Halaman
Bunyi17BUNYIApakah yang kalian amati saat melihat orang meniup atau bermain terompet atau seruling? Coba lihat gambar di atas. Mengapa terompet atau seruling itu ada beberapa lubangnya. Mengapa saat ditiup dilakukan penekanan berulang-ulang? Apa saja yang perlu dipelajari pada bab bunyi?Pertanyaan-pertanyaan di atas dapat kalian pelajari pada bab ini. Oleh sebab itu setelah belajar bab ini kalian diharapkan dapat:1. menjelaskan syarat-syarat terdengarnya bunyi,2. menentukan frekuensi dari nada-nada pada dawai dan pipa organa,3. menentukan intensitas dan taraf intensitas suatu bunyi,4. menentukan frekuensi yang diterima pendengar karena efek Doppler,5. menjelaskan terjadinya pelayangan.Sumber: www.jatim.go.idB A BB A B2
Fisika SMA Kelas XII18A. PendahuluanGambar 2.2Pembagian bunyi berdasarkan frekuensinya.Gambar 2.1Bunyi dapat merambat melalui zat padat (benang).Kalian tentu tidak asing dengan kata bunyi atau disebut juga suara. Bunyi merupakan salah satu contoh gelombang longitudinal yang membutuhkan medium (disebut gelombang mekanik). Jika kita bercakap-cakap maka bunyi yang kita dengar merambat dari pita suara yang berbicara menuju pendengar melalui medium udara.Bagaimana kita dapat mendengar bunyi? Ada be-berapa syarat bunyi dapat terdengar telinga kita. Pertamaadalah adanya sumber bunyi. Misalnya ada gitar yang dipetik, ada yang bersuara dan ada suara kendaraan lewat. Kedua : harus ada mediumnya. Ingat sesuai keterangan di atas bunyi termasuk gelombang mekanik berarti mem-butuhkan medium. Dapatkah astronot bercakap-cakap secara langsung (tidak menggunakan alat elektronika) saat di bulan? Tentu jawabannya tidak karena bulan ti-dak memiliki atmosfer (tidak ada medium). Bunyi dapat merambat dalam medium udara (zat gas), air (zat cair) maupun zat padat. Pernahkah kalian melihat dua anak bercakap-cakap melalui benang seperti Gambar 2.1? Mungkin kalian pernah mencobanya.Ketiga, bunyi dapat didengar telinga jika memiliki frekuensi 20 Hz s.d 20.000 Hz. Batas pendengaran manu-sia adalah pada frekuensi tersebut bahkan pada saat de-wasa terjadi pengurangan interval tersebut karena faktor kebisingan atau sakit. Berdasarkan batasan pendengaran manusia itu gelombang dapat dibagi menjadi tiga yaitu audiosonik (20-20.000 Hz), infrasonik (di bawah 20 Hz) dan ultrasonik (di atas 20.000 Hz).Binatang-binatang banyak yang dapat mendengar di luar audio sonik. Contohnya jangkerik dapat menden-gar infrasonik (di bawah 20 Hz), anjing dapat mendengar ultrasonik (hingga 25.000 Hz).bunyi merambatsumber bunyipendengarinfrasonikultrasonikaudiosonik20 Hz20.000 Hz
Bunyi19B. Tinggi Nada dan Pola GelombangGambar 2.3Pola gelombang pada dawai.lSP(a)SSSPPS(b)PSS(c)SSPPSetiap bunyi yang didengar manusia selalu memiliki frekuensi tertentu. Untuk memenuhi frekuensi yang di-harapkan maka munculnya berbagai alat musik, misalnya seruling dan gitar. Saat bermain gitar maka dawainya akan dipetik untuk mendapatkan frekuensi yang rendah atau tinggi. Tinggi rendahnya frekuensi bunyi yang teratur inilah yang dinamakan tinggi nada. Sedangkan pola-pola terjadinya gelombang disebut pola gelombang. Pada saat di SMA kelas XII ini dapat dipelajari tinggi nada dan pola gelombang pada dawai dan pipa organa.1. Pola Gelombang pada DawaiContoh pemanfaatan dawai ini adalah gitar. Pernah-kah kalian bermain gitar? Apa yang terjadi saat dawai itu dipetik? Jika ada dawai yang terikat kedua ujungnya maka saat terpetik dapat terjadi pola-pola gelombang seperti pada Gambar 2.3.Kemungkinan pertama terjadi seperti pada Gam-bar 2.3(a). Pola ini disebut nada dasar (n = 0). Pada gelombang stasionernya terjadi 2 simpul dan 1 perut dan memenuhi l = λ.Jika dipetik di tengah