BAB II TEORI DASAR (1)

BAB II

TEORI DASAR

II.3. Resonansi

Peristiwa Resonansi merupakan peristiwa bergetarnya suatu sistem fsis dengan nilai frekuensi tertentu akibat dipengaruhi oleh sistem fsis lain (sumber) yang bergetar dengan frekuensi tertentu pula dimana nilai kedua frekuensi ini adalah sama. Peristiwa ini dapat kita amati dengan menggunakan kolom udara. Kolom udara dapat dibuat dengan menggunakan tabung yang sebagian diisi air, sehingga kita dapat mengatur panjang kolom udara dengan menaik-turunkan pemukaan air pada tabung.

Gambar II.1. Alat Pembangkit Resonansi

Gelombang bunyi yang terbentuk dalam kolom udara memiliki nilai panjang gelombang tertentu yang memenuhi hubungan

λ=v_f ………..……..…(II.1) Dimana :

λ = panjang gelombang bunyi

v = cepat rambat bunyi di (kolom) udara f = frekuensi gelombang bunyi = frekuensi

Jika kita mengetahui nilai frekuensi sumber, maka pada saat resonansi tersebut kita dapat menentukan nilai cepat rambat bunyi di udara.

Gambar II.2. Perbedaan ketinggian kolom udara saat resonansi

Syarat terjadinya resonansi untuk sistem ini adalah

L=nλn₄ ………...…(II.2) Dimana :

L = panjang tabung n = 1, 3, 5, …

Hal yang perlu diperhatikan adalah kita tidak dapat menentukan secara pasti letak perut simpangan yang terjadi pada gelombang bunyi dalam tabung, sehingga kita perkenalkan faktor koreksi ujung tabung L. Jika resonansi pertama terjadi pada panjang tabung L1 maka

L2+Δ L=3₄λ……….(II.4) Tabung juga akan beresonansi pada panjang L yang lain sesuai dengan rumusan (λ_{) panjang gelombang bunyi} dengan nilai n ganjil.

Resonansi menghasilkan pola gelombang stasioner yang terdiri atas perut dan simpul gelombang dengan panjang gelombang tertentu. Pada saat gelombang berdiri terjadi pada senar maka senar akan bergetar pada tempatnya. Pada saat frekuensinya sama dengan frekuensi resonansi, hanya diperlukan sedikit usaha untuk menghasilkan amplitudo besar. Hal inilah yang terjadi saat senar dipetik.Contoh lain peristiwa resonansi adalah pada pipa organa.

Ada dua jenis pipa organa, yaitu pipa organa terbuka dan pipa organa tertutup, yaitu :

2.1.1. Pipa Organa Terbuka

Pada pipa organa terbuka bagian ujungnya terbuka.Nada dasar pipa organa terbuka (f0) bersesuaian dengan pola sebuah perut pada bagian ujung dan sebuah simpul pada bagian tengahnya.

Perhatikan Gambar berikut ini :

Gambar II.4. Gelombang nada atas pertama pipa organaterbuka

Gambar II.5. Gelombang nada atas kedua pipa organa tertutup

Frekuensi nada dasar dapat dihitung sebagai berikut : L=1₂λ0atau λ0=2L……….…..(II.5) Sehingga menghasilkan

f0=₂V_L

Dengan cara yang sama nada atas pertama (f1) dapat ditentukan sebagai berikut :

f0=V_L

Nada atas kedua (f2) adalah: f23₂V_L

Dari keadaan di atas dapat kita ketahui bahwa:

2.1.2. Pipa Organa Tertutup

Pada pipa organa tertutup pola resonansinya dapat kita lihat pada gambarberikut :

Gambar II.6. Gelombang nada atas pertama pipa organa tertutup

Gambar II.7. Gelombang nada atas kedua pipa organa tertutup

Gambar II.8. Gelombang nada atas ketiga pipa organa tertutup

Frekuensi nada dasar dapat dihitung sebagai berikut : L=1₄ λ0

atau

λ0=4

……..……….(II.7)

Sehingga

f0=₄V_L………(II.8) Dengan cara yang sama nada atas pertama (f2) dapat ditentukan sebagai berikut

f0=3₄V_L

…………...……..

Nada atas kedua (f2) adalah: f1=5₄V_L

Dari keadaan di atas dapat kita ketahui bahwa:

f0:f1:f2=1 :3 :5…………...…..…..…(II.10)

II.2. Kerugian Akibat Resonansi

Resonansi sangat menguntungkan karena dapat memperkuat bunyi aslinya.Dengan demikian, alat-alat musik dapat dibuat dengan memanfaatkan efek resonansi. Namun, di balik itu dapat terjadi beberapa kerugian, antara lain sebagai berikut:

1. Bunyi ledakan bom dapat memecahkan kaca walaupun kaca tidak terkena langsung pecahan bom.

2. Sepasukan prajurit tidak boleh melintasi jembatan dengan cara berbaris dengan langkah yang bersamaan sebab amplitudo resonansi yang ditimbulkannya menjadi bertambah besar sehingga dapat meruntuhkan jembatan.

