Makalah Fisika Teknik.docx

BAB 1 PENDAHULUAN A. Latar Belakang Gelombang adalah getaran yang merambat, baik melalui medium ataupun tidak melalui medium. Perambatan gelombang ada yang memerlukan medium, seperti gelombang tali melalui tali dan ada pula yang tidak memerlukan medium yang berarti bahwa gelombang tersebut dapat merambat melalui vakum (hampa udara),seperti gelombang listrik magnet dapat merambat dalam vakum. Berdasarkan sumber getarnya, tanpa disertai dengan medium perantaranya, gelombang dapat diklasifikasikan dalam dua kategori, yaitu gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik. Bunyi merupakan gelombang mekanik yang dalam perambatannya arahnya sejajar dengan arah getarnya (gelombang longitudinal). Gelombang bunyi merupakan gelombang mekanis longitudinal. Hal ini berarti bahwa bunyi memerlukan medium untuk merambat. Medium perambat bunyi dapat berupa zat padat ataupun fluida (zat alir, meliputi zat cair dan gas). Partikel-partikel bahan yang mentransmisikan sebuah gelombang seperti itu berosilasi di dalam arah penjalaran gelombang itu sendiri.

B. Rumusan Masalah 1. Apa itu gelombang bunyi? 2. Apa saja sifat - sifat bunyi, syarat - syarat terdengarnya bunyi, macam - macam bunyi, dan istilah - istilah dalam bunyi? 3. Apa itu kecepatan bunyi, faktor yang mempengaruhi cepat rambat bunyi, hukum marsene, dan resonansi? 4. Jelaskan tentang pemantulan bunyi, dan sumber gelombang bunyi? 5. Apa saja manfaat gelombang bunyi?

C. Tujuan Penulisan Agar dapat mengetahui pengertian tentang gelombang bunyi, sifat-sifat bunyi, kecepatanbunyi, pemantulan bunyi, sumber dan manfaat gelombang bunyi.

D. Manfaat Penulisan Untuk menambah pengetahuan tentang gelombang bunyi, sifat-sifat bunyi, kecepatanbunyi, pemantulan bunyi, sumber dan manfaat gelombang bunyi.

1

BAB 2 PEMBAHASAN A. Pengertian Gelombang Bunyi Bunyi adalah sesuatu yang dihasilkan dari suatu getaran. Bunyi termasuk gelombang longitudinal yang merambat lurus kegala arah dari sumber tersebut.

B. Sifat - Sifat Bunyi, Syarat - Syarat Terdengarnya Bunyi, Macam Macam Bunyi, dan Istilah - Istilah dalam Bunyi  Sifat - Sifat Bunyi Bunyi sebagai gelombang mempunyai sifat-sifat sama dengan sifat-sifat dari gelombang. Dengan demikian sifat-sifat bunyi yaitu:  Dapat dipantulkan (refleksi) Bunyi dapat dipantulkan terjadi apabila bunyi mengenai permukaan benda yang keras, seperti permukaan dinding batu, semen, besi, kaca dan seng. Contoh: Suara kitayang terdengar lebih keras di dalam gua akibat dari pemantulan bunyi yang mengenai dinding gua.  Dapat dibiaskan (refraksi) Refraksi adalah pembelokan arah lintasan gelombang setelah melewati bidang batas antara dua medium yang berbeda. Contoh: Pada malam hari bunyi petir terdengar lebih keras daripada siang hari karena pembiasan gelombang bunyi.  Dapat dipadukan (interferensi) Interferensi adalah sampainya dua buah sumber bunyi yang koheren ke telinga kita. Contoh : Dua pengeras suara yang dihubungkan pada sebuah generator sinyal (alat pembangkit frekuensi audio) dapat berfungsi sebagai dua sumber bunyi yang koheren.  Dapat dilenturkan (difraksi)

