Gelombang Bunyi

Gelombang Bunyi

1. Pengertian gelombang bunyi
Gelombang bunyi merupakan salah satu contoh dari gelombang mekanik, yaitu gelombang merambat memerlukan zat perantara (medium perantara). Gelombang bunyi adalah gelombang mekanik yang berbentuk gelombang longitudinal, yaitu gelombang yang arah rambatannya sejajar dengan arah getarannya. Gelombang bunyi dihasilkan oleh benda yang bergetar, benda yang bergetar disebut sumber bunyi. karena bunyi dihasilkan oleh benda yang bergetar, maka kuat kerasnya bunyi tergantung pada amplitudo getarannya. makin besar amplitudo getarannya makin keras bunyi terdengar dan sebaliknya makin kecil amplitudo terdengar, maka makin lemah bunyi yang terdengar. Gelombang bunyi berdasarkan daya pendengaran manusia dibedakan menjadi tiga, yaitu audiosonik, infrasonik, dan ultrasonik. Audiosonik adalah daerah gelombang bunyi yang dapat didengar oleh telinga manusia yang memiliki frekuensi berkisar anatar 20 hingga 20.000 Hz. Infrasonik yaitu  gelombang bunyi yang memiliki frekuensi dibawah 20 Hz. Sedangkan ultrasonik adalah gelombang bunyi yang memiliki frekuensi diatas 20.000 Hz. baik gelombang infrasonik maupun ultrasonik tidak dapat didengar oleh telinga manusia.

2. Sumber bunyi
Sumber bunyi adalah sesuatu yang bergetar. untuk meyakinkan hal ini tempelkan jari pada tenggorokkan selama anda berbicara, maka terasalah suatu getaran. bunyi termasuk gelombang longitudinal. Alat-alat muik seperti gitar, biola, harmonika, dan seruling termasuk sumber bunyi. pada dasarnya sumber getaran semua alat musik itu adalah dawai dan kolom udara. sebuah gitar merupakan suatu alat musik yang menggunakan dawai/senar sebagai sumber bunyinya. gitar dapat menghasilkan nada-nada yang berbedaa dengan jalan menekan bagian tertentu pada senar itu, saat dipetik. getaran pada senar gitar yang dipetik itu akan menghasilkan gelombang stasioner pada ujung terikat.

3. Intensitas dan taraf intensitas bunyi
Energi gelombang bunyi yang menembus permukaan bidang setiap satu satuan luas tiapdetiknya disebut intensitas bunyi. Apabila suatu sumber bunyi mempunyai daya sebesar P watt, maka besarnya intensitas bunyi di suatu tempat yang berjarak r dari sumber bunyi dapat dinyatakan sebagai berikut :

  

keterangan :
I = Intensitas bunyi (watt/m²)
P = daya sumber bunyi (watt, joule/s)
A = luas permukaan yang ditembus gelombang bunyi (m²)
r = jarak tempat dari sumber bunyi (m)

Sebuah speaker aktive dengan daya 20 W mampu memancarkan bunyi secara berkesinambungan. Jika seseorang berada pada jarak 2 m dari speaker tersebut maka intensitas bunyi yang diterima oleh orang tersebut adalah ..... 
a. 0,12 Watt/m2 
b. 0,26 Watt/m2 
c. 0,39 Watt/m2 
d. 0,42 Watt/m2 
e. 0,64 Watt/m2 

Jawaban : C 
Pembahasan : 
Daya sumber P = 20 Watt 
Radius R = 2 m

Taraf Intensitas 

Intensitas ambang pendengaran (Io), yaitu intensitas bunyi terkecil yang masih mampu didengar oleh telinga, sedangkan intensitas ambang perasaan, yaitu intensitas bunyi yang terbesar yang masih dapat didengar telinga tanpa menimbulkan rasa sakit. Taraf Intensitas bunyi merupakan perbandingan nilai logaritma antara intensitas bunyi yang diukur  dengan intensitas ambang pendengaran (Io) yang dituliskan dalam persamaan :

Keterangan :
TI = taraf intensitas bunyi (dB = desi bell)
I = intesitas bunyi (watt.m^-2)
Io = intensitas ambang pendengaran (Io = 10^-12 watt.m^-2)

4. Cepat Rambat Bunyi
Cepat rambat bunyi tidak bergantung pada tekanana udara. Jadi, jika terjadi perubahan tekanan udara, cepat rambat bunyi tidak berubah. Cepat rambat bunyi bergantung pada suhu. semakin tinggi suhu udara, semakin besar ceoat rambat bunyi. Di daerah pegunungan, cepat rambat bunyi lebih lambat dari pada cepat rambat bunyi dikawasan pantai. Di udara, cepat rambat bunyi bergantung pada jenis partikel yang membentuk udara tersebut. 
Persamaan cepat rambat bunyi sebagai berikut :

