Gelombang Bunyi : Pengertian - Rumus dan contoh Soal Penyelesaian - jessipermata

BAB

GELOMBANG BUNYI

Sifat-sifat gelombang bunyi
a)     Dapat dipantulkan (refleksi)
b)    Dapat dibiaskan (refraksi)
c)     Dapat dipadukan (interferensi)
d)    Dapat dilenturkan (difraksi)
Mengukur kedalaman suatu tempat (laut, goa dll)
Rumus :

Keterangan :

S = Kedalaman suatu tempat (m)

v = Cepat rambat gemombang bunyi (m/s )

t = Waktu untuk pulang pergi (s)

Contoh Soal
1. Jika cepat rambat bunyi dalam air 1600 m/s dan waktu yang diperlukan pulang pergi 3/4 s. Tentukan kedalaman air tersebut
2. Cepat rambat gelombang bunyi diudara 340 m/s. Jika kedalaman sebuah goa

68 m, tentukan waktu yang diperlukan pergi pulang

Senar/Dawai sebagai sumber bunyi

1 perut 2 simpul → f_o(frekuensi nada dasar)

2 perut 3 simpul → f₁ (frekuensi nada atas pertama)

3 perut 4 simpul → f₂ (frekuensi nada atas kedua)

Keterangan :

ν = cepat rambat gelombang senar/dawai ( m/s)

F = gaya tegangan senar/dawai ( N )

ι = Panjang senar/dawai ( m )

f = frekuensi senar/dawai ( Hz )

n = jumlah nada

m = massa senar/dawai ( kg )

μ = masa per satuan panjang ( kg/m )

Contoh Soal

1. Seutas senar terbuat dari kawat yang memiliki massa persatuan panjang 0,04 kg/m. kedua ujung senar terikat dengan gaya tegangan 100 N. Bila Panjang senar 2 m, tentukan

a) Cepat rambat gelombang pada senar(𝜗)

b) Frekuensi nada dasar( f_o )

c) Frekuensi nada atas pertama( f₁ )

Pipa Organa Sebagai Sumber Bunyi

1) Pipa Organa Terbuka

Contoh : Suling, terompet dll

2 perut 1 simpul → f_o

3 perut 2 simpul → f₁

4 perut 3 simpul → f₂_dst

2) Pipa Organa Tertutup

Contoh : Klarinet dll

1 perut 1 simpul → f_o

2 perut 2 simpul → f₁

3 perut 3 simpul → f₂

Soal

1. Sebuah pipa organa dapat menghasilkan frekuensi harmonic berturut-turut 210 Hz, 350 Hz dan 490 Hz

a) Apakah pipa organa tersebut terbuka/tertutup?

b) Berapakah f_o?

2. Berpakah frekuensi nada dasar dan nada atas kedua sebuah pipa organa terbuka yang panjangnya 1 m, bila cepat rambat bunyi diudara 360 m/s. Berapkah pula frekuensi-frekuensi tersebut bila pipa organa tersebut tertutup

3.Sebuah pipa organa terbuka menghasilkan nada atas kelima dengan frekuensi 1600 Hz, jika cepat rambat bunyi diudara 320 m/s , tentukan:

a) Panjang pipa organa tersebut (l)

b) Jika pipa organa tersebut tertutup, berapa Panjang pipa yang digunakan?

# Energi Gelombang (E)

Rumus :

E = 2𝛑² m f² y²

Keterangan :

m = massa partikel ( kg )

f = frekuensi getar ( Hz )

y = simpangan (m )

Intensitas Gelombang Bunyi

Keterangan :

I₁ = Intensitas bunyi diposisi 1 (W/m²)

I₂ = Intensitas bunyi diposisi 2 (W/m²)

r₁ = Jarak antara sumber bunyi ke posisi 1 (m)

r₂ = Jarak antara sumber bunyi ke posisi 2 (m)

P = Daya gelombang bunyi (Watt)

A = Luas permukaan/penampang gelombang (m²)

# Taraf Intensitas Bunyi (TI)

Rumus :

I_o= Intensitas ambang pendengaran

= 10^-12W/m²

I = Intensitas bunyi (W/m² )

TI = Taraf Intensitas bunyi (dB)

TI₂ = TI₁ + 10 log n

Soal

1. Gelombang gempa membawa energi sebesar 4000 j, gelombang ini melewati bidang seluas seluas 10 m² tiap 5 detik. Berapa intensitas gelombang pada bidang tersebut?

