Fisika XII (II) - Gelombang Bunyi

Gelombang Bunyi

A. Pengertian Bunyi

Gelombang bunyi merupakan gelombang mekanik dan longitudinal. Bunyi merambat melalui medium yaitu udara.

B. Cepat rambat Bunyi pada 3 Medium

Dirumuskan Sebagai :

Padat

$v = \sqrt{\frac{E}{\rho}}$

Ket :
v = Kecepatan
E = Modulus Young
ρ = Massa Jenis

Ingat bahwa :
$E = \frac{Tegangan}{Regangan}$
Keterangan :
E = Modulus Young
Dan
$\rho = \frac{m}{V}$
Ket :
ρ = Massa Jenis
m = Massa
V = Volume

Gas
$v= \sqrt{\frac{\gamma RT}{Mr}}$
Ket :
v = Kecepatan
γ = Konstanta Laplace
R = Tetapan Gas Universal (8,314 atau 0,082)
T = Suhu
m = Massa

Zat Cair
$v= \sqrt{\frac{\beta}{\rho}}$
Ket :
B = Modulus Bulk
ρ = Massa Jenis
v = Cepat Rambat

C. Sumber Bunyi

Dawai

Kedua ujung terikat, artinya awal dan akhir adalah simpul. Contohnya gitar.

Dirumuskan Sebagai :
$\lambda_n = \frac{2}{(n+1)}\cdot L$
Ket :
λn = Panjang Gelombang nada ke..
L = Panjang Pipa
n = Nada ke-0,1,2,3

Pipa Organa Terbuka

Pipa organa terbuka merupakan pipa yang bisa menghasilkan bunyi dan dua pipanya terbuka. Ingat bahwa jarak Simpul ke Perut adalah 1/4 λ. Pipa organa terbuka pada kedua lubang menghasilkan Perut.

Maka secara umum dirumuskan sebagai :

$\lambda_n =\frac{2}{(n+1)}\cdot L$

Ket :
λn = Panjang Gelombang nada ke..
L = Panjang Pipa
n = Nada ke-0,1,2,3

Pipa Organa Tertutup
Merupakan pipa yang dapat menghasilkan bunyi dan salah satu pipanya tertutup. Pada pipa organa terutup, pada bagian yang tertutup merupakan simpul dan yang terbuka merupakan perut.

Maka secara umum dirumuskan sebagai :
$\lambda_n =\frac{4}{(2n+1)}\cdot L$

Ket :
λn = Panjang Gelombang nada ke..
L = Panjang Pipa
n = Nada ke-0,1,2,3

D. Frekuensi Pipa Organa dan Dawai

Dapat kita gunakan rumus :

$f = \frac{v}{\lambda}$

Ket :
v = Kecepatan
λ = Panjang Gelombang
v = Kecepatan

Dengan rumus v disesuaikan pada kondisi, jika di udara dapat digunakan 340 m/s.
Untuk kecepatan dawai dapat menggunakan rumus kecepatan dawai.

$v = \sqrt{\frac{F}{\mu}}=\sqrt{\frac{F \cdot L }{m}}=\sqrt{\frac{F}{\rho A}}$

Ket :
v = Cepat Rambat
F = Gaya Tegangan dawai
ρ = Massa Jenis
μ = Massa dawai per satuan panjang
A = Luas Penampang
l = Panjang tali

E. Efek Doppler

Jika ada sebuah benda bergerak dengan bunyi dan v m/s, maka bunyi yang didengar oleh pendengar akan lebih terdengar daripada yang dijauhi oleh sumber bunyi.

Dirumuskan Sebagai :
$f_p = \frac{v\pm v_p}{v\pm v_s}\cdot f_s$
Ket :
fp = Frekuensi Pendengar
v = Cepat rambat di udara
vs = Kecepatan sumber
vp = Kecepatan pendengar.

Untuk tanda :
Jika Pendengar mendekati Sumber → Frekuensi Naik (fp > fs) dan vp (+)
Jika Pendengar menjauhi Sumber → Frekuensi Turun (fp < fs) dan vp (-)
Jika Sumber mendekati Pendengar → Frekuensi Naik (fp > fs) dan vs (-)
Jika Sumber menjauhi Pendengar → Frekuensi Turun ( fp < fs) dan vs (+)

F. Pelayangan Bunyi

Terjadi ketika 2 sumber bunyi yang punya frekuensi berbeda.

$f_L=|f_1-f_2|$

Ket :
fL = Frekuensi Pelayangan
f(1,2) = Frekuensi Bunyi

G. Intensitas Bunyi

Intensitas bunyi dirumuskan ke :
$I = \frac{P}{A}= \frac{P}{4\pi r^2}=\frac{W}{At}$
Ket :
I = Intensitas Bunyi (watt/m^2)
P = Daya
A = Luas
t = Waktu
r = Jari - Jari

Dengan jari jari berbanding terbalik kuadrat dengan intensitas.
$\frac{I_1}{I_2}=(\frac{R_2}{R_1})^2$

Ket :
I = Intensitas Bunyi
R= Jari Jari

H. Taraf Intensitas

Dirumuskan Sebagai :
$TI = 10 \log \frac{I}{I_0}$
Keterangan :
TI = Taraf Intensitas (dB = Desibell)
I = Intesitas bunyi (Watt/m^2)
I0 = Intensitas Ambang / Standar (10^-12)

I. Kasus Lain

2 Orang mendengar 1 Sumber Bunyi