Keterangan : V = Kecepatan (m/s)

                      s  = Jarak (m)

                      t  = waktu (s)

Jika yang diketahui frekuensi (f), panjang gelombang (λ), atau periode (T) maka menggunakan rumus dibawah ini:

V = λ x f, atau V = λ / T

Nah setelah mengetahui rumus-rumusnya, sekarang kita lanjut ke contoh soal dan pembahasannya berikut ini :

1. Jika cepat rambat bunyi 400 m/s, tentukan frekuensi dan periode gelombang bunyi jika panjang gelombang 10 meter!

Pembahasan:

Diketahui : V = 400 m/s

                λ  = 10 meter

Ditanya    : a. frekuensi (f),

                 b. Peridoe (T)

Jawab       : a. V  = λ x f

                     f   = V 

                            λ
                     f   = 400 = 40 Hz

                             10 

                   

                 b. V = λ 

                           T

                     T = λ 

                           V

                     T = 10   = 1/40 sekon

                           400 

SIFAT-SIFAT GELOMBANG BUNYI

1. Pemantulan Gelombang Bunyi

gelombang bunyi tidak berhenti saat bertemu dengan batas medium atau saat bertemu dengan sebuah penghalang, tetapi akan memantul. Hukum pemantulan gelombang, sudut datang = sudut pantul juga berlaku pada gelombang bunyi.

Pemantulan bunyi ini dapat dimanfaatkan untuk mengukur jarak antara kedua tempat.
Pemantulan gelombang bunyi oleh  dan permukaan akan mengarah pada satu dari dua fenomena alamiah, yaitu gaung dan gema.

2. Pembiasan Gelombang BunyiGelombang bunyi yang merambat dari satu medium ke medium lain dengan kerapatan berbeda, akan mengalami pembiasan gelombang bunyi. Peristiwa pembiasan dalam kehidupan kita, misalnya pada malam hari bunyi petir terdengar lebih keras dari pada siang hari. Hal ini disebabkan karena pada siang hari diatas lebih dingin daripada di lapisan bawah. 

Karena cepat rambat bunyi pada suhu dingin lebih kecil daripada suhu panas maka kecepatan bunyi di lapisan udara atas lebih kecil daripada di lapisan 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 ke lapisan udara bawah.

3. Difraksi Gelombang BunyiDifraksi gelombang bunyi adalah pembelokan arah gerak gelombang bunyi saat melewati suatu celah atau bertemu dengan penghalang pada lintasan geraknya.

Gelombang bunyi memiliki panjang gelombang dalam rentang beberapa sentimeter sampai dengan beberapa meter (dibandingkan dengan gelombang cahaya yang panjang gelombangnya berkisar 500 nm). Seperti yang telah kita ketahui bahwa gelombang yang panjang gelombangnya lebih panjang akan mudah didifraksi.

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

4. Interferensi Gelombang BunyiGelombang bunyi mengalami gejala perpaduan gelombang dengan memerlukan dua sumber bunyi yang koheren. Interferensi bunyi dibedakan menjadi dua yaitu interferensi konstruktif atau penguatan bunyi dan interferensi destruktif atau pelemahan bunyi. Misalnya waktu kita berada di antara dua buah loudspeaker dengan frekuensi dan amplitudo yang sama atau hampir sama
maka kita akan mendengar bunyi yang keras dan lemah secara bergantian.

5. Resonansi Resonansi adalah ikut bergetarnya molekul udara dalam kolom udara akibat getaran benda, dalam beberapa alat musik akan menimbulkan efek bunyi yang merdu. Peristiwa resonansi terjadi sesuai dengan getaran udara pada pipa organa tertutup. Jadi, resonansi pertama akan terjadi jika panjang kolom udara di atas air ¼ λ, resonansi ke dua ¾ λ, resonansi ke tiga 5/4 λ, dan seterusnya. 

HUKUM NEWTON I, II, DAN III.

HUKUM DASAR DALAM BIOMEKANIK

      Dalam biomekanika memakai hukum dasar yang dirumuskan oleh Isaac Newton (1643-1727) untuk mempelajari gerakan mekanik pada manusia dan hewan. Newton mula-mula mengembangkan hukum gerakan dan menjelaskan gaya tarik gravitasi antara dua benda.
       Lebih dari dua abad hukum gerakan Newton merupakan landasan bagi ilmu mekanika. Namun1 pada abad ke XX tampaknya hukum Newton tidak mampu menyatakan skala atom dan kecepatan cahaya (3 x 108 mS-1).
       Hukum newton sangat memadai dan banyak penggunaannya didalam bidang astronomi, geologi, biomekanik dan tehnik. Ada 3 hukum dasar mekanika yang dicetuskan oleh Newton yaitu :
1. Hukum Newton Pertama
2. Hukum Newton Kedua
3. Hukum Newton Ketiga