2

Difraksi adalah peristiwa pelenturan gelombang bunyi ketika melewati suatu celah sempit. Contoh : Kita dapat mendengar suara orang diruangan berbeda dan tertutup, karena bunyi melewati celah-celah sempit yang bisa dilewati bunyi.  Syarat – Syarat Terdengarnya Bunyi Adapun syarat – syarat terdengarnya bunyi adalah : 1. Ada sumber bunyi (benda yang bergetar) 2. Ada medium (zat antara untuk merambatnya bunyi) 3. Ada penerima bunyi yang berada di dekat atau dalam jangkauan sumber bunyi  Macam – Macam Bunyi Berdasarkan frekuensinya, gelombang bunyi dapat dibedakan menjadi tiga macam, yaitu: a) Gelombang infrasonik, yaitu gelombang bunyi yang mempunyai frekuensi di bawah 20 Hz. Binatang yang bisa mendengar bunyi infrasonik diantaranya: anjing, jangkrik, angsa, dan kuda. b) Gelombang audiosonik, yaitu gelombang bunyi yang mempunyai frekuensi antara 20 Hz sampai 20.000 Hz. Yang bisa mendengar bunyi audiosonik diantaranya adalah manusia. c) Gelombang ultrasonik, yaitu gelombang bunyi yang mempunyai frekuensi diatas 20.000 Hz. Binatang yang bisa mendengar bunyi ultrasonik diantaranya adalah kelelawar dan lumba-lumba.

 Istilah – Istilah dalam Bunyi 1. Nada adalah bunyi yang frekuensinya teratur, misalnya bunyi berbagai alat musik. 2. Desah adalah bunyi yang frekuensinya tidak teratur, misalnya bunyi daun tertiup angin dan bunyi gemuruh ombak. 3. Warna bunyi (timbre) adalah Dua nada yang mempunyai frekuensi sama tetapi bunyinya berbeda, misalnya : nada yang dihasilkan oleh piano dan gitar, seruling dan terompet, atau suara laki-laki dan suara perempuan.

3

4. Dentum adalah bunyi yang berlangsung sangat singkat tetapi kadangkadang sangat kuat, misalnya : bunyi meriam, senapan, dan bom.

C. Kecepatan Bunyi, Faktor yang Mempengaruhi Cepat Rambat Bunyi, Hukum Marsene, dan Resonansi  Kecepatan Bunyi Bunyi merambat di udara dengan kecepatan 1.224 km/jam. Bunyi merambat lebih lambat jika suhu dan tekanan udara lebih rendah. Di udara tipis dan dingin pada ketinggian lebih dari 11 km, kecepatan bunyi 1.000 km/jam. Di air, kecepatannya 5.400 km/jam, jauh lebih cepat daripada di udara.Cepat rambat bunyi pada beberapa medium : Medium

Kecepatan (m/s)

Udara Alkohol Air Kayuoak Kaca Besi

340 1.240 1.500 3.850 4.540 5.100 Kecepatan (m/s)

Suhu Udara (⁰C) 0 15 25

332 340 347

Cepat rambat bunyi dirumuskan sebagai berikut :

Keterangan: v = cepat rambat bunyi (m/s) s = jarak yang ditempuh (m) t = waktu tempuh (s) Contoh Soal Cepat Rambat Gelombang Bunyi Ledakan petasan terdengar 4 sekon setelah terlihat percikan api. Berapa laju rambat bunyi di udara saat itu jika jarak antara petasan dengan pengamat 1,2 km? (laju rambat cahaya di udara diabaikan)

