Halaman
Pada bab inikita akan belajartentang bunyi.Selanjutnya kitaakan mempelajariinterferensi, resonansi,efek doppler, danintensitas bunyi.Ya. Kita awalidengan mempelajarigelombang bunyi melaluipercobaan gelombangbunyi.Setalah mempelajaribab ini kita akan memahamitentang bunyi dan sifat-sifatnya,serta penerapannya dalamkehidupan sehari-hari.BUNYIBAB2Jangan lupa!Kita juga mempelajaricontoh-contoh penerapan-nya dalam teknologi.
Kompetensi Fisika Kelas XII Semester 120Betapa indahnya suara terompet itu. Alunan nada-nada merasuk sukma melalui telinga.Lagu yang indah menambah berseri suasana hati. Bagaimana suara musik dapat sampaidi telinga kita? Bagaimana pula jika suara itu terlalu keras? Suara musik merupakan bagiandari bunyi.Apakah sebenarnya bunyi itu? Untuk mengenal lebih jauh tentang bunyi marilah kita pelajaripembahasan berikut ini!Kata Kunci:Gelombang Bunyi – Interferensi – Resonansi – Efek Doppler – Intensitas BunyiGerbangA. Gelombang BunyiKetika kita mendengarkan alunan musik, kita jarang berpikir dari manaalunan itu. Biasanya kita hanya berdecak kagum. ”Aduh, indah sekali musikitu.” Sebagai kaum intelektual, pertanyaan yang layak diajukan adalah darimanakah bunyi yang indah itu berasal? Bagaimana bunyi itu bisa terjadi?Gelombang bunyi dihasilkan oleh benda bergetar sehinggamenyebabkan gangguan kerapatan pada medium. Gangguan iniberlangsung melalui interaksi molekul-molekul medium sepanjang arahperambatan gelombang. Adapun molekul hanya bergetar ke depan danke belakang di sekitar posisi kesetimbangan. Gelombang bunyi merupa-kan gelombang longitudinal yang terjadi karena adanya rapatan danrenggangan medium baik gas, cair, maupun padat.GelombangBunyiGambar 2.1 Musik merupakan bagian bunyiRep.www.monkeybrains.net
Kompetensi Fisika Kelas XII Semester 121Praktikum 1Audio generatorOscilloscopeLoudspeakerApakah setiap getaran dapat menghasilkan bunyi? Cobalahmenjatuhkan sekeping uang logam ke lantai. Dapatkah kamu mendengarsuara dari uang logam tersebut? Selanjutnya jatuhkan benda yang ringan,misalnya sesobek kertas di atas lantai. Masih dapatkah kamu mendengarsuara jatuhnya kertas tersebut?Kedua percobaan di atas menunjukkan kepada kita bahwa tidaksemua getaran menghasilkan bunyi. Lalu, berapa batas frekuensi getaranyang masih dapat kita dengar? Adakah hal lain yang memengaruhisehingga bunyi dapat kita dengar? Untuk memahami hal ini lakukanlahpercobaan berikut!Gelombang BunyiA. TujuanMengamati gelombang bunyi.B. Alat dan Bahan1.Audio generator1 buah2.Oscilloscope (CRO) 1 buah3.Loudspeaker 8 ohm 1 buah4. Kabel penghubung2 buahC. Langkah Kerja1. Susunlah alat-alat di atas sebagai berikut!Perhatikan bahwa:a. CRO dan audio generator dalam keadaan off.b. Pada CRO:1)input horizontal2) volt/div pada 0,5 volt/cm3)sweep time pada 0,1 msc. Pada audio generator:1) jenis gelombang sinus2)vpp pada 10 mV2. Hubungkan CRO dan audio generator pada sumber tegangan PLN!3. Hidupkan audio generator dan CRO (posisi on)!
