Mengukur Cepat Rambat Bunyi

Fisika SMAMA XII 40 terus kita turunkan perlahan-lahan dengan garputala masih bergetar dengan jalan setiap berhenti dipukul lagi, maka bunyi akan melemah dan tak terdengar, tetapi semakin lama akan terdengar makin keras kembali. Apa yang menyebabkan terdengar bunyi keras tersebut? Gelombang yang dihasilkan garpu- tala tersebut merambat pada kolom udara dalam tabung dan mengenai permukaan air dalam tabung, kemudian dipantulkan kembali ke atas. Kedua gelombang ini akan saling berinter- ferensi. Apabila kedua gelombang bertemu pada fase yang sama akan terjadi interferensi yang saling mem- perkuat, sehingga pada saat itu pada kolom udara timbul gelombang stasioner dan frekuensi getaran udara sama dengan frekuensi garputala. Peristiwa inilah yang disebut resonansi. Sebagai akibat resonansi inilah terdengar bunyi yang keras. Resonansi pertama terjadi jika panjang kolom udara sebesar O, peristiwa resonansi kedua terjadi jika panjang kolom udara O, ketiga jika O dan seterusnya. Dengan mengukur panjang kolom udara saat terjadi resonansi, maka panjang gelombang bunyi dapat dihitung. Oleh karena itu, cepat rambat gelombang bunyi dapat dicari dengan persamaan : v = f × O .... 1.22 dengan : v = cepat rambat gelombang bunyi ms f = frekuensi garputala Hz O = panjang gelombang bunyi m Resonansi I jika : L 1 = O atau O = 4 L 1 Resonansi II jika : L 2 = O atau O = L 2 Resonansi ke III jika : L 3 = O atau O = L 3 Atau O dapat dicari dengan O = 2 L 2 - L 1 = L 3 – L 1 Gambar 1.20 Percobaan resonansi Garputala L = ¼ O L = ¾ O L = O 41 Fisika SMAMA XII Pada percobaan resonansi dipakai garpu tala yang frekuensinya 512 Hz. Resonansi yang pertama terjadi saat panjang kolom udaranya 16 cm dan resonansi yang kedua terjadi pada saat panjang kolom udaranya 48 cm. Tentukan berapa kecepatan rambat gelombang bunyi pada saat itu Penyelesaian: Diketahui : f = 512 Hz L 1 = 16 cm L 2 = 48 cm Ditanyakan : v = …….. ? Jawab : v = f × O O = 2 L 2 – L 1 = 2 48 – 16 = 2 32 = 64 cm = 0,66 m v = 512 × 0,66 = 338 ms 1 Jadi, cepat rambat gelombang bunyinya adalah 338 ms 1 . Soal Latihan : Pada percobaan resonansi, terjadi resonansi yang pertama pada saat panjang kolom udaranya 20 cm dan resonansi yang kedua terjadi pada saat panjang kolom udaranya 60 cm. Jika laju bunyi di udara saat itu 300 ms , tentukan frekuensi garputala yang digunakan Dengan menggunakan prinsip efek Doppler sekarang ini dapat digunakan untuk menghitung kecepatan gerak suatu benda misalnya pesawat terbang atau gerak benda angkasa luar atau planet. Cobalah kamu cari bagaimana cara pengukuran gerak planet menggunakan prinsip efek Doppler melalui internet, majalah, buku-buku literatur yang lain dan tuliskan hasilnya dan kumpulkan pada guru fisika di kelasmu Contoh Soal Wawasan Produktivitas : Etos Kerja Fisika SMAMA XII 42

