424
nyi di udara dapat rsamaan
10.22 dengan T dalam derajat Celcius.
0.8 Kuat dan Tinggi Bunyi
Dua aspek bunyi yang dirasakan telinga adalah kekuatan bunyi loudness dan ketinggian bunyi pitch. Kekuatan bunyi merepresentasikan energi yang dibawa oleh gelombang bunyi.
ecara umum terlinga manusia dapat mendengar bunyi pada jangkauan frekuensi antara 20 Hz
auan frekuensi ini dikenal dengan nama daerah pendengaran. Bunyi
ekuatan bunyi mengungkapkan energi yang dibawa gelombang bunyi. Untuk memudahkan
ntensitas = enenrgi yang dibawa gelombang per satuan waktu per satuan luas
enrgi per satuan waktu adalah daya maka kita jug
aya gelombang per satuan luas
Laju rambat bunyi juga dipengaruhi oleh suhu. Kebergantungan laju rambat bu didekati dengan pe
6 ,
331 T
v +
= ms
1
Ketinggian bunyi
merepresentasikan apakah bunyi tersebut tinggi seperti bunyi biola atau rendah seperti bunyi bass gitar. Tinggi rendah bunyi berkaitan dengan frekuensi pembawa bunyi
tersebut. Bunyi tinggi memiliki frekuensi tinggi dan bunyi rendah memiliki frekuensi rendah. S
sampai 20 000 Hz. Jangk dengan frekuensi di atas 20 000 Hz dinamakan bunyi ultrasonik. Beberapa binatang dapat
mendengar bunyi ultrasonik. Anjing dapat mendengar bunyi hingga frekuensi 50 000 Hz. Kelelawar dapat mendengar bunyi hingga 100 000 Hz. Bunyi dengan frekuensi di bawah 20 Hz
dinamakan infrasonik. Sumber bunyi infrasonik di antaranya gempa bumi, gunung api, dan getaran mesin-mesin berat.
10.9 Intensitas Bunyi K
dilakukan pengukuran kekuatan bunyi maka didefinisikan besaran yang namanya intensitas
bunyi
. Definisi intensitas secara umum adalah
I Karena en
a dapat mendefinisikan
Intensitas = d Atau
A P
10.23 I
=
425
n I intensitas gelombang, P daya yang dibawa gelombang, A Luas permukaan yang dikenai bang.
ontoh elombang bunyi dihasilkan oleh sebuah loudspeaker kecil dan merambat secara merata ke
awab Daya Loudspeak
arena gelombang bunyi merambat ke segala arah, maka gelombang tersebut menembus er sebagai pusat pada saat yang bersamaan. Dengan demikian,
ada jarak R = 5 m dari loudspeaker, gelombang tersebut menembus permukaan seluas m2
denga energi gelom
C G
segala arah. Jika daya loudspeaker adalah 10 Watt, berapakah intensitas bunyi pada jarak 5 meter dari Loudspeaker?
J
er sama dengan daya gelombang bunyi yang dihasilkannya. Jadi P = 10 W. K
permukaan kulit bola loudspeak p
2 2
5 14
, 3
4 4
× ×
= =
R A
π = 314
Dengan demikian, intensitas bunyi pada jarak 5 m dari loudspeaker adalah
314 A
10.10 Level Intensitas Telinga manusia umumnya dapat mendeteksi intensitas gelombang bunyi paling rendah 10
10 =
= P
= 0,03 Wm2
intensitas. Level intensitas
β dirumuskan sebagai I
-12
Wm
2
dan paling tinggi 1 Wm
2
. Intensitas 10
-12
Wm
2
disebut juga ambang pendengaran.
Untuk menghindari penggunaan variasi angka yang sanat besar, maka didefinisikan suatu besaran yang namanya level
⎟⎟ ⎠
⎜⎜ ⎝
=
o
I log
10
β 10.24
dengan Io ambang pendengaran 10
⎞ ⎛ I
-12
Wm
2
, dan I intensitas bumyi dalam satuan. Satuan β
dalah decibel yang disingkat dB. ontoh
Berapa level tensitas lalulintas tersebut?