Kompetensi Fisika Kelas XII Semester 1224. Aturlah frekuensi audio generator mulai dari frekuensi rendah ke frekuensi yanglebih tinggi, putar perlahan-lahan!5. Amati perubahan tampilan grafik pada CRO!6. Rasakan perubahan bunyi yang terjadi!7. Dengan frekuensi tetap, aturlah posisi vppaudio generator dari harga kecil kebesar!8. Amati perubahan yang terjadi!9. Buatlah komentar dan kesimpulan dari hasil pengamatanmu!10. Diskusikan hasil pengamatanmu pada diskusi kelas!Peringatan:a. Kembalikanlah semua alat praktikum pada tempat semula!b. Jagalah kebersihan laboratorium selama dan setelah praktikum!Tidak setiap getaran menghasilkan bunyi yang dapat kita dengar.Bunyi yang dapat kita dengar berkisar pada frekuensi 20 Hz sampaidengan 20 KHz. Daerah frekuensi ini disebut daerah audio. Frekuensibunyi di bawah 20 Hz disebut daerah infrasonik, sedangkan frekuensibunyi di atas 20 KHz disebut daerah ultrasonik.Berikut ini adalah perbandingan wilayah frekuensi yang dapat didengaroleh berbagai binatang dan manusia.Grafik 2.1 Perbandingan Rentang Frekuensi Pendengaran padaBinatang dan Manusia1. Cepat Rambat BunyiKetika terjadi petir, pernahkah kamu mengamati bahwa adaselang waktu antara kilatan petir dengan bunyi guntur yang kitadengar? Mengapa demikian? Hal ini dikarenakan bunyimemerlukan waktu untuk merambat sampai ke telinga kita.Sementara cepat rambat cahaya jauh lebih besar daripada cepatrambat bunyi di udara. Dengan demikian, waktu yang diperlukanoleh cahaya dan bunyi guntur ke telinga kita akan memiliki perbedaanyang cukup besar.Hz100.00010.0001.000100100kelelawarkucinganjinglumba-lumbabelalangmanusiaRep. Encharta Library 2005, Microsoft,USA
Kompetensi Fisika Kelas XII Semester 123Bunyi dapat merambat melalui berbagai medium, baik padat, gas,maupun cair. Seperti bunyi guntur yang dapat merambat melaluimedium gas. Laju gelombang bunyi pada suatu medium bergantungdari sifat medium tersebut. Laju gelombang bunyi dalam fluidadirumuskan sebagai berikut.UBv = . . . (2.1)Keterangan:v: laju gelombang bunyi (m/s)B: modulus Bulk (Pa)U: massa jenis fluida (kg/m3)Selain gelombang bunyi dapat merambat melalui fluida, gelombangbunyi juga dapat merambat melalui zat padat. Pada medium zat padat,misalnya besi, laju bunyi dirumuskan sebagai berikut.UYv = . . . (2.2)Keterangan:v: laju gelombang bunyi (m/s)Y: modulus Young (N/m2)U: massa jenis zat padat (kg/m3)Adapun pada medium gas misalnya udara, laju bunyi dirumuskan:JRTvM = . . . (2.3)Keterangan:v: laju gelombang bunyi (m/s)J: konstanta laplaceR: tetapan gas ideal (8,314 J/mol.K)T: suhu mutlak gas (K)M: massa molar gas (untuk udara bernilai 29 . 10-3 kg/mol)Tabel 2.1 Laju Bunyi pada Berbagai MediumNo.MediumTemperatur (oC)Laju (m/s)1.Udara0331,32.Hidrogen01.2863.Oksigen03.17,24.Air151.4505.Timah201.2306.Alumunium205.1007.Tembaga203.5608.Besi205.130