1. Hukum Newton Pertama

       Hukum Newton ini disebut pula hukum inersia (Hukum Kelembaman). Ini berarti bahwa benda itu mempunyai sifat mempertahankan keadaannya, apabila benda itu sedang bergerak maka benda itu akan bergerak terus. Demikian pula benda itu sedang tidak bergerak maka benda itu bersifat malas untuk mulai bergera. Dapat pula dikatakan bahwa semua obyek/benda akan bergerak apabila ada gaya yang mengakibatkan pergerakan itu. Pandangan ini disimpulkan sebagai hukum newton yang  berbunyi :

" setiap obyek berlangsung dalam keadaan istirahat, atau bergeraj yang sama pada suatu garis lurus. kecuali benda itu dipaksa untuk berubah keadaan oleh gaya yang bekerja padanya. "

       Hukum Newton pertama inii dipakai untuk mengukur suatu pengamatan. Sifat lembam ini dapat kita amati, misalnya ketika mengeluarkan saus tomat dari botol dengan mengguncangnya. Pertama, kita memulai dengan menggerakan botol ke bawah; pada saat kita mendorong botol ke atas, saus akan tetap bergerak ke bawah dan jatuh pada makanan. Kecenderungan sebuah benda yang diam untuk tetap diam juga diakibatkan oleh inersia alias kelembaman. Misalnya ketika kita menarik selembar kertas yang ditindih oleh tumpukan buku tebal dan berat. Jika lembar kertas tadi ditarik dengan cepat, maka tumpukan buku tersebut tidak bergerak.

2. Hukum Newton Kedua

"Jika suatu gaya total bekerja pada benda, maka benda akan mengalami percepatan, di mana arah percepatan sama dengan arah gaya total yang bekerja padanya. Vektor gaya total sama dengan massa benda dikalikan dengan percepatan benda. "

     Apabila ada gaya yang bekerja pada suatu benda maka benda akan mengalami suatu percepatan yang arahnya sama denga arah gaya. percepatan (a) dan gaya (F) adalah sebanding dalam besaran. Apabila kedua besaran ini sebanding maka salah satu adalah dengan hasil perkalian bilangan konstan. Maka hubungan gaya (F) dan percepatan (a) oleh Newton dirumuskan :

F = m . a

keterangan :
m = massa benda atau massa inisial (kg)
a = percepatan (m.S-2)
F = Gaya (kg. m.s-2) / (N)

massa benda berlainan dengan berat benda, massa benda adalah kuntitass skalar sedangkan berat benda adalah gaya gravitasi yang bekerja pada benda tersebut dan merupakan kuantitas vektor (Fg = Gaya Gravitasi, Fg = m . g)

3. Hukum Newton Ketiga
    Bilamana suatu benda A memberi gaya F pada suatu benda B, pada waktu bersamaan benda B memberi gaya R pada benda A, gaya R sama dengan gaya F tetapi mempunyi arah yang berlawanan. Hasil pengmatan Newton disimpulkan sebagai hukum Newton Ketiga yang berbunyi :

"Untuk setiap aksi, selalu ada reaksi yang arahnya berlawanan"

 Persamaan Hukum III Newton di atas juga bisa kita tulis sebagai berikut :

Faksi = -Freaksi

Hukum Newton III dikenal dengan julukan hukum aksi-reaksi. Ada aksi maka ada reaksi, yang besarnya sama dan berlawanan arah. Kadang-kadang kedua gaya tersebut disebut pasangan aksi-reaksi. Ingat bahwa kedua gaya tersebut (gaya aksi-gaya reaksi) bekerja pada benda yang berbeda. Berbeda dengan Hukum I Newton dan Hukum II Newton yang menjelaskan gaya yang bekerja pada benda yang sama.

        Gaya aksi dan reaksi adalah gaya kontak yang terjadi ketika kedua benda bersentuhan. Walaupun demikian, Hukum III Newton juga berlaku untuk gaya tak sentuh, seperti gaya gravitasi yang menarik buah mangga kesayangan anda. Ketika kita menjatuhkan batu, misalnya, antara bumi dan batu saling dipercepat satu dengan lain. batu bergerak menuju ke permukaan bumi, bumi juga bergerak menuju batu. Gaya total yang bekerja pada bumi dan batu besarnya sama. Bumi bergerak ke arah batu yang jatuh karena massa bumi sangat besar maka percepatan yang dialami bumi sangat kecil (Ingat hubungan antara massa dan percepatan pada persamaan hukum II Newton). Walaupun secara makroskopis tidak tampak, tetapi bumi juga bergerak menuju batu atau benda yang jatuh akibat gravitasi. Bumi menarik batu, batu juga membalas gaya tarik bumi, di mana besar gaya tersebut sama namun arahnya berlawanan.