BAB II KAJIAN PUSTAKA
5. Materi Gelombang Bunyi
Gelombang bunyi adalah gelombang longitudinal dan mekanik yang dapat merambat melalui zat padat, cair, atau gas. Gelombang longitudinal adalah getaran yang sejajar dengan arah kekerasannya (Halliday, et al. 2010). Gelombang suara perlu waktu untuk menyebar dari satu tempat ke tempat lain. Hasil dari jarak yang diambil, s, dengan interval waktu, t, didefinisikan sebagai suara pelanggaran cepat, v.
Keterangan:
v: cepat rambat bunyi (m/s) s: jarak (m)
t: waktu (s)
Adapun klasifikasi cepat rambat bunyi yaitu sebagai berikut: a. Cepat rambat bunyi di udara
Ketika garpu tala digetarkan di atas tabung, dan ketika menurunkan tabung secara perlahan maka akan terdengar bunyi dengungan. Posisi di permukaan air selalu simpul S dan pada ujung tabung selalu perut P. Jarak antara simpul dan perut yang berdekatan adalah ( adalah panjang gelombnag bunyi) sehingga . Dengan frekuensi garpu tala yang telah diketahui cepat rambat bunyi v dapat ditentukan dari persamaan dasar gelombang pada Persamaan berikut.
̅ = λ ………
(2.2)b. Cepat rambat bunyi dalam zat padat
Cepat rambat bunyi dalam zat padat tergantung padajenis dan massa jenis logamnya. Persamaan yang dapat digunakan untuk menentukan cepat rambat bunyinya adalah
̅ = √ ………
(2.3)Keterangan:
E = modulus elastisitas bahan logam (N/ atau Pa) ρ = massa jenis bahan logam (kg/ )
Cepat rambat bunyi dalam gas tidak bergantung pada tekanan. Artinya, jika hanya tekanan gas yang diubah, cepat rambat bunyi adalah tetap. Persamaan yang biasanya digunakan dalam mencari cepat rambat bunyi dalam gas adalah
̅ = √
………...
(2.4)Keterangan:
γ = tetapan Laplace
R = tetapan umum gas = 8.300 J kmo T = suhu mutlak (K)
M = massa molekul gas (kg kmo )
Gejala-gejala pada gelombang bunyi yaitu sebagai berikut: 1) Refleksi gelombang bunyi
Bunyi itu tercermin dari penghalang. Refleksi bunyi juga memenuhi hukum refleksi, yaitu sudut datang dan sudut pandang. Refleksi bunyi dalam ruang tertutup menyebabkan Gaung atau Kerdam, yang merupakan bagian dari refleksi bersama dengan suara asli sehingga suara asli menjadi tidak jelas.
2) refraksi gelombang bunyi
Pada malam hari suara kilat terdengar lebih sulit daripada pada siang hari. Pada siang hari udara di lapisan atas lebih dingin dari lapisan bawah. Cepat rambat bunyi pada suhu dingin lebih kecil dari suhu panas. Dengan demikian, kecepatan bunyi di lapisan udara atas lebih kecil dari kecepatan bunyi di lapisan bawah. Jadi, pada siang hari, bunyi kilat yang terlambat dari lapisan udara atas (media lebih rapat) ke lapisan bawah (media kurang rapat) akan dibiaskan menjauhi garis normal.
3) Difraksi gelombang bunyi
Gelombang terdefraksi yang mudah karena gelombang bunyi di udara memiliki panjang gelombang dalam kisaran beberapa sentimeter hingga beberapa meter (bandingkan dengan gelombang panjang gelombang mulai dari 500 nm. Dengan demikian, gelombang panjang gelombang lebih lama. lebih mudah untuk mengalami difraksi.
4) Interferensi gelombang bunyi
Gangguan antara dua gelombang bunyi yang memiliki panjang gelombang yang sama dan merambat melalui titik yang sama, tergantung pada perbedaan fase antara dua gelombang. Gangguan sepenuhnya konstruktif terjadi jika dua gelombang yang bertemu adalah sefase atau memiliki lintasan yang berbeda yang merupakan kelipatan bulat dari panjang gelombang, n. Interferensi yang sepenuhnya merusak jika kedua gelombang memenuhi tetapi fase yang berbeda atau memiliki lintasa yang berbeda, maka (n - ) λ.