2. Intensitas bunyi pada jarak 4 m adalah 800 watt/m². Berapakah intensitas bunyi tersebut pada jarak 8m?

3. Berapkah taraf intensitas bunyi dari sebuah sumber yang memiliki intensitas

10^-8W/m²

4. Sebuah sumber bunyi menghasilkan taraf intensitas sebesar 80 dB. Berapa taraf intensitas yang dihasilkan jika terdapat 1000 sumber bunyi yang identik?

5. 100 sumber bunyi menghasilkan taraf intensitas 90 dB. Berapa jumlah sumber bunyi yang identic jika menghasilkan taraf intensitas 80 dB?

6. Taraf intensitas suatu bunyi pada pesawat pada jarak 10 m adalah 110 dB. Berapakah taraf intensitas bunyi pada jarak 1000 m?

7. Intensitas bunyi titik 1 berjarak 10 m dari sumber adalah 10^-6W/m². Jika digunakan intensitas ambang 10^-12 W/m² dan titik 2 berjarak 100 m dari sumber bunyi tentukan TI₁ : TI₂

8. Taraf intensitas sebuah (1) mesin jahit 40 dB. Tentukan :

a) Intensitas bunyi untuk 1 mesin jahit

b) Taraf intensitas bunyi untuk 10000 mesin jahit

c) Intensitas bunyi untuk 10000 mesin jahit

9. Daya yang dihasilkan dari sebuah mesin diesel pada R sebesar 20π watt dan taraf intensitas bunyi terdengar sebesar 80 dB. Intensitas ambang bunyi 10^-12W/m². Tentukan jarak R dari mesin diesel tersebut.

10. Agar taraf intensitas bunyi berkurang 50 dB, maka jarak ke sumber bunyi harus dijadikan ... kali semula.

Pelayangan Bunyi

Interferensi 2 gelombang yang mempunyai perbedaan sedikit frekuensi

Rumus :

f = f₁ – f₂

f besar dikurangi f kecil

Efek Doppler

Rumus :

Keterangan :

ν = Cepat rambat bunyi (m/s)

ν_s = Kecepatan sumber bunyi (m/s)

ν_P = Kecepatan pendengar (m/s)

f_P= Frekuensi bunyi yang didengar pendengar (Hz)

f_s = Frekuensi sumber bunyi (Hz)

Ketentuan :

ν_P = + → jika pendengar mendekati sumber bunyi

ν_P = - → jika pendengar menjauhi sumber bunyi

ν_s = - → jika sumber bunyi mendekati pendengar

ν_s = + → jika sumber bunyi menjuhi pendengar

ν_P = 0 → jika pendengar diam

contoh soal :

1. Seseorang bergerak dengan kecepatan 25 m/s mendekati sumber bunyi yang diam. Frekuensi sumber bunyi 1360 Hz. Setelah sampai di sumber bunyi orang itu kemudian bergerak menjauhi sumber bunyi dengan kecepatan konstan. Jika kecepatan sumber bunyi di udara 340 m/ tentukan perbandingan kedua frekuensi yang didengar ketika orang tersebut bergerak mendekati dan menjauhi sumber.

2. Dua buah sumber bunyi masing-masing dengan frekuensi 4000 Hz dan 4010 Hz berbunyi serentak. Tentukan nilai pelayangan bunyi dari keduanya.

3. Mobil ambulans bergerak mendekati motor dengan kecepatan 20 m/s. pada saat mobil ambulans membunyikan sirine dengan frekuensi 1200 Hz, motor bergerak searah dan menjauhi mobil ambulans dengan kecepatan 15 m/s. bila cepat rambat bunyi di udara saat itu 340 m/s. tentukan frekuensi yang didengar oleh pengendara motor.

4. Mobil pemadam kebakaran bergerak dengan kecepatan 0,40ν di belakang mobil sedan dengan kecepatan 0,30ν. Keduanya bergerak searah. Pada saat itu mobil pemadam kebakaran membunyikan sirine dengan frekuensi 1600 Hz. bila cepat rambat bunyi di udara saat itu adalah ν, tentukan tentukan frekuensi yang didengar oleh pengendara mobil.

