materi gelombang bunyi

Gelombang Bunyi – Salah satu pokok bahasan Fisika SMA yang cukup menarik adalah tentang bunyi. Sobat kan mendapatkan materi ini di kelas XII SMA atau dikelas 9 SMP. Buat merefresh pengetahuan kita dan tambahan bahan materi belajar sobat, berikut ini kami sajikan rangkuman singkat tentang gelombang bunyi fisika.

Apa Pengertian Bunyi?

Yang dinamakan bunyi atau suara adalah gelombang mekanik yang dihasilkan dari gerakan bolak balik dari suatu partikel yang merambat mulai dari partikel tersebut menuju ke medium yang lain. Jika bunyi merambat dari kiri ke kenan melalui udara maka yang terjadi adalah partikel udara dipindahkan secara teratur dari dari kanan ke kiri.

Ketika sebuah garpu tala bergetar maka akan menciptakan gelombang bunyi longitudinal. Ujung garpu tala yang bergetar bolak-balik menghasilkan tenaga yang mendorong partikel udara di sekitarnya. Ketika ujung garpu tala bergerak maju akan mendorong udara ke kanan (misalnya) dan ketika ujung garpu tala bergerak mundur maka udara akan tertari ke sebelah kiri (lawan dari kanan). Proses ini terjadi terus menerus sehingga ada saat dimana partikel udara dikompresi bersama-sama dan ada saat udara tidak mengalami kompresi sama sekali (mengalami refraksi). Daerah yang mengalami kompresi tekanan udara tinggi dan pada daerah yang mengalami refraksi tenakan udara rendah. Itulah yang mengakibatkan gelombang bunyi berbentuk longitudinal seperti tampak gambar di bawah ini

Medium Perambatan Bunyi

Medium yang bisa digunakan untuk perambatan bunyi bisa berwujud gas, cair, dan padat. Gelombang bunyi dalam medium tersebut bentuknya masih berupa gelombang longitudinal. Kecepatan rambat bunyi pada setiap medium berbeda tergantung dari jenis mediumnya. Untuk di udara, bunyi dapat merambat dengan kecepatan 340 m/s. Semakin besar kerapatan medium maka semakin tinggi kecepatan merambattnya.Pada medium berwujud padat seperti besi, bunyi dapat merambat hingga 5 km per detik.

Rumus Cepat Rambat Bunyi

Cepat Rambat Gelombang Bunyi dalam Medium Gas	Cepat Rambat Gelombang Bunyi dalam Medium Zat Cair	Cepat Rambat Gelombang Bunyi dalam Medium Zat Padat
v = cepat rambat gelombang bunyi γ = konstanta Laplace R = tetapan umum gas T = Suhu (oK) M = massa mol gas	v = cepat rambat gelombang bunyi B = modulus bulk zat cair ρ = massa jenis zat cair	v = cepat rambat gelombang bunyi E = modulus young zat padat ρ = massa jenis zat padat

Macam-Macam Gelombang Bunyi Berdasarkan Frekuensinya

Menurut rentang frekuensinya dan juga keterdengarannya oleh manusia bunyi bisa dibedakan menjadi 3 jenis

1. Gelombang Bunyi Infrasonik

Gelombang bunyi ini punya frekuensi maksimal 20 Hertz. Karena frekuensinya yang kecil (bunyi terlalu pelan) manusia tidak dapat mendengarnya. Bunyi ini hanya bisa didengar oleh binatang tertentu seperti anjing dan beberapa jenis serangga seperti jangkrik.

2. Gelombang Bunyi Audiosonik

Gelombang ini punya frekuensi antara 20 Hz hingga 20.000 Hz.Pada rentang frekuensi inilah bunyi dapat terdengar oleh telingan manusia normal.

