1. 1. Gelombang Bunyi
2. 2. Gelombang dapat diklasifikasikan atas tiga katagori. Dua katagori telah Anda pelajari di SMP. Katagori pertama, gelombang diklasifikasikan dengan melihat arah rambat gelombang terhadap arah getar sebagai: gelombang transversal dan gelombang longitudinal. Katagori kedua, gelombang diklasifikasikan berdasarkan perlu atau tidaknya medium sebagai: gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik. Katagori ketiga adalah klasifikasi gelombang berdasarkan berubah atau tidaknya amplitudo pemantulan gelombang berjalan saat mencapai ujung tali. Persamaan gelombang stasioner yang dihasilkan tergantung pada jenis ujung tali, ujung bebas dan ujung terikat. Dalam penurunan rumus persamaan gelombang stasioner digunakan prinsip superposisi linear. Gelombang stasioner juga dihasilkan pada gelombang bunyi yang merambat melalui gas (udara).
3. 3. Ketika kita melempar batu ke dalam genangan air yang tenang, gangguan yang kita berikan menyebabkan partikel air bergetar atau berosilasi terhadap titik setimbangnya. Perambatan getaran pada air menyebabkan adanya gelombang pada genangan air tadi. Gelombang adalah getaran yang merambat dan gelombang yang bergerak akan merambatkan energi (tenaga).
4. 4. JENIS GELOMBANG Secara umum hanya terdapat dua jenis gelombang, yaitu : Gelombang yang perantaranya butuh medium. Misalnya: gelombang air, gelombang bunyi, gelombang slinki, gelombang bunyi, gelombang permukaan air, dan gelombang pada tali. Gelombang mekanik Gelombang yang perambatannya tidak memerlukan medium. Misalnya gelombang cahaya, cahaya, sinar ultra violet, infra merah, gelombang radar, gelombang radio, gelombang TV, sinar X, dan sinar gamma (). Gelombang elektromagnetik
5. 5. Gelombang transversal Gelombang yang arah rambatannya tegak lurus dengan arah getarannya. Contoh gelombang transversal adalah gelombang tali. Ketika kita menggerakan tali naik turun, tampak bahwa tali bergerak naik turun dalam arah tegak lurus dengan arah gerak gelombang. Gelombang longitudinal Gelombang yang arah rambatannya sejajar dengan arah getarannya (misalnya gelombang slinki). Gelombang yang terjadi pada slinki yang digetarkan, searah dengan membujurnya slinki berupa rapatan dan regangan. Jarak dua rapatan yang berdekatan atau dua regangan yang berdekatan disebut satu gelombang.
6. 6. Istilah-istilah gelombang transversal Jarak yang ditempuh getaran dalam satu periode disebut panjang gelombang (). Pada gelombang transversal, satu gelombang terdiri atas 3 simpul dan 2 perut. Jarak antara dua simpul atau dua perut yang berurutan disebut setengah panjang gelombang atau . Amplitudo (A) adalah nilai mutlak simpangan terbesar yang dapat dicapai partikel. Periode (T) adalah selang waktu yang diperlukan untuk menempuh dua puncak berurutan atau jarak antara dua dasar berurutan. Gambar 1.4. Panjang gelombang, amplitudo, simpul, dan perut
7. 7. Istilah-istilah gelombang longitudinal Panjang gelombang dari gelombang longitudinal. Karena panjang rapatan dan renggangan tidak sama, maka panjang gelombang sebaiknya kita definisikan dengan istilah pusat rapatan dan pusat renggangan. Perhatikan ilustrasi pada Gambar 1.5. Pada gelombang longitudinal, satu gelombang (1) terdiri dari 1 rapatan dan 1 renggangan. Panjang gelombang didefinisikan sebagai sebagai jarak antara dua pusat rapatan yang berdekatan atau jarak antara dua pusat renggangan yang berdekatan. Jarak antara pusat rapatan dan renggangan yang berdekatan adalah setengah panjang gelombang atau . Gambar 1.5. panjang gelombang longitudinal
8. 8. Persamaan Dasar Gelombang Jika cepat rambat gelombang v dan periode getarannya T, maka : = v T atau = v/f, v=f ........................................... 1.1 Dengan v = cepat rambat gelombang = panjang gelombang T = periode f = frekuensi Contoh : 1. Gelombang air laut mendekati mercu suar dengan cepat rambat 7 m/s. Jarak antara dua dasar gelombang yang berdekatan 5 m. Tentukan: (a) frekuensi, (b) periode gelombang Pembahasan: Perhatikan Gambar 1.6 Jarak antara dua dasar berdekatan sama dengan panjang gelombang. Jadi = 5 m.