Salah satu contoh kerugian akibat resonansi adalah kejadian yang menimpa jembatan gantung Selat Tacoma di Washington, Amerika Serikat.Pada tanggal 1 Juli 1940 hanya empat bulan setelah peresmian, jembatan itu ditiup angin sehingga menimbulkan getaran.Karena getaran menimbulkan resonansi pada jembatan, akhirnya jembatan bergoyang dan patah.

II.3. Pengertian Bunyi

perambatannya. Pada bab ini, kamu akan mempelajari pengertian bunyi dan hal-hal yang berkaitan dengan bunyi. Bunyi yang teratur menghasilkan nada yang enak didengar, sedangkan bunyi yang tidak teratur menghasilkan suara yang bising.

Tuhan telah menciptakan telinga sebagai alat untuk mendengar.Setiap saat kamu bisa mendengar bunyi orang berbicara, suara nyanyian, suara musik, suara binatang, suara lonceng, dan sebagainya.Oleh karena itu, kamu wajib mensyukuri nikmat tuhan yang telah dilimpahkan kepadamu.Dapatkah kamu bayangkan jika kamu tidak memiliki alat pendengaran? Salah satu cara mensyukurinya adalah dengan mempelajari gejala alam, khususnya tentang bunyi.

Kamu sudah mengetahui bahwa bunyi merupakan gelombang.Bunyi merambat ke segala arah, melalui udarasekitarnya.Kamu dapat mendengar suara lonceng pada jarak tertentu karena lonceng menggetarkan udara di sekitarnya sehingga udara pun ikut bergetar.Perambatan getaran membentuk pola rapatan dan renggangan.Pola rapatan dan renggangan ini menggetarkan udara di dekatnya dan menjalar ke segala arah. Ketika getaran udara sampai di gendang telingamu maka informasi akan disampaikan ke otak. Hal itulah yang menyebabkan kamu dapat mendengar bunyi.Masih ingatkah kamu tentang gelombang?Berdasarkan arah getarnya, gelombang dibedakan menjadi dua, yaitu gelombang transversal dan gelombang longitudinal.

II.4. Laju Rambat Bunyi

merambat di udara dalam bentuk gelombang longitudinal.Ingat, udara yang dilalui bunyi tidak ikut merambat bersama bunyi (energi bunyi) tetapi hanya bergetar membentuk rapatan dan renggangan.

Kecepatan bergetar udara tidak sama dengan cepat rambat bunyi. Gelombang longitudinal termasuk gelombang mekanik.Oleh karena itu, dalam perambatannya memerlukan medium (zat perantara).Tanpa medium bunyi tidak dapat merambat.Jika suatu bunyi tidak dapat merambat, bunyi tersebut tidak dapat didengar.Itulah sebabnya di bulan atau ruang angkasa tidak ada bunyi.Hal ini akibat dari tidak adanya atmosfer di bulan atau ruang angkasa (ruang hampa udara).Selain itu, suatu bunyi juga tidak dapat didengar jika bunyi tersebut tidak masuk ke telinga.

Berdasarkan uraian di atas dapat disimpulkan bahwa syarat terjadinya bunyi ada tiga macam, yaitu ada sumber bunyi, medium, dan pendengar (penerima).Dari contoh peristiwa bunyi petir di atas dapat kita ketahui bahwa bunyi memerlukan waktu tertentu dalam menempuh suatu jarak. Jika jarak yang ditempuh bunyi s dan waktu yang diperlukan t, cepat rambat bunyi v dapat dirumuskan:

Bahkan, cepat rambatnya jauh lebih besar daripada melalui udara.Itulah sebabnya, kita dapat bercakap-cakap dengan orang yang berada di tempat yang sangat jauh.

Dari kenyataan seperti di atas dapat disimpulkan bahwa bunyi dapat merambat melalui suatu medium dengan kecepatan tertentu. Cepat rambat bunyi akan berubah jika melalui medium yang berbeda. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa cepat rambat bunyi bergantung pada medium yang dilaluinya.Khusus dalam medium udara, bunyi mempunyai dua sifat khas.Cepat rambat bunyi tidak bergantung pada tekanan udara.Artinya, jika terjadi perubahan tekanan udara, cepat rambat bunyi tidak berubah.Cepat rambat bunyi bergantung pada suhu.Makin tinggi suhu udara, makin besar cepat rambat bunyi.Pada tempat yang tinggi, cepat rambat bunyi lebih rendah.Hal itu karena suhu udara di tempat itu lebih rendah, bukan karena tekanan.

Faktor yang mempengaruhi cepat rambat bunyi

1. Kerapatan partikel medium yang dilalui bunyi. Semakin rapat susunan partikel medium maka semakin cepat bunyi merambat, sehingga bunyi merambat paling cepat pada zat padat.

