By. Sudra Irawan 1

Praktikum Minggu 1

GELOMBANG SEISMIK/SUARA

A. Tujuan Praktikum

Setelah melakukan praktikum ini, mahasiswa diharapkan mampu: 1. memahami komponen-komponen gelombang seismik (suara) 2. melakukan perhitungan berdasarkan persamaan-persamaan besaran komponen

seismik

B. Alat dan Bahan Praktikum

Alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum ini: Komputer (PC) Modul praktikum Software Microsoft Excel 2013 Alat tulis

C. Teori Singkat

C.1 Pengertian Gelombang Suara

Akustik kelautan adalah teori tentang gelombang suara dan perambatannya pada medium air laut. Apabila sebuah gong dibunyikan kita akan mendengar sebuah suara. Terdengarnya suara tersebut disebabkan oleh getaran (vibrasi) dari gong dipancarkan ke partikel-partikel di sekitarnya dan suara ini kemudian berjalan melewati udara. Jika kualitas suara cukup baik, maka kita akan mendengar hanya satu nada, kurva tekanan akan teratur dan jarak antara sembarang dua puncak yang berdekatan sama. Jarak ini disebut sebagai panjang gelombang (wave length). Gelombang suara merupakan gejala yang disebabkan oleh perubahan tekanan. Pada partikel-partikel padat, tekanan udara bertambah, partikel-partikel jarang, tekanan berkurang. Suara berpindah atau bergerak dengan kecepatan tertentu. Jika kita menghitung jumlah puncak yang melewati titik tertentu selama satu detik, maka kita mendapatkan frekuensi suara. Gelombang suara termasuk gelombang longitudinal yaitu memiliki arah getaran yang sama dengan arah rambatan. Artinya arah gerakan medium gelombang sama atau berlawanan arah dengan perambatan gelombang. Gelombang longitudinal mekanis juga disebut sebagai gelombang mampatan atau gelombang kompresi. Contoh-contoh gelombang longitudinal adalah gelombang suara dan gelombang-P seismik yang disebabkan oleh gempa dan ledakan.

Gambar 1. Perambatan gelombang suara

Panjang gelombang menunjukkan jarak antara rapatan yang berurutan atau renggangan yang berurutan.

Frekuensi adalah jumlah tekanan yang melewati satu titik tertentu per sekon. Kecepatan, yaitu setiap rapatan tampak bergerak, yang mempunyai bentuk hampir

sama dengan kecepatan gelombang transversal pada tali.

By. Sudra Irawan 2

Amplitudo, adalah keras lemahnya bunyi atau tinggi rendahnya gelombang, satuan amplitudo adalah decibel (db). Bunyi mulai dapat merusak telinga jika tingkat volumenya lebih besar dari 85 dB dan pada ukuran 130 dB akan mampu membuat hancur gendang telinga.

C.2 Frekuensi Suara

Frekuensi suara adalah perubahan tekanan dalam perambatan suara secara periodik yang menghasilkan siklus dalam satuan waktu tertentu. Frekuensi tersebut menggambarkan jumlah gelombang perdetik. Satuan satu gelombang perdetik adalah Hertz (Hz);

1 cycle per second (c/s) = 1 Hz 1 kilocycle per second (kc/s) = 1 kHz.

Banyaknya periode dalam 1 detik, satuan: Hertz (Hz) atau cycles per second (cps). Panjang gelombang suara/wavelength (λ) dirumuskan = c/f dengan c = kecepatan rambat bunyi, f = frekuensi. Berdasarkan frekuensi, suara dibagi menjadi:

Infrasound 0Hz – 20 Hz Pendengaran manusia 20Hz – 20 KHz Ultrasound 20KHz – 1 GHz Hypersound 1GHz – 10 THz

Manusia dapat mengindera suara yang berfrekuensi 20 Hz hingga 20 kHz. Suara yang tersusun dari frekuensi di atas kisaran tersebut disebut supersonic atau ultrasonic. C.3 Kecepatan Suara

Kecepatan suara adalah jarak yang ditempuh suara dalam satu meter perdetik. Pada udara yang bersuhu 0o C kecepatan suara adalah 322 m/detik dan pada udara kering dengan suhu 20 °C (68°F) kecepatan rambat suara sekitar 343 m/s. Kecepatan suara akan meningkat pada suhu yang lebih tinggi. Pada air yang bersuhu 15o C kecepatan suara adalah 1500 m/detik dan akan meningkat pada suhu yang lebih tinggi dan pada salinitas yang lebih tinggi. C.4 Panjang Gelombang Suara

Panjang gelombang (λ) suara adalah jarak antara titik-titik maksimum dan minimum. λ ditentukan oleh f dan c

Satuan (marine unit) Jarak : nautical mile (nmi) 1 nmi = 1852 m Kecepatan: knot 1 knot = 1 nmi/hour = 1852 m/hour

C.5 Parameter yang Mempengaruhi Gelombang Suara

Perubahan suhu 1°C akan merubah 4.0 m/sec kecepatan suara, bila terjasi perubahan salinitas 1 ppt maka dapat merubah 1.4 m/sec kecepatan suara, demikian pula dengan perubahan kedalaman 100 m (10 tekanan atm) dapat merubah 1.7 m/sec kecepatan suara. Salinity

Secara umum, kisaran salinitas di laut adalah 32-38 parts per thousand (ppt). Perubahan salinitas akan mempengaruhi densitas, sebagai akibat dari perubahan kecepatan suara. Perubahan salinitas 1 ppt. dapat merubah kecepatan suara 1.4m/sec. Beberapa hal yang mempengaruhi konsentrasi salinitas di laut adalah : a. Evaporation (penguapan), b. Precipitation (pengendapan), c. Freshwater influx from rivers (masuknya air tawar dari sungai), d. Tidal effects (salt wedges) (pasang surut).