Kompetensi Fisika Kelas XII Semester 124Contoh SoalTentukanlah laju bunyi di udara pada suhu 0° C, jika konstanta Laplace = 1,4!Penyelesaian:Diketahui:J= 1,4T= 0°C = 273 KDitanyakan: v = . . . ?Jawab:Dengan menggunakan persamaan 2.2 dapat dihitung:v = -3 . . 1,4 8,314 273 . 29 10 = 331 m/s2. Pemantulan BunyiSaat gelombang bunyi bergerak menembusudara, gelombang bunyi itu mendorong molekuludara di depannya. Partikel-partikel udara inikemudian menabrak lebih banyak partikel lain-nya dan juga mendorongnya dalam serangkai-an gelombang. Ketika gelombang ini mencapaitelingamu, kamu mendengarnya sebagai bunyi.Rambatan gelombang bunyi dari sumberbunyi tidak selalu langsung sampai ke telinga.Gelombang bunyi dapat saja terpantulkan untuksampai ke pendengar.Jika sebuah gelombang bunyi mengalamipemantulan, maka waktu yang diperlukan untuksampai pada pendengar semakin lama, karenajarak tempuh yang semakin besar. Jarak antarasumber bunyi dengan tempat pantulan dinyata-kan dalam persamaan:' . = 2vtdKeterangan:d: jarak sumber bunyi dengan tempat pemantul bunyi (m)v: laju bunyi (m/s)'t: selang waktu antara gelombang bunyi dipancarkan hinggaditerima kembali (sekon)Sifat pemantulan gelombang bunyi kemudiandimanfaatkan orang untuk mengukur jarak suatu benda dengansumber bunyi. Sonar merupakan alat yang sering digunakan padakapal untuk mendeteksi jarak suatu objek dengan kapal, termasukjuga kedalaman laut.Sonar singkatan dari sound navigation and ranging adalah sistemdeteksi dengan menggunakan pantulan gelombang bunyi untuknavigasi bawah air. Sistem ini banyak digunakan pada kapal dankapal selam untuk mendeteksi kedalaman laut maupun mendeteksisasaran atau objek di bawah permukaan air laut.Sebaiknya TahuKelelawar menggunakan semacamsonar yang disebut ekolokasi untukmenemukan mangsanya. Kelelawarmengirimkan gelombang bunyi yangsangat tinggi dan mendengarkangemanya. Kelelawar dapat mengenaliukuran, bentuk dan tekstur dari sebuahobjek dari gema. Ekolokasi jugamembuat kelelawar menemukan jalandi sekitarnya dalam kegelapan malam.(Sumber: Seri kegiatan sains: Bunyi dan Pendengaran(terjemahan): Pakar Raya. 2006)Gambar 2.2 Kelelawar mengirim semacamsonar untuk menemukan mangsanyaSumber: Dok. CAP
Kompetensi Fisika Kelas XII Semester 125Gambar 2.3 Sebuah kapal penyapu ranjaudilengkapi dengan sonar untuk mendeteksiranjau di bawah permukaan air lautRep. sonar. www.uscg.milTipe gelombang yangdigunakan dalam sonar adalahgelombang ultrasonik. Pulsagelombang ini dipancarkan olehsebuah generator pembangkitgelombang ultrasonik danpantulannya akan dideteksidengan menggunakan mikrofonyang sangat peka yang disebuthydrophone.Sebagaimana radar, alat ini juga dilengkapi layar untukmenampilkan posisi objek di bawah permukaan air laut.Agar kamu lebih memahami pemantulan bunyi, cermatilah contohsoal di bawah ini, kemudian kerjakan pelatihan di bawahnya!Contoh SoalSebuah gelombang sonar dipancarkan oleh sebuah kapal penyapu ranjau. Jikadalam 2 sekon, gelombang sonar pantul diterima oleh hydrophone, akibatterpantul oleh sebuah objek yang diduga berupa ranjau laut. Tentukan jarakobjek (ranjau) dengan kapal jika cepat rambat gelombang sonar 360 m/s!Penyelesaian:Diketahui:'t = 2 sv = 360 m/sDitanyakan: d = . . . ?Jawab:' . = 2vtd . 360 2 = 2d = 360dmKerja MandiriKerjakan soal-soal berikut dengan tepat!1. Sebuah kapal mengeluarkan gelombang sonar yang kemudianterpantul oleh permukaan bawah laut dalam waktu 5 sekon. Jikacepat rambat gelombang sonar dalam air laut 380 m/s, tentukankedalaman laut di tempat tersebut!2. Saat seorang anak berdiri di mulut gua, ia berteriak. Jika bunyipantul terdengar setelah 2,5 sekon dan kecepatan bunyi di tempatitu 344 m/s, tentukan kedalaman gua tersebut!
