KEGIATAN PEMBELAJARAN 3 (GELOMBANG BUNYI)

*TUJUAN PEMBELAJARAN*

*  Mengidentifikasi konsep intensitas dan taraf intensitas

* Menganalisis Konsep Efek Doppler

* Melakukan Percobaan mengenai konsep Efek Doppler dalam kehidupan sehari-hari menggunakan         alat sederhana  

*MATERI*

~ yuk simak pembelajaran dengan selalu bersemangat dan terus merasa ingin tahu ~

*Intensitas dan Taraf Intensitas*

Ketika bel tanda masuk sekolah berdering, pernahkah Anda tidak mendengarnya dengan jelas? Kira-kira kenapa hal itu bisa terjadi? Anda sudah pasti bisa menduga bahwa Anda tidak bisa mendengar dengan jelas karena posisi Anda yang agak jauh dari bel sebagai sumber bunyinya. Sebaliknya jika Anda berada dekat dengan sumber bunyi, tentu terdengar dengan jelas bahkan kadang sampai memekakkan telinga. Inilah yang dinamakan dnegan Intensitas Bunyi.

a. Intensitas Bunyi

Intensitas adalah besaran untuk mengukur kenyaringan bunyi. Intensitas bunyi yaitu energi bunyi yang tiap detik (daya bunyi) yang menembus bidang setiap satuan luas permukaan secara tegak lurus.

Rumus intensitas bunyi di suatu titik oleh beberapa sumber bunyi

Keterangan :

I : Intensitas bunyi (W/m2)

P : Energi tiap waktu atau daya (W)

A : Luas (m2)

Dapat diketahui intensitas gelombang bunyi pada suatu titik berbading terbalik dengan kuadrat jaraknya dari sumber bunyi, maka perbandingan intensitas bunyi di dua tempat yang berbeda jaraknya terhadap satu sumber bunyi adalah :

Ternyata kuat bunyi yang terdengar oleh telinga tidak berbanding lurus dengan besarnya intensitas bunyi. Misalnya, jika intensitas awal 10-5 Wm-2 dan dinaikkan menjadi 2 x 10-5 Wm-, ternyata telinga kita tidak mendengar bunyi dua kali lebih kuat, bahkan telinga merasa mendengar bunyi yang hampir sama kuatnya. Oleh karena jangkauan intesitas bunyi yang dapat didengar manusia sangat besar maka dibuatlah suatu besaran yang menyatakan intensitas dalam bilangan yang lebih kecil. Besaran ini dinamakan taraf intensitas bunyi disingkat TI.

b. Taraf Intensitas Bunyi

Yang dimaksud dengan taraf intensitas bunyi adalah logaritma perbandingan antara intensitas bunyi dengan intensitas ambang pendengaran

keterangan:

TI = taraf intensitas bunyi (dB decibel)

I = intensitas bunyi (watt/m2)

Io = intensitas ambang pendengaran (Io= 10-12 Watt/m2)

Jika terdapat beberapa sumber bunyi yang identik maka taraf intensitasnya menjadi :

keterangan:

n = jumlah sumber bunyi

simak video berikut ini yuukk, agar lebih memahami mengenai intensitas dan taraf intensitas bunyi!

https://youtu.be/oX9mqwgXFXA

Contoh Soal

1. Intensitas gelombang bunyi pada jarak 5 m dari sumber bunyi adalah 2×10-4 watt/m². Pada jarak 10 m dari sumber bunyi intensitasnya adalah ...

*Efek Doppler*

Efek Dopler adalah perubahan frekuensi atau panjang gelombang yang diterima oleh pengamat, jika sumber suara/gelombang bergerak relatif terhadap pengamat/pendengar. Ketika sumber bunyi dan pengamat bergerak saling mendekati maka pengamat akan mendengar frekuensi yang lebih tinggi daripada frekuensi bunyi yang dipancarkan sumber bunyi tanpa adanya gerak relatif. Begitupun ketika sumber bunyi dan pengamat saling menjauh maka frekuennsi yang didengar oleh pengamat akan terdengar lebih rendah daripada frekuensi sumber bunyi tanpa adanya gerak relatif.  

Contoh efek Dopler dapat dilihat pada gambar dibawah. 