9. 9. (b) Periode adalah kebalikan frekuensi: v = f atau f = = T = = 2. Seutas tali yang panjangnya 8 m direntangkan lalu digetarkan. Selama 2 sekon terjadi gelombang seperti pada gambar berikut! Tentukan , f, T, dan v. Penyelesaian : Dari gambar terjadi gelombang sebanyak 4 . Berarti : 4 = 8 m, = 8/4 = 2 m Selama 2 sekon terjadi 4 atau selama 1 sekon terjadi 2. 8 m Jadi, f = 2 gelombang / sekon atau f = 2 Hz T = 1/f = sekon, v = f = 2 m x 2 Hz = 4 m/s (a) Frekuensi dapat dihitung dengan persamaan (1.1):
10. 10. Gelombang Berjalan dan Gelombang Stationer Jika ujung salah satu tali kita ikatkan pada beban yang tergantung pada pegas vertikal, dan pegas kita getarkan naik turun,maka getaran pegas akan merambat pada tali seperti ditunjukkan pada Gambar 1.6. Jika Anda mengamati secara seksama, maka amplitudo (simpangan maksimum) dari gelombang yang merambat pada tali selalu tetap (tidak berubah). Gelombang merambat yang selalu memiliki amplitudo tetap digolongkan sebagai gelombang berjalan. Gambar.1.6. Gelombang berjalan ke kanan dengan titik asal getaran adalah titik O. Gambar.1.7. Gelombang berjalan ke kanan dengan cepat rambat v. Ada juga gelombang merambat yang amplitudonya selalu berubah (dalam kisaran nol sampai nilai maksimum tertentu). Gelombang merambat seperti ini disebut gelombang stasioner.
11. 11. UJI KOMPETENSI 1. Dalam perambatan gelombang, yang ikut berpindah adalah.... A Energi B Medium C Materi D Frekuensi E Benda
12. 12. NEXTBACK
13. 13. NEXTBACK
14. 14. 2. Dalam perambatan gelombang, yang ikut berpindah adalah.... A Panjang gelombang berbanding lurus dengan frekuensinya B Panjang gelombang berbanding terbalik dengan periodenya C Panjang gelombang berbanding terbalik dengan akar cepat rambatnya D Panjang gelombang berbanding lurus dengan akar cepat rambatnya E Panjang gelombang berbanding lurus dengan cepat rambatnya
15. 15. NEXTBACK
16. 16. NEXTBACK
17. 17. 3. Pernyataan-pernyataan berikut ini yang benar, kecuali.... A Arah rambat gelombang transversal tegak lurus dengan getarannya B Dalam perambatannya gelombang mekanik membutuhkan medium C Pada gelombang longitudinal arah getar dan arah rambatnya sejajar D Gelombang bunyi merupakan gelombang transversal E Pada gelombang laut arah getar dan arah rambatnya naik turun
18. 18. NEXTBACK
19. 19. NEXTBACK
20. 20. 4. Seorang nelayan merasakan perahunya dihempas gelombang sehingga perahu bergerak naik turun. Waktu yang diperlukan untuk bergerak dari puncak ke l embah adalah 3 sekon. Nelayan juga mengamati bahwa jark antarpuncak gelombang adalah 12 meter. Waktu yang diperlukan oleh gelombang untuk mencapai pantai yang jauhnya 100 meter adalah.... A 50 sekon B 33 sekon C 8 sekon D 4 sekon E 3 sekon
21. 21. NEXTBACK
22. 22. NEXTBACK
23. 23. 5. Periode sebuah getaran 2 5 detik. Frekuensiya.... A 0,3 Hz B 0,4 Hz C 2,0 Hz D 3,0 Hz E 4,0 Hz
24. 24. NEXTBACK
25. 25. NEXTBACK
26. 26. Bunyi merupakan gelombang mekanik, yaitu gelombang yang memerlukan medium pada saat merambat. Bunyi juga termasuk ke dalam kelompok gelombang longitudinal, yaitu gelombang yang arah getarnya sejajar dengan arah rambatnya. Batas pendengaran manusia adalah pada frekuensi tersebut bahkan pada saat dewasa terjadi pengurangan interval tersebut karena faktor kebisingan atau sakit. Berdasarkan batasan pendengaran manusia itu gelombang dapat dibagi menjadi tiga yaitu audiosonik (20-20.000 hz), infrasonik (di bawah 20 hz) dan ultrasonik (di atas 20.000 hz). Binatang-binatang banyak yang dapat mendengar di luar audio sonik. Contohnya jangkerik dapat mendengar infrasonik (di bawah 20 hz), anjing dapat mendengar ultrasonik (hingga 25.000 hz).