Kompetensi Fisika Kelas XII Semester 126Praktikum 2Interferensi BunyiA. TujuanMengamati gejala interferensi bunyi.B. Alat dan Bahan1.Audio generator1 buah2.Loudspeaker 8 ohm2 buah3. Kabel penghubung merah sepanjang 1 meter2 buah4. Kabel penghubung hitam sepanjang 1 meter2 buah5. Mistar 1 meter1 buahC. Langkah Kerja1. Susunlah alat dan bahan seperti gambar berikut!3. Interferensi BunyiUntuk memahami interferensi, cobalah kamu lempar dua buahkerikil yang ukurannya hampir sama pada sebuah kolam air yangtenang! Jika kedua kerikil jatuh pada tempat berdekatan, riakgelombang yang dihasilkan akan saling bertemu. Pertemuan keduariak gelombang tersebut menggambarkan adanya pola interferensigelombang. Hal yang sama juga terjadi jika dua gelombang bunyiyang berdekatan bertemu.Interferensi bunyi terjadi jika dua buah sumber bunyi yang koherensampai ke telinga kita. Pada suatu titik bunyi akan terdengar lebihkuat jika pada titik tersebut terjadi interferensi konstruktif (salingmemperkuat), sebaliknya akan terdengar lemah jika terjadi interferensidestruktif (saling memperlemah).Untuk memahami kejadian ini, cobalah lakukan percobaansederhana berikut ini!1 mloudspeakeraudiogeneratorloudspeaker1 m
Kompetensi Fisika Kelas XII Semester 1273. Resonansi BunyiPernahkah kamu memainkan gitar akustik? Gitar akustikmerupakan alat musik yang terdiri atas senar yang terentang denganketegangan tertentu, dan sebuah kolom resonansi. Senar gitar yangdipetik dapat menghasilkan gelombang berdiri yang memiliki frekuensialami atau frekuensi resonansi senar.Pada saat senargitar dipetik, udara yangada dalam ruanganpada bagian gitar ter-sebut turut bergetardengan frekuensi yangsama dengan frekuensigetaran dawai. Peris-tiwa ini disebut denganresonansi. Resonansi menghasilkan pola gelombang stasioner yangterdiri atas perut dan simpul gelombang dengan panjang gelombangtertentu.Pada saat gelombang berdiri terjadi pada senar maka senar akanbergetar pada tempatnya. Pada saat frekuensinya sama denganfrekuensi resonansi, hanya diperlukan sedikit usaha untukmenghasilkan amplitudo besar. Hal inilah yang terjadi saat senardipetik.Contoh lain peristiwa resonansi adalah pada pipa organa. Adadua jenis pipa organa, yaitu pipa organa terbuka dan pipa organatertutup.ResonansiGambar 2.4 Ruang resonansi pada gitarruang resonansia. Pastikan audio generator pada posisi off!b. Pilih skala frekuensi pada 100 Hz dengan gelombang keluaran sinus!c. Hubungkan audio generator dengan sumber tegangan PLN!2. Hidupkanlah audio generator (posisi on)!3. Berjalanlah secara perlahan sepanjang garis di antara kedua loudspeaker!4. Dengarkanlah secara saksama bunyi yang dihasilkan oleh kedua loudspeaker!5. Tentukanlah titik-titik di mana kamu mendengar bunyi menjadi lebih keras danbunyi menjadi lebih lemah!6. Buatlah kesimpulan dari hasil pengamatanmu!7. Presentasikan hasil kerjamu di depan kelas!Peringatan:a. Lakukan percobaan dengan hati-hati dan cermat, terutama terhadap alatpercobaan yang menggunakan listrik!b. Jagalah kebersihan lingkunganmu! Setelah selesai melaksanakanpercobaan, kembalikan alat-alat percobaan pada tempat semula!Sumber: Dok. CAP