Jawab a
C Intensitas suara yang dihasilkan lalu lintas dalam keadaan sibuk sekitar 10
-5
Wm2. in
Diberikan
426
-5
Wm2 I = 10
7 10
10 log
10 10
log 10
log
12
× =
= ⎟
⎠ ⎜
⎝ =
⎟ ⎠
⎜ ⎝
− o
I
= 70 dB
10 10
7 5
⎟ ⎞
⎜ ⎛
⎟ ⎞
⎜ ⎛
=
−
I
β
abel 10.2 Level intensitas beberapa sumber bunyi
bunyi level intensitas dB
T
Sumber Pesawat jet pada jarak 30 m
100 Ambang batas kesakitan
120 Suara konser rock pada ruangan tertutup
120 Sirine pada jarak 30 m
100 Ruangan dalam mobil yang sedang melaju 90 kmjam
75 Lalu lintas sibuk
70 Percakapan biasa pada jarak 50 cm
65 Daun yang bergesekan
10 Ambang pendengaran
oudspeaker kualitas tinggi dirancang sehingga pada jangkauan frekuensi 30 Hz sampai dengan 8 000 Hz hampir konstan dengan variasi hanya sekitar
± 3 dB. Artinya, pada jangkauan ekuensi ini level intensitas tidak boleh menyimpang melebihi 3 dB. Artinya, level intensitas
maksimum d d diijinkan tidak boleh lebih dari 3 dB. Dengan factor berapakah
intensitas diijinkan bervariasi? Contoh
L 1
fr
an minimum yan Jawab
⎟⎟ ⎠
⎞ ⎜⎜
⎝ ⎛
=
o maks
maks
I I
log 10
β
⎟⎟ ⎠
⎞ ⎜⎜
⎝ ⎛
=
o
I I
min min
log 10
β
⎟⎟ ⎠
⎜ ⎝
⎟ ⎠
⎜ ⎝
⎟ ⎠
⎜ ⎝
⎟ ⎠
⎜ ⎝
min min
min
I I
I I
I
o o
o maks
⎞ ⎜
⎛ =
⎟ ⎞
⎜ ⎛
× =
⎟ ⎞
⎜ ⎛
− ⎟
⎞ ⎜
⎛ =
−
min
log 10
log 10
log 10
log 10
I I
I I
I
maks o
maks maks
β β
⎟⎟
427
⎠ ⎝
min
I ⎞
⎜⎜ ⎛
g I
maks
= lo
10 3
3 ,
log⎜⎜ I
m min
⎠ ⎝ I
= ⎟⎟
aks
⎞ ⎛
2 ,
10 =
I
maks
=
min
I
2 Artinya, perbandingan intensitas maksimum dan minimum tidak boleh lebih dari dua.
ontoh 00 dB. Berapa level intensitas pada jarak 90
unyi? C
Pada jarak 30 m dari sirine, level intensitas adalah 1 m dari sumber b
Jawab r1 = 30 m
r2 = 90 m β1 = 100 dB
β2 = ……?
⎟⎟ ⎠
⎜⎜ ⎝
=
o
I
1 1
log 10
β
⎞ ⎛ I
Karena maka
2
1 r I
∝
9 1
90 30
1 1
2 2
2 2
2 1
2 1
2 2
1 2
= =
= =
r r
r r
I I
atau
1 2
9 1
I I
= Taraf intensitas
1 1
1 2
2
9 log
10 log
10 9
1 log
10 9
1 log
10 log
10
β β
+ −
= ⎟⎟
⎠ ⎞
⎜⎜ ⎝
⎛ +
⎟ ⎠
⎞ ⎜
⎝ ⎛
= ⎟⎟
⎠ ⎞
⎜⎜ ⎝
⎛ =
⎟⎟ ⎠
⎞ ⎜⎜
⎝ ⎛
=
o o
o
I I
I I
I I
= 90,5 dB 100
5 ,
9 +
− =
428
10.11 Getaran Kolom Pipa Organa Pipa organa adalah kolom udara yang berbentuk silinder. Salah satu ujungnya terbuka sebagai
tempat untuk meniupkan udara. Ujung yang lainnya bisa terbuka atau bisa tertutup. Pipa organa dengan ke dua ujung terbuka kita sebut sebagai pipa organa terbuka. Sedangkan pipa organa
dengan salah satu ujung tertutup kita namakan sebagai pipa organa tertutup.