F. Penerapan Gelombang Bunyi dalam Teknologi

Dalam perkembangan dunia pengetahuan sekarang ini, gelombang bunyi dapat dimanfaatkan dalam berbagai keperluan penelitian. Di bidang kelautan misalnya untuk mengukur kedalaman laut, di bidang industri misalnya untuk mengetahui cacat yang terjadi pada benda-benda hasil produksinya, di bidang pertanian untuk meningkatkan kualitas hasil pertanian, dan di bidang kedokteran dapat di- gunakan untuk terapi adanya penyakit dalam organ tubuh. Untuk keperluan tersebut digunakan suatu alat yang bekerja berdasarkan prinsip pemantulan gelombang bunyi yang disebut SONAR Sound Navigation Ranging. Prinsip kerja SONAR berdasarkan prinsip pemantulan gelombang ultrasonik. Alat ini diperkenalkan pertama kali oleh Paul Langenvin, seorang ilmuwan dari Prancis pada tahun 1914. Pada saat itu Paul dan pembantunya membuat alat yang dapat mengirim pancaran kuat gelombang bunyi berfrekuensi tinggi ultrasonik melalui air. Pada dasarnya SONAR memiliki dua bagian alat yang memancarkan gelombang ultrasonik yang disebut transmiter emiter dan alat yang dapat mendeteksi datangnya gelombang pantul gema yang disebut sensor reciver. Gelombang ultrasonik dipancarkan oleh transmiter pemancar yang diarahkan ke sasaran, kemudian akan dipantulkan kembali dan ditangkap oleh pesawat penerima reciver. Dengan mengukur waktu yang diperlukan dari gelombang dipancarkan sampai gelombang diterima lagi, maka dapat diketahui jarak yang ditentukan. Untuk meng- ukur kedalaman laut, SONAR diletakkan di bawah kapal. Dengan pancaran ultrasonik diarahkan lurus ke dasar laut, dalamnya air dapat dihitung dari panjang waktu antara pancaran yang turun dan naik setelah digemakan. Apabila cepat rambat gelombang bunyi di udara v, selang waktu antara gelombang dipancarkan dengan gelombang pantul datang adalah t, indeks bias air n, dan kedalaman laut adalah d maka kedalaman laut tersebut dapat dicari dengan persamaan : Sumber : Hamparan Dunia Ilmu “Energi dan Fisika” Gambar 1.21 Sonar digunakan untuk mengukur kedalaman laut. 43 Fisika SMAMA XII d = .... 1. 23 dengan : d = jarak yang diukur m t = waktu yang diperlukan gelombang dari dipancarkan sampai diterima kembali s v = kecepatan rambat gelombang ultrasonik ms n = indeks bias medium Selanjutnya dalam perkembangannya, penggunaan gelombang ultrasonik dalam pelayaran digunakan sebagai navi- gator. Pada mesin cuci, getaran utrasonik yang kuat dapat menggugurkan ikatan antarpartikel kotoran dan menggetar- kan debu yang melekat pada pakaian sehingga lepas. Di sekitar lapangan udara bandara, getaran gelombang ultrasonik yang kuat dapat membuyarkan kabut. Dalam bidang kedokteran, getaran gelombang ultrasonik yang berenergi rendah dapat digunakan untuk men- deteksi menemukan penyakit yang ber- bahaya di dalam organ tubuh, misalnya di jantung, payudara, hati, otak, ginjal, dan beberapa organ lain. Pengamatan ultrasonik pada wanita hamil untuk melihat perkembangan janin dalam uterus dengan menggunakan ultra- sonografi. Dengan menggunakan ultrasonik yang berenergi tinggi dapat digunakan sebagai pisau bedah, yang pada umumnya untuk melakukan pembedahan dalam neurologi dan otologi. Di bidang pertanian, ultrasonik berenergi rendah digunakan untuk meningkatkan hasil pertanian, misalnya penyinaran biji atau benih dengan menggunakan ultrasonik dapat menghasilkan pertumbuhan yang lebih cepat dari biasanya, tanaman kentang yang dirawat dengan radiasi ultrasonik dapat meningkat produksi panennya. Sumber : Ilmu Pengetahuan Populer 5 Gambar 1.22 Ultrasonografi digunakan untuk melihat perkembangan janin dalam kandungan.