• Tidak ada hasil yang ditemukan

Adhi Harmoko S - Blog Staff

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2024

Membagikan "Adhi Harmoko S - Blog Staff"

Copied!
25
0
0

Teks penuh

(1)

Adhi Harmoko S

Thunder

USG

Sound waves

(2)

Adhi Harmoko S

(3)

Thunder

y You can estimate the distance to an approaching storm by  listening carefully to the sound of the thunder. How is this  done? Why is the sound that follows a lightning strike 

sometimes a short, sharp thunderclap and other times a  longlasting rumble?

(4)

USG

y An ultrasound image of a human fetus in the womb after 20  weeks of development, showing the head, body, arms, and  legs in profile.

(5)

Sound

(6)

Sound waves - three frequency ranges

y Audible waves are waves that lie within the range of sensitivity  of the human ear. They can be generated in a variety of ways,  such as by musical instruments, human vocal cords, and 

loudspeakers. 

y Infrasonic waves are waves having frequencies below the  audible range. Elephants can use infrasonic waves to 

communicate with each other, even when separated by many  kilometers. 

y Ultrasonic waves are waves having frequencies above the 

audible range. You may have used a “silent” whistle to retrieve  your dog. The ultrasonic sound it emits is easily heard by dogs,  although humans cannot detect it at all. Ultrasonic waves are  also used in medical imaging.

(7)

Speed of sound

y Wave characteristics:

y Wave length – l (m)

y Frequency – f(Hz) ‐ pitch

y Wave velocity v=l f, m/s y Wave speed – property of 

material Æ one – to – one  correspondence of frequency  and wave length in a given  medium:

λ

f = v

ρ

v = B

(

T

)

m s

v ≈ 331+ 0.60 /

(8)

Intensity of sound

y Loudness : a sensation in the consciousness of a human being y The energy transported by a wave per unit time across unit 

area perpendicular to energy flow (W/m2)

y The human ear : Min 10‐12 W/m2 and Max 1 W/m2 y Measure of loudness/sound level  β in Decibel

y Io : the intensity of some reference level (usually the minimum  intensity audible to an average person)

( )

Io

dB I

in = 10log

β

2

12 /

10 0

.

1 W m

Io = ×

(9)

Intensity of various sound

(10)

Auto focusing with sound waves

y Auto focusing cameras emit a pulse of very high frequency  (ultrasonic) sound that travels to the object being 

photographed and include a sensor that detects the returning  reflected sound

(11)

Mathematical Representation

y A one‐dimensional sinusoidal  wave traveling along the x axis

y D is along the direction of wave  propagation

(

kx t

)

D

D = M sin −

ω

(12)

Pressure waves

y The point view of variations in  pressure

y Wave compression 

y Molecules are closest  together

y The pressure is higher than  normal

y Expansion /Rarefaction

y The pressure is less than  normal

(13)

Pressure waves

y From definition of The Bulk modulus

y Pressure variation

y Pressure amplitude V B V P = − Δ Δ

(

kx t

)

P

P = −Δ M

ω

Δ cos

f D v PM = 2

π ρ

M Δ

(14)

Example – 1

y Two identical machines are positioned the same distance from a worker. The intensity of sound delivered by each machine at the location of the worker is 2.0 × 10‐7 W/m2. Find the sound level heard by the worker

(a) when one machine is operating

(b) when both machines are operating.

(15)

Solution – 1

y The sound level at the location of the worker with one  machine operating is

y When both machines are operating, the intensity is doubled to  4.0 × 10‐7 W/m2; the sound level now is

(

2.0 10

)

53dB

log 10 10

0 . 1

10 0

. log 2

10 12 5

7

1 ⎟⎟ = × =

⎜⎜

×

= ×

β

(

4.0 10

)

56dB

log 10 10

0 . 1

10 0

. log 4

10 12 5

7

2 ⎟⎟ = × =

⎜⎜

×

= ×

β

(16)

