bab ii bunyi

7/18/2019 Bab II Bunyi

http://slidepdf.com/reader/full/bab-ii-bunyi-56d77fc17f9ba 1/74



Peta Konsep

Bunyi

Efek doppler Superposisi Interferensi Resonansi Pantulan

TarafIntensitas

Audiosonik Infrasonik Ultrasonik Periode

Frekuensi

Amplitudo

Cepat

Rambat

Panjan

!elomban

Fase

"aya #

Intensitas

!as

Cair

Padat

Besaran dasarnya

"iklas

ifikasikan

Berdasarkan frekuensinya

Parameter

dipresentasikan

medium

$enalami ejala



Sifat%sifat elomban bunyi&

a' menalami pemantulan

b' menalami pembiasan

(' menalami interferensi



Pemantulan Bunyi

Per)atikan per(obaan seder)ana berikut&



Pembiasan Bunyi

Balon berisi

karbondioksida



Interferensi Bunyi

F * +,, -. / 0 k -.

Pembankit

frekuensi

Peneras suara Peneras suara

lintasan

,1+ / 2 meter



Pada interferensi bunyi akan terjadi dua

peristi3a1 yaitu&

a' penuatan bunyi 4 interferensikonstruktif5

b' pelema)an bunyi 4 interferensi

distruktif5



Conto)

Sebua) petir terdenar 6 s setela) kilat

terli)at di lanit' Berapaka) jarak petir

tersebut dari kita 7 Ke(epatan bunyi di udarasama denan 88, m9s'

:a3ab&

s * ; < t

* 88, < 6

* 280, m



The Propagation Speedof Sound Wafe (CepatRambat GelombangBunyi)



$enukur Cepat Rambat

Bunyi

a' Cepat rambat bunyi

di dalam .at (air

denan&

B * modulus bulk .at

(air 4=9m0

5ρ * massa jenis .at

(air 4k9m85

ρ

Bv =



b' Cepat rambat bunyi

dalam .at padat

denan&

> * modulus >oun

4=9m0

5ρ * massa jenis .at

padat 4k9m85

ρ

Y v =



(' Cepat rambat bunyi

dalam as

denan&

R * tetapan umum as

* ?18 :9mol K T * su)u mutlak 4K5

$ * massa molekul

relatif as

4k9mol5γ * konstanta @apla(e M

RT v γ =



Berapaka) (epat rambat elomban bunyi

dalam batan loam yan terbuat dari baja7

"iketa)ui modulus >oun baja1 > * 01, < 2,22 Pa dan massa jenis baja * 1? < 2,8 k9m8'

"iket& ditanya& ;

> * 01, < 2,22 Paρ * 1? < 2,8 k9m8



ja3ab&

smv

x

xv

Y v

/5064

108,7

100,2

3

11

=

=

= ρ



-itunla) (epat rambat elomban bunyi

dalam udara pada temperatur absolut 8,,

K' "iketa)ui massa molekul udara1 $* 0?1?< 2,%8 k9mol1 konstanta @apla(e udara1 γ *

2161 dan tetapan umum1 R * ?1826 :9mol'K'



diket&

T * 8,, K

$ * 0?1? < 2,%8 k9molγ * 216,

R * ?1826 :9mol'K

ditanya& ;

ja3ab&

smv

x

x xv

M RT v

/348

108,28

300314,840,1

3

=

=

=

−

γ



Frekuensi dan TinggiNada

Berdasarkan frekuensinya, bunyidibedakan menjadi dua, yaitu:

a. nadaadalah: bunyi yang frekuensinyateratur

b. desah (noise)adalah: bunyi yang frekuensinya tidakteratur



Berdasarkan tinggi-rendahnyafrekuensi, bunyi dibedakan

menjadi tiga, yaitu:a. infrasonik ( f < 20 Hz)

b. audiosonik (20 Hz ≤ f ≤ 20.000

Hz)c. ultrasonik (f > 20.000 Hz)



Penggunaan gelombang ultrasonik:

a. oleh kelelawar

b. kacamata tunanetra untukmenentukan jarak benda.

c. teknik antulan ulsa ultrasonik untukmenentukan ke dalaman air di bawah

kaal dan alatnya disebut fathometer.

dirumuskan: d ! " #∆t



d. untuk mengetahui keretakanada titik- titik sambungan las.

e. $i bidang industri untukmembuat bentuk atau ukuranlubang ada gelas dan baja.

f. $i bidang kedokteran untuk%&' (ultrasonogra)*



Melde’s eperimen



Cepat rambat elomban bunyi

pada da3ai

Berdasarkan ercobaan +elde, daatdisimulkan bahwa:

. ceat rambat gelombang # berbanding

lurus dengan akar tegangan dawai F.