dawai, maka akan terbentuk pola gelombang seperti Gambar 2.3(b). Ada 3 simpul dan 2 perut. Pola ini dinamakan nada atas pertama (n = 1) dan berlaku : l = λ. Sedangkan pada Gambar 2.3(c)dinamakan nada atas kedua, l = λ. Jika pola gelombang-nya digambarkan terus maka setiap kenaikan satu nada akan bertambah gelombang lagi. Sifat dawai ini dapat dituliskan seperti berikut.Pola gelombang dawainada , n = 0, 1, 2, ... .............. (2.1)panjang, l = λ, λ, λ, ....Bagaimana jika ingin menghitung frekuensi na-danya? Sesuai sifat gelombang, pada bunyi juga berlaku hubungan v = λf. Panjang gelombangλ dapat ditentukan dari persamaan 2.1 sedangkan v dapat ditentukan dari hukum Melde, v = . Sehingga frekuensinya Contohnya pada nada dasar dapat berlaku: CONTOH 2.1Dawai sepanjang 20 cm memiliki massa 20 gr. Jika ujung-ujung dawai diikat sehingga memiliki tegangan 30 N maka tentukan :a. panjang gelombang pada nada atas keduanyab. frekuensi nada atas keduanya?fo= ...............(2.2)l = λλ = l
Fisika SMA Kelas XII20Setelah memahami contoh di atas dapat kalian coba soal berikut.Penyelesaianl = 60 cm = 0,6 mm = 20 gr = 2.10-2 kg F = 30 Na. Nada atas kedua, n = 2l2 = λ 0,6 = . λ→λ= 0,4 mb. Frekuensi nada atas kedua Cepat rambat gelombang memenuhi hukum Melde : = = 30 m/sBerarti frekuensi nada atas kedua sebesar :f2 = = = 750 HzSeutas dawai panjang 80 cm memiliki massa 9 gr. Jika kedua ujungnya dijepit dan ditegangkan dengan tegangan 200 N maka tentukan :a. frekuensi nada dasar b. frekuensi nada atas pertamac. frekuensi nada atas keduad. perbandinganf0 : f1 : f2 !2. Pipa OrganaKalian tentu pernah melihat seruling atau terompet dan mendengar suaranya. Keduanya merupakan alat musik tiup. Alat musik itulah contoh dari pipa organa. Pipa organa merupakan semua pipa yang berongga didalamnya. Bahkan kalian dapat membuatnya dari pipa paralon.Pipa organa ini ada dua jenis yaitu pipa organa terbukaberarti kedua ujungnya terbuka dan pipa organa tertutupberarti salah satu ujungnya tertutup dan ujung lain terbuka. Kedua jenis pipa ini memiliki pola gelombang yang berbeda. Perhatikan penjelasan berikut.a. Pipa organa terbukaApabila pipa organa ditiup maka udara-udara dalam pipa akan bergetar sehingga menghasilkan bunyi. Gelombang yang terjadi merupakan gelombang longitudinal.v =
Bunyi21PentingPerbandingan frekuensi pada nada-nada dawai dan pipa organa memiliki pola yang sama. f0 : f1 : f2 .... = 1 : 2 : 3 : .....Perbedaan dari kedua sumber bunyi itu adalah pada jumlah simpul dan perutnya. Perhati-kan Gambar 2.3 dan Gambar 2.4.Untuk mempermudah melihat pola gelombangnya dapat digambarkan simpangan getarnya partikel-partikel warnanya. Ujung-ujung terbukanya terjadi regangan sehingga terjadi rapatan maupun regangan (simpul dan perut).Pola gelombang yang terjadi pada organa terbuka dapat terlihat seperti pada Gambar 2.4. Bagian (a) terjadi nada dasar (n = 0), l = λ, bagian (b) terjadi nada atas pertama (n = 1), l = λ dan bagian (c) terjadi nada atas kedua (n = 2), l = λ. Pola ini jika diteruskan akan se-lalu bertambah λ setiap peningkatan nada ke atas. Dari gambaran itu dapat dirumuskan seperti berikut.Pipa organa terbuka :nada : n = 0, 1, 2, .... ................. (2.3)panjang : l = λ,λ, λ, ....Dari persamaan 2.3 ini dapat ditentukan besar frekuensi nadanya dengan persamaan berikut.CONTOH 2.2Sebuah pipa dari bambu panjangnya 20 cm. Cepat rambat bunyi di udara saat itu 320 m/s. Tentukan panjang gelombang dan frekuensi nada dasar dan nada atas keduanya saat ditiup!Penyelesaianl = 20 cm = 0,2 mv = 320 m/s Nada dasar :l = λ0λ0 = 2 l = 2 . 0,2 = 0,4 mf0 = = = 800 Hz Nada atas kedua :l = λ2λ2 = l = . 0,133 = 0,4 mf2 = f = = = 2400 HzGambar 2.4Pola gelombang pada pipa or-gana terbuka.lAB(a)BA(b)BA(c)psppppssppppsss