27. 27. Sifat Dasar Bunyi
28. 28. Cepat Rambat Bunyi Pada Zat Padat Pada zaman dahulu, orang mendekatkan telinganya ke atas rel untuk mengetahui kapan kereta datang. Hal tersebut membuktikan bahwa bunyi dapat merambat pada zat padat. Besarnya cepat rambat bunyi pada zat padat tergantung pada sifat elastisitas dan massa jenis zat padat tersebut dalam zat padat. Secara matematis, besarnya cepat rambat bunyi pada zat padat didefinisikan sebagai : Keterangan : V : Cepat rambat bunyi pada zat padat (m/s) E : Modulus Young medium (N/m 2 ) : Massa jenis medium (kg/m 3 ) Untuk laju yang E = 2,0 1011 Pa dan = 7,8 103 kg/m3, memberikan : = 5.100 m/s Contoh soal :
29. 29. Cepat Rambat Bunyi Pada Zat Cair Pada saat Anda menyelam dalam air, bawalah dua buah batu, kemudian pukulkan kedua batu tersebut satu sama lain. Meskipun Anda berada dalam air, Anda masih bisa mendengar suara batu tersebut. Hal tersebut membuktikan bahwa bunyi dapat merambat pada zat cair. Besarnya cepat rambat bunyi dalam zat cair tergantung pada Modulus Bulk dan massa jenis zat cair tersebut. Secara matematis hampir analogi dengan persamaan 3.1, yaitu : Keterangan : V : Cepat rambat bunyi pada zat cair (m/s) B : Modulus Bulk medium (N/m 2 ) : Massa jenis medium (kg/m 3 )
30. 30. Tentukan kecepatan perambatan gelombang bunyi di dalam air, jika diketahui modulus Bulk air 2,25 x 109 Nm-2 dan massa jenis air 103 kgm-3. Tentukan pula panjang gelombangnya, jika frekuensinya 1 kHz. Penyelesaian : Kecepatan perambatan bunyi Contoh soal : = = = 1.500ms-1 Panjang gelombang bunyi = = 1,5m
31. 31. Cepat Rambat Bunyi Pada Zat Gas (Udara) Di udara tentu Anda lebih sering mendengar berbagai macam bunyi. Anda bisa mendengar suara radio, televisi, bahkan orang yang berteriak-teriak di kejauhan. Besarnya cepat rambat bunyi pada zat gas tergantung pada sifat-sifat kinetik gas. Dalam kasus gas terjadi perubahan volum, dan yang berkaitan dengan modulus elastik bahan adalah modulus bulk. Cepat rambat bunyi dalam gas dapat dinyatakan dengan: dengan p = tekanan gas = tetapan Laplace. = kerapatan
32. 32. Untuk udara pada keadaan normal g=1,4 (gas diatomik), p=1 atm, =1,3 kg/m3, diperoleh : Contoh soal : = 330 m/s Berdasarkan persamaan gas ideal: , atau , maka diperoleh persamaan dasar untuk menghitung cepat rambat bunyi dalam gas, yaitu: Keterangan : V : Cepat rambat bunyi pada zat gas (m/s) : Konstanta Laplace R : Tetapan umum gas (8,31 J/molK) T : Suhu mutlak gas (K) M : Massa atom atau molekul relatif gas (kg/mol)
33. 33. Contoh soal : Suatu gas ideal memiliki tekanan 6,4105 Nm-2 dan rapat massanya 1,4 kgm-3. Jika diketahui tetapan Laplace uantuk gas tersebut 1,4, tentukan kecepatan perambatan gelombang bunyi di dalam gas. Penyelesaian: Diketahui: P=6,4105 Nm-2 ; =1,4 kgm-3 dan =1,4, maka: = 800 m/s.
34. 34. Gambar 3.2. Pembiasan gelombang bunyi
35. 35. Efek Doppler
36. 36. Tanda + untuk vP dipakai bila pendengar bergerak mendekati sumber bunyi. Tanda - untuk vP dipakai bila pendengar bergerak menjauhi sumber bunyi. Tanda + untuk vS dipakai bila sumber bunyi bergerak menjauhi pendengar. Tanda - untuk vS dipakai bila sumber bunyi bergerak mendekati pendengar .