4

Pembahasan: Diketahui: Rambatan bunyi petasan di udarat = 4 s s = 1,2 km = 1.200 m Ditanya: v = ...? V=s:t = 1.200 m : 4 s = 300 m/s Jadi, laju rambat bunyi di udara saat itu adalah 300 m/s. Laju rambat bunyi di udara berbeda-beda pada suhu yang berbedabeda. Moll dan Van Beek menyelidiki laju bunyi di udara dengan cara berikut. Di atas dua bukit yang berjarak 17 km ditempatkan sebuah meriam. Percobaan dilakukan pada malam hari agar terlihat nyala api yang keluar dari mulut meriam sewaktu ditembakkan. Dengan mencatat selisih waktu antara nyala api yang terlihat dan bunyi yang terdengar, orang dapat menentukan waktu yang diperlukan bunyi untuk merambat dari satu bukit ke bukit yang lain. Menurut pengamatan, selisih waktu itu 50 detik. Dengan menggunakan rumus berikut ini. V=s:t Maka V = 17.000 m : 50 s = 340 m/s Waktu yang digunakan cahaya untuk merambat dari satu bukit ke bukit lain dapat diabaikan karena laju cahaya jauh lebih besar daripada laju bunyi. Samakah laju bunyi di udara pada berbagai suhu? Berdasarkan penyelidikan, tiap kenaikan suhu 1 ℃, laju bunyi di udara bertambah 0,6 m/s. Jadi, laju bunyi terhadap suhu dapat dirumuskan sebagai berikut. Vt = Vo + 0,6 t Vt = laju pada t ℃ Vo = laju pada 0 ℃  Faktor yang Mempengaruhi Cepat Rambat Bunyi  Kerapatan partikel medium yang dilalui bunyi. Semakin rapat susunan partikel medium maka semakin cepat bunyi merambat, sehingga bunyi merambat paling cepat pada zat padat.  Suhu medium, semakin panas suhu medium yang dilalui maka semakin cepat bunyi merambat. Hubungan ini dapat dirumuskan kedalam persamaan matematis (v = v0 + 0,6.t) dimana v0 adalah cepat rambat pada suhu nol derajat dan t adalah suhu medium.  Hukum Marsene Marsenne menyelidiki hubungan frekuensi yang dihasilkan oleh senar yang bergetar dengan panjang senar, penampang senar, tegangan, dan jenis senar. Faktor-faktor yang memengaruhi frekuensi nada alamiah sebuah senar atau dawai menurut Marsenne adalah sebagai berikut : 1) Panjang senar, semakin panjang senar semakin rendah frekuensi yang dihasilkan.

5

2) Luas penampang, semakin besar luas penampang senar, semakin rendah frekuensi yang dihasilkan. 3) Tegangan senar, semakin besar tegangan senar semakin tinggi frekuensi yang dihasilkan. 4) Massa jenis senar, semakin kecil massa jenis senar semakin tinggi frekuensi yang dihasilkan.  Resonansi Resonansi adalah ikut bergetarnya suatu benda bila benda lain digetarkan di dekatnya. Resonansi terjadi apabila frekuensi benda yang bergetar sama dengan frekuensialamibendayang ikutbergetar. Bila sebuah garputala digetarkan di atasta bung berisi kolom udara, udara pada tabung akan beresonansi apabila panjang kolom udara dalam tabung merupakan bilangan ganjil kali panjang gelombang. Secara matematis dituliskan: l = (bilanganganjil) x ½λ dengan: l = panjang kolom udara dalam tabung (m) dan λ= panjang gelombang bunyi (m).

D. Pemantulan Bunyi, dan Sumber Gelombang Bunyi  Pemantulan Bunyi Jenis pemantulan bunyi ada 2 yakni: 1. Gaung, adalah bunyi pantul yang sebagian terdengar bersamaan dengan bunyi aslinya. Hal ini menyebabkan bunyi asli terdengar kurang jelas. Contoh: Bunyi asli : mer-de -ka Bunyi pantul : mer-de -ka Peristiwa seperti ini dapat terjadi dalam sebuah gedung yang tidak ada peredam suaranya. Untuk mengurangi atau menghilangkan gaung diperlukan bahan peredam suara seperti: gabus, kapas, wool, kardus, dll. 2. Gema, adalah bunyi pantul yang terdengar setelah bunyi asli selesai. Hal ini terjadi karena dinding pantulnya mempunyai jarak yang jauh. Misalnya pada suatu lembah atau gunung. Contoh: Bunyi asli : mer-de -ka Bunyi pantul : mer-de –ka Hukum pemantulan bunyi a. Bunyi datang, bunyi pantul, dan garis normal terletak pada bidang yang sama b. Sudut datang sama dengan sudut pantul  Sumber Gelombang Bunyi 1. DAWAI Dawai atau tali merupakan salah satu sumber bunyi. Dawai yang digetarkan akan membentuk gelombang stasioner dan menghasilkan bunyi

6

yang merambat ke segala arah. Nada yang dihasilkan dari dawai berbeda beda sesuai panjang gelombang yang dihasilkan. Pola nada yang dihasilkan adalah Nada Dasar, Nada atas pertama, Nada atas kedua, dst. Berikut gambaran pola nada yang terbentuk.