Fisika SMA Kelas XII22Setelah memahami contoh di atas dapat kalian coba soal berikut.Gambar 2.5Pola gelombang pipa organa tertutup.l(a)(b)(c)Sebuah pipa organa terbuka panjangnya 30 cm. Pada saat ditiupkan udara ternyata kecepatan bunyinya 340 m/s. Tentukan :a. panjang gelombang dan frekuensi nada dasar, atas pertama dan atas kedua.b. tentukan perbandingan f0 : f1 : f2!b. Pipa organa tertutupPipa organa tertutup berarti salah satu ujungnya tertutup dan ujung lain terbuka. Saat ditiup maka pada ujung terbuka terjadi regangan dan pada ujung tertutup terjadi rapatan. Pola gelombang simpangan getar partikel udara dapat digambarkan seperti pada Gambar 2.5.Pada Gambar 2.5(a) terjadi nada dasar (n = 0) l = λ, bagian (b) menunjukkan nada atas pertama (n = 1), l= λ, dan bagian (c) menunjukkan nada atas kedua (n = 2), l = λ. Pola ini akan terus bertambah λ setiap naik satu nada dan dapat dirumuskan sebagai berikut.Pipa organa tertutup :nada : n = 0, 1, 2, .......................... (2.4) .......................... (2.3)panjang : l = λ,λ, λ, ...CONTOH 2.31. Pipa organa tertutup memiliki panjang 18 cm. Pada saat ditiup terjadi nada atas pertama. Jika cepat rambat bunyi di udara saat itu 330 m/s maka tentukan panjang gelombang dan frekuensi nada tersebut! Penyelesaianl = 18 cm, n = 1v = 330 m/sPanjang gelombangnya : l = λ1λ1 = = = 24 cm = 0,24 m dan frekuensinya sebesar :f1 = = = 1375 Hzpspppppsssss
Bunyi23Setelah memahami contoh di atas dapat kalian coba soal berikut.LATIHAN 14. Pada suatu pipa organa terbuka dengan panjang 40 cm di dalamnya terjadi dua buah simpul. Nada dari pipa ini beresonansi dengan pipa organa lain yang tertutup serta membentuk empat simpul, maka berapakah panjang pipa organa tertutup itu?5. Dua pipa organa terbuka panjang dan suhunya sama ditiup seorang anak secara bergantian. Pipa organa pertama menghasilkan nada atas pertama sedang pipa organa kedua menghasilkan nada atas kedua. Tentukan perbandingan frekuensi pipa organa pertama dan kedua!6. Pada suatu hari ketika laju rambat bunyi sebesar 345 m/s, frekuensi dasar suatu pipa organa yang tertutup salah satu ujungnya adalah 220 Hz. Jika nada atas kedua pipa organa tertutup ini panjang gelombangnya sama dengan nada atas ketiga suatu pipa organa yang terbuka kedua unjungnya, maka berapakah panjang pipa organa terbuka itu ? 2. Pipa organa terbuka dan tertutup ditiup secara bersamaan. Pipa organa terbuka yang panjangnya 30 cm terjadi nada atas kedua. Berapakah pan-jang pipa organa tertutup yang harus dipakai agar terjadi resonansi pada nada atas perta-manya? PenyelesaianlA = 30 cm, nA = 2lB = ? , nB = 1 Terjadi resonansi berarti fA = fB dan juga lA =lB. Perbandingan panjangnya memenuhi : = = berarti lB1 = 15 cmPada pipa organa terbuka nada atas pertama dihasilkan panjang gelombang sebesar 60 cm dan pada pipa organa tertutup nada atas pertama dihasilkan panjang gelombang sebesar L. Bila kedua pipa panjangnya sama, maka berapakah nilai ?1. Dawai piano yang panjangnya 0,5 m dan massanya 10-2 kg ditegangkan 200 N, maka saat dipetik akan menghasilkan nada-nada. Tentukan :a. frekuensi nada dasar danb. frekuensi nada atas kedua yang dihasilkan piano !2. Seutas dawai panjangnya 90 cm bergetar dengan nada atas pertama berfrekuensi 300 Hz, maka tentukan :a. panjang gelombang di dawai,b. cepat rambat gelombang pada dawai,c. frekuensi nada dasar dawai, d. frekuensi nada atas kedua dawai!3. Sebuah pipa organa terbuka yang memiliki panjang 60 cm menghasilkan suatu nada. Cepat rambat bunyi di udara 300 m/s. Jika pipa tersebut menghasilkan nada atas kedua maka berapakah frekuensi gelombang bunyi yang terjadi?