Kompetensi Fisika Kelas XII Semester 128a. Pipa Organa TerbukaPada pipa organa terbuka bagian ujungnyaterbuka. Nada dasar pipa organa terbuka (f0)bersesuaian dengan pola sebuah perut padabagian ujung dan sebuah simpul pada bagiantengahnya. Perhatikan gambar 2.5.a – 2.5.cberikut ini!Frekuensi nada dasar dapat dihitung sebagaiberikut.L = 12O0 atau O0 = 2LSehingga,0vf=2L. . . (2.4.)Dengan cara yang sama nada atas pertama (f1)dapat ditentukan sebagai berikut.1vf=L. . . (2.5)Nada atas kedua (f2) adalah:23vf=2L. . . (2.6)Dari keadaan di atas dapat kita ketahui bahwa:f0 : f1 : f2 = 1 : 2 : 3. . . (2.7)LGambar 2.5.c Gelombangnada atas kedua pipaorgana tertutupLGambar 2.5.b Gelombangnada atas pertama pipaorgana terbukaLGambar 2.5.a Gelombangnada dasar pipa organaterbukaSebaiknya TahuOrgan pipa menghasilkanmusik yang lembut. Musikyang dihasilkan merupakanhasil resonansi udara padapipa. Dengan mengatur pan-jang pipa resonansi makamasing-masing pipa akanmenghasilkan nada yangberbeda. Pemain organmenekan tuts organ untukmengatur pada pipa manaudara beresonansi sesuainada yang diinginkan.Gambar 2.6 Organ pipaOrgan PipaRep.organbig.cristlutherancur
Kompetensi Fisika Kelas XII Semester 129Frekuensi nada dasar dapat dihitung sebagai berikut.L = 14O atau O = 4LSehingga,0vf=L4(2.8)Dengan cara yang sama, nada atas pertama (f1) dapat ditentukansebagai berikut:13vf=L4(2.9)Nada atas kedua (f2) ditentukan:15vf=L4(2.10)Jadi, perbandingan frekuensinya adalah:f0 : f1 : f2 = 1 : 3 : 5(2.11)b. Pipa Organa TertutupPada pipa organa tertutup pola resonansinya dapat kita lihatpada gambar 2.7.a – 2.7.c berikut.Gambar 2.7.a Gelombangnada dasar pipa tertutupGambar 2.7.b Gelombangnada atas pertama pipaorgana tertutupGambar 2.7.c Gelombangnada atas kedua pipa organatertutupLLL
Kompetensi Fisika Kelas XII Semester 130Praktikum 3Panjang Gelombang Bunyi dalam Pipa BeronggaA. TujuanMengukur panjang gelombang bunyi yang dihasilkan di dalam pipa berongga.B. Alat dan Bahan1. Pipa berongga dari plastiksecukupnya2. Ember berisi 34 air1 buah3. Garpu talasecukupnya4. Penggaris dan pulpen1 buahC. Langkah Kerja1. Masukkan pipa ke dalam air sehingga tegak dan hampir tenggelam seluruhnya!2. Pukullah salah satu garpu tala pada bagian atas meja, kemudian dekatkanpada ujung pipa dan menyembul dari air!3. Tariklah pipa keluar dari air dan dengarkan secara saksama! Teruslahmendengarkan hingga bunyi garpu tala berbunyi paling keras!4. Saat kamu telah menemukan titik bunyi paling keras, tandailah dengan pulpen!5. Keluarkan pipa dari air! Ukurlah jarak dari tanda yang sudah kamu buat kepuncak pipa yang tidak tenggelam.6. Ulangi kegiatan di atas, kemudian ukurlah jarak dari pipa yang terbuka ke setiaptanda yang kamu buat saat terdengar bunyi yang keras!7. Lakukan pula kegiatan di atas dengan garpu tala yang mempunyai frekuensiberbeda-beda! Catatlah hasil tersebut pada tabel berikut!FrekuensiPanjang Kolom BeronggaGarpu TalaTitik Bunyi KerasTitik Bunyi KerasTitik Bunyi Keras(Hz)PertamaKeduaKetiga8. Analisislah hasil yang kamu peroleh dan diskusikan dengan kelompokmu!9. Sampaikan hasil diskusi kelompokmu dalam diskusi kelas!10. Kumpulkan laporan kegiatanmu dan hasil diskusimu pada guru untuk dinilai!Peringatan:a. Setelah selesai, kembalikan alat percobaan ke tempat semula!b. Jagalah kebersihan alat dan lingkungan percobaan!
Kompetensi Fisika Kelas XII Semester 131B. Efek DopplerJika kita berdiri di pinggir jalan kemudian melintas sebuah ambulansdengan sirine yang berbunyi, kita akan mendengar frekuensi sirine yangrelatif lebih tinggi dari frekuensi sirine yang sebenarnya. Sebaliknyafrekuensi sirine akan terdengar lebih rendah ketika ambulans bergerakmenjauhi kita. Peristiwa naik-turunnya frekuensi bunyi semacam ini disebutefek Doppler.Perubahan frekuen-si gelombang bunyi ber-gantung kepada sumberbunyi atau pengamatyang bergerak relatifterhadap medium. Untukmemahami peristiwa iniperhatikan gambar 2.6di samping!Pada ilustrasi terse-but, sumber bunyi berge-rak dengan kecepatanvs. Muka gelombangpada bagian depanmengalami kompresi sehingga lebih rapat daripada muka gelombang padasaat sumber gelombang diam. Sebaliknya, muka gelombang bagianbelakang terlihat lebih renggang.Anggaplah panjang gelombang di depan sumber sebagai Om danpanjang gelombang di belakang sumber sebagai Ob. Misalkan frekuensisumber adalah f0. Setelah selang waktu 't, sumber telah menghasilkangelombang sebanyak N = f0 . 