Doppler Effect

y The change in wavelength due to motion of the source  y "Wheeeeeeeeeeee…….Oooooooooooooo”

y Examples:

y moving cars and trains

y rotating whistle

(17)

Doppler Effect

y At rest

y Emitting  sound in all direction

y Depends only on the medium

y Independent of the velocity of the source and observer

(18)

Doppler Effect

y The fire truck is moving

y The siren emit sound at the same frequency

y The sound wavefront are close together (toward)

y The observer will detect more wave crest passing per  second Æ frequency heard is higher

(19)

Frequency change

y If source and observer moving

y the upper signs (+ vO and (– vS) refer to motion of one toward  the other, and the lower signs (– vO and + vS) refer to motion of  one away from the other.

⎟⎟⎠

⎜⎜ ⎞

= ⎛ ±

S O

v v

v f v

f' m

(20)

Shock waves

y The V‐shaped bow wave of a boat is  formed because the boat speed is  greater than the speed of the water  waves. A bow wave is analogous to a  shock wave formed by an airplane  traveling faster than sound.

(21)

Shock waves

y If the object’s velocity is less than the velocity of sound :  Doppler effect

y If the object’s velocity is greater than the velocity of sound :  a  shock wave

y The angle of shock wave cone

obj snd

v

= v sin

θ

(22)

Example – 2

y As an ambulance travels east down a highway at a speed of  33.5 m/s, its siren emits sound at a frequency of 400 Hz. What  frequency is heard by a person in a car traveling west at 24.6  m/s 

(a) as the car approaches the ambulance 

(b) as the car moves away from the ambulance?

(23)

Solution – 2

y Taking the speed of sound in air to be 343 m/s. As the 

ambulance and car approach each other, the person in the car  hears the frequency

y As the vehicles recede from each other, the person hears the  frequency

Hz v f

v v f v

S

O 400 475

5 . 33 343

6 . 24

' 343 =

= +

⎟⎟

⎜⎜

= +

Hz v f

v v f v

S

O 400 338

5 . 33 343

6 . 24

' 343 =

+

=

⎟⎟

⎜⎜

= +

(24)

Latihan Soal – 1

y A stone is dropped into a deep canyon and is heard to strike  the bottom 10.2 s after release. The speed of sound waves in  air is 343 m/s. How deep is the canyon?  What would be the  percentage error in the calculated depth if the time required  for the sound to reach the canyon rim were ignored?

(25)

Latihan Soal – 2

y On a Saturday morning, pickup trucks carrying garbage to the  town dump form a nearly steady procession on a country road,  all traveling at 19.7 m/s. From this direction,  two trucks arrive  at the dump every three minutes.  A bicyclist also is traveling  toward the dump at 4.47 m/s. 

y (a) With what frequency do the trucks pass him? 

y (b) A hill does not slow the trucks but makes the out‐of‐

shape cyclist’s speed drop to 1.56 m/s. How often do the  noisy trucks whiz past him now?

Referensi

Dokumen terkait

Measure relative viscosity number of various liquid by Oswald method B?. According to equation (2), the unit of dynamic velocity number is gram cm -1 s

uses the symbolic object v as the variable of integration, rather than the variable determined by findsym. See how int works by looking at

If the argument consists of a numeric object with more than one element or if the argument is logical either with one element or more than one element, only the first element of

If an object travels around a circle at a constant speed, there is an acceleration due to the change in the direction of the velocity, even though the magnitude of the velocity does

If the composition of the drug product is greater than or equal to 50 milligrams of the active ingredient per dosage form unit or the active ingredient is greater than or equal to

If a source of sound is in motion relative to the medium of sound propagation, the observed sound frequency is shifted for a resting observer or if an observer is in motion relative

The acceleration a(t) of an object moving along a straight line is the derivative of the velocity v(t).. If C, q, t, denote the cost, units produced and time respectively,

of Aerospace Engg., Indian Institute of Technology, Madras Work out the following numerical problems 1 In a shock tube experiment, shock velocity in air was found to be 1650m/s..