Fisika SMA Kelas XII24C. Intensitas dan Taraf Intensitas1. Intensitas BunyiGelombang merupakan rambatan energi getaran. Jika ada gelombang tali berarti energinya dirambatkan melalui tali tersebut. Bagaimana dengan bunyi? Bunyi dirambatkan dari sumber ke pendengar melalui udara. Yang menarik bahwa bunyi disebarkan dari sumber ke segala arah.Jika seseorang berdiri berjarak R dari sumber akan mendengar bunyi maka bunyi itu telah tersebar memben-tuk luasan bola dengan jari-jari R. Berarti energi yang diterima pendengar itu tidak lagi sebesar sumbernya. Sehingga yang dapat diukur adalah energi yang terpan-carkan tiap satu satuan waktu tiap satu satuan luas yang dinamakan dengan intensitas bunyi. Sedangkan kalian tentu sudah mengenal bahwa besarnya energi yang dipan-carkan tiap satu satuan waktu dinamakan dengan daya. Berarti intensitas bunyi sama dengan daya persatuan luas. Perhatikan persamaan berikut.I = ............................................... (2.5)dengan : I = intensitas bunyi (watt/m2) P = daya bunyi (watt) A = luasan yang dilalui bunyi (m2) A = 4πR2 (untuk bunyi yang menyebar ke segala arah)Untuk mencermati intensitas ini dapat kalian cer-mati contoh berikut.CONTOH 2.4Sebuah sumber bunyi memiliki daya 10π watt dipan-carkan secara sferis ke segala arah. Tentukan intensitas bunyi yang terukur oleh pendeteksi yang diletakkan di titik :a. A berjarak 10 m dari sumber,b. B berjarak 20 m dari sumber!PenyelesaianP = 10π wattRA = 10 mRB = 20 ma. Intensitas di titik A sebesar :PentingPerhatikan persamaan 2.4 jika A = 4πR2 maka persamaan menjadi : . Hubungan ini menjelaskan bahwa :I ~ atauR IA =
Bunyi25Setelah memahami contoh di atas dapat kalian coba soal berikut.PentingTaraf intensitas memiliki satuan sesuai dengan nama penemu telepon :Alexander Graham Bell 1 bell = 10 dB = = 2,5.10-2 watt/m2b. Intensitas di titik B :Daya bunyi tetap berarti berlaku hubungan : I = I ~ Dari hubungan di atas dapat ditentukan intensitas di titik B sebagai berikut.IB = . IA = . 2,5.10-2 = 6,25 . 10-3 watt/m2Sebuah alat ukur intensitas menunjukkan nilai 2.10-6watt/m2 saat berada pada jarak 5 m. Tentukan :a. daya sumber bunyi,b. intensitas pada titik yang berjarak 15 m dari sumber!2. Taraf Intensitas BunyiKalian tentu pernah mendengar bunyi dalam ruan-gan yang bising. Tingkat kebisingan inilah yang dinamak-an dengan taraf intensitas. Taraf intensitas didefinisikan sebagai sepuluh kali logaritma perbandingan intensitas dengan intensitas ambang pendengaran.dengan : TI = taraf intensitas (dB) I = intensitas (watt/m2) I0 = intensitas ambang pendengar (10-12watt/m2)Dari persamaan 2.5 dapat dikembangkan untuk menentukan taraf intensitas dari kelipatan intensitasnya. Misalnya ada n buah sumber bunyi yang terdengar bersa-maan maka In = n I dan taraf intensitasnya TIn memenuhi persamaan berikut.TI = 10 log ................................. (2.5) =
Fisika SMA Kelas XII26TIn = 10 log = 10 log + 10 log nTIn = T I1 + 10 log n .......................... (2.6)Dengan menggunakan sifat logaritma yang sama dapat ditentukan taraf intensitas oleh kelipatan jarak k = . Nilainya seperti persamaan berikut.TI2 = TI1− 20 log k ............................. (2.7)CONTOH 2.5Seekor tawon yang berjarak 2 m dari pendeteksi me-miliki taraf intensitas 40 dB. Tentukan :a. intensitas bunyi tawon pada tempat itu,b. taraf intensitas jika ada 1000 tawon,c. taraf intensitas jika seekor tawonnya berjarak 20 m.PenyelesaianR1 = 2 mTI1 = 40 dBn = 1000R2 = 20 ma. Intensitas bunyi tawon memenuhi : = 104 I = 104 . I0 = 104 . 10-12 = 10-8 watt/m2b. Taraf intensitas 1000 tawon memenuhi : TIn = TI1 + 10 log n = 40 + 10 log 1000 = 70 dBc. Taraf intensitas pada jarak R2TI = 10 log 40 = 10 log
