gelombang bunyi gelombang optik

7/24/2019 Gelombang Bunyi Gelombang Optik

1/10

Kita telah mempelajari gelombang mekanik. Salah satu gelombang mekanik, yakni

gelombang longitudinal memegang peranan penting dalam kehidupan manusia. Gelombang

longitudinal yang merambat dalam medium udara disebut sebagai gelombang bunyi. Telinga

manusia sangat peka dan dapat mendeteksi gelombang bunyi meskipun intensitasnya sangat

rendah. Di samping berguna untuk mendengarkan lawan bicara, telinga manusia mampu

menangkap isyarat-isyarat dari lingkungan, misalnya suara binatang di malam hari hingga

bunyi klakson mobil yang bergerak mendekati. Telinga manusia sangat peka terhadap

perubahan tekanan. Oleh karena itu, dalam membahas gelombang bunyi pembahasan

perubahan tekanan seringkali sangat bermanaat.

A. Gelombang Bunyi

!unyi adalah gelombang longitudinal yang merambat dalam suatu medium. !unyi

dapat merambat dalam "at padat, "at cair, dan gas. #ada bagian ini hanya akan dibahas

gelombang bunyi di udara. Gelombang bunyi yang paling sederhana adalah gelombang

sinusoidal yang memiliki rekuensi, amplitudo, dan panjang gelombang tertentu. Telinga

manusia peka terhadap gelombang bunyi dengan jangkauan rekuensi antara $% &" '

$%.%%% &". (angkauan ini dikenal sebagai jangkauan suara yang dapat didengar ) audible

range*. Gelombang bunyi yang rekuensinya di atas $%.%%% &" disebut gelombang

ultrasonik. +njing dan kelelawar adalah hewan yang dapat mendengar bunyi ultrasonik.

Gelombang bunyi yang rekuensinya di bawah $% &" disebut gelombang inrasonik.

Sumber-sumber gelombang inrasonik adalah gempa bumi, gunung meletus, halilintar,

dan gelombang-gelombang yang dihasilkan oleh getaran mesin yang sangat kuat.

Sekarang kita akan membahas gelombang bunyi sinusoidal yang merambat ke arah

sumbux

positi. Gelombang ini dapat dinyatakan dengan persamaan

*.sin)*,) kxtAtxy = ... )*

ngat, dalam gelombang longitudinal pergeseran partikel sejajar dengan arah perambatan.

Oleh karena itu,x

dan

y

diukur sejajar tidak tegak lurus seperti pada gelombang

transersal.

Gelombang Bunyi dan Efek Doppler


2/10

Gelombang bunyi dapat juga dijelaskan sebagai perubahan tekanan di berbagai titik.

/ntuk gelombang bunyi sinusoidal di udara, tekanannya berubah-ubah yakni dapat di atas

atau di bawah tekanan atmoser

ap

. Telinga manusia bekerja dengan mengindera

perubahan tekanan ini. Ketika gelombang bunyi memasuki telinga, ada perbedaan

tekanan pada kedua sisi gendang telinga sehingga gendang telinga bergetar.

Sumber: Fisika Universitas

Diandaikan

*,) txp

menunjukkan perubahan tekanan di titikx

pada saat.t +rtinya,

*,) txp

menunjukkan perbedaan tekanan di titik itu terhadap tekanan atmoser

.ap

/ntuk

melihat hubungan antara luktuasi tekanan p(x,t) dan pergeseran y(x,t) dalam sebuah

gelombang bunyi yang merambat dalam arahx positi, kita tinjau sebuah silinder udara

imajiner dengan luas penampang S yang sumbunya sepanjang arah perambatan

)Gambar *. !ila tidak ada gelombang bunyi, silinder itu mempunya panjang 0x dan

olume V= S0x seperti yang diperlihatkan oleh olume yang diarsir dalam )Gambar *.

!ila sebuah gelombang muncul, pada waktu t ujung slinder yang pada mulanya di x

digeserkan sebanyak y1= y(x,t) dan ujung yang pada mulanya di x+x digeserkan

sebanyak y$ 1 y)230x,t*. (ika y$ y seperti yang diperlihatkan pada gambar , olume

silinder itu telah bertambah, yang menyebabkan penurunan tekanan. (ika y$ y,

olume silinder itu telah berkurang dan tekanan itu telah bertambah. (ika y $1y, silinder