't dan menempuh jarak sejauh ds = vs . 't.Sementara muka gelombang pertama menempuh jarak sejauh dO = v . 't,(v = laju gelombang bunyi).Panjang gelombang di depan sumber dapat dihitung dengan rumus:''O'ssm0(v v )t(v v )t = = Nft . . . O§· ̈ ̧©¹sm0vv = fv1. . . (2.12)Sedangkan panjang gelombang di belakang sumber adalah''O'ssb0(v + v )t(v + v )t = = Nft . . . EfekDoppler12345123 4 5SVGambar 2.8 Pola muka gelombang pada efek Doppler
Kompetensi Fisika Kelas XII Semester 132O§· ̈ ̧©¹sb0vv = fv1+. . . (2.13)Laju gelombang v hanya bergantung pada sifat-sifat medium dan tidakbergantung pada laju sumber. Pada sumber yang bergerak mendekatipengamat, frekuensi f’ yang melewati suatu titik yang diam terhadapmedium adalah:O0smvff' = = vv1. . . (2.14)Apabila sumber bergerak menjauhi pengamat maka frekuensinyaadalah:O0sbfvf' = = vv1+. . . (2.15)Jika sumber dalam keadaan diam dan pengamat bergerak relatifterhadap medium maka tidak ada perubahan panjang gelombang yangmelewati penerima. Frekuensi yang melewati pengamat akan bertambahjika pengamat bergerak mendekati sumber dan berkurang jika pengamatbergerak menjauhi sumber.Banyaknya gelombang yang diterima oleh pangamat diam dalamwaktu 't adalah banyaknya gelombang dalam jarak v .'t sebanyakv .'Ot. Bila pengamat bergerak dengan laju relatif vp terhadap mediummaka pengamat akan melalui sejumlah gelombang tambahan vp.'Ot.Jumlah total gelombang yang melewati pengamat dalam waktu 'tadalah:'''OOppvt v tv vN = = t . . ++Frekuensi yang diterima pengamat yang bergerak mendekati sumberadalah:O'ONv f' = = t+§· ̈ ̧©¹p0vf' = fv1. . . (2.16)
Kompetensi Fisika Kelas XII Semester 133Jika pengamat bergerak menjauhi sumber, frekuensiyang teramati adalah:§· ̈ ̧©¹p0vf' = fv1. . . (2.17)Jika baik pengamat maupun sumber bergerak terhadapmedium maka hasil yang dituliskan pada persamaan 2.14– 2.17 dapat dituliskan sebagai berikut.p0s(v v )f' = f(v v )± ± . . . (2.18)Untuk mempermudah penggunaan tanda + atau - kitadapat menggunakan bantuan gambar di bawah ini.Sebuah mobil membunyikan sirine pada frekuensi 400 Hz. Jika laju mobil 20 m/s,dan laju bunyi di udara 340 m/s, tentukan frekuensi sirine yang didengar olehpengamat!Penyelesaian:Diketahui:v= 340 m/svp= 0vs= 20 m/sfo= 400 HzDitanyakan: f' = . . . ?Gambar 2.9 Ilustrasi penentuan tanda + atau - pada kecepatan dalam efekDopplerVp = –Vp = +pengamatVs = –Vs = +Sumber: Dok. CAPsumberSebaiknya TahuBeberapa saat setelah pesawatjet bergerak dengan kecepatanmelebihi kecepatan suara diudara, akan terjadi benturanantar partikel udara. Benturantersebut menimbulkan ledakanyang terdengar sebagai suaramenggelegar. Jika pesawat jetterbang terlalu rendah akan me-nyebabkan getaran yang dapatmengakibatkan pecahnya kacapada gedung-gedung.Gambar 2.10 Benturan antar-partikel udara menimbulkan bomsonikBom SonikSumber: Dok. CAPAgar kamu lebih mudah memahami efek Doppler, pelajarilah contoh soalberikut ini!Contoh Soal
