahas

*apa perbedaan pola getaran

secara sinus dan cosinus?

(Gerak teratur)

GETARAN: POLA HARMONIK

GERAK BOLAK-BALIK: MENGHASILKAN POLA

http://demo.webassign.net/ebooks

/cj6demo/pc/c10/read/main/c10x

10_4.htm

http://demo.webassign.net/ebooks/cj6de

mo/pc/c10/read/main/c10x10_2.htm

http://demo.webassign.net/ebooks/cj6

demo/pc/c10/read/main/c10x10_1.ht

m

Getaran Molekul karena pemanasan Detak jantung

Getaran

vs

GELOMBANG

Gelombang Air:

- puncak gelombang (ombak)- Difraksi

- inteferensi

FENOMENA ALAM GELOMBANG

Hukum Buys-Ballot

(pembelokan arah angin di sekitar

equator akibat perbedaan suhu >>

tekanan udara)

FENOMENA ALAM GELOMBANG

gelombang massive>> badai

The Nature of Waves

Water waves have two features

common to all waves:

A wave carries energy from place to place.

A wave is a traveling disturbance.

FENOMENA ALAM GELOMBANG: SEDERHANA

(Periodic Waves)

Representasi gelombang: matematis

JENIS GELOMBANG:

CARA PENJALARAN

JENIS GELOMBANG:

MEDIUM PENJALARAN

DESKRIPSI MATEMATIS GELOMBANG

Sebuah gelombang berjalan pada

arah sumbu-x positif dengan

deskripsi seperti gambar, tentukan

amplitudo, dan panjang gelombang,

DESKRIPSI MATEMATIS GELOMBANG

gangguan/usikan yang

merambat

SUMBER BUNYI

*

gangguan/usikan

dapat juga

TIDAK

menghasilkan

bunyi

BUNYI sebagai

penyederhanaan “kasus”

http://www.npr.org/2014/04/09/300563606/what-does-sound-look-like

menyebar ke segala arah

Kompresi longitudinal

Interaksi antara molekul

Medium: padat cair gas

LAJU BUNYI

Ultrasonik f > 20.000 Hz

f=20-20.000 Hz

infrasonic f < 20 Hz

Video Mekanisme Pendengaran Manusia

Mekanisme Pendengaran manusia

BESARAN GELOMBANG

BUNYI FREKUENSI, f

Range of Audio Frequency

*acoustic classroom

*acoustic classroom

*free-noise environment

LAJU BUNYI DALAM MEDIUM

𝑣 =𝛾𝑅𝑇

𝑀

GAS IDEAL

𝑣 =𝐵

𝜌

B: modulus : massa jenis

= rasio panas spesifik, cp/cv; =1.67 untuk gas monoatom (He, Ne, Ar); =1.40 untuk gas diatom (N2, O2, H2)R= konstanta gas =8,314 J/mol.KM=massa molar gas=massa 1 mol gas. Untuk udara M=2910-3kg/mol;T=temperature mutlak (K)=tc+273;

Laju gelombang bunyi bergantung sifat medium: elastisitas dan rapat massa

Bv

B = modulus Bulk

= rapat medium

Gelombang yang menjalar pada batang

Yv

Y = modulus Young

= rapat medium

Laju gelombang bunyi bergantung sifat medium: temperatur

M

RTv

= cp/cv = rasio kapasitas panas

[udara=1,4]

R = 8,314 J/mol.K=konstanta gas

universal

T = temperature mutlak (K)

M = massa molar gas= massa 1 mol gas

[Mudara=29 x 10-3 kg/mol]

LAJU BUNYI di UDARA

𝑣 =𝛾𝑅𝑇

𝑀

𝑣1𝑣2

=𝑇1

𝑇2

Kecepatan bunyi dalam medium [m/s]

Tentukan laju bunyi dalam air, yang memiliki

modulus bulk 2,1 x 109 N/m2 dan densitas 1,00 x 103

kg/m3.

Hitung laju bunyi di udara

pada:

(a) 0oC

(b) 20oC