37. 37. Penyelesaian: Diketahui : v=340 ms-1; vs= 20 ms-1; dan fs = 8.640 Hz a. Pada saat mobil ambulan mendekati Ani = 9.180 Hz b. Pada saat mobil ambulan menjauhi Ani. = 8.160 Hz Ani berdiri di tepi jalan. Dari kejauhan datang sebuah mobil ambulan bergerak mendekati Ani, kemudian lewat di depannya, lalu menjauhinya dengan kecepatan tetap 20 ms-1. Jika frekuensi sirine yang dipancarkan mobil ambulan 8.640 Hz, dan kecepatan gelombang bunyi di udara 340ms-1, tentukanlah frekuensi sirine yang didengarkan Ani pada saat : (a) Mobil ambulance mendekati Ani ; dan (b) Mobil ambulan menjauhi Ani. Contoh soal : Pada saat mobil ambulan mendekati Ani, frekuensi sirine yang terdengar 9.180 Hz. Akan tetapi, pada saat mobil ambulan menjauhi Ani mendengar frekuensi sirine sebesar 8.160 Hz.
38. 38. Manfaat Gelombang Bunyi Dalam Hal Pantulan Gelombang Bunyi
39. 39. UJI KOMPETENSI 1. Jika sumber bunyi bergerak dengan kecepatan mendekati pendengar yang bunyi diam dan pendengar mendekati sumber bunyi dengan kecepatan yang sama, maka terdengar bunyi.... A Yang pertama lebih tinggi daripada yang kedua B Yang pertama lebih keras daripada yang kedua C Sama tinggi D Yang pertama lebih lemah daripada yang kedua E Semua pilihan salah
40. 40. NEXTBACK
41. 41. NEXTBACK
42. 42. 2. Intensitas bunyi dapat ditingkatkan dengan.... A Memperbesar amplitudonya saja B Memperkecil amplitudonya saja C Memperbesar frekuensinya saja D Memperbesar frekuensi dan amplitudonya E Memperkecil frekuensi dan amplitudonya
43. 43. NEXTBACK
44. 44. NEXTBACK
45. 45. 3. Tarif intensitas sebuah sepeda motor adalah 80 db. Bila 100 buah sepeda motor yang sejenis dibunyikan secara bersamaan maka besar taraf intensitas totalnua adalah.... A 800 db B 100 db C 200 db D 180 db E 20 db
46. 46. NEXTBACK
47. 47. NEXTBACK
48. 48. 4. Kereta api bergerak dengan laju20 m/s medekati stasiun dengan membunyikan peluitnya. Frekuensi peluit yang terdengar oleh kepala stasiun kereta 720 hz. Jika cepat rambat bunyi di udara 340 m/s, maka frekuensi peluit yang dipancarkan kereta api adalah.... A 260 Hz B 720 Hz C 680 Hz D 640 Hz E 600 Hz
49. 49. NEXTBACK
50. 50. NEXTBACK
51. 51. 5. Sebuah gelombang transversal yang mempunyai frekuensi 16 Hertz merambat dengan kecepatan 40 m/s. .... A 100 meter B 250 meter C 300 meter D 450 meter E 500 meter
52. 52. NEXTBACK
53. 53. NEXTBACK
54. 54. www.fikon.com/ www.blogspot.com/ www.google.com/imghp/ www.wordpress.com/ Mikrajuddin, Sktiyono, Lutfi. IPA Terpadu SMP dan MTs 2B: Esis Ir. Marthen Kanginan, M.Sc. Mandiri Fisika SMP/MTs kelas VIII. Erlangga
55. 55. Justinus Dipo Nugroho lahir pada tanggal 24 Juni 1999 di Jakarta, Indonesia. Dia adalah seorang pelajar SMP di SMP Santo Markus, Jakarta Timur. Justinus Dipo Nugroho bersama 4 orang temannya telah menulis dan menerbitkan sebuah buku olahraga tentang bola voli yang berjudul Cara Mudah Menguasai Permainan Bola Voli. Mmereka juga telah membuat CD yang berisi paduan bermain bola voli. Kunjungi blog saya : www.justinusdiponugroho.blogspot.com E-mail saya : Justinus.dipo.nugroho@gmail.com Justinus.dipo.nugroho@Outlook.com Justinus.dipo.nugroho@yahoo.com diposamar1@gmail.com diposamar1@hotmail.com Add Facebook : https://www.facebook.com/JustinusDipo Add Twitter : @JustinusDipo