Gelombang Bunyi dan Efek Doppler $

Gambar 1.4olume gas berbentuk silinder dengan luas penampang S. #anjang dalam posisi

yang tidak digeserkan adalah 2. Selama perambatan gelombang sepanjang sumbu,

ujung kiri digeserkan ke kanan sejauh y dan ujung kanan digeserkan sejauh y$yang

berbeda. #erubahan olume yang dihasilkan adalah S)y-y$*


3/10

itu hanya digeserkan ke kiri atau ke kanan artinya tidak ada perubahan olume dan tidak

ada luktuasi tekanan. Secara kuantitati, perubahan olume V dari silinder itu

adalah

y

V=S $-y* 1 S 5)y)23 x ,t* - y)2,t*6

Dalam limit x 7%, perubahan olume raksionaldV

V adalah

dV

V 1lim

x 0

y (x+ x ,t)y(x , t) x

= y (x , t)

x

#erubahan olume itu dikaitkan dengan luktuasi tekanan oleh modulus !ulk ! denganpersamaan sebagai berikut 8

! 1

p(x ,t)dV

V

.*,)

*,)x

txy!txp

=

... )$*

Tanda negati menunjukkan bahwa perubahan olume menyebabkan tekanan berkurang.

Dengan mengingat #ersamaan )*, diperoleh 8

*.cos)*,) kxt!kAtxp = ... )9*

Kuantitas!kA

pada #ersamaan )9* menunjukkan perubahan tekanan maksimum atau

sering disebut sebagai amplitudo tekanan, dengn simbol

.maksp

(adi,

.maks !kAp = ... ):*

Gelombang Bunyi dan Efek Doppler 9


4/10

#ersamaan ):* menunjukkan bahwa amplitudo tekananmaksp

berbanding lurus dengan

amplitudo pergeseran.A+mplitudo tekanan juga bergantung pada panjang gelombang,

sebab.;$ =k

Contoh Soal 1 :

Gelombang bunyi di udara menghasilkan perbedaan tekanan yang dinyatakan dengan

persamaan

*,9:%)cos=) === "v

B. Efek Doppler

!ila sebuah mobil bergerak mendekati +nda sambil membunyikan klakson, +nda

akan mendengar rekuensi bunyi klakson yang semakin tinggi. Sebaliknya, jika mobil itu

bergerak menjauhi +nda, +nda akan mendengar rekuensi bunyi klakson yang semakin

rendah. ?enomena ini pertama kali dijelaskan oleh ilmuwan berkebangsaan +ustria

@hristian Doppler sekitar abad pertengahan, sehingga dinamakan eek Doppler. Secara

Gelombang Bunyi dan Efek Doppler :


5/10

umum, bila sumber bunyi dan pendengar bergerak relati satu sama lain, maka rekuensi

bunyi yang didengar oleh pendengar tidak sama dengan rekuensi sumber bunyi.

/ntuk menganalisis eek Doppler pada gelombang bunyi, kita akan menentukan

hubungan antara pergeseran rekuensi, kecepatan sumber, dan kecepatan pendengar

relati terhadap medium )udara* yang dilalui oleh gelombang bunyi tersebut. /ntuk

menyederhanakan, kita hanya akan membahas keadaan khusus di mana kecepatan

sumber dan pendengar keduanya terletak sepanjang garis lurus yang menghubungkan

keduanya. Dalam membahas eek Doppler,Sv

dan#v

berturut-turut menunjukkan

komponen-komponen kecepatan sumber bunyi dan kecepatan pendengar, relati terhadap

medium.

o Pendengar Bergerak

Gambar 2.#endengar yang bergerak menuju sumber bunyi yang diam


Gambar $ menunjukkan seorang pendengar#yang bergerak dengan kecepatan#v

menuju sumber bunyi Syang diam. Sumber bunyi itu memancarkan gelombang bunyi

dengan rekuensiS"

dan panjang gelombang

.; S"v=#erhatikan beberapa puncak

gelombang yang terpisah dengan jarak yang sama, yaitu.#uncak-puncak gelombang

yang mendekati pendengar yang bergerak itu mempunyai laju perambatan relati

terhadap pendengar sebesar

.#vv+ (adi, rekuensi

#"

di mana puncak-puncak

Gelombang Bunyi dan Efek Doppler =


6/10

gelombang itu tiba di posisi pendengar )artinya, rekuensi yang didengar oleh pendengar*

adalah 8

S

###

"vvvvv"

;+=+= ... ):*

. S#

# "v

v"

+=

... )=*

Dengan demikian, pendengar yang bergerak menuju sumber bunyi seperti pada

Gambar $ akan mendengar rekuensi yang lebih tinggi daripada yang didengar olehpendengar yang diam. Sebaliknya, pendengar yang bergerak menjauhi sumber bunyi

akan mendengar rekuensi yang lebih rendah.

o Sumber Bunyi dan Pendengar Bergerak

Gambar .#uncak-puncak gelombang yang dipancarkan oleh sumber bunyi yang bergerak. Di

depan sumber bunyi puncak-puncak gelombang merapat, sedangkan di belakang sumber puncak-

puncak gelombang merenggang.