Kompetensi Fisika Kelas XII Semester 134Jawab:Dengan menggunakan persamaan 2.18 dapat kita tentukanbahwa:f'=(340 0) × 400(340 20)f'= 425 HzJadi frekuensi yang terdengar oleh pengamat adalah 425 Hz.IntensitasBunyiGambar 2.11 Sumber gelombangbunyi dianggap sebagai titik dangelombang bunyi merambat secarakonsentris dalam ruang tiga dimensiSRC. Intensitas BunyiSejauh ini kita telah meninjau gelombang satu dimensi, yaitugelombang yang menjalar dalam garis lurus. Gelombang bunyi merupakangelombang yang merambat secara konsentris dalam ruang tiga dimensi.Kita dapat menganggap sumber bunyi sebagai sebuah titik. Gelombangbunyi dipancarkan ke segala arah dan muka gelombangnya merupakanpermukaan bola yang konsentris (gambar 2.11). Intensitas bunyi adalahdaya rata-rata per satuan luas yang datang tegak lurus arah rambatan.Jarak antara benda dengan radar dapat ditentukan denganpersamaan berikut.d = 'ct . 2. . . (2.21)Keterangan:d: jarak objek ke kapal (m)c: cepat rambat gelombang (m/s)'t: selang waktu antara gelombang pancar dengan gelombang pantul (s)Jika sumber bunyi memancarkan gelombang ke segalaarah secara homogen, energi pada jarak r dari sumber akanterdistribusi secara seragam pada kulit bola berjari-jari r.Adapun luas permukaan bola adalah 4 Sr2. Intensitas bunyiyang dihasilkan sumber titik dapat ditentukan dengan rumus:Srata-rata2PI = r4 . . . (2.20)Keterangan:I: intensitas bunyi (watt/m2)Prata-rata: daya rata-rata yang dihasilkan rumber bunyi (watt)r: jarak antara sumber bunyi ke titik yang ditinjau (m)
Kompetensi Fisika Kelas XII Semester 135Kerja MandiriIntensitas bunyi terlemah yang masih dapat kita dengar disebutambang pendengaran. Besarnya ambang pendengaran kita adalah 10-12watt/m2. Sedangkan intensitas tertinggi yang dapat kita dengar tanpa rasasakit disebut ambang perasaan dan besarnya 102 watt/m2.Contoh SoalTentukan perbandingan intensitas bunyi yang diterima dua pengamat A dan B jikamasing-masing berjarak 2 meter dan 4 meter dari sumber bunyi!Penyelesaian:Dari persamaan 2.6 dapat kita simpulkan bahwa intensitas bunyi di suatu titikberbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya dari sumber bunyi. Dengan demikianmaka:IA : IB=rB2:rA2IA : IB=16 : 4IA : IB=4 :1Taraf Intensitas BunyiTaraf intensitas bunyi adalah perbandingan logaritmik antaraintensitas bunyi dengan intensitas ambang pendengaran.Taraf intensitas bunyi dinyatakan dalam desibel (dB), didefinisikansebagai berikut.TarafIntensitasBunyiSebaiknya TahuTingkat kebisingan yangsangat tinggi, misalnya suarapesawat terbang dan mesin-mesin pabrik atau lalu lintasdi kota-kota besar merupakansumber polusi suara yangdapat mengakibatkan ketu-lian, stress, tekanan darahtinggi, dan kesulitan tiduryang dapat membahayakankesehatan manusia.Gambar 2.12 Tingkat kebising-an yang tinggi di kota-kota besarmenjadi salah satu sumber polusisuara yang dapat membahayakankesehatan manusiaEoI = logI 10(2.21)Keterangan:I: intensitas bunyiIo: intensitas ambang pendengaran (10–12 w/m2)E: taraf intensitas (dB)Tingkat intensitas bunyi ambang pendengaranadalah 0 dB. Sedangkan ambang rasa sakit karena bunyiadalah 120 dB. Hal ini bersesuaian dengan intensitasbunyi antara 10–12 watt/m2 sampai 1 watt/m2.Kerjakan soal-soal berikut dengan tepat!1. Tentukan cepat rambat bunyi di dalam suatu mediumcair dengan massa jenis 800 kg/m3, jika modulusBulk cairan tersebut adalah 6,4.105 kg/ms2.2. Jika nada dasar suatu nada 425 Hz dan cepat rambatbunyi di udara 300 m/s, berapakah panjang pipaorgana terbuka yang diperlukan untuk menghasilkannada ini?Rep. www.blissweb
Kompetensi Fisika Kelas XII Semester 1363. Taraf intensitas suara sebuah mesin jet adalah 100 dB.Berapakah taraf intensitas suara jika 10 mesin jet sejenisdihidupkan bersama-sama?Rangkuman1. Bunyi merupakan gelombang longitudinal yang dapat merambat melaluiberbagai medium, baik gas, cair, maupun padat.2. Gelombang bunyi dibedakan atas infrasonik, daerah audio, danultrasonik.3. Gelombang bunyi dapat mengalami pemantulan.'vtd. = 24. Gelombang bunyi dapat mengalami interferensi.5. Efek Doppler terjadi jika sumber bunyi bergerak relatif terhadap pengamat.p0s(v v )f' = f(v v )± ± 6. Taraf intensitas bunyi adalah perbandingan logaritmik antara intensitas bunyi denganintensitas ambang pendengaran.EoI = logI107. Intensitas bunyi adalah daya rata-rata per satuan luas yang datang tegak lurusarah rambatan.Srata-rata2PI = r4
