Modul 11 Fisika Dasar II I Gelombang Bunyi

Modul 11. Fisika Dasar II I. Gelombang Bunyi Tujuan Instruksional Khusus Mahasiswa diharapkan dapat menganalisis sifat-sifat gelombang bunyi serta dapat menghitung besarnya frekuensi , laju dan intensitas bunyi. II. Materi : Gelombang Bunyi Gelombang bunyi merupakan jenis gelombang longitudinal, dimana terjadi perapatan dan perenggangan dalam suatu medium seperti gas, cair ataupun padat. Fungsi gelombang untuk gelombang bunyi analog dengan simpangan transversal pada tali. 2. 1 Laju Gelombang Bunyi 2. 2 Gelombang Bunyi Harmonik 2. 3 Intensitas Gelombang Bunyi 2. 4 Interferensi Gelombang Bunyi 2. 5 Efek Doppler 2. 1 Laju Gelombang Bunyi Gelombang bunyi dalam fluida seperti udara dan air dapat dinyatakan sebagai berikut : V= B/ ρ ( 11. 1 ) Dimana ρ = rapat keseimbangan medium B = modulus limbak ( Bulk Modulus ) Untuk gelombang bunyi dalam gas seperti udara modulus limbak berbanding lurus dengan tekanan dan berbanding terbalik dengan kerapatan dan temperatur. Persamaan tersebut dinyatakan sebagai berikut : V= RT/M Dimana R = konstanta gas = 8, 31 J/ mol K M = 29 x 10 -3 kg/ mol http: //www. mercubuana. ac. id ( 11. 2 )

http: //www. mercubuana. ac. id Dan berapa tingkat intensitas dari dua sumber bunyi yang berbunyi bersamaan, jika masing-masing melepas daya sebesar 1 m. W. Intensitas pada jarak 5 m adalah daya dibagi luas, I = P/ A I = 10 -3 Watt / 4( 3, 14 ) ( 5 m )2 = 3, 18 x 10 -6 W/m 2. Tingkat Intensitas pada jarak 5 m, diperoleh sebagai berikut : β = 10 log ( I/ Io ) = 10 log (3, 18 x 10 -6 W/m 2 / 10 -12 W/m 2 ) = 65 d. B Dan jika ada dua sumber bunyi yang berbunyi pada saat yang bersamaan, maka Intensitasnya menjadi dua kali lipat sebagai berikut : I = 2 (3, 18 x 10 -6 W/m 2 ) = 6, 36 x 10 -6 w/m 2 , maka tingkat Intensitasnya : β = 10 log ( I/ Io ) = 10 log ( 6, 36 x 106 ) = 68 d. B. 2. 4 Interferensi Gelombang Bunyi Untuk suatu beda fase dan tekanan gelombang yang dihasilkan, diperoleh persamaan sebagai berikut : ( 11. 8 ) p 1 + p 2 = 2 po cos ( ½ δ ) sin ( kx – ωt + ½ δ ) Perbedaan beda fase antara dua sumber gelombang bunyi adalah panjang lintasan yang berbeda antara kedua sumber gelombang dan titik interferensi. Seperti yang digambarkan pada Gambar 11. 1. a dan 11. 1. b S 1 P 1 S 1 P 2 S 2 Gambar 11. 1. a Gelombang Konstruktif Gambar 11. 1. b Gelombang Destruktif Fungsi gelombang tersebut dapat dinyatakan sebagai berikut : p 1 = po sin ( kx 1 - ωt ) dan p 2 = po sin ( kx 2 - ωt )

http: //www. mercubuana. ac. id gelombang kanan akan lebih rapat dari bila sumber dalam keadaan stasioner. Sebaliknya dibelakang sumber akan terlihat muka gelombang akan terpisah lebih jauh. Untuk menentukan gelombang didepan sumber λf dan dibelakang sumber λb sebagai berikut : Frekuensi sumber sebagai fo pada selang waktu ∆ t, maka sumber akan menghasilkan sejumlah gelombang N = fo ∆ t. Muka gelombang pertama bergerak menempuh jarak v∆ t, sementara sumber gergerak menempuh jarak u s ∆ t. us Gambar 11. 2 Gelombang yang dihasilkan oleh sumbaer yang bererak ke kanan. λf = ( v - u s ) ∆ t / N = ( v - us ) ∆ t/ fo ∆ t ( 11. 10 ) atau λf = ( v - us)/ fo = v/ fo ( 1 - us/ v) dibelakang gelombang dalam jarak ( v + us ) ∆ t , sehingga panjang gelombang dibelakang sumber adalah : atau λb = ( v + u s ) ∆ t / fo ∆ t λ b = ( v + u s ) / fo = v / fo ( 11. 11 ) ( 1 + us / v ) Untuk sunber yang bergerak mendekati penerima. Frekuensi f’ gelombang melewati suatu titik pada keadaan diam relatif terhadap medium adalah : f’ = v/ λf = fo / ( 1 - us/ v ) sumber mendekat ( 11. 12 ) Untuk sumber yang menjauh dari penerima, frekuensinya adalah : f’ = u / λb = fo / ( 1 + us / v ) sumber menjauh ( 11. 13 )