. ceat rambat gelombang # berbandingterbalik dengan akar massa dawai m

. ceat rambat gelombang # berbandinglurus dengan akar anjang dawai l



se(ara matematisdirumuskan&

"enan &

; * (epat rambatelomban bunyi padada3ai 4m9s5

F * aya teananda3ai 4=5

l * panjan da3ai 4m5

m * massa da3ai 4k5

µ * massa tiap satuanpanjan 4k9m5

* m9l µ F v

atau

m Fl v

=

=



Sour!es of Sound(Sumber"Sumber Bunyi)



#a$ai (String)

Pola 'elombangada senar

Nada $asar/Base

Tone (f o* /harmonikertama:

Nada atasertama /The First0#ertone

(f ,*/harmonik kedua:

S SP

atau

SS

S

P P

l * λ2 atau λ2 * l

λ 21=l l 2=λ



Nada atas kedua/ The&econd 0#ertone (f -* /

harmonik ketiga:

Nada atas ketiga(f .* / harmonik ke

emat:

SSSS

P PP

atau

P P P P

S S S SS

l* 0λ8 atau λ8 * l

223 λ =l l

32

2 =λ



%re&uensi yang dihasil&an'

a nada dasar

l

vv f

o

o

2

==

λ



b. nada atas ertama

===

l v

l vv f

22

1

1λ



! nada atas &e &edua

===

l v

l

vv f 2

3

3

22

2λ



d. nada atas ke tiga

====

l

v

l

v

l

vv f

242

2

13

3

λ



sehingga perbandingan frekuensidapat dirumuskan:

...:3:2:1...:::21 = f f f o



jika:

maka frekuensi nada dasar dapatdirumuskan ( hukum Marsene):

A F

m Fl F v

ρ µ ===

A F

l m Fl

l F

l f o

ρ µ 21

21

21 ===



dari uraian di atas dapat disimpulkan:

( ) ( )

( )

,...2,1,0

2

1)1(

2

11

1

2,1

=

+

=+=

+=

+=

+=+=

∑ ∑∑∑

n

F

l

n f n f

nl

Perut Simpul sehingga

nSimpul n Perut

on

n

µ

λ



Uji nyali

Dawai piano yang panjangnya 0,5 m dan

massanya 102 !g di"#gang!an 200 $, ma!a

nada dasa% piano adala& '#%%#!#nsi**..+nown : Un!nown : o

l 0,5 m

m 102 !g

- 200 $



ol"ion

( )

( ) ( )

Hz f

f

f

m

l F

l f

o

o

o

o

100

000.10

10

5,0200

5,02

1

.

2

1

2

=

=

=

=

−



/ola #lom'ang pada /ipa

%gana

/ipa %gana #%'!a

nada dasa% ( o):

nada a"as p#%"ama ( 1):

PP

S

l= ½ λo atau λo= 2lf0= v/2l

S S

P P P

l = λ1 atau λ1 = lf1 = v/l



nada atas ke dua(f -*:

makaerbandinganfrekuensinya:

f 1 : f , : f -: . . . : :

: : .

2ukum Bernoulli 3

PPPP

SSS

223 λ =l

l 322 =λ

l v f 23

2 =



"ari uraian di atas dapat disimpulkan&

( )

( ) ( )

,...2,1,02

11

11

2

1

0

21

=

+=+=

+=+=

+=+=

∑ ∑

∑∑

nl

vn f n f

nl S P

n P

nS

n

nλ



Pia 0rgana Tertutu

nada dasar (f 1*:

nada atasertama (f ,*:

P

S

l ataul 44

1

00 == λ λ

P P

SS

l

atau

l

3

4

4

3

1

1

=

=

λ

λ



nada atas ke dua(f -*:

%re&uensi yang

dihasil&an pada setiappola gelombang'

nada dasar'

nada atas pertama:

PPP

SS

S

l

atau

l

5

4

4

5

2

2

=

=

λ

λ

l vv f 40

0 ==λ

==

l vv f 4

31

1λ



nada atas ke dua 4f05&

perbandinan frekuensi&

f,& f2& f0& ' ' ' *2& 8& +& ' ' '