Pada saat sumber suara diam, kedua penerima mendengar besar frekuensi yang sama. Saat sumber suara bergerak, salah satu penerima mendengar frekuensi yang lebih besar dari sebelumnya dan penerima lain mendengar frekuensi yang lebih kecil dari sebelumnya. Persamaan Efek Doppler adalah :

Keterangan :

fp = frekuensi pendengar (Hz)

fs = frekuensi sumber bunyi (Hz)

vp = kecepatan pendengar (m/s)

vs = kecepatan sumber bunyi (m/s)

v = cepat rambat udara (340 m/s)

Analogi kereta sebagai gelombang

Sumber : http://profmikra.org/?p=298)

Perhatikan gambar kereta api di atas. Analogikan kecepatan kereta identik dengan kecepatan rambat gelombang. Panjang gerbong kereta api sekitar 12,5 meter. Jika kereta bergerak dengan kecepatan 72 km/jam = 20 m/s maka kita dapat identikkan dengan gelombang sebagai berikut :

λ = 12,5 m

v= 20 m/s

Maka frekuensi gelombang adalah

f = v . λ = 20 . 12,5 = 1,6 Hz.

Atau periode gelombang adalah

T = 1/f = 0,625 s.

Ini artinya, tiap gerbong akan melewati kita yang sedang berdiri setiap 0,625 detik.

Sekarang, bagaimana jika berjalan ke arah datangnya kereta? Kalau ini dilakukan maka Anda akan melihat datangnya gerbong lebih cepat. Gerbong berikutnya akan mencapai kita lebih cepat. daripada kalau kita berdiri. Ini berarti periode tibanya gerbong yang kita ukur lebih kecil atau frekuensi yang kita ukur lebih besar.

Sebaliknya, pada saat bersamaan kita bergerak searah gerak kereta, maka gerbong berikutnya akan mencapai kita lebih lambat. Periode tibanya gerbong yang kita deteksi menjadi lebih panjang. Atau frekuensi yang kita ukur menjadi lebih kecil. Jadi frekuensi tibanya gerbong yang kita ukur sangat bergantung pada keadaan kita. Diam, bergerak ke arah datangnya kereta, atau bergerak searah gerak kereta akan menghasilkan catatan frekuensi yang berbeda. Hal serupa bergantung pada gelombang. Dan fenomena ini dinamakah efek Doppler.

Yukk simak video berikut untuk penjelasan lebih lanjut mengenai Efek Dopper!

https://youtu.be/PhHKk2hM_Qk

Contoh Soal 

1. Setelah kamu mengetahui rumus efek Doppler di atas, sekarang kita kerjakan contoh soal ini yuk! 1. Sebuah kereta api bergerak dengan kecepatan 72 km/jam mendekati stasiun sambil membunyikan peluit yang berfrekuensi 940 Hz. Kecepatan bunyi di udara 340 m/s. Bunyi yang didengar oleh orang yang beada di stasiun berfrekuensi…

2. Sumber bunyi memancarkan bunyi dengan frekuensi 500 Hz saling mendekat dengan pendengar. Kecepatan sumber bunyi 40 m/s dan kecepatan pendengar 50 m/s. Jika kecepatan bunyi di udara adalah 340 m/s, frekuensi bunyi yang didengar oleh pendengar adalah…

Share:

Read More

KEGIATAN PEMBELAJARAN 2 (Gelombang Bunyi)

*TUJUAN PEMBELAJARAN*

*  Mengidentifikasi dawai dan pipa organa serta penerapannya dalam kehidupan sehari-hari.

* Membuat kesimpulan mengenai hasil diskusi mengenai percobaan terkait pipa organa dan                       mempresentasikannya.  

  

*MATERI*

~ yuk simak pembelajaran dengan selalu bersemangat dan terus merasa ingin tahu ~ 

 *Alat Penghasil Bunyi*

a. Dawai

Ketika Anda memainkan gitar di bagian depan (dekat leher gitar), pasti bunyinya nyaring. Itu artinya, semakin pendek jaraknya, frekuensinya semakin tinggi (berbanding terbalik). Begitu pula dengan massa jenis, dan luas permukaan senarnya. Yang dimaksud dengan luas permukaan senar di sini penampang dari senar / dawai dan tentu kecil sekali kan penampangnya?Artinya, semakin kecil luas permukaannya maka frekuensinya besar. Adapun variabel yang berbanding lurus terhadap frekuensi adalah gaya. 