2.Suhu medium, semakin panas suhu medium yang dilalui maka semakin cepat bunyi merambat. Hubungan ini dapat dirumuskan kedalam persamaan matematis (v = v0 + 0,6.t) dimana v0 adalah cepat rambat pada suhu nol derajat dan t adalah suhu medium.

Gambar II.9. Pembuktian Getaran Menghasilkan Bunyi

Untuk membuktikan adanya getaran dapat dilakukan dengan kegiatan berikut.Letakkan penggaris plastik yang salah satu ujungnya di atas meja dan pegang dengan tangan kirimu. Biarkan ujung yang lain bebas di udara. Tekanlah menggunakan jari telunjuk pada bagian ujung penggaris yang bebas.Setelah itu, lepaskan jari telunjuk, terlihat ujung panggaris tersebut bergetar. Penggaris akan bergetar ke atas dan ke bawah berulang kali. Jarak yang ditempuh oleh ujung penggaris dari A ke B dan dari A ke C disebut simpang getar. Simpang getar terbesar dari benda yang bergetar disebut

amplitudo. Amplitudo adalah simpangan terbesar dari kedudukan setimbang, satuannya desibel (dB). Amplitudo inilah yang mempengaruhi keras lemahnya bunyi. Bunyi yang keras dihasilkan oleh benda-benda yang amplitudo getarannya besar.Demikian sebaliknya, bunyi lemah dihasilkan oleh benda yang amplitudo getarannya kecil.

Perhatikan lagi gambar getaran pada penggaris. Satu kali gerakan dari A ke B kemudian B ke A dan A ke C disebut satu getaran. Banyaknya getaran yang terjadi dalam satu detik disebut frekuensi.Satuannya frekuensi adalah Hertz (Hz). Suatu benda bergetar dengan frekuensi rendah akan menghasilkan bunyi yang rendah. Getaran berfrekuensi tinggi akan menghasilkan bunyi yang tinggi atau melengking.

II.5. Gelombang Bunyi

merupakan hasil dari suatu getaran, misalnya kalau kita melecutkan cemeti maka akan timbul bunyi. Sumber bunyi adalah benda yang dapat menghasikan bunyi. Contoh: berbagai alat music seperti: piano, drum, gitar, dan gamelan.

Bunyi merambat memerlukan zat perantara/medium. Menurut percobaan Von Guericke, membuktikan bahwa bunyi akan merambat dan terdengar apabila ada zat antara. Percobaan yang dilakukan ialah dengan menaruh sebuah bel yang dibunyikan di dalam sebuah tabung yang rapat.Jika udara di dalam tabung dipompa ke luar, sehingga ruang di dalam tabung menjadi hampa udara bunyi bel terdengar menjadi sanagt lemah.

Cepat rambat bunyi menurut suhu Berdasarkan percobaan Moll dan Van Beek (Belanda), diketahui bahwa cepat rambat bunyi di udara bergantung pada suhu udara, umpamanya:

- Pada 00C cepat rambat bunyi 332 m/det - Pada 150C cepat rambat bunyi 340 m/det - Pada 250C cepat rambat bunyi 347 m/det

Cepat rambat bunyi pada beberapa zat sesuai dengan percobaan Von Guercke, cepat rambat bunyi bergantung

Persamaan diatas dapat diklasifkasikan dalam bentuk soal berikut

1. Gelombang bunyi yang panjangnya 50 m dan periodenya 2 sekon, maka cepat rambat bunyi itu?

Dik: λ = 50 m T = 2 sekon Jawab:

v=_Tλ = v=₂50_sekonm2 = 25m/s

II.6. Bunyi Menurut Frekuensinya

Proses mendengar: sumber bunyi menghasilkan bunyi, merambat di udara dalam bentuk gelombang longitudinal, di tangkap daun telinga, menggetarkan selaput pendengar, di terima oleh saraf pendengar diteruskan ke otak dan otak mendengar bunyinya.

Syarat agar bunyi terdengar:

a. Ada sumber bunyi yang menghasilkan bunyi dengan frekuensi 20 sampai 20000Hz (20 Hz – 20000 KHz)

b. Ada zat antara/medium c. Telinga yang normal

Bunyi menurut jenisnya terdiri dari: a. Audiosonik

Audiosonik adalah bunyi yang dapat terdenagr oleh telinga manusia denagn frekuensi 20 Hz asmpai 20000 Hz.

b. Infrasonic

karena frekuensinya kurang dari 20 Hz. Yang dapat mendengar infrasonic di antaranya anjing dan jangkrik. c. Ultrasonic

Ultrasonik adalah bunyi yang frekuensinya lebih tinggi dari 20000 Hz bunyi ini tidak dapat didengar oleh manusia. kelelawar yang menandakan di depannya ada benda.

