Thursday, June 5, 2014

Cepat Rambat Gelombang Bunyi, Transversal, Dawai, Zat Padat Cair dan Gas, Rumus Fisika, Contoh Soal, Jawaban

1. Cepat Rambat Gelombang Transversal pada Dawai


Cepat rambat gelombang transversal pada dawai atau kawat, diselidiki menggunakan sebuah alat yang disebut sonometer. Sonometer merupakan sebuah piranti yang terdiri atas kotak kosong berlubang dengan kawat yang ditegangkan di atasnya. Satu ujung diikatkan, ujung yang lain dilewatkan katrol yang pada ujungnya diberi beban untuk memberi tegangan kawat. Jika kawat digetarkan, maka nada yang dihasilkan dapat ditala dengan garputala. 
Sonometer
Gambar 1. Sonometer untuk menyelidiki cepat rambat gelombang tranversal pada dawai.
Dengan cara ini, efek dari panjang dan tegangan kawat dapat diselidiki. Frekuensi (f) yang dihasilkan dinyatakan dengan persamaan:
Frekuensi gelombang transversal pada dawai
dengan :

f = frekuensi (Hz)
l = panjang kawat atau dawai (m)
F = tegangan kawat atau beban (N)
μ = massa kawat per satuan panjang (kg/m)

2. Cepat Rambat Bunyi


Bunyi merupakan getaran yang dapat ditransmisikan oleh air, atau material lain sebagai medium (perantara). Bunyi merupakan gelombang longitudinal dan ditandai dengan frekuensi, intensitas (loudness), dan kualitas. Kecepatan bunyi bergantung pada transmisi oleh mediumnya.

2.1. Cepat Rambat Bunyi pada Zat Padat


Modulus elastisitas atau modulus Young adalah perbandingan antara tegangan (stress) dengan regangan (strain) dari suatu benda.

Siapakah Thomas Young? Thomas Young adalah ahli fisika sekaligus dokter yang menemukan teori gelombang, akomodasi mata, astigmatisma, hukum interferensi cahaya, dan berbagai penemuan lain. 

Gelombang bunyi yang merambat dalam medium zat padat memiliki cepat rambat yang besarnya dipengaruhi oleh modulus Young dan massa jenis zat, yang dirumuskan:
Cepat rambat bunyi pada zat padat

dengan E (selain E juga dapat di gunakan Y) adalah modulus Young (N/m2) dan ρ menyatakan massa jenis zat padat (kg/m3).

2.2. Cepat Rambat Bunyi pada Zat Cair


Laju gelombang bunyi dalam suatu medium yang memiliki modulus curah B (bulk modulus) dan rapat massa dinyatakan oleh persamaan:
Cepat rambat bunyi pada zat cair

dengan ρ adalah massa jenis zat cair, dan β adalah modulus curah, yang menyatakan perbandingan tekanan pada sebuah benda terhadap fraksi penurunan volume (N/m2).

2.3. Cepat Rambat Bunyi pada Zat Gas

Kecepatan bunyi untuk gas, nilai E yang memengaruhi cepat rambat bunyi pada zat padat setara dengan modulus bulk adiabatis, yaitu:
Cepat rambat bunyi pada zat gas

dengan P adalah tekanan gas dan γ adalah nisbah kapasitas terminal molar. Ini setara dengan:
kecepatan rambat bunyi pada zat gas
dengan :

R = tetapan molar gas (J/mol K)
M= massa satu mol gas
T = suhu termodinamika (K)
v = cepat rambat bunyi (m/s)

Sementara itu, γ merupakan konstanta yang bergantung pada jenis gas, untuk udara mempunyai nilai 1,4.

Praktikum / Percobaan Fisika Sederhana :

Tujuan : Melakukan pengukuran kecepatan bunyi pada berbagai zat alir.

Alat dan bahan : Amplifier penimbul bunyi, Audio Frequency Generator (AFG), instrumen penangkap bunyi, Cathode Ray Osciloscope (CRO), mike kondensor, ruang bunyi, medium alir dan wadahnya.

Cara Kerja :
alat pengukur kecepatan bunyi pada berbagai zat alir
  1. Rangkailah percobaan sesuai dengan gambar di atas.
  2. Pasanglah amplifier dan AFG pada posisi on, dan atur AFG dengan suatu frekuensi terpilih yang menimbulkan bunyi pada amplifier.
  3. Pasanglah sistem penangkap bunyi dan CRO pada posisi on. Amati apakah bunyi tertangkap oleh sistem dengan melihat perubahan pulsa CRO. Bila tertangkap berarti sistem percobaan baik, dan bila tidak lihatlah mungkin ada bagian yang tidak terhubung.
  4. Masukkan medium air yang akan diteliti ke dalam wadah bunyi, dan mike kondensor yang terlindung ke dalam medium itu.
  5. Gerakkan mike kondensor, dan lihatlah perubahan tinggi pulsa yang terjadi pada CRO. Ketika diperoleh pulsa tertinggi pertama catat letaknya sesuai penggaris yang tersedia. Demikian juga ketika terjadi pada pulsa tertinggi kedua, ketiga, dan seterusnya.
  6. Ukurlah jarak antara pulsa pertama dengan pulsa ketiga, dan inilah panjang gelombang bunyi pada medium yang diteliti m) pada frekuensi yang digunakan yaitu fm.
  7. Sesuai dengan hubungan v = f . λ , maka kecepatan bunyi pada medium itu dapat ditentukan.
  8. Ulangi percobaan untuk penggunaan frekuensi yang berbeda.
  9. Ulangi percobaan untuk berbagai medium yang berbeda.
Diskusi :
  1. Bagaimana kecepatan bunyi pada tiap medium yang digunakan?
  2. Apa yang dapat disimpulkan dari percobaan ini?
Contoh Soal 1 : [1]

Tentukanlah laju bunyi di udara pada suhu 0° C, jika konstanta Laplace = 1,4!

Penyelesaian:

Diketahui: 

γ = 1,4
T= 0 °C = 273 K

Ditanyakan: v = . . . ?

Pembahasan :

Dengan menggunakan persamaan 2, maka dapat dihitung:
Laju bunyi di udara

Anda sekarang sudah mengetahui Cepat Rambat Gelombang Bunyi. Terima kasih anda sudah berkunjung ke Perpustakaan Cyber.

Referensi :

Budiyanto, J. 2009. Fisika : Untuk SMA/MA Kelas XII. Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta. p. 298.

Referensi Lainnya :

[1] Siswanto dan Sukaryadi. 2009. Fisika : Untuk SMA/MA Kelas XII. Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta. p. 218.

No comments:

Post a Comment

Berkomentarlah secara bijak. Komentar yang tidak sesuai materi akan dianggap sebagai SPAM dan akan dihapus.
Aturan Berkomentar :
1. Gunakan nama anda (jangan anonymous), jika ingin berinteraksi dengan pengelola blog ini.
2. Jangan meninggalkan link yang tidak ada kaitannya dengan materi artikel.
Terima kasih.

Search