Coba kamu memetik gitar dengan lebih kencang, pasti suaranya lebih nyaring. Bandingkan dengan petikan yang lembut dan pelan, pasti bunyi yang keluar akan lebih rendah.

Gitar merupakan alat musik yang menggunakan dawai sebagai sumber bunyinya. Gitar dapat menghasilkan nada-nada yang berbeda dengan jalan menekan bagian tertentu pada senar itu saat dipetik. Nada yang dihasilkan dengan pola paling sederhana disebut nada dasar, kemudian secara berturut-turut pola gelombang yang terbentuk menghasilkan nada atas ke 1, nada atas ke 2, nada atas ke 3 dan seterusnya. Baca dengan baik uraian tentang nada-nada pada dawai.

Nada Dasar

Nada Dasar terjadi apabila sepanjang dawai terbentuk 1/2 gelombang seperti pada gambar. Tali dengan panjang L membentuk ½ λ, 

Sehingga : L = ½ λ maka λ = 2L. Maka frekuensi nada dasar adalah

Nada Atas ke-1

Nada atas ke 1 terjadi apabila sepanjang dawai terbentuk 1 gelombang. Tali dengan panjang L membentuk 1 λ. 

L = 1 λ maka λ = L

Frekuensi nada atas ke 1 adalah 

Nada Atas ke-2 

Nada atas ke 2 terjadi apabila sepanjang dawai terbentuk 1 ½ gelombang. Tali dengan panjang L membentuk 1 ½ λ atau 3/2 λ

L = 3/2 λ maka λ = 2/3 L

Frekuensi nada atas ke 2 adalah 

Berdasarkan data diatas dapat diambil kesimpulan bahwa frekuensi nada atas ke n

Frekuensi-frekuensi dan seterusnya disebut frekuensi alami atau frekuensi resonansi.

Perbandingan frekuensi-ferkuensi di atas, yaitu

b. Pipa Organa

Adapun sumber bunyi yang menggunakan kolom udara sebagai sumber getarnya disebut juga pipa organa contohnya pada seruling, terompet, atau piano. Pipa organa dibagi menjadi pipa organa terbuka dan pipa organa tertutup.

1. Pipa organa terbuka

Nada dasar 

Jika sepanjang pipa organa terbentuk 1/2 gelombang, maka nada yang dihasilkannya disebut nada dasar

L = ½ λ maka λ = 2L

sehingga persamaan frekuensi nada dasar untuk pipa organa terbuka

Nada atas ke-1

Jika sepanjang pipa organa terbentuk 1 gelombang , maka nada yang dihasilkannya disebut nada atas ke 1. Pipa organa dengan panjang L, dimana 

L = 1 λ maka λ = L

Frekuensi nada atas ke 1 adalah

Nada atas ke-2 

Jika sepanjang pipa organa terbentuk 3/2 gelombang , maka nada yang dihasilkannya disebut nada atas ke 2. Pipa organa dengan panjang L, dimana 

L = 3/2 λ maka λ = 2/3 L

Persamaan nada atas ke 2 yaitu

Berdasarkan data diatas dapat diambil kesimpulan bahwa frekuensi nada atas ke n pada pipa organa terbuka dapat ditentukan dengan rumus

Perbandingan frekuensi nada-nada yang dihasilkan oleh sumber bunyi berupa pipa organa terbuka dengan frekuensi nada dasarnya merupakan bilangan bulat dengan perbandingan

2. Pipa organa tertutup

Nada dasar 

Jika sepanjang pipa organa terbentuk 1/4 gelombang, maka nada yang dihasilkannya disebut nada dasar. Persamaan pipa organa tertutup untuk nada dasar adalah

Nada atas ke-1

Jika sepanjang pipa organa terbentuk 3/4 gelombang , maka nada yang dihasilkannya disebut nada atas ke 1. 

