39
Fisika SMAMA XII
Jawab : f
p
= =
= 850 Hz Jadi, frekuensi bunyi sirine yang diterima pendengar adalah 850 Hz.
Soal Latihan :
1. Sebuah mobil ambulan bergerak dengan kelajuan
54 kmjam sambil membunyikan sirine yang memiliki frekuensi 1000 Hz, berpapasan dengan seorang
pengendara sepeda motor yang bergerak dalam arah berlawanan dengan kelajuan 36 kmjam. Apabila cepat
rambat bunyi di udara saat itu 340 ms tentukan berapa frekuensi bunyi sirine yang diterima pengendara sepeda
motor pada saat a saling mendekati dan b saling menjauhi
2. Seorang pilot pesawat terbang bergerak mendekati
bandara. Apabila pilot tersebut mendengar bunyi sirine yang dipancarkan oleh menara pengawas dengan
frekuensi 2000 Hz, dan cepat rambat gelombang bunyi di udara 340 ms, frekuensi sumber bunyi sirine
1700 Hz. Berapa kmjam kelajuan pesawat tersebut?
5. Mengukur Cepat Rambat Bunyi
Bagaimana cara mengukur cepat rambat gelombang bunyi di udara? Mengukur cepat rambat gelombang bunyi dapat
dilakukan dengan metode resonansi pada tabung resonator kolom udara. Pengukuran menggunakan peralatan yang
terdiri atas tabung kaca yang panjangnya 1 meter, sebuah slang karetplastik, jerigen tempat air dan garputala seperti terlihat
dalam Gambar 1.20.
Bagaimana prinsip kerja alat ini? Mula-mula diatur sedemikian, permukaan air tepat memenuhi pipa dengan jalan
menurunkan jerigen. Sebuah garputala digetarkan dengan cara dipukul menggunakan pemukul dari karet dan diletakkan di
atas bibir tabung kaca, tetapi tidak menyentuh bibir tabung dan secara perlahan-lahan tempat air kita turunkan. Lama-
kelamaan akan terdengar bunyi yang makin lama makin keras dan akhirnya terdengar paling keras yang pertama. Jika jerigen
Di unduh dari : Bukupaket.com
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
Di unduh dari : Bukupaket.com
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
Di unduh dari : Bukupaket.com
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.
Di unduh dari : Bukupaket.com