Soal-soal ( Kerjakan )

1. Jika cepat rambat bunyi dalam air 2000 m/s dan waktu yang diperlukan pulang pergi 1,5 s. Tentukan kedalaman air tersebut

2. Cepat rambat gelombang bunyi diudara 360 m/s. Jika kedalaman sebuah goa 60 m, tentukan waktu yang diperlukan pergi pulang

3. Seutas senar terbuat dari kawat yang memiliki massa persatuan Panjang 0,5 gr/cm. kedua ujung senar terikat dengan gaya tegangan 200 N. Bila Panjang senar 4m, tentukan

a. Cepat rambat gelombang pada senar(𝜗)

b. Frekuensi nada dasar( fo )

c. Frekuensi nada atas pertama( f₁ )

4. Gelombang gempa membawa energi sebesar 2000 J, gelombang ini melewati bidang seluas seluas 20 m² tiap 4 detik. Berapa intensitas gelombang pada bidang tersebut?

5. Intensitas bunyi pada jarak 5 m adalah 1500 watt/m². Berapakah intensitas bunyi tersebut pada jarak 14 m?

6. Berapakah taraf intensitas bunyi dari sebuah sumber yang memiliki intensitas 10^-4 W/m²

7. Sebuah sumber bunyi menghasilkan taraf intensitas sebesar 120 dB. Berapa taraf intensitas yang dihasilkan jika terdapat 10000 sumber bunyi yang identik?

8. 1000 sumber bunyi menghasilkan taraf intensitas 60 dB. Berapa jumlah sumber bunyi yang identic jika menghasilkan taraf intensitas 100 dB?

9. Taraf intensitas suatu bunyi pada pesawat pada jarak 1000 m adalah 90 dB. Berapakah taraf intensitas bunyi pada jarak 10 m?

10. Intensitas bunyi titik 1 berjarak 40 m dari sumber adalah 10^-5 W/m2. Jika digunakan intensitas ambang 10^-12 W/m2 dan titik 2 berjarak 40000 m dari sumber bunyi tentukan TI₁ : TI₂

Taraf intensitas sebuah (1) mesin jahit 140 dB. Tentukan :

a. Intensitas bunyi untuk 1 mesin jahit

b. Taraf intensitas bunyi untuk 1000 mesin jahit

c. Intensitas bunyi untuk 1000 mesin jahit

12. Daya yang dihasilkan dari sebuah mesin diesel pada R sebesar 400π watt dan taraf intensitas bunyi terdengar sebesar 140 dB. Intensitas ambang bunyi 10^-12 W/m². Tentukan jarak R dari mesin diesel tersebut

13. Agar taraf intensitas bunyi berkurang 40 dB, maka jarak ke sumber bunyi harus dijadikan … kali semula.

14. Seseorang bergerak dengan kecepatan 30 m/s mendekati sumber bunyi yang diam. Frekuensi sumber bunyi 1700 Hz. Setelah sampai di sumber bunyi orang itu kemudian bergerak menjauhi sumber bunyi dengan kecepatan konstan. Jika kecepatan sumber bunyi di udara 340 m/ tentukan perbandingan kedua frekuensi yang didengar ketika orang tersebut bergerak mendekati dan menjauhi sumber.

15. Dua buah sumber bunyi masing-masing dengan frekuensi 5000 Hz dan 5020 Hz berbunyi serentak. Tentukan nilai pelayangan bunyi dari keduanya.

16. Mobil ambulans bergerak mendekati motor dengan kecepatan 40 m/s. pada saat mobil ambulans membunyikan sirine dengan frekuensi 1500 Hz, motor bergerak searah dan menjauhi mobil ambulans dengan kecepatan 35 m/s. bila cepat rambat bunyi di udara saat itu 340 m/s. tentukan frekuensi yang didengar oleh pengendara motor.

17. Mobil pemadam kebakaran bergerak dengan kecepatan 0,50ν di belakang mobil sedan dengan kecepatan 0,40ν. Keduanya bergerak searah. Pada saat itu mobil pemadam kebakaran membunyikan sirine dengan frekuensi 1800 Hz. bila cepat rambat bunyi di udara saat itu adalah ν, tentukan tentukan frekuensi yang didengar oleh pengendara mobil.