Dalam industry modern ultrasonik dimanfaatkan misalnya di pabrik susu untuk mengaduk campuran susu agar menjadi homogen , memusnahkan bakteri pembusuk pada makanan yang diawetkan, meratakan campuran besi dan timah yang dilebur dan sebagainya.

II.7. Pemantulan Bunyi

Macam – macam bunyi pantul: gaung (kerdam), gema (echo), dan bunyi pantul yang memperkuat bunyi asli. Bunyi pantul yang memperkuat bunyi asli akan terjadi pada ruangan sehingga bunyi terdengar kuat.

1. Gaung

Gaung (kerdam) adalah bunyi pantul yang sebagian masuk bersamaan dengan bunyi asli, atau bunyi pantul yang dating sebelum bunyi asli selesai diucapkan.

Contoh:

Bunyi asli : SU – RA – BA – YA

Bunyi pantul : ……SU – RA – BA – YA Terdengar : Su YA (tidak jelas)

Gaung dapat menimbulkan gangguan pada bunyi, karena bunyi asli tidak jelas.Pada gedung pertunjukkan gaung dapat menimbulkan suara yang tidak bagus sehingga mengganggu pertunjukkan.

Bahan akustik adalah bahan yang dapat meredam suara atau peredam bunyi pada dinding gedung. Bahan akustik dapat berupa: kain wol, karet busa, kapas, karton, kertas gabus dan hardboard

2. Gema

Gema (echo) yaitu bunyi pantul yang dating (masuk) setelah bunyi asli selesai diucapkan.Gema dapat memperjelas bunyi asli.Gema terjadi pada jarak jauh antara sumber bunyi dengan dinding pemantul.

Bunyi asli : Hai Bunti pantul : Hai-ai Manfaat gema:

a. Dapat mengukur jarak sumber bunyi dengan dinding pemantul

b. Dapat mengukur kedalaman laut.

Cara mengukur dasar atau kedalaman laut

Pada A dipasang osilator yaitu alat yang mengirimkan sumber getaran ke dalam laut, getaran itu dipantulkan oleh dasar laut ke B.

Pada B mikrofon sebagai alat penerima getaran yang dipantulkan dari dasar laut.

Dengan menggunakan Rumus berikut :

d=v . t_{2 ………..(II.13)}

3. Efek Doppler :

sebaliknya jika bergerak menjauh. Peristiwa seperti ini disebut efek Doppler.

Efek Doppler ini hanya berlaku jika kecepatan bergerak lebih kecil dari kecepatn rambat bunyi.

Penerapan efek Doppler :

Suara mobil dari kejauhan terdengar lemah karena jaraknya jauh dan

frekuensi bunyi yang tertangkap telinga kecil.

Suara mobil yang makin kuat terdengar, karena jaraknya mendekati dan frekuensi bunyinya makin membesar.

II.8. Sifat Dasar Bunyi

Misalnya kita memetik salah satu senar pada gitar, maka akan timbul bunyi dari senar tersebut, dan pada saat itu dapat kita perhatikan bahwa senar tersebut bergetar. Saat bunyi senar berhenti dapat kita perhatikan bahwa senar tersebut berhenti bergetar.Hal ini menunjukkan bahwa bunyi timbul akibat getaran suatu benda, di mana getaran tersebut menghasilkan suatu gelombang, kemudian gelombang tersebut merambat dari sumber getaran menuju lokasi lainnya melalui suatu medium.

Berdasarkan arah getar partikel medium tempat bunyi merambat, bunyi merupakan gelombang longitudinal yang terjadi karena adanya rapatan dan renggangan dalam berbagai medium baik itu padat, cair, maupun gas.

II.9. Sifat-Sifat Energi Bunyi

Energi bunyi mempunyai sifat dapat berpindah ke tempat lain dengan cara merambat melalui media tertentu. Selain itu, bunyi juga dapat dipantulkan dan dapat diserap.

a. Bunyi Dapat Merambat Melalui Zat Padat, Zat Cair, dan Gas Getaran bunyi merambat dalam bentuk gelombang.Oleh karena itu, bunyi yang merambat disebut gelombang bunyi.Gelombang bunyi dapat merambat melalui zat padat, cair, dan gas.Perambatan berlangsung paling cepat melalui udara.Gelombang bunyi tersebut mirip seperti gelombang air.

Gambar II.10. Sifat Bunyi seperti Sifat Air

Melempar kerikil ke dalam air yang tenang, terbentuklah gelombang air. Berdasarkan kejadian tersebut dapat disimpulkan bahwa bunyi merambat ke segala arah.Ketika lonceng sekolah berbunyi, bunyi lonceng merambat melalui udara. Udara merupakan benda gas.Pada saat lonceng bergetar, getarannya mendorong molekul udara di sekitarnya.Molekul udara ini kemudian menabrak lebih banyak molekul udara lainnya sehingga gelombang bunyi dapat berpindah tempat.Ketika gelombang bunyi mencapai telinga kita, terdengarlah bunyi.

telepon-teleponan.Pada waktu bermain telepon-teleponan bunyi merambat melalui benang menuju ke telinga kita.