Bunyi27Setelah memahami contoh di atas dapat kalian coba soal berikut.LATIHAN 24. Suatu sumber bunyi titik dengan daya 12,56 watt memancarkan gelombang bunyi berupa gelombang sferis (bola). Hitunglah intensitas bunyi yang didengar oleh pendengar yang berjarak 10 meter dari sumber !5. Sebuah mesin jahit yang sedang bekerja menghasilkan intensitas bunyi sebesar 2.10-9 W/m2. Jika intensitas ambang bunyi = 10-12 W/m2 maka berapakah taraf intensitas bunyi yang dihasilkan dari 5 mesin jahit sejenis yang sedang bekerja bersamaan ?6. Jika sebuah sepeda motor melewati seseorang, maka ia menimbulkan taraf intensitas sebesar 90 dB. Bila sekaligus orang itu dilewati 10 sepeda motor seperti itu, maka berapakah taraf intensitas yang ditimbulkannya ?7. Taraf intensitas bunyi suatu ledakan pada jarak 12 meter dari sumbernya adalah 80 dB. Berapakah taraf intensitas bunyi pada suatu tempat yang berjarak 120 meter dari sumber ledakan ? k = = = 10 TI2 = TI1− 20 log k = 40 − 20 log 10 = 20 dBTaraf intensitas yang dihasilkan oleh sebuah mesin tik sama dengan 70 dB. Jika pada suatu kantor terdapat 100 mesin tik dan dibunyikan secara bersamaan maka tentukan :a. intensitas satu mesin ketik,b. taraf intensitas 100 mesin ketik, c. taraf intensitas 100 mesin ketik saat pendetek-sinya dijauhkan pada jarak 10 kali lebih jauh !1. Sebuah sumber bunyi memancarkan suara dengan nada 100 watt. Bunyi tersebut ke segala arah sama rata. Pada jarak 10 meter dari sumber tersebut seseorang mendengarkan sedemikian hingga penampang pendengarannya tegak lurus dengan arah perambatan bunyi. Berapakah intensitas bunyi yang masuk ke dalam telinga pendengar itu ? 2. Sebuah alat ukur intensitas diletakkan pada 3 m dari suatu sumber bunyi, intensitas yang diterima pada jarak ini adalah 5 x 10-2 watt/m2. Agar intensitas bunyi yang diterima menjadi 1,25 x 10-2 watt/m2, maka tentukan pergeseran alat ukur tersebut !3. Suatu gelombang gempa terasa di Malang dengan intensitas 6 x 105W/m2. Sumber gempa berasal dari suatu tempat yang berjarak 300 km dari Malang. Jika jarak antara Malang dan Surabaya sebesar 100 km dan ketiga tempat itu membentuk segitiga siku-siku dengan sudut siku-siku di Malang, maka berapakah intensitas gempa yang terasa di Surabaya ?
Fisika SMA Kelas XII28D. Efek Doppler dan PelayanganGambar 2.6Peristiwa efek DopplerABvsumber bunyi tetap(a)sumber bunyi bergerakABvvS(b)1. Efek DopplerPernahkah kalian mendengar efek Doppler? Istilah ini diambil dari nama seorang fisikawan Austria, Christian Johanm Doppler (1803-1855). Doppler menemukan adanyaperubahan frekuensi yang diterima pendengar dibanding dengan frekuensi sumbernya akibat gerak relatif pendengar dan sumber. Gejala perubahan frekuensi inilah yang dikenal sebagai efek Doppler.Contoh gejala ini dapat digambarkan seperti pada Gambar 2.6 pada bagian (a) sumber mampu menerima A dan B diam atau relatif diam maka frekuensi bunyi yang diterima A dan B akan sama dengan yang dipancarkan oleh sumber. Bagaimana dengan bagian (b), sumber bunyi bergerak ke arah B dengan kecepatan vs. Saat sumber dan penerima relatif