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.