Perambatan bunyi melalui benda cair, bunyi juga dapat merambat melalui benda cair.Ketika dua batu diadu di dalam air, bunyi yang ditimbulkan dapat kita dengar.Hal itu menunjukkan bahwa bunyi dapat merambat melalui zat cair. Sifat bunyi yang dapat merambat melalui zat cair dimanfaatkan oleh tim SAR untuk mencari dan menolong kecelakaan yang terjadi di tengah lautan. Adanya sifat itu, komunikasi antara orang yang ada di atas kapal dan penyelam dapat dilakukan sehingga pencarian korban dapat berjalan lancar.Perambatan bunyi melalui gas, Udara merupakan benda gas.Kita dapat mendengar suara orang berbicara dan burung berkicau karena getaran suara itu masuk ke telinga kita.Hal itu menunjukkan bahwa suara dapat merambat melalui udara. Demikian juga halnya pada guntur. Pada saat hari mendung, kita sering mendengar guntur. Guntur dapat kita dengar karena getaran suaranya masuk ke telinga kita setelah merambat melalui udara.

Bunyi tidak dapat merambat di ruang hampa.Hal ini dapat ditunjukkan dengan sebuah bel listrik yang diletakkan di dalam wadah yang hampa udara.Jika disembunyikan, bunyi bel dapat kita dengar.Namun, jika udara dalam wadah yang udaranya dikeluarkan, bunyi bel tidak terdengar walaupun bel itu digetarkan terus menerus. Bunyi juga memerlukan waktu tertentu untuk menempuh suatu jarak. Namun, cepat lambat bunyi akan berubah apabila melalui medium yang berbeda. Makin rapat atau padat medium perantara, cepat rambat bunyi makin besar. Dengan kata lain, cepat rambat bunyi tergantung pada jenis medium yang dilaluinya.

b. Bunyi Dapat Diserap dan Dipantulkan

dipantulkan. Oleh karena itu, bunyi tersebut mengalami pemantulan. Biasanya benda yang keras, rapat, dan mengkilat bersifat memantulkan bunyi.

Sifat-sifat bunyi pantul adalah sebagai berikut :

 Bunyi pantul memperkuat bunyi asli yaitu bunyi pantul yang dapat memperkuat bunyi asli. Biasanya terjadi pada keadaan antara sumber bunyi dan dinding pantul jaraknya tidak begitu jauh (kurang dari 10 meter)

 Gaung adalah bunyi pantul yang terdengar kurang jelas atau tidak sejelas bunyi aslinya. Biasanya terjadi pada jarak antara 10 sampai 20 meter. Gaung dapat terjadi di dalam gedung bioskop, gedung konser, atau gedung pertemuan. Oleh karena itu, untuk meniadakan gaung pada gedung bioskop atau gedung pertemuan perlu dipasangi bahan peredam bunyi.

 Gema adalah bunyi pantul yang terdengar setelah bunyi asli, gema terdengar jelas seperti bunyi aslinya Biasanya terjadi pada jarak lebih dari 20 meter. Gema akan terjadi jika kita berteriak di tengah-tengah stadion sepak bola atau di lereng bukit. Jenis bunyi pantul lain adalah bunyi pantul yang memperkuat bunyi asli. Sifat bunyi pantul ini yaitu memperkuat bunyi asli. Contohnya suara kita ketika bernyanyi di dalam kamar mandi.

Beberapa manfaat gelombang bunyi dalam hal ini adalah pantulan gelombang bunyi adalah

 dapat digunakan untuk mengukur kedalaman laut disini yang digunakan adalah bunyi ultrasonik

 mendeteksi janin dalam rahim, biasanya menggunakan bunyi infrasonic

 mendeteksi keretakan suatu logam dan lain-lain.

Bunyi radio yang terlebih dahulu mengenai stirofoam akan terdengar lebih lemah. Lemahnya bunyi ini terjadi karena sebagian bunyi itu diserap. Umumnya benda atau bahan yang berpori bersifat menyerap bunyi. Benda lain yang dapat menyerap bunyi yaitu karpet. Benda-benda yang dapat menyerap bunyi dinamakan peredam bunyi.Bahan-bahan ini banyak dipasang pada dinding sebelah dalam ruangan studio musik ataupun studio rekaman. Dengan dilapisi peredam bunyi, suara musik yang keras tidak terdengar dari luar studio. Selain itu, pemasangan peredam bunyi juga untuk menghindari terjadinya gaung.

Catatan :

Nada adalah bunyi yang frekuensinya teratur.

Desah adalah bunyi yang frekuensinya tidak teratur.