L = ¾ λ maka λ = 4/3

Persamaan pipa organa tertutup untuk nada atas ke 1 adalah

Berdasarkan data diatas dapat diambil kesimpulan bahwa frekuensi nada atas ke n pada pipa organa tertutup dapat ditentukan dengan rumus :

Perbandingan frekuensi nada-nada yang dihasilkan oleh sumber bunyi berupa pipa organa tertutup dengan frekuensi nada dasarnya

Yukk simak video berikut untuk penjelasan lebih lanjut mengenai dawai dan pipa organa!

https://youtu.be/_ay2tBiK9ic

Contoh Soal 

Sebuah pipa organa yang terbuka kedua ujungnya memiliki nada dasar dengan frekuensi sebesar 300 Hz. Tentukan besar frekuensi dari : 

a) Nada atas pertama 

b) Nada atas kedua 

c) Nada atas ketiga

Pembahasan 

Perbandingan nada-nada pada pipa organa terbuka memenuhi, dengan: 

fo adalah frekuensi nada dasar 

f1 adalah frekuensi nada atas pertama 

f2 adalah frtekuensi nada atas kedua 

dan seterusnya.

Share:

Read More

KEGIATAN PEMBELAJARAN 1 (GELOMBANG BUNYI)

*TUJUAN PEMBELAJARAN*

* Mendefinisikan karakteristik gelombang bunyi 

* Mengemukakan perbedaan cepat rambat bunyi sesuai dengan mediumnya 

* Menganalisis karakteristik gelombang bunyi dalam kehidupan sehari-hari 

*MATERI*

~ yuk simak pembelajaran dengan selalu bersemangat dan terus merasa ingin tahu ~ 

*Penyebab Timbulnya Bunyi*

Apa sih yang dimaksud dengan bunyi? Bunyi adalah suatu fenomena yang dihasilkan dari getaran. suatu benda akan menghasilkan bunyi jika benda tersebut bergetar. Contohnya suara yang dihasilkan oleh dedaunan pada pohon ketika angin berhembus menggetarkan dedaunan. sebuah drum tidak akan menghasilkan bunyi jika tidak ada yang mukulnya. Drum akan menghasilkan bunyi ketika dipukul, saat dipukul drum akan bergetar dan bunyi dapat terdengar.

*Bentuk Bunyi*

Bunyi atau suara ialah salah satu bentuk gelombang yang terdapat dalam kehidupan sehari-hari. Berdasarkan arah rambatnya gelombang bunyi termasuk ke dalam gelombang longitudinal yang terdiri dari rapatan da regangan serta bergerak lurus ke segala arah dari sumber bunyi. 

Gambar disamping menunjukan bahwa gelombang bunyi merupakan gelombang longitudinal. Rapatan merupakan daerah yang tekanan udaranya besar, sedangkan regangan daerah yang tekanan udaranya kecil. Rapatan dan regangan ini bergerak menjauhi sumber suara pada kecepatan bunyi. 

*Klasifikasi Gelombang Bunyi*

Tinggi rendahnya nada bergantung pada besarnya frekuensi yang dihasilkan oleh bunyi. Suara dengan nada tinggi seperti musik rock memiliki nilai frekuensi yang tinggi sedangkan bunyi yang menghasilkan frekuensinya rendah yaitu suara langkah kaki manusia. Berdasarkan nilai frekuensinya bunyi diklasifikasikan menjadi tiga yaitu infrasonik, audiosonik, dan ultrasonik. 

Infrasonik memiliki frekuensi sangat rendah yaitu dengan rentang 0-20 Hz.  Infrasonik adalah bunyi yang frekuensinya tidak bisa didengar oleh telinga manusia dan juga menembus hambatan tanpa mengurangi nilai frekuensi. Contoh penggunaan bunyi infrasonik adalah dapat mendeteksi getaran dari pergerakan lempeng bumi. 

Audiosonik memiliki rentang frekuensi 20-20.00 Hz, yaitu frekuensi yang bisa didengar oleh telinga manusia. Contohnya percakapan manusia, suara petir, dan lain-lain. 

Ultrasonik memiliki frekuensi yang lebih tinggi yaitu rentang >20.000 Hz, pada frekuensi tersebut bunyi tidak dapat didengar oleh telinga manusia. Bunyi ultrasonik sulit menembus hambatan dengan struktur padat, contohnya ialah dapat digunakan untuk memeriksa janin dalam kandungan ibu hamil melalui sistem ultrasonografi (USG). 