0.18 Skematik pipa or dan tertutup b
pada ujung pipa maka kolom udara di dalamnya bergetar dan mengambil alah satu frekuensi alamiah. Pada frekuensi ini terjadi resonansi antara frekuensi getaran udara
kuensi alamiah pipa. Frekuensi alamiah pipa bergantung pada tipe pipa, apakah pila organa terbuka atau tertutup. Sifat yang harus dipenuhi adalah
ng yang terbuka, simpangan getaran udara selalu maksimum tertutup, simpangan getaran udata selalu nol.
engan sifat ini, maka pola gelombang berdiri yang diijinkan pada pipa organa terbuka sebagai berikut lihat Gbr. 10.19. Tampak bahwa resonansi kolom udara memenuhi syarat
Gambar1 gana terbuka a
Ketika udara ditiupkan s
dan fre merupakan
i Pada uju ii Pada ujung
D
λ , 2
3 L
= 2
λ ,
λ ,
2 5
λ , ….
2 λ
n 10.25
dengan n = 1, 2, 3, …. kebergantungan panjang gelombang pada panjang pipa adalah
Atau
n L
2 =
λ 10.26
L
L= λ2
L= λ
L= 3λ2
L= λ2
L= λ
L= 3λ2
429 429
p sebagai berikut at
= Gambar 10.19 Pola gelombang berdiri pada pipa organa terbuka
L
L= λ4
L= 3λ4
L= 5λ2
L
L= λ4
L= 3λ4
L= 5λ2
L
Gambar 10.20 Pola gelombang berdiri pada pipa organa tertutup Sebaliknya, pola gelombang berdiri yang diijinkan pada pipa organa tertutu
lihat Gbr 10.20. Tampak bahwa resonansi kolom udara memenuhi syar
L 4
λ ,
4 3
λ ,
4 5
λ , ….
2
2 1
λ +
n 10.27
engan n = 0, 1, 2, …. Atau kebergantungan panjang gelombang pada panjang pipa adalah
d
430
2 1
+ n
2 =
L λ
10.28
pa organa yang bersentuhan engan kolom udara dalam pipa ikut pula bergetar dengan frekuensi yang sama. Karena medium
dalam p dalam pipa or
panjang gelombang yang dibentuk oleh kolom udara dalam pipa organa persis samam dengan panjang gelombang bunyi yang merambat di luar pipa organa. Ini berbeda dengan getaran dawai
gitar di mana panjang gelombang dawai tidak sama dengan panjang gelombang bunyi yang dihasilkan.
Contoh Yang mana dari pernyataan berikut yang benar. Pipa organa terbuka yang panjangnya 25 cm
menghasilkan frekuensi nada dasar sama dengan frekuensi yang dihasilkan oleh dawai yang panjangnya 150 cm. Jika cepat rambat bunyi di udara 340 ms dan cepat rambat gelombang
transversal pada dawai 510 ms, maka nada manakan yang dihasilkan dawai? Jawab
anjang gelombang yang dihasilkan pipa organa terbuka memenuhi Saat kolom udara dalam pipa organa bergetar, maka udara di luar pi
d
ipa organa sama dengan udara di lur pipa organa, maka kecepatan rambat gelombang gana sama dengan kecepatan rambat gelombang di udara di luar pipa. Akibatnya,
P
n L
2 =
λ Panjang gelombang nada dasar adalah n = 1
1 25
2 1
2 ×
= =
L λ
= 50 cm = 0,5 m Frekuensi bunyi yang dihasilkan pipa organa
5 ,
340 =
= λ
v f
= 680 Hz Jika frekuensi ini sama dengan frekuensi yang dihasilkan oleh dawai gitar maka panjang
gelombang dawai gitar adalah
680 510
= =
f u
d
λ = 0,75 m
Panjang gelombang berdiri pada dawai gitar memenuhi
n
d
atau L
2 =
λ
4 75
5 ,
2 = =
L λ
431
, 1
2 =
×
d
n
ar pada harmonik ke-3 n=1 nada dasar, n = 2 harmonik pertama, n=3 armonik kedua, n=4 harmonik ketiga.