Warna bunyi (timbre) adalah bunyi yang frekuensinya sama tetapi terdengar berbeda.

Dentum adalah bunyi yang amplitudonya sangat besar dan terdengar mendadak.

II.10. Anti Resonansi

Pada suatu rangkaian resonansi paralel yang hanya terdiri dari induktor (L) dan kapasitor (C) jika ditambahkan resistor (R) secara seri pada salah satunya akan mengakibatkan bergesernya frekuensi resonansi. Hal ini juga berimbas menjadi tidak relevannya persamaan frekuensi resonansi (Fr) yang telah dijelaskan sebelumnya.

Pada rangkaian resonansi paralel di atas ditambahkan RL (100Ω) yang disusun secara seri dengan induktor L1. Hasilnya frekuensi resonansi bergeser ke bawah dari 145,36 Hz menjadi 131,83 Hz.

Gambar II.12 Gambar kurva dengan hubungan Seri

Jika resistor di tambahkan secara seri pada C1 yakni RC (100 Ω), hasilnya frekuensi resonansi bergeser ke atas dari 145,36 Hz menjadi 165,96 Hz. Pergeseran nilai frekuensi resonansi (Fr) ketika suatu rangkaian resonansi paralel yang terdiri dari L dan C ditambahkan pada salah satu-nya sebuah R dengan nilai yang cukup besar, dinamakan sebagai Anti Resonansi.

Kemudian bagaimana dengan rangkaian resonansi seri yang hanya terdiri dari induktor (L) dan kapasitor (C) jika ditambahkan resistor (R) secara seri

Gambar II.13 Gambar kurva dengan hubungan seri

Ternyata pergeseran frekuensi resonansi tidak terlalu signifikan jika dibandingkan denganhasil perhitungan menggunakan persamaan Fr.Pada

II.11.Frekuensi Resonansi

Resonansi adalah proses bergetarnya suatu benda dikarenakan ada benda lain yang bergetar, hal ini terjadi karena suatu benda bergetar pada frekuensi yang sama dengan frekuensi benda yang terpengaruhi.

Resonansi pada rangkaian AC (Alternating Current) merupakan keadaan dimana reaktansi induktif dan reaktansi kapasitif memiliki nilai yang sama (XL = XC ). Reaktansi induktif akan meningkat seiring meningkatnya frekuensi sedangkan reaktansi kapasitif justru sebaliknya, akan menurun jika frekuensi meningkat. Jadi hanya akan ada satu nilai frekuensi dimana keadaan kedua reaktanssi tersebut bernilai sama.

Frekuensi resonansi dapat dihitung menggunakan persamaan matematika berikut ini :

………...(II.14) 1. Rangkaian seri

Gambar II.14 Rangkaian listrik

Pada rangkaian di atas kapasitor C1 memiliki nilai kapasitansi 10uF dan induktor L1 memiliki nilai induktansi 120mH. Berapakah frekuensi resonansi (Fr) pada rangkaian resonansi seri di atas?

Fr = 1 / (2π √(LC))

Fr = 1 / (2 ∙ 3,14 √(0,12 ∙ 10-5)) Fr = 1 / 0,006879

Fr = 145,36 Hz

Jika disimulasikan menggunakan software simulasi dan kita plot nilai arus terhadap frekuensi, rangkaian resonansi seri akan menghasilkan bentuk kurva seperti terlihat berikut ini.

Gambar II.15 Gambar kurva dengan hubungan seri

Bentuk kurva untuk rangkaian resonansi seri pada saat keadaan resonansi, arus yang mengalir pada rangkaian mencapai nilai maksimumnya. Ini menandakan bahwa rangkaian resonansi seri memiliki impedansi yang sangat rendah pada kondisi resonansi, bahkan pada rangkaian ideal nilai impedansi rangkaian akan sama dengan ‘0’ (Nol).

2. Rangkaian paralel (Tank Circuit)

induktor dan kapasitor secara paralel atau disebut juga sebagai (Tank Circuit).

Gambar II.16.Rangkaian listrik

Cara menghitung frekuensi resonansi (Fr) pada rangkaian paralel sama dengan menghitung frekuensi resonansi pada rangkaian seri.

Bentuk kurva yang dihasilkan oleh rangkaian resonansi paralel melalui simulasi elektronika diperlihatkan pada gambar berikut ini.

Gambar II.17. Gambar kurva dengan hubungan paralel

Berdasarkan pada kurva di atas, pada keadaan resonansi, arus yang mengalir pada rangkaian mencapai nilai minimumnya bahkan hampir mendekati ‘0’ (Nol).Ini menandakan bahwa impedansi rangkaian sangat tinggi bahkan pada kondisi ideal impedansi rangkaian memiliki nilai yang tak terhingga.