-ukum Bernoulli II

berdasarkan uraian diatas dapat disimpulkan&

==

l

vv f

45

2

2λ

( ) ( )

l

vn f n f

nl

n perut simpul

n

n

4

1212

4

1)12(

1

0 +=+=

+=

+==∑ ∑λ



esonansi ialah : peristi!a ikut bergetarn"a suatubenda karena ada benda lain bergetar#s"arat terjadin"a resonansi :kedua frekuensi sama atau frekuensi "ang satumerupakan kelipatan frekuensi "ang lain#$ontoh peristi!a resonansi:a# dua garpu tala "ang kotak bun"in"a dipasang

berhadapan akan men"ebabkan garpu lainbergetar ketika salah satu garpu digetarkan#b# senar gitar "ang digetarkan akan menggetarkan

udara "ang ada di dalam kotak #$# %dara "ang ada di dalam kolom udara akanbergetar jika garpu tala di atasn"a digetarkan#



Per)atikan ambar& dirumuska&P P

PS

S

Sl,*42965λ

l2* 48965λ

air

air

( ),...2,1,012 4

1

=+=

nnl n λ



3ki contohe rek

&epotong da!ai "ang kedua ujungn"a terikatmemiliki panjang l = ' m massa jenis linear µ = 0 g/m menghasilkan frekuensi nada dasar

f0 = 20 *+#a# *itung ga"a tegangan da!ai,b# -erapa besar frekuensi dan panjanggelombang pada nada dasar atas

pertama.$# entukan frekuensi dan panjanggelombang pada da!ai untuk nada ataskedua#



Penyelesaian &

diket&

l * + m

µ * 6,9m

* 6, < 2,%8k9m

f, * 0, -.

ditanya&

a' Fb' f2 dan λ2

(' f0 dan λ0'

ja3ab &

a' aya teanan tali

( )( ) N F

x F

f l F

F

l f

16001042054

4

2

1

322

2

0

2

0

==

=

=

−

µ

µ



b' frekuensi nada atas

pertama 4n *25

fn * 4n D25f,

f2 * 42 D250,

f2 * 6, -.

l *4n D25λn

+ * 42 D 25 λ2

λ2 * + m

(' frekuensi nada atas

kedua 4n *05

fn * 4n D25f,

f0 * 40 D 250,

f0 * , -.

l *4n D25λn

+ * 40 D 25 λ0

λ0* 40985+ m

λ0* 8188 m



Sebuah pipa organa terbu&ayang panangnya * m

menghasil&an dua fre&uensiharmoni& yang berturut"turutadalah +,- ./ dan +01 ./Berapa !epat rambat bunyipada pipa organa tersebut2



diket:

l ! m

f n ! 41 25f n6, ! 478 25

ditanya: #

jawab:

smv

x xl xv

l v

l

vnn

l vn

l vn f f nn

/340

2285285

285

2)12(41045

2)1(

2)2(1

===

=

−−+=−

+−+=−+



Sebuah pipa organa tertutup memiliki panjang 50 cm. Jika cepat rambat bunidi udara saat itu !"0 m#s$ tentukanfrekuensi nada dasar f 0$ nada atas

pertama f % dan nada atas ke dua f 2.

diket& ditana& f 0$ f %$ f 2

l ' 50 cm ' 0$5 m

' !"0 m#s



nada atas ertama (n!*

f n ! (n 6 *f 1

f , ! (9 6 * 1

f , ! 9 1 ! 81 25

nada atas kedua (n!*

f - ! (9 6 *1

f - ! 8 9 1f - ! ;81 25



jawab: nada dasar (n !1*

( )l vn f n4

12 += ( ) Hz f

x x f

170

5,04

340

102

0

0

=+=



Sebuah pipa organa terbuka (A)

dengan panjang 45 cm terjadi 3

buah simpul. Nada pipa organaini beresonansi dengan pipa

organa lain yang tertutup (B)

serta membentuk buah

simpul. !entukan panjang pipa

organa tertutup.



diket"

pipa organa terbuka (A)"

lA # 45 cm$ % simpul " 3

pipa organa tertutup (B)"

% simpul "

ditanya" lB



ja&ab"

pipa organa

terbuka (A)"

% simpul # 3

n ' # 3

n #

maka"

( ) A

nl vn f 2

1+=

( )

v f

v f

x

v f

30

1

0

3

45212

2

2

2

=

=

+=



pipa organa

tertutup (B)"

% simpul # n ' #

n #

maka"