10.12 Ultra Ultrasonik adalah gelombang bunyi yang memiliki frekuensi di atas 20.000 Hz. Gelombang ini
dak dapat didengar oleh telinga. Namun, beberapa hewan seperti anjing dan kelelawar dapat
gelombang dibiaskan diteruskan ke medium berikutnya i Intensitas gelombang yang dipantulkan dan dibiaskan bergantung pada lagu gelombang pada
ua medium. dimanfaatkan untuk menyelidiki keadaan dalam tubuh menggunakan gelombang
Gambar 10. pembiasan transmisi setiap melewati
bidang batas dua medium ulsa ultrasonik yang diarahkan ke dalam tubuh akan dipantulkan ketika berpindah dari satu
organ ke organ yang berbeda dalam tubuh. Detektor yang berada di luar mendeteksi intensitas gelombang yang dipantulkan serta waktu yang diperlukan gelombang yang semula dipancarkan
Jadi dawai gitar berget h
sonik
ti mendengar bunyi ultrasonik.
Walaupun tidak dapat didengar telinga, gelombang ultrasonik banyak dinamfaatkan manusia. Pemanfaatan yang paling banyak saat ini dijumpai dalam bidang kedokteran. Ketika gelombang
ultrasonik berpindah dari satu medium ke medium lainnya di mana pada dua medium tersebut kecepatan gelombang berbeda maka yang terjadi adalah
i Sebagian gelombang dipantulkan ii Sebagian
ii d
Sifat ini ultrasonik.
Gel. datang Gel. bias
21 Gelombang mengalami pemantulan dan P
Gel. pantul Gel. datang
Gel. bias Gel. pantul
432
lami pemantulan pada dinding-dinding organ. formasi intensitas dan waktu tunda tersebut digunakan untuk menggambarkan bayangan organ
tubuh.
3 Contoh bayangan yang dibuat berdasarkan intensitas dan waktu tunda s.
mencapai kembali detektor setelah menga In
Gambar 10.22 Pulsa yang tampak pada layar merepresentasikan gelombang yang dipantulkan pada batas antara organ-organ dalam tubuh. Berdasarkan selang waktu antar dua pulsa setra
tinggi pulsa maka bayangan organ dalam tubuh dapat dibuat dengan komputer
Gambar 10.2 gelombang ultrasonik yang diarahkan ke perut ibu hamil. Bayangan seorang bayi terlihat
dengan jela
433
Aplikasi lain dari gelombang ultrasonic dalam kedokteran adalah untuk mengukur laju aliran daeah dalam nadi. Frekuensi gelombang ultrasonic yang digunakan dalam aplikasi ini biasanya 5
– 10 MHz. Sel-sel darah merah yang mengalir dalam tubuh berfungsi sebagai pemantul gelombang ultrasonic. Karena sel darah merah bergerak, maka berdasarkan efek dopler,
frekuensi gelombang yang dipantulkan berbeda dengan frekuensi gelombang datang. Dengan
enghitung selisih frekuensi tersebut maka laju aliran darah dapat dihitung.
Gambar 10. ultrasonic.
Berdasarkan Ga dinyatakn dengan rumus
m
24 Skema pengukuran laju aliran darah dalam nadi menggunakan gelombang
mbar 10.24, perubahan frekuensi gelombang ultrasonic yang dideteksi dapat
c fv
f θ
cos 2
= ∆
10.29 dengan
∆f perubahan frekuensi gelombang, f frekuensi gelombang ultrasonic yang digunakan, c batan gelombang ultrasonic dalam tubuh, v laju aliran sel darah merah,
θ sudut yang bang ultrasonic dengan arah aliran sel darah merah.
gerak dengan kecepatan melebihi kecepatan bumi di udara. Kecepatan bunyi di udara sekitar 340 ms.
Kecepatan pesawat Concord lebih besar daripada itu. Pesawat-pesawat tempur hampir semuanya memiliki kecepatan yang lebih besar dari kecepatan bunyi. Kecepatan yang lebih besar dari
kecepatan bunyi dinamakan kecepatan supersonik.
laju peram dibentuk oleh arah gelom
10.13 Supersonik Kalian masih ingat dengan pesawat Concord? Itulah pesawat yang dapat ber
Kategori