bergerak ke arah B maka penerima akan mendapat frekuensi bunyi lebih besar dari sumber, sedang-kan penerima A lebih kecil.Menurut Doppler, perubahan frekuensi bunyi itu me-menuhi hubungan : kecepatan relatifnya sebanding dengan frekuensi. f ~ Δv Δvp adalah kecepatan relatif bunyi terhadap pandan-gan. Nilainya dapat dituliskan juga Δvp = v±vp. Berarti berlaku juga Δvs = v±vs. Dengan substitusi nilai Δvp dan Δvsdapat diperoleh persamaan efek Doppler seperti berikut. ..................................... (2.8)dengan : fp = frekuensi bunyi yang diterima pendengar (Hz)fs = frekuensi bunyi sumber (Hz)v = cepat rambat bunyi di udara (m/s)vs = kecepatan sumber bunyi (m/s)vp = kecepatan pendengar (m/s) (±) = operasi kecepatan relatif, (+) untuk ke-cepatan berlawanan arah dan (−) untuk kecepatan searahCONTOH 2.61. Mobil ambulan bergerak dengan kecepatan 20 m/s sambil membunyikan sirinenya yang memiliki frekuensi 1080 Hz. Pada saat itu ada seseorang yang mengendarai sepeda motor sedang berpapasan den-gan ambulan. fP = . fs =
Bunyi29Gambar 2.7Gerak relatifGambar 2.8Sumber mendekati pendengarvPvSumberPendengarvSvpvSvpendengarsumberKecepatan sepeda motornya 10 m/s. Berapakah frekuensi sirine yang diterima pengendara sepeda motor itu jika kecepatan bunyi saat itu 340 m/s? Penyelesaian v = 340 m/s vs = 20 m/s, vp = 10 m/s fs = 1080 HzPerhatikan gambar gerak relatif mobil ambulan dan sepeda motor pada Gambar 2.7. vp searah v (v−vp) dan vs berlawanan v (v + vs) berarti frekuensi yang diterima pengendara sepeda motor memenuhi : = . 1000 = 990 Hz2. Sebuah sumber bunyi dengan frekuensi 1024 Hz bergerak mendekati pendengar dengan kecepatan 34 m/s. Kecepatan rambat bunyi di udara 340 m/s. Jika pendengar menjauhi sumber bunyi dengan kecepatan 17 m/s, maka berapa frekuensi bunyi yang diterima pendengar? PenyelesaianfS = 1024 Hz, v = 340 m/s vP = 17 m/s, vS = 34 m/svS dan vP sama-sama searah dengan v, maka : fP = . fS = . 1024 = 1080 Hzfp = . fs
Fisika SMA Kelas XII30Seseorang meniup terompet dengan frekuensi 1008 Hz sambil bergerak dengan kecepatan 4 m/s menuju penden-gar yang mendekatinya dengan kecepatan 2 m/s. Apabila cepat rambat bunyi di udara 340 m/s berapakah frekuensi yang di dengar pengamat ?2. PelayanganPelayangan adalah peristiwa perubahan frekuensi bunyi yang berubah ubah dengan tajam karena ada dua sumber bunyidengan perbedaan frekuensi yang kecil. Berarti pelayangan terjadi jika perbedaan frekuensi kedua sumbernya kecil. Per-bedaan frekuensi atau frekuensi pelayangan itu memenuhi hubungan berikut.Δf = ........................................... (2.9)CONTOH 2.7Pipa organa A menghasilkan frekuensi fA = 1005 Hz, pipa organa B menghasilkan frekuensi fB = 1000 Hz dan pipa organa C menghasilkan frekuensi fC = 500 Hz. Pipa organa mana yang saat dibunyikan bersama-sama dapat menimbul-kan pelayangan? Berapakah frekuensi pelayangannya?PenyelesaianfA = 1005 HzfB = 1000 HzfC = 500 HzTerjadi pelayangan jika beda frekuensinya kecil berarti yang dapat menghasilkan pelayangan adalah pipa organa A dan pipa organa B.Δf = = = 5 HzDua pipa organa terbuka masing – masing panjangnya 1,00 meter dan 1,02 meter berbunyi pada nada dasarnya. Jika cepat rambat bunyi di udara 306 m/s, maka tentukan pelayangan yang akan terjadi ! Setelah memahami contoh di atas dapat kalian coba soal berikut.Setelah memahami contoh di atas dapat kalian coba soal berikut.