( ) B

nl

vn f

412 +=

( )

B

B

l

v f

l

v x f

4

3

4112

1

1

=

+=



karena terjadi resonansi maka"

cml

xl

l

v

v

f f

B

B

B

5,22

30

4

3

4

3

30

1

12

=

=

=

=



ntensitas dan !ara* ntensitas

Bunyi

3ntensitas 'elombang Bunyi

adalah: energi ang dipindahkan

per satuan luas per satuan aktuatau daa per satuan luas.

secara matematis dirumuskan:

A

P I =



dengan:

3 ! intensitas gelombang bunyi(</m-*

P ! daya gelombang (<*

= ! luas enamang bola (m-*

Sumber

bunyi

20



engurangan intensitas sumber

bunyi akibat ertambahan jarak darisumber bunyi dirumuskan:

2

1

2

2

2

1

2

2

2

1

214:4:

r

r

I

I

r

P

r

P

I I

=

= π π



karena intensitas berbanding lurusdengan kuadrat amlitudo ym,

maka dieroleh:

2

1

1

2

r

r

m

m =



jika terdaat n sumber bunyi makaintensitas total sumber bunyi

dirumuskan:

3tot ! 3, 6 3- 6>> 6 3n ! n3



!ara* ntensitas Bunyi

adalah logaritma perbandingan antara

intensitas bunyi dengan intensitas ambangpendengaran.

+irumuskan"

dengan"

! " tara* intensitas (dB)

" intensitas bunyi (,-m). " intensitas ambang pendengaran

"/( ,-m

0log10 I

I TI =



?ontoh:

Taraf intensitas bunyi yangdihasil&an oleh nyamu& di suatutempat adalah +- dB

a 3pabila ada n e&or nyamu& yangindenti&4 tentu&an hubungan

umlah nyamu& terhadap taraf

intensitas se!ara matemati&b Berapa taraf intensitas yangbaru i&a ada *- e&or nyamu&2



-ubunan antara taraf

intensitas dan jaraksumber bunyi&

dari pers&

maka&

12

2

212

2

2

2

1

1

2

I r

r I

r r

I I

=

=

1

212

2

112

2

2

1

0

12

2

20

2

112

0

22

log20

log20

log10log10

log10

log10

r

r TI TI

r

r TI TI

r

r

I

I TI

r I

r I TI

I

I TI

−=

+=

+=

=

=



ela"angan -un"i:adalah: interferensi "ang terjadi akibatsuperposisi dua buah gelombang denganfrekuensi "ang sedikit berbeda danmerambat dalam arah "ang sama sehingga

menghasilkan ken"aringan bun"i "angberubahubah se$ara periodik#&atu la"angan bun"i terdiri dari: dua bun"ikeras atau dua bun"i lemah "ang terjadi

se$ara berurutan#1 la"angan: keraslemahkeras ataulemahkeraslemah



Frekuensi pelayanan dirumuskan&

fp * f2 / f0

denan&

fp * frekuensi pelayanan 4banyak

layanan9sekon5f2 * frekuensi elomban 2 4-.5

f0 * frekuensi elomban 0 4-.5



Conto)&

"ua bua) senar yan indentik memberikan nada

dasar denan frekuensi 6,, -.' Bila teanan

sala) satu da3ai ditamba) 0 1 berapa

frekuensi pelayanan yan terjadi 7

"iket&

f2 * 6,, -. F2 * F

F0 * 2,0 F * 21,0F

"itanya& fp



Efek "oppler

Se(ara umum

dirumuaskan&

denan&

fp * frekuensi yan

diterima pendenar

fs * frekuensi sumberbunyi

; * (epat rambat bunyi

; s* ke(epatan sumber

bunyi ; p * ke(epatan

pendenar

s

s

p

p

s

s

p

p

vv

f

vv

f

atau

f vvvv f

±=±

±±=



bila terdapat anin yan ber)embus

denan ke(epatan ; a1 maka efek doppler

dirumuskan&

( )

( ) s sa

pa

p f vvv

vvv

f ±±

±±=



Conto)&

Sebua) ambulans bererak denan

ke(epatan 881+ m9s sambil membunyikan

sirenenya pada frekuensi 6,, -.' Seoranpenemudi truk yan bererak berla3anan

ara) denan denan ke(epatan 061 m9s

mendenar bunyi sirene ambulan' Berapa

frekuensi yan dia denar saat mobil

salin mendekat 7

bab ii bunyi

Documents