Dari gambar di atas dapat diketahui bahwa pola resonansi bunyi pada dawai memiliki perbedaan sebesar 1/2 λ. Pada nada dasar, λ = 2L, pada nada atas pertama, λ = L, pada nada atas kedua, λ = 2/3 L λn = 2L/(n+1) dengan n = 0,1,2,3 .... Besar frekuensi yang dihasilkan adalah :

Dari persamaan di atas dapat disimpulkan bahwa perbandingan nada yang dihasilkan oleh dawai adalah f0 : f1 : f2 : ... = 1 : 2 : 3 : ..... INGAT ! Pada materi sebelumnya sudah dibahas tentang cepat rambat gelombang pada tali/dawai yang dirumuskan dengan :

FT : Tegangan tali/dawai (N) μ : massa [m] per satuan panjang [L] (Kg/m)

Contoh Soal Dawai Seutas dawai bila diberi tegangan 100 N dan digetarkan maka frekuensi yang ditimbulkan adalah f0. Besar tegangan dawai yang dibutuhkan agar dawai tersebut bergetar dengan frekuensi 2 f0 adalah... Pembahasan :

7

Diketahui : F1 = 100 N → f = f0 Ditanyakan : F2 agar f = 2 f0 𝑣

f0 = 2 𝑙 =

1

𝐹

√1= 2𝑙 𝜇

1 2𝑙

100

√

𝜇

=

5 𝑙

1

√𝜇

Bila frekuensi 2 f0 : 2 f0 2.

5 𝑙

=

1

√𝜇

=

10 𝑙

1

√𝜇 =

𝑣

=

2𝑙 1 2𝑙 1 2𝑙

1 2𝑙

𝐹

√ 𝜇2

𝐹

√ 𝜇2 𝐹

√ 𝜇2

𝐹

10 𝑙

𝑥 2𝑙 =

√ 𝜇2 1

√𝜇

F2

= 20 = √𝐹2 = 400

2. PIPA ORGANA TERBUKA Pipa organa merupakan tabung pipa yang berisi udara dengan kedua ujung terbuka. Berikut ini gambar terjadinya resonansi nada - nada pada pipa organa terbuka.

Dari gambar di atas dapat diketahui bahwa pola resonansi bunyi pada pipa organa terbuka sama dengan resosansi nada pada dawai. Perbedaan antar nada sebesar 1/2 λ. Pada nada dasar, λ = 2L, pada nada atas pertama, λ = L, pada nada atas kedua, λ = 2/3 L λn = 2L/(n+1) dengan n = 0,1,2,3 .... Besar frekuensi yang dihasilkan adalah :

8

Dari persamaan di atas dapat disimpulkan bahwa perbandingan nada yang dihasilkan oleh pipa organa terbuka adalah f0 : f1 : f2 : ... = 1 : 2 : 3 : .....

3. PIPA ORGANA TERTUTUP Berbeda dengan pipa organa terbuka, pada pipa organa tertutup salah satu ujungnya tertutup. Pola nada yang dihasilkan adalah sebagai berikut !

Dari gambar di atas dapat diketahui bahwa pola resonansi bunyi pada dawai memiliki perbedaansebesar 1/2 λ. Pada nada dasar, λ = 4L, pada nada atas pertama, λ = 4L/3, pada nada atas kedua, λ = 4L/5 λn = 4L/(2n+1) dengan n = 0,1,2,3 .... Besar frekuensi yang dihasilkan adalah :

Dari persamaan di atas dapat disimpulkan bahwa perbandingan nada yang dihasilkan oleh pipa organa tertutup adalah f0 : f1 : f2 : ... = 1 : 3 : 5 : ..... Contoh Soal Pipa Organa Terbuka Sebuah pipa organa terbuka panjangnya 60 cm dalam ruang diantara cepat rambat suara 300 m/s. Tentukan frekuensi nada dasar dan frekuensi nada atas pertama dari pipa organa Pembahasan :

9

Diketahui :

l = 60 cm = 0,6 m V = 300 m/s Ditanyakan : frekuensi nada dasar dan nada atas pertama. Frekuensi nada dasar 𝑣