Agar lebih paham mengenai bunyi, simak video berikut ini jugaa yuuukk!

https://youtu.be/Dpx48GCzshw

*Contoh Pemanfaatan Gelombang Bunyi*

 https://youtu.be/UXlpWSN0S90

*Cepat Rambat Gelombang Bunyi*

Gelombang sebagai sesuatu yang merambat tentunya memiliki kecepatan selama proses rambatannya. pada gelombang hal ini disebut dengan istilah cepat rambat gelombang yang dinyatakan dengan notasi v. Sama halnya dengan kecepatan pada umumnya cepat rambat gelombang memiliki satuan m/s, bahwa bunyi memerlukan waktu untuk merambat pada jarak tertentu, secara matematis dapat ditulis sebagai berikut: 

Sehingga dalam persamaan gelombang 

Keterangan :

v : cepat rambat bunyi  (m/s)

λ : panjang gelombang bunyi (m)

f : frekuensi bunyi (Hz)

s : jarak yang di tempuh (m)

t : selang waktu (s)

T : Periode (s)

Cepat rambat bunyi di udara yaitu sekitar 340 m/s. Bunyi merambat melalui mediun berupa zat padat, zat cair, dan zat gas, maka berdasarkan mediumnya cepat rambat bunyi dapat diurutkan 

Hal tersebut disebabkan karena zat padat memiliki ja rak antarpartikel yang paling dekat dari pada zat cair dan gas. Selain berdasarkan kerapatan antarpartikel cepat rambat gelombang dipengaruhi oleh temperatur medium perambatnya. Ketika temperatur dari suatu partikel dipanaskan maka kecepatan geraknya akan meningkat dan hal ini menyebabkan cepat rambat bunyi juga menjadi meningkat. 

a. Cepat rambat bunyi di dalam medium gas

Pada medium gas cepat rambat gelombang bunyi dipengaruhi oleh modulus bulk dari udara yang terkandung dan terdapat konstibusi dari tekanan terhadap modulus bulk. Dalam keadaan jika suatu tekanan gelombang bunyi merambat dalam gas, maka cepat rambat bunyi pada medium gas adalah: 

Pada materi Teori Kinetik Gas telah diketahui bahwa 

maka, dapat diperoleh cepat rambat bunyi pada medium gas yaitu : 

v = cepat rambat bunyi (m/s)

γ = tetapan Laplace

R = tetapan gas umum (J/mol K)

T = suhu mutlak (K)

Mr = massa molekul relatif (kg/mol)

Berdasarkan persamaan diatas, disimpulkan bahwa cepat rambat bunyi di udara tidak dipengaruhi oleh tekanan akan tetapi dipengaruhi oleh temperatur udara.

Agar lebih memahami mengenai cepat rambat bunyi, simak kembali video berikut ini yaaa!

https://youtu.be/D6HDo17S2N8

b. Cepat rambat bunyi di dalam medium zat cair

Suatu zat cair merupakan zat yang cenderung berubah bentuk mengikuti bentuk wadahnya, maka dari itu zat cair memiliki modulus bulk yang meruoakan karakter kepekatan zat cair yang menetukan sulit mudahnya zat cair untuk berubah bentuk. Cepat rambat bunyi pada zat cair ditentukan oleh modulus bulk dan massa jenisnya, maka dapat ditulis dalam persamaan: 

v = cepat rambat bunyi (m/s)

B = modulus Bulk (N/m2)

𝜌 = massa jenis zat cair (kg/m3)

c. Cepat rambat bunyi di dalam medium zat padat

Benda padat merupakan zat yang memiliki kerapatan paling tinggi sehingga jarak antar partikelnya sangat rapat. Jika suatu zat padat memiliki modulus elastis/modulus young dan kecepatan objek/massa jenis, maka cepat rambat gelombang pada zat padat dapat ditulis dalam persamaan berikut:

v = cepat rambat bunyi (m/s)

B = modulus Young (N/m2)

𝜌 = massa jenis zat padat (kg/m3)

Contoh Soal 

Tentukan kecepatan perambatan gelombang bunyi di dalam air, jika diketahui modulus Bulk air 2,25 x 10  pangkat 9 Nm-2 dan massa jenis air 10 pangkat 3 kgm-3. Tentukan pula panjang gelombangnya, jika frekuensinya 1 kHz.

Share:

Read More