3. Gelombang Bunyi Ultrasonik

Kalau soba tlihat namanya saja ultra yang artinya “teramat sangat”. Gelombang ini punya frekuensi yang sangat tinggi yaitu di atas 20.000 Hz. Karena terlalu tinggi gelombang ultrasonik tidak dapat didengar oleh telinga manusia tapi bisa didegnar oleh hewan seperti lumba-lumba dan kelelawar. Asal sobat hitung tahu gelombang ultrasonik punya banyak manfaat seperti untuk keperluan USG, mengukur kedalaman laut, menemukan sumber bahan bakar fosil baru, mendeteksi kerusakan pada logam, dan sebagainya.

Intensitas Gelombang (Bunyi)

Intensitas gelombang adalah sebuah besaran yang menyatakan besar energi yang dipindahkan oleh sebuah gelombang. Intensitas gelombang (I) diartikan sebagai daya gelombang (P) yand dipindahkan persatuan luas bidang yang ditembus dengan arah tegak lurus oleh gelombang tersebut.

Secara Matematis dirumuskan

I = intensitas gelombang (watt/m²)
P = daya gelombang (watt)
A = luas bidang yang ditembus gelombang (m²)

Pada gelombang bunyi yang memancar dari sebuah sumber bunyi, bentuk bidang yang ditembus oleh gelombang seperti bola. Intensitas gelombang yang sampai pada bidang permukaan dalam bola yang mempunyai jari-jari r dirumuskan

Karena r juga merupakan jarak antara sumbar bunyi dari suatu titik, jadi dapat ditarik hubungan: intensitas gelombang bunyi pada suatu titik berbading terbalik dengan kuadrat jarkanya dari sumber bunyi. Dengan demikian perbandingan antara dua intensitas gelombang bunyi yang berada sejauh r1 dan r2 dari sumber bunyi dirumuskan

Contoh Soal

Sebuah sumber bunyi mengirim bunyi dengan daya 160 π watt. Jika dianggap muka gelmombang bunyi berbentuk bola maka berapa besar intensitas bunyi pada jarak 8 m dari sumber bunyi tersebut?

 P = 160 π watt dan r = 8 m .. kita masukkan saja ke rumus

 

 I = 160 π/ 4  π 64 = 40/64 = 5/8 watt/m²

Taraf Intensitas Bunyi

Sobat pernah dengar istilah decibel? Misalnya sobat pernah membaca artikel bahwa pemegang rekor sendawa terkeras samapai sekian decibel. Decibel adalah satuan dari taraf intensitas bunyi. Telinga nomal manusia hanya dapat mendengar bunyi mulai dari intensitas 10^-12 watt/m² yang sering disebut intensitas ambang pendengaran. Yang dimaksud dengan taraf intensitas bunyi adalah logaritma perbandingan antara intensitas bunyi dengan intensitas ambang pendengaran. Secara matematis dirumuskan:

TI = taraf intensitas bunyi (dB decibel)
I = intensitas bunyi (watt/m2)
Io = intensitas ambang pendengaran (Io= 10-12 wattm-2)

Misal sebuah sumber bunyi mampu menghasilkan taraf intensitas TI1 dan n buah sumber bunyi dapat menghasilkan taraf intensitas TI2 maka sobat dapat membuat persamaan sebagai berikut

Misalkan taraf intensitas pada jarak r1 dan r2 berturut-turut adalah T1 dan T2

dan kita telahh ketahui

maka dapat sobat buat persamaan

Untuk lebih paham berikut rumushitung berikan contoh seoal UMPTN tentang taraf intensitas

:: Taraf Intensitas bunyi sebuah diesel adalah 30 dB. Apabila ada 100 mesin diesel dihidupkan bersamaan berapat taraf intensitas bunyi dari semua mesin tersebut?

TI1= 30 dB
n = 100
TI2 = TI1 + 10 log n
TI2 = 30 + 10 log 100
TI2 = 30 + 20
TI2 = 50 desibel

:: Pada jarak 2 meter dari sumber ledakan terdengar bunyi dengan inttensitas 40 dB. Pada jarak 20 m dari sumber ledakan itu, berapa besar intensitas gelombang bunyinya?TI1 = 40 dB
r1 = 2 m
r2 = 20 m

TI2 = TI1 + 10 log (r1/r2)^2
TI2 = 40 + 10 log -100
TI2 = 40 – 20 = 20 dB