5) Efek Doppler
Efek Doppler merupakan efek yang diajukan (meskipun tidak sepenuhnya berhasil) pada tahun 1842 oleh fisikawan Austria Johann Christian Doppler. Jika detektor atau sumber sedang bergerak, atau keduanya bergerakbersama, frekuensi yang dipancarkan dan frekuensi yang dideteksi berkaitan dengan
=
⃗⃗ ⃗⃗⃗⃗⃗⃗Dimana ⃗ adalah laju bunyi melewati udara, ⃗⃗⃗⃗⃗⃗adalah laju detektor/pendengan relatif terhadap udara dan ⃗⃗⃗⃗⃗ adalah laju sumber relatif terhadap udara.
6) Pelayangan gelombang
Pelayangan timbul bilamana dua gelombang dengan frekuensi yang sedikit berbeda, dan terdengar/tertangkap secara bersamaan. Frekuensi layangan adalah
= - ………
(2.6) Karakteristik gelombang bunyi antara lain:a. Gelombang stasioner transversal pada senar
Superposisi antara gelombang datang transversal dan gelombang pantul transversal mencerminkan gelombang dengan ujung tetap dari tali seupas menghasilkan gelombang stasioner transversal, yang berubah amplitudo. Poin ketika amplitudo maksimum disebut lambung dan titik titik amplitudo nol disebut simpul. Dalam resonansi string stasioner transversal terdiri dari beberapa perut dan node. Frekuensi pada resonansi string adalah
= =
⃗⃗
=
= √
⃗
………..
(2.7)dengan n= 1,2,3,...
Dengan kata lain, frekuensi nada-nada atas senar adalah kelipatan bulat dari frekuensi nada dasarnya.
b. Pipa organa terbuka
Pipa organa dengan ujung terbuka (terkait dengan udara luar) disebut pipa organa terbuka. Pola nada dasar pipa organa terbuka adalah 2 perut dan 1 simpul. Panjang kolom udara sama dengan ½ (jarak antara 2 perut yang berdekatan).
=
⃗⃗=
⃗⃗
………
(2.8)Persamaan umum frekuensi alami atau frekuensi resonansi pipa organa terbuka ini adalah
= =
⃗⃗
……….
(2.9)dengan n=1,2,3,.... c. Pipa organa tertutup
Jika ujung pipa organa ditutup, pipa organa disebut pipa organis tertutup. Di ujung pipa tertutup, udaranya tidak bebas bergerak sehingga di ujung pipa selalu ada simpul. Pada nada dasar pipa oranye tertutup terjadi 1 perut dan 1 simpul. Panjang pipa sama dengan ¼ (jarak antara lambung dan node yang berdekatan)
.
=
⃗⃗=
⃗⃗
………..
(2.10)Secara umum frekuensi-frekuensi alami pipa organa tertutup adalah
= =
⃗⃗………
(2.11)dengan n=1,2,3,....
Gelombang memindahkan energi dari satu tempat ke tempat lain. Ketika gelombang melalui media, energi dipindahkan dalam bentuk energi getaran dari satu partikel ke partikel lain dalam medium.
1) Intensitas gelombang
Intensitas gelombang didefinisikan sebagai kekuatan gelombang yang dipindahkan melalui bidang satu unit yang tegak lurus dengan arah uap gelombang. Ditulis secara matematis sebagai berikut:
I = ………..
(2.12)Keterangan:
I = intensitas gelombang (W/ ) P = daya (W)
A = luas bidang ( ) 2) Taraf intensitas bunyi
Bunyi yang diukur oleh detektor suara tidak dinyatakan dalam unit WM ^ (- 2), tetapi dalam desibel (dB). Unit desibel adalah unit bel (unit yang dipanggil untuk menghargai penemu telepon, Alexander Graham Bell). Jumlah ini disebut tingkat intensitas suara atau intensitas relatif, yang secara matematis ditulis sebagai berikut
= 10 log ………..
(2.13)Keterangan:
I = intensitas bunyi (W/ )
= intensitas standar = W/ TI = taraf intensitas bunyi (dB)