Bunyi31LATIHAN 33. Sebuah mobil bergerak dengan kecepatan 20 m/s menjauhi seseorang yang sedang duduk di tepi jalan, sambil membunyikan klakson dengan frekuensi 400 Hz. Pada saat itu cepat rambat bunyi di udara 380 m/s, maka tentukan frekuensi klakson yang terdengar oleh orang tersebut !4. Perubahan frekuensi suatu bunyi yang sumbernya bergerak mendekati pendengar diketahui 1 % dari frekuensi asalnya. Bila kecepatan rambat bunyi di udara adalah 300 m/s, maka hitunglah kecepatan sumber bunyi tersebut relatif terhadap pendengar ! 5. Si X berdiri di samping sumber bunyi yang frekuensinya 676 hertz. Sebuah sumber bunyi lain dengan frekuensi 676 hertz mendekati Si X dengan kecepatan 2 m/detik. Bila kecepatan merambat bunyi di udara adalah 340 m/detik, maka berapakah frekuensi layangan yang didengar si X ?6. Dua buah dawai baja yang identik menghasilkan nada dasar dengan frekuensi 60 Hz. Bila tegangan salah satu dawai dikurangi 19% dan kedua dawai digetarkan bersama-sama, maka tentukan frekuensi layangan yang terjadi!1. Tentukan pernyataan berikut ini benar atau salah untuk frekuensi bunyi dari suatu sumber bunyi oleh seorang pendengar.a. akan terdengar bertambah, jika sumber dan pendengar bergerak searah dengan pendengar di depan, dan kelajuan sumber lebih besar daripada kelajuan pendengar b. akan terdengar bertambah, jika sumber diam dan pendengar mendekati sumberc. akan terdengar berkurang, jika pendengar diam dan sumber bunyi menjauhi pendengard. akan terdengar tetap, jika sumber bunyi dan pendengar diam tetapi medium bergerak relatif menuju pendengar2. Sebuah truk bergerak dengan kecepatan 36 km/jam dibelakang sepeda motor. Pada saat truk mengeluarkan bunyi klakson dengan frekuensi 1.000 Hz, pengemudi sepeda motor membaca pada spidometer angka 72 km/jam. Apabila kecepatan bunyi 340 ms-1, maka pengemudi sepeda motor akan mendengar klakson pada frekuensi f. Berapakah f tersebut ?
Fisika SMA Kelas XII32Rangkuman Bab 21. Pola gelombang pada dawai dan pipa organa memenuhi sifat-sifat berikut.a. nada-nadanya pada dawai dan pipa organa terbuka semua.nada, n = 0, 1, 2, .... panjang , l = λ, λ, λ, ....b. nada-nada pada pipa organa tertutupnada, n = 0, 1, 2, .... panjang , l = λ, λ, λ, ....c. frekuensi nadanya memenuhi :untuk dawai v dapat ditentukan dari hukum Melde.2. Intensitas bunyi adalah besarnya energi yang dipancarkan tiap satu satuan waktu tiap satu satuan luas.I = A = 4πR2 (luasan bila gelombang sferis)3. Taraf intensitas bunyi memenuhi definisi berikut.TI = 10 log I0 = intensitas ambang (10-12 watt/m2)a. untuk kelipatan jarak (n buah) TIn = TI1 + 10 log hb. untuk kelipatan jarak TI2 = TI1− 20 log k4. Efek Doppler adalah efek perubah frekuensi yang diterima dari sumber karena gerak relatif.5. Pelayangan adalah perbedaan frekuensi dua sumber yang kecil.fp = . fsΔf = f = v =
Bunyi33Pilihlah jawaban yang benar pada soal – soal berikut dan kerjakan di buku tugas kalian.Evaluasi Bab ABC12 cm1. Seutas dawai panjangnya 1,80 meter. Jika tegangan dawai diatur sedemikian hingga kecepatan gelombang transversal yang dihasilkannya adalah 900 m/s, maka frekuensi nada atas pertama adalah ....A. 640 Hz D. 250 HzB. 500 Hz E. 125 HzC. 320 Hz2. Pipa organa terbuka yang panjangnya 25 cm menghasilkan frekuensi nada dasar sama dengan frekuensi yang dihasilkan oleh dawai yang panjangnya 150 cm. Jika cepat rambat bunyi di udara 340 ms-1 dan cepat rambat gelombang transversal pada dawai 510 ms-1 maka dawai menghasilkan ....A. nada dasar B. nada atas pertama C. nada atas kedua D. nada atas ketigaE. nada atas keempat3. Bila tegangan suatu dawai gitar menjadi 4 kali lebih besar, maka nadanya mempunyai frekuensi yang ....A. 4 kali lebih tinggi B. 2 kali lebih tinggiC. 4 kali lebih rendahD. 2 kali lebih rendahE. 16 kali lebih tinggi 4. Apabila kita hendak menaikkan tinggi nada dari suatu dawai maka dapat dilakukan dengan cara ....A. panjang dawai diperbesarB. panjang dawai diperkecilC. penampang dawai diperbesarD. tegangan dawai diperkecilE. dawai diganti dengan dawai yang lain jenisnya5. Jika sebuah pipa organa tertutup ditiup sehingga timbul nada atas ketiga, maka jumlah perut dan simpul yang terjadi berturut-turut adalah ....A. 3 dan 3 D. 4 dan 5B. 3 dan 4 E. 5 dan 4C. 4 dan 46. Nada dasar sebuah pipa organa tertutup beresonansi dengan nada atas pertama sebuah pipa organa terbuka. Apabila panjang tabung pipa organa terbuka 50 cm, maka panjang tabung pipa organa tertutup adalah ....A. 2 m D. 0,25 mB. 1 m E. 0,125 mC. 0,05 m7. Intensitas bunyi dapat ditingkatkan dengan :A. memperbesar frekuensi dan amplitudonyaB. memperbesar frekuensinya sajaC. memperkecil frekuensi dan amplitudonya sajaD. memperbesar amplitudonya sajaE. memperkecil amplitudonya dan memperbesar frekuensinya8. Sebuah sumber gelombang bunyi dengan daya 50W memancarkan gelombang ke medium disekelilingnya yang homogen. Tentukan intensitas radiasi gelombang tersebut pada jarak 10 m dari sumber !A. 4.10-2 W/m2 D. 4.103 W/m2B. 400 W/m2 E. 200 W/m2C. 40 W/m29. Perhatikan gambar di bawah! A dan B merupakan sumber bunyi yang memancar ke segala arah. Energi bunyi yang dipancarkan A dan B masing-masing 1,6 W dan 6,4 W. Agar intensitas bunyi yang diterima C maka dari A harus berjarak ....