By. Sudra Irawan 3

Gambar 2. Sound velocity profile

Temperature

Temperature adalah faktor utama yang mempengaruhi kecepatan suara di air. Perubahan 1°C dapat mempengaruhi rata-rata 4m/sec kecepatan suara. Perubahan temperatur di laut terjadi pada saat terjadi perubahan tekanan. Komponen yang mempengaruhi temperature terhadap kecepatan suara adalah: a. Solar heating (pemanasan matahari), b. Night time cooling (pendinginan waktu malam), c. Rain / run off (hujan/berkurangnya air), d. Upwelling

Refraction Errors

Pada saat pulsa akustik melewati kolom air, kecepatan gelombang pulsa akan bervariasi berdasarkan kecepatan suara; ini disebut refraksi. kesalahan refraksi terjadi karena profil kecepatan suara yang salah diterapkan pada data. Representasi yang sebenarnya adalah bahwa soundings yang dihasilkan terlalu dangkal atau terlalu dalam.

Pada sudut 45° di kedalaman 10 meters, ±10 m/s kecepatan suara akan mengakibatkan error kedalaman 4.6 cm. Convex (smiley face) = Profil kecepatan suara yang digunakan lebih tinggi dari profil yang nyata, Concave (frown face) = Profil kecepatan suara yang digunakan lebih rendah dari profil yang nyata.

Gambar 3. Refraction Error indication

By. Sudra Irawan 4

D. Kegiatan

Berdasarkan teori yang telah dijelaskan dan sumber lain yang Anda cari sendiri, jawablah pertanyaan berikut:

1. Berapa km/hour dari kecepatan 10 knot? 2. Jika frekuensi suara adalah 15 kHz, berapa panjang gelombang suara tersebut di

dalam air? 3. Transduser dari sebuah kapal sedang mengirimkan gelombang ke dasar laut. Kalau

perbedaan waktu antara gelombang yang dikirim dan gelombang yang diterima 1/15 menit dan cepat rambat gelombang dalam air 1,500 m/detik, berapa meter kedalaman laut?

4. Berapakah panjang gelombang untuk gelombang suara yang memiliki kecepatan rambat 343 m/s dan frekuensi 20 kHz?

5. Sebuah benda bergetar 50 kali dalam waktu 2 sekon. Berapakah frekuensi dan periode benda tersebut?

6. Lengkapilah Tabel berikut:

Panjang Gelombang

(meter)

Frekuensi (Hz)

Kecepatan Suara (m/s)

Waktu Tempuh (second)

Kedalaman (meter)

150 1500 1

1.5 1500 2

0.15 1500 3

0.015 1500 4

0.0075 1500 5

0.03 10000 4

0.03 38000 4

0.03 50000 4

0.03 120000 4

0.03 200000 4

0.03 300 6000

0.06 1140 6000

0.09 1500 6000

0.12 3600 6000

0.3 6000 6000

Berdasarkan data pada Tabel, jelaskan:

a. Hubungan antara panjang gelombang dan frekuensi b. Hubungan antara suhu dan kecepatan suara. c. Hubungan antara kecepatan suara dan salinitas. d. Hubungan antara kecepatan suara dan waktu tempuh. e. Buatlah grafik pada soal a, b, c, d, kemudian jelaskan hubungan yang terjadi pada

masing-masing grafik.

E. Daftar Pustaka Burczynski, J. 1982. Introduction to the use of sonar systems for estimating fish biomass.

Food And Agriculture Organization Of The United Nations FAO Fisheries Technical paper.

Brennan C.W. 2009. Basic Acoustic Theory. R2Sonic LLC Multibeam Training, Chief

Hydrographic Engineer‐R2Sonic. Robert J. Urick, “Principles of Underwater Sound”, McGraw-Hill Book Company. USA.

Peninsula Publishing, California, 1975.

By. Sudra Irawan 5

F. Laporan Praktikum 1. Laporkan data (soal no 6) dan hasil yang telah dibuat pada hari ini sebagai laporan

praktikum. 2. Format laporan minggu ke-1, terdiri dari:

A. Tujuan Praktikum B. Alat dan Bahan C. Dasar Teori (tidak ringkas, berasal dari sumber terpercaya) D. Hasil dan Analisis Data E. Pembahasan F. Kesimpulan G. Daftar Pustaka

3. Laporan dikumpulkan sebelum praktikum minggu depan dimulai. 4. Selamat mengerjakan.

“Tidak Selamanya Nasi Padang itu Enak”