Kompetensi Fisika Kelas XII Semester 137A.Pilihlah satu jawaban yang paling tepat!1. Tinggi rendahnya bunyi yang kitadengar tergantung pada . . . .a. amplitudob. cepat rambat bunyic. frekuensid. kepadatan mediume. intensitas bunyi2. Pada suhu kamar (300K) cepatrambat bunyi di udara adalah 320 m/s.Jika suhu dinaikkan hingga 600 K,maka cepat rambat bunyi menjadi . . . .a. 6402m/sb. 640 m/sc. 3202m/sd. 320 m/se. 180 m/s3. Suara guntur terdengar 2 sekon sete-lah kilat terlihat oleh pengamat. Jikacepat rambat bunyi di udara 340 m/s,maka jarak petir tersebut dari peng-amat adalah . . . .a. 170 meterb. 340 meterc. 680 meterd. 1.020 metere. 1.360 meter4. Pada malam hari kita akan lebih jelasmendengarkan bunyi dari tempat yangrelatif jauh daripada siang hari. Hal inidisebabkan pada malam hari . . . .a. kerapatan udara lebih rendahdaripada siang harib. bunyi lebih sedikit dihamburkanc. bunyi tidak mengalami interferensid. pada malam hari lebih tenange. tekanan udara lebih rendah5. Pada percobaan pipa organa terbuka,resonansi pertama tedengar padaketinggian kolom udara 30 cm, makaresonansi kedua akan terdengar padaketinggian kolom udara . . . .a. 45 cmb. 60 cmc. 75 cmd. 90 cme. 120 cm6. Nada dasar pipa organa terbukaberesonansi pada nada atas pertamapipa organa tertutup. Perbandingankolom udara pada kedua pipa adalah. . . .a. 1 : 3b. 1 : 2c. 2 : 1d. 3 : 4e. 4 : 37. Sebuah ambulans dengan sirine yangberbunyi pada frekuensi 900 Hzbergerak mendekati pengamat yangdiam. Jika laju mobil 20 m/s dan cepatrambat bunyi di udara 320 m/s makafrekuensi sirine yang didengar adalah. . . .a. 880 Hzb. 900 Hzc. 920 Hzd. 940 Hze. 960 Hz8. Sebuah kapal peneliti hendak meng-ukur kedalaman laut pada suatu tempatdengan menggunakan sonar (SoundNavigation and Ranging). Pantulansinyal diterima 4 detik setelah sinyaldipancarkan. Jika cepat rambat bunyidi air 1.450 m/s, kedalaman laut ditempat itu adalah . . . .Soal-soal Uji Kompetensi
Kompetensi Fisika Kelas XII Semester 138a. 5.800 meterb. 2.900 meterc. 1.450 meterd. 725 metere. 373 meter 9. Dua pengamat A dan B masing-masing berdiri pada jarak 10 meter dan20 meter dari suatu sumber bunyi.Perbandingan intensitas bunyi yangdidengar keduanya adalah . . . .a. 1 : 1b. 1 : 2c. 1 : 4d. 2 : 1e. 4 : 110. Jika taraf intensitas bunyi dari sebuahmesin jet adalah 110 dB, makaintensitas bunyi mesin tersebut adalah. . . .a. 100 watt/m2b. 10 watt/m2c. 1 watt/m2d. 0,1 watt/m2e. 0,01 watt/m2B.Kerjakan soal-soal berikut dengantepat!1. Tentukan cepat rambat bunyi dalamgas dengan massa jenis 3,5 kg/m3,dengan tekanan 215 kPa (1 kPa = 103Pa = 103 N/m2) jika konstanta Laplaceuntuk gas tersebut 1,40!2. Pada percobaan pipa organa tertutup,resonansi pertama terdengar padaketinggian kolom udara 12 cm.Tentukan ketinggian kolom udarapada resonansi kedua dan ketiga!3. Suatu sumber bunyi dari jarak 4 metermemiliki taraf intensitas 40 dB.Tentukanlah taraf intensitas bunyitersebut jika diukur dari jarak 40 meter!4. Sebuah sepeda motor memiliki tingkatkebisingan 60 dB. Berapakah tingkatkebisingan dari 10 sepeda motorsejenis jika dihidupkan bersama-sama?5. Sebuah ambulans bergerak menjauhipengamat yang diam dengan kece-patan 4 m/s. Jika kecepatan bunyi diudara 340 m/s dan frekuensi sirine350 Hz, tentukan frekuensi yang di-dengar oleh pengamat!