Fisika SMA Kelas XII34diam, dibandingkan dengan sumber bunyi diam dan pendengar mendekati sumber bunyi dengan kecepatan yang sama, maka terdengar bunyi ....A. yang pertama lebih tinggi daripada yang keduaB. yang pertama lebih keras daripada yang keduaC. sama tinggiD. yang pertama lebih lemah daripada yang keduaE. yang pertama lebih rendah daripada yang kedua16. Sumber bunyi yang memancarkan bunyi dengan panjang gelombang 10 cm dan pendengar bergerak saling menjahui dengan kecepatan masing-masing 60 m/s dan 40 m/s. Kecepatan rambatan bunyi di udara 340 m/s. Frekuensi bunyi yang didengar adalah ....A. 3400 Hz D. 4533 HzB. 3230 Hz E. 2550 HzC. 3643 Hz 17 Suatu sumber bunyi dengan frekuensi 7200 Hz, bergerak berlawanan arah dengan pendengar yang bergerak dengan kelajuan 25 m/s, ternyata frekuensi bunyi yang didengar adalah 6300 Hz. Jika kelajuan perambatan bunyi di udara adalah 340 m/s, maka kecepatan sumber bunyi adalah ....A. 30 m/s D. 20 m/sB. 25 m/s E. 15 m/sC. 24 m/s18. Mobil A mendekati pengamat (diam) dengan kecepatan 30 m/s sambil membunyikan sirine berfrekuensi 504 Hz. Saat itu juga mobil B mendekati P dari arah yang berlawanan dengan A, pada kecepatan 20 m/s sambil membunyikan sirine berfrekuensi 518 Hz. Jika cepat rambat bunyi di udara saat ini 300 m/s maka frekuensi layangan yang didengar P adalah ....A. 14 Hz D. 5 HzB. 10 Hz E. 4 HzC. 7 HzA. 10 m D. 4 cmB. 8 cm E. 2 cmC. 6 cm10. Sebuah sumber bunyi dengan daya 314 watt merambatkan energinya ke segala arah sama besar. Seorang pengamat mendeteksi taraf intensitasnya pada suatu tempat sebesar 100 dB. Jarak pengamat dengan sumber bunyi jika intensitas ambang I0 = 10-16 watt/cm2 adalah ....A. 50 m D. 250 mB. 100 m E. 1000 mC. 5000 m11. Taraf intensitas bunyi sebuah mesin rata-rata 50 dB. Apabila 100 mesin dihidupkan bersamaan, maka taraf intensitasnya adalah ....A. 20 dB D. 75 dBB. 50 dB E. 150 dBC. 70 dB12. Agar taraf intensitas berkurang 20 dB, jarak ke sumber bunyi harus dijadikan ... kali semula.A. 2 D. 100B. 10 E. 200C. 2013. Taraf intensitas bunyi suatu tempat yang berjarak 5 m dari sumber bunyi sebesar 70 dB. Tempat yang berjarak 0,5 m dari sumber bunyi bertaraf intensitas sebesar ....A. 9 dB D. 100 dBB. 80 dB E. 110 dBC. 90 dB14. Garpu tala X dan Y bila dibunyikan bersama-sama akan menghasilkan 300 layangan per menit. Garpu X memiliki frekuensi 300 Hz. Apabila garpu Y ditempeli setetes lilin, akan menghasilkan 180 layangan per menit dengan garpu X. Frekuensi asli dari garpu Y adalah ....A. 295 Hz D. 305 HzB. 297 Hz E. 308 HzC. 303 Hz15. Jika sumber bunyi bergerhak dengan kecepatan v mendekati pendengar yang