+pa yang terjadi jika sumber bunyi bergerak A Gambar 9 menunjukkan sebuah

sumber bunyi yang bergerak dengan kecepatan

.Sv

Baju gelombang bunyi relati

terhadap medium )udara* adalah.v Baju gelombang bunyi bernilai tetap, tidak

bergantung pada gerak sumber. +kan tetapi, panjang gelombang bunyi tidak sama dengan

Gelombang Bunyi dan Efek Doppler C


7/10

.; S"v

engapa demikianA Eaktu untuk pancaran satu siklus gelombang sama dengan

periode

.; S"$=

Dalam waktu

S"$ ;=

ini gelombang merambat sejauh

S"vv$ ;=

dan sumber bunyi merambat sejauh

.; SSS "v$v = #anjang gelombang adalah jarak

antara dua puncak gelombang yang berurutan. Seperti ditunjukkan pada Gambar 9,

panjang gelombang di depan sumber berbeda dengan panjang gelombang di belakang

sumber. Di depan sumber, yaitu di sebelah kanan Gambar 9, panjang gelombangnya

adalah 8

.S

S

S

S

S "

vv

"

v

"

v ==

... )C*

Di belakang sumber, yaitu di sebelah kiri Gambar 9, panjang gelombangnya adalah

.S

S

S

S

S "

vv

"

v

"

v +=+=

... )*

Gelombang Bunyi dan Efek Doppler


8/10

#ersamaan )>* berlaku untuk semua kemungkinan gerak sumber bunyi dan pendengar

)relati terhadap medium udara* sepanjang garis yang menghubungkan sumber bunyi dan

pendengar itu. (ika pendengar diam,

.%=#v

(ika sumber bunyi dan pendengar keduanya

diam atau memiliki kecepatan yang sama relati terhadap medium,S#

vv =

dan

.S# "" =

(ika arah kecepatan sumber mendekati pendengar dan arah kecepatan pendengar

menjauhi sumber maka pada persamaan )>* p dan sbertanda negati.

Contoh Soal 2

Sebuah sirine mobil polisi memancarkan gelombang bunyi dengan rekuensi

&".9%%=S"Baju gelombang bunyi di udara

m;s.9:%=v

)a* &itunglah panjang

gelombang dari gelombang bunyi itu jika sirine diam. )b* (ika sirine bergerak dengan

laju

km;jam,%>

hitunglah panjang gelombang di depan dan di belakang sirine. )c* (ika

pendengar # berada dalam keadaan diam dan sirine bergerak menjauhi # dengan

kelajuan yang sama, berapakah rekuensi yang didengar oleh pendengar#A

Penyelesaian

Baju sumber bunyi 8

m;s9%km;jam%> ==Sv

Baju gelombang bunyi 8m;s9:%=v

?rekuensi sumber 8

&"9%%=S"

)a* (ika sirine diam, maka

m.9,&"9%%

m;s9:%===

S"

v

)b* #anjang gelombang di depan sirine dapat dihitung dengan #ersamaan )C*,

Gelombang Bunyi dan Efek Doppler >


9/10

m.%9,&"9%%

m;s9%m;s9:% ==

=S

S

"

vv

#anjang gelombang di depan sirine dapat dihitung dengan #ersamaan )*, diperoleh 8

&".$


10/10

DA!"A# P$S"A%A

emansky, Sears. $%%%.Fisika Universitas : %disi Sepulu& 'ilid . (akarta 8 Hrlangga

+nonim. $%%. el*mbang dan !unyi. )online*, )http8;;sta.uny.ac.id;sites;deault;iles;SHI

J$%?SK+J$%D+S+I.doc, diunduh pada tanggal $ Oktober $%=*

Gelombang Bunyi dan Efek Doppler %
http://staff.uny.ac.id/sites/default/files/SERI%20FISIKA%20DASAR.dochttp://staff.uny.ac.id/sites/default/files/SERI%20FISIKA%20DASAR.dochttp://staff.uny.ac.id/sites/default/files/SERI%20FISIKA%20DASAR.dochttp://staff.uny.ac.id/sites/default/files/SERI%20FISIKA%20DASAR.doc

gelombang bunyi gelombang optik

Documents