II.12. Faktor Q dan Bandwidth

tersebut.Nilai faktor Q yang tinggi berarti rangkaian resonansi memiliki bandwidth atau lebar frekuensi yang sempit, sedangkan jika nilai faktor Q rendah maka rangkaian resonansi memiliki bandwidth yang lebar.

Hubungan antara faktor Q dan bandwidth pada suatu rangkaian resonansi ditulis dalam persamaan matematika berikut ini :

BW =Fr / Q Q =Fr / BW Dimana:

BW = Bandwidth (Hz) Fr = Frekuensi resonansi (Hz) Q = Faktor Q

Bandwidth atau lebar frekuensi didapat dengan cara menghitung selisih antara F2 (frekuensi tinggi) dengan F1 (frekuensi rendah).

BW = ∆F = F2 – F1

∆F merupakan 0,707 (70,7%) dari amplitudo frekuensi resonansi (Fr)

Gambar II.18. Gambar kurva

didapatkan nilai F1 dan F2 yakni F1 = 492 Hz dan F2 = 512 Hz. Jadi rangkaian resonansi seri memiliki bandwidth:

BW = F2 – F1 = 512 – 492 = 20 Hz. Dengan nilai faktor Q :

Q = Fr / BW = 502,38 / 20 Q = 25

Gambar II.19. Gambar kurva

Kurva di atas merupakan gambaran dari variasi nilai faktor Q dengan besar bandwidth yang dihasilkan.Pada kurva tersebut terbukti seperti yang dijelaskan sebelumnya bahwa, nilai faktor Q yang tinggi berarti rangkaian resonansi memiliki bandwidth yang sempit, sedangkan jika nilai faktor Q rendah maka rangkaian resonansi memiliki bandwidth yang lebar.

II.13. Intensitas bunyi

Dari persamaan ini tampak bahwa intensitas gelombang bunyi (I) berbanding terbalik dengan kuadrat jarak (r2). Ini berarti semakin jauh suatu tempat dari sumber bunyi maka semakin kecil intensitas gelombang bunyi tersebut. Persamaan intensitas gelombang bunyi yang lebih mendetail sudah diturunkan dalam pokok bahasan energi, daya dan intensitas gelombang. Satuan sistem internasional daya adalah Joule/detik. Nama lain dari Joule/detik adalah Watt (menghargai jasa om James watt). Sebaliknya satuan sistem internasional luas adalah meter kuadrat (m2). Dengan demikian, satuan sistem internasional Intensitas adalah watt per meterkuadrat (W/m2).

bunyi dinyatakan dengan skala logaritmik. Secara matematis, tingkat intensitas bunyi dinyatakan melalui persamaan : Satuan sistem internasional untuk tingkat intensitas adalah desibel (dB). 10 desibel = 1 bel. Kata bel berasal dari nama Alexander Graham Bell (1847 – 1922), penemu telepon.

Tinggi Nada Frekuensi yang dihasilkan oleh suatu sumber bunyi dapat diamati pada layar osiloskop. Tampak pada Gambar dibawah ini, bunyi dengan frekunsi rendah menghasilkan bentuk gelombang yang kurang rapat. Bunyi dengan frekuensi rendah menghasilkan bentuk gelombang yang kurang rapat. Bunyi dengan frekuensi tinggi menghasilkan bentuk gelombang yang lebih rapat. Telinga manusi normal dapat mendengar bunyi yang frekuensinya antara 20 Hz sampai dengan 20.000Hz. diluar batas – batas frekuensi bunyi tersebut manusia tidak dapat mendengarnya. Frekuensi getaran dibawah 20 Hz disebut gelombang infrasonik. Telinga manusia tidak mampu mendengar frekuensi infrasonic . frekuensi gelombang bunyi yang melebihi batas pendengaran manusia, yaitu frekuensi diatas 20.000Hz, disebut gelombang ultrasonik. Amplitudo adalah simpangan maksimum dari suatu gelombang yang akan memengaruhi kuat lemahnya bunyi. Semakin besar energy yang dipancarkan oleh suatu sumber getar , semakin kuat bunyi yang didengar. Jadi, kuat lemahnya suatu bunyi bergantung pada besar kecilnya amplitude gelombangDapat ditulis dengan persamaan sebagai berikut:

I1∶ I2= P/A1 ∶ P/A2 = I/(4πr12 ) ∶ I/(4πr22 )I1: I2 = I/r12 ∶ I/r22Dengan :I = intensitas bunyiatau kuat lemah bunyi (Wm-2)P = daya yang dipancarkan sumber bunyi (watt)r = jarak sumber bunyi ke pengamat (meter)

II.14. Taraf intensitas gelombang bunyi

( manusia normal) terhadap bunyi-bunyian tersebut. Sebagai contoh peristiwa intensitas bunyi yang sering kita jumpai adalah suara beberapa mesin kendaraan yang sedang menyala, klakson yang dibunyikan bersama oleh beberapa pengemudi mobil pada saat terjadi kemacetan, atau mungkin suara dari kentut orang yang identik (kembar) secara bersamaan. (kasus yang terakhir cuma bercanda). Taraf intensias gelombang bunyi dapat dirumuskan sebagai berikut:

TI=10*log(I/I0)

Keterangan dari persamaan di atas adalah:

TI = taraf intesitas bunyi (desi Bell = dB)

I = intensitas bunyi dengan satuan W/(m^2)

I0 = Intensitas ambang yaitu (10^-12) W/(m^2)

Jika sumber bunyi lebih dari satu, dengan asumsi sumber bunyi identik (sama persis), sehingga intensitas yang dihasilkan memiliki nilai yang sama dan diengarkan oleh seorang pengamat dari jarak yang sama terhadap sumber bunyi. Maka intensitas gelombang bunyi dari n sumber bunyi adalah:

TIn=TI+10*log n

Dengan keterangan sebagai berikut:

n = banyaknya sumber bunyi

TI = taraf intensitas gelombang bunyi oleh sumber bunyi dengan satuan W/(m^2)

dengan :

TI = taraf intensitas bunyi (dB = desi bell)

I = intesitas bunyi (watt.m-2₎

Io = intensitas ambang pendengaran (Io = 10-12 _watt.m-2₎

II.15. Sifat dasar gelombang bunyi

a. Gelombang bunyi memerlukan medium dalam perambatannya

Karena gelombang bunyi merupakan gelombang mekanik, maka dalam perambatannya bunyi memerlukan medium.Hal ini dapat dibuktikan saat dua orang astronout berada jauh dari bumi dan keadaan dalam pesawat dibuat hampa udara, astronout tersebut tidak dapat bercakap-cakap langsung tetapi menggunakan alat komunikasi seperti telepon.Meskipun dua orang astronout tersebut berada dalam satu pesawat.

Salah satu sifat gelombang adalah dapat dipantulkan sehingga gelombang bunyi juga dapat mengalami hal ini. Hukum pemantulan gelombang: sudut datang = sudut pantul juga berlaku pada gelombang bunyi. Hal ini dapat dibuktikan bahwa pemantulan bunyi

dalam ruang tertutup dapat menimbulkan gaung.

Yaitu sebagian bunyi pantul bersamaan dengan bunyi asli sehingga bunyi asli terdengar tidak jelas.Untuk menghindari terjadinya gaung maka dalam bioskop, studio radio dan televisi, dan gedung konser musik dindingnya dilapisi zat peredam suara yang biasanya terbuat dari kain wol, kapas, gelas, karet, atau besi.

c. Gelombang bunyi mengalami pembiasan (refraksi)

Salah satu sifat gelombang adalah mengalami pembiasan.Peristiwa pembiasan dalam kehidupan sehari-hari misalnya pada malam hari bunyi petir terdengar lebih keras daripada siang hari.Hal ini disebabkan karena pada pada siang hari udara lapisan atas lebih dingin daripada dilapisan bawah. Karena cepat rambat bunyi pada suhu dingin lebih kecil daripada suhu panas maka kecepatan bunyi dilapisan udara

atas lebih kecil daripada

dilapisan bawah, yang berakibat medium lapisan atas lebih rapat dari medium lapisan bawah. Hal yang sebaliknya terjadi pada malam hari.Jadi pada siang hari bunyi petir merambat dari lapisan udara atas kelapisan udara bawah.Untuk lebih jelasnya hal ini dapat kalian lihat pada gambar dibawah.

d. Gelombang bunyi mengalami pelenturan (difraksi)

Peristiwa difraksi terjadi misalnya saat kita dapat mendengar suara mesin mobil ditikungan jalan walaupun kita belum melihat mobil tersebut karena terhalang oleh bangunan tinggi dipinggir tikungan.

e. Gelombang bunyi mengalami perpaduan (interferensi)

Gelombang bunyi mengalami gejala perpaduan gelombang atau interferensi, yang dibedakan menjadi dua yaitu interferensi konstruktif atau penguatan bunyi dan interferensi destruktif atau pelemahan bunyi. Misalnya waktu kita berada diantara dua buah loud-speaker dengan frekuensi dan amplitudo yang sama atau hampir sama maka kita akan mendengar bunyi yang keras dan lemah secara bergantian.

Penerapan dari sifat-sifat gelombang bunyi diantaranya:

a. Dua astronout tidak dapat bercakap-cakap langsung tetapi menggunakan alat komunikasi seperti telepon karena keadaan dalam pesawat dibuat hampa udara.

b. Terjadinya gaung, yaitu sebagian bunyi pantul bersamaan dengan bunyi asli sehingga bunyi asli terdengar tidak jelas.

c. Pada malam hari bunyi petir terdengar lebih keras daripada siang hari.

d. Kita dapat mendengar bunyi ditikungan meskipun kita belum melihat mobil tersebut karena terhalang tembok yang tinggi.