Energi dan Taraf Intensitas Gelombang Bunyi, Pelayangan Bunyi, Rumus, Contoh Soal, Jawaban, Persamaan Fisika


Energi dan Taraf Intensitas Gelombang Bunyi, Pelayangan Bunyi, Rumus, Contoh Soal, Jawaban, Persamaan Fisika - Gelombang dapat merambat dari satu tempat ke tempat lain melalui medium yang bermacam-macam. Gelombang dapat merambatkan energi. Dengan demikian, gelombang mempunyai energi. Jika udara atau gas dilalui gelombang bunyi, partikel-partikel udara akan bergetar sehingga setiap partikel akan mempunyai energi sebesar:

E = 1/2 kA2

dengan k = tetapan, A = amplitudo

E = ½ 2A2 = 2π2mf2A2

dengan:

E = energi gelombang ( J)
ω = frekuensi sudut (rad/s)
k = konstanta (N/m)
f = frekuensi (Hz)
A = amplitudo (m)


Intensitas bunyi menyatakan energi bunyi tiap detik (daya bunyi) yang menembus bidang setiap satuan luas permukaan secara tegak lurus, dirumuskan dalam persamaan:

I = P/A ............................................................ (1)

dengan I adalah intensitas bunyi (watt/m2), A adalah luas bidang permukaan (m2), dan P menyatakan daya bunyi (watt).


Intensitas gelombang bunyi yang dapat didengar manusia rata-rata 10-12 watt/m2, yang disebut ambang pendengaran. Sementara itu, intensitas terbesar bunyi yang masih terdengar oleh manusia tanpa menimbulkan rasa sakit adalah 1 watt/m2, yang disebut ambang perasaan. Hal itu menyebabkan selang intensitas bunyi yang dapat merangsang pendengaran itu besar, yaitu antara 10-12 watt/m2 sampai 1 watt/m2. Oleh karena itu, untuk mengetahui taraf intensitas (TI ) bunyi, yaitu perbandingan antara intensitas bunyi dengan harga ambang pendengaran, digunakan skala logaritma, yang dirumuskan dalam persamaan:
taraf intensitas bunyi (dB)
dengan TI menyatakan taraf intensitas bunyi (dB), I0 adalah harga ambang intensitas bunyi (10 watt/m2), dan I adalah intensitas bunyi (watt/m2).

Besaran TI tidak berdimensi dan mempunyai satuan bel, atau jauh lebih umum desibel (dB), yang besarnya 1/10 bel (1 bel = 10 dB). Taraf intensitas inilah yang memengaruhi kenyaringan bunyi. Tabel 1. menunjukkan intensitas dan taraf intensitas pada sejumlah bunyi.

Tabel 1. Intensitas Berbagai Macam Bunyi

Sumber Bunyi
Tingkat Intensitas (dB)
Intensitas (W/m2)
Pesawat jet pada jarak 30 m
140
100
Ambang rasa sakit
120
1
Koser rock yang keras dalam ruangan
120
1
Sirine pada jarak 30 m
100
1 x 10-2
Interior mobil yang melaju pada 50 km/jam
75
3 x 10-5
Lalu lintas jalan raya yang sibuk
70
1 x 10-5
Percakapan biