Fisika - Gelombang Bunyi

Bunyi (Sonic) Dede Djuhana E-mail:[email protected] Departemen Fisika FMIPA-UI

0-0



Bunyi (“Sonic”)



 

✍ Bunyi adalah gelombang elastik longitudinal dan dalam perambatannya membutuhkan medium, mediumnya dapat berupa zat padat, cair dan gas.

✍ Konsep bunyi dalam kehidupan sehari-hari dihubungkan dengan indera pendengaran (telinga). ✍ Frekuensi yang didengar manusia adalah f = 20 − 20000 Hz (audible frequency). Ultrasonic f > 20000 Hz dan infrasonic f < 20 Hz.

 Pengaruh temperatur terhadap kecepatan bunyi 
Cepat rambat dalam gas didefinsikan :

Gelombang & Optik : Bunyi

v=

r

v

=

v

=

γ

RT M

γ = konstanta Laplace R=8,314J/mol.K

1 t/273) = vo (1 + 0.00183t) t(o C) 2 (332 + 0, 608t) m/s(diudara) vo (1 +

(1)

(2)

1

Beberapa nilai cepat rambat bunyi dalam berbagai zat Gas

o

C)

kecepatan(m/s)

udara

0

331.5

udara

20

334

Hidrogen

0

1270

Karbondioksida

0

258

Helium

20

927

Uap air

35

402

Cair

Gelombang & Optik : Bunyi

suhu(

suhu(

o

C)

kecepatan(m/s)

Air

0

1402

Air

20

1428

Metil Alkohol

0

1130

Air laut(3.5%)

20

1522

2

 

Energi dan Intensitas Bunyi

 

✍ Sumber bunyi yang memancarkan gelombang seragam ke segala arah, energi pada jarak r akan 2 terdistribusi secara seragam membentuk kulit bola dengan jari-jari r dan luas 4π r . Jika P merupakan daya yang dipancarkan sumber tiap satuan luas

I

= =

Prata A Prata 4π r2

(3)

 Energi bunyi 


Energi gelombang bunyi di udara adalah osilasi molekul udara yang bervibrasi membentuk gelombang harmonik sepanjang arah penjalaran dengan amplitudo ξo . Kerapatan energi η menjadi:

Gelombang & Optik : Bunyi

η

=

I

=

1 ∆E = ρω 2 ξo2 v ∆V 2 1 Po2 ηv = 2 ρo v 2

(4) (5)

3

 

Tingkat Intensitas Bunyi(Intensity Level)

 

✍ Tingkat intensitas bunyi dinyatakan dalam desibel(dB) IL = 10 log SP L = 20 log

P Po

I Io

Io = 10−12 W/m2

(6)

Po = 2 × 10−5 N/m2

(7)

dimana

dimana

SPL=Sound Pressure Level

 

Tingkat Kekerasan Bunyi(Loudness Level)

 

✍ Tingkat kekerasan bunyi dinyatakan dalam phon atau sone → 1 sone = 40 phon P −40 10

S

=

2(

log S

=

0, 03P − 1, 2

)

(8)

S=jumlah sone dan P=jumlah phon

Gelombang & Optik : Bunyi

4

 

Efek Doppler

 

✍ Perubahan frekuensi yang diterima pendengar dari suatu sumber bunyi karena gerak relatif • sumber bergerak dan penerima bergerak • sumber diam dan penerima bergerak • sumber bergerak dan penerima diam • sumber diam dan penerima diam v ± v p ± vm fs v ± v s ± vm dengan vs =kecepatan sumber, vp =kecepatan pendengar,vm =kecepatan medium fp = frekuensi pendengar, fs =frekuensi sumber, dan v =kecepatan bunyi di udara (340 m/s) fp =

(9)

✍ Syarat terjadi Efek Doppler yaitu kecepatan bunyi lebih kecil daripada kecepatan rambat bunyi di udara (vs < v )

Gelombang & Optik : Bunyi

5

 

Gelombang Kejut (Shock Wave)

 

✍ Efek Doppler,vs < v ✍ Bagaimana jika vs > v ? jika kecepatan sumber lebih besar artinya sumber bergerak lebih cepat dari muka gelombang sehingga menumpuk dibelakang sumber yang terdengar seperti ledakan sonic ketika diterima oleh pendengar dan membentuk kerucut

sin θ =

v vt = ut u

(10)

✍ 1 M ach ≈ v =kecepatan bunyi di udara

Gelombang & Optik : Bunyi

6

Gelombang Kejut

θ

vt

P1

Gelombang & Optik : Bunyi

ut

P2

7