Kompetensi Fisika Kelas XII Semester 1
23
Bunyi dapat merambat melalui berbagai medium, baik padat, gas, maupun cair. Seperti bunyi guntur yang dapat merambat melalui
medium gas. Laju gelombang bunyi pada suatu medium bergantung dari sifat medium tersebut. Laju gelombang bunyi dalam fluida
dirumuskan sebagai berikut.
U
B v =
. . . 2.1
Keterangan:
v : laju gelombang bunyi ms B : modulus Bulk Pa
U : massa jenis fluida kgm
3
Selain gelombang bunyi dapat merambat melalui fluida, gelombang bunyi juga dapat merambat melalui zat padat. Pada medium zat padat,
misalnya besi, laju bunyi dirumuskan sebagai berikut.
U
Y v =
. . . 2.2
Keterangan:
v : laju gelombang bunyi ms Y : modulus Young Nm
2
U : massa jenis zat padat kgm
3
Adapun pada medium gas misalnya udara, laju bunyi dirumuskan: J RT
v M
= . . . 2.3
Keterangan:
v : laju gelombang bunyi ms J : konstanta laplace
R : tetapan gas ideal 8,314 Jmol.K T : suhu mutlak gas K
M : massa molar gas untuk udara bernilai 29 . 10
-3
kgmol
Tabel 2.1 Laju Bunyi pada Berbagai Medium
No. Medium
Temperatur
o
C Laju ms
1. Udara
331,3 2.
Hidrogen 1.286
3. Oksigen
3.17,2 4.
Air 15
1.450 5.
Timah 20
1.230 6.
Alumunium 20
5.100 7.
Tembaga 20
3.560 8.
Besi 20
5.130
Kompetensi Fisika Kelas XII Semester 1
24
Contoh Soal
Tentukanlah laju bunyi di udara pada suhu 0° C, jika konstanta Laplace = 1,4
Penyelesaian:
Diketahui: J = 1,4
T = 0°C = 273 K Ditanyakan: v = . . . ?
Jawab: Dengan menggunakan persamaan 2.2 dapat dihitung:
v =
-3
. .
1,4 8,314 273 .
29 10
= 331 ms
2. Pemantulan Bunyi
Saat gelombang bunyi bergerak menembus udara, gelombang bunyi itu mendorong molekul
udara di depannya. Partikel-partikel udara ini kemudian menabrak lebih banyak partikel lain-
nya dan juga mendorongnya dalam serangkai- an gelombang. Ketika gelombang ini mencapai
telingamu, kamu mendengarnya sebagai bunyi.
Rambatan gelombang bunyi dari sumber bunyi tidak selalu langsung sampai ke telinga.
Gelombang bunyi dapat saja terpantulkan untuk sampai ke pendengar.
Jika sebuah gelombang bunyi mengalami pemantulan, maka waktu yang diperlukan untuk
sampai pada pendengar semakin lama, karena jarak tempuh yang semakin besar. Jarak antara
sumber bunyi dengan tempat pantulan dinyata- kan dalam persamaan:
. =
2 v
t d
Keterangan:
d : jarak sumber bunyi dengan tempat pemantul bunyi m v : laju bunyi ms
t : selang waktu antara gelombang bunyi dipancarkan hingga diterima kembali sekon
Sifat pemantulan gelombang bunyi kemudian dimanfaatkan orang untuk mengukur jarak suatu benda dengan
sumber bunyi. Sonar merupakan alat yang sering digunakan pada kapal untuk mendeteksi jarak suatu objek dengan kapal, termasuk
juga kedalaman laut.
Sonar singkatan dari sound navigation and ranging adalah sistem deteksi dengan menggunakan pantulan gelombang bunyi untuk
navigasi bawah air. Sistem ini banyak digunakan pada kapal dan kapal selam untuk mendeteksi kedalaman laut maupun mendeteksi
sasaran atau objek di bawah permukaan air laut.
Sebaiknya Tahu
Kelelawar menggunakan semacam sonar yang disebut ekolokasi untuk
menemukan mangsanya. Kelelawar mengirimkan gelombang bunyi yang
sangat tinggi dan mendengarkan gemanya. Kelelawar dapat mengenali
ukuran, bentuk dan tekstur dari sebuah objek dari gema. Ekolokasi juga
membuat kelelawar menemukan jalan di sekitarnya dalam kegelapan malam.
Sumber: Seri kegiatan sains: Bunyi dan Pendengaran terjemahan: Pakar Raya. 2006
Gambar 2.2 Kelelawar mengirim semacam sonar untuk menemukan mangsanya
Sumber: Dok. CAP
Kompetensi Fisika Kelas XII Semester 1
25
Gambar 2.3 Sebuah kapal penyapu ranjau dilengkapi dengan sonar untuk mendeteksi
ranjau di bawah permukaan air laut
Rep. sonar . www
.uscg.mil
Tipe gelombang yang digunakan dalam sonar adalah
gelombang ultrasonik. Pulsa gelombang ini dipancarkan oleh
sebuah generator pembangkit gelombang ultrasonik dan
pantulannya akan dideteksi dengan menggunakan mikrofon
yang sangat peka yang disebut hydrophone.
Sebagaimana radar, alat ini juga dilengkapi layar untuk menampilkan posisi objek di bawah permukaan air laut.
Agar kamu lebih memahami pemantulan bunyi, cermatilah contoh soal di bawah ini, kemudian kerjakan pelatihan di bawahnya
Contoh Soal
Sebuah gelombang sonar dipancarkan oleh sebuah kapal penyapu ranjau. Jika dalam 2 sekon, gelombang sonar pantul diterima oleh hydrophone, akibat
terpantul oleh sebuah objek yang diduga berupa ranjau laut. Tentukan jarak objek ranjau dengan kapal jika cepat rambat gelombang sonar 360 ms
Penyelesaian:
Diketahui: t = 2 s
v = 360 ms Ditanyakan: d = . . . ?
Jawab:
. =
2 v
t d
. 360 2
= 2
d = 360
d
m
Kerja Mandiri
Kerjakan soal-soal berikut dengan tepat 1.
Sebuah kapal mengeluarkan gelombang sonar yang kemudian terpantul oleh permukaan bawah laut dalam waktu 5 sekon. Jika
cepat rambat gelombang sonar dalam air laut 380 ms, tentukan kedalaman laut di tempat tersebut
2. Saat seorang anak berdiri di mulut gua, ia berteriak. Jika bunyi
pantul terdengar setelah 2,5 sekon dan kecepatan bunyi di tempat itu 344 ms, tentukan kedalaman gua tersebut