300

f0 = 2 𝑙 = 2 (0,6) = 250 Hz Frekuensi nada atas pertama f1 =

𝑣 𝑙

=

300 0,6

= 500 Hz

Jadi, frekuensi nada dasar dan frekuensi nada atas pertama pipa organa terbuka adalah 250 Hz dan 500 Hz Contoh Soal Pipa Organa Tertutup Sebuah pipa panjangnya 68 cm dan cepat rambat suaranya 340 m/s. Tentukan tiga frekuensi harmonik terendah jika pipa tertutup satu ujungnya dan terbuka pada ujung lainnya Pembahasan : Diketahui : l = 68 cm = 0,68 m V = 340 m/s Ditanyakan : Tiga frekuensi harmoni terendah dalam pipa organa tertutup Frekuensi nada dasar pipa yang tertutup satu ujungnya danterbuka pada ujung lainnya (pipa organa tertutup) bisa diperoleh dengan persamaan, dengan n = 1 𝑣

340

f1 = 4 𝑙 = 4 (0,68) = 125 Hz Karena dalam pipa organa tertutup hanya harmonik ganjil yang muncul, maka dua frekuensi terendah berikutnya adalah f3 dan f5. f3 = 3f1 = 3 (125) = 375 Hz f5 = 5f1 = 5 (125) = 625 Hz

E. Manfaaat Gelombang Bunyi 1. Komunikasi manusia dan beberapa jenis makhluk lainnya. 2. Mendeteksi adanya penyakit tumor. 3. Penyelidikan otak. 4. Penyelidikan Hati dan liver 5. Menghancurkan batu ginjal. 6. Mendeteksi janin, jenis kelamin dan perkembangannya. 7. Mengukur kedalaman laut. 8. Mendeteksi keberadaan ranjau. 9. Mencari kapal tenggelam. 10. Mendeteksi letak palung laut 11. Mengukur panjang gua. 12. Memperkirakan jarak antara dua tempat. 13. Kacamata orang tunanetra.

10

14. Mendeteksi adanya kelompok ikan di laut. 15. Mendeteksi kandungan minyak bumi. 16. Mendeteksi keretakan pada logam. 17. Membersihkan permata, komponen elektronika dan bagian-bagian mesin yang halus.

11

BAB 3 PENUTUP A. Kesimpulan Bunyi adalah energi gelombang yang berasal dari sumber bunyi, yaitu benda yang bergetar. Gelombang bunyia dalah gelombang longitudinal sehingga mempunyai sifat – sifat dapat dipantulkan (reflection), dapat dibiaskan (refraction), dapat dilenturkan (difraction), dan dapat dipadukan (interferention). Komponen bunyi berupa sumber bunyi, pengantar, frekuensi, kekuatan bunyi, dan timbre. Bunyi dapat dimanfaatkan dalam kehidupan sehari - hari. Pemanfaatannya antara lain dengan pemanfaatan ultrasonik (pemanfatan dalam dunia kesehatan). Bunyi dapat dimanfaatkan dengana danya cepatrambat bunyi, pemantulan bunyi dan resonansi. Pemanfaatan dalam kehidupan sehari – hari diantaranya untuk menghitung kedalaman laut, melakukan survei geofisika, dan mendeteksi retak – retak pada struktur logam. Bunyi juga merupakan salah satu bentuk energi. Energi bunyi didapat dari perubahan beberapa energi seperti listrik dan kimia. Di dalam pengubahannya tentu saja menggunakan alat. Misalnya membuat bel untuk mengubah energi listrik menjadi energi suara. Bel dapatdibuat dengan menggunakan beberapa komponen dan langkah – langkah yang sistematis.

B. Saran Dalam pembuatan makalah ini, kami brusaha semaksimal mungkin agar makalah yang kami buat ini dapat bermanfaat bagi siapa saja yang membacanya. Tapi kami menyadari bahwa makalah ini sangat jauh dari sempurna, banyak kekurangan – kekurangan yang melekat dalam makalah ini. Oleh karena itu kritik dan saran dari pembaca semua sangat kami harapkan untuk evaluasi demi tercapainya makalah yang lebih baik.

12

DAFTAR PUSTAKA  https://id.wikipedia.org/wiki/Bunyi  http://fisikapintarku.blogspot.co.id/p/bunyi-merupakan-gelombangmekanik-yang.html  http://fisikastudycenter.com/rumus-fisika/267-rumus-gelombang-bunyixii-sma  http://artikelmateri.blogspot.co.id/2016/02/gelombang-bunyi-pengertianadalah-sifat-jenis-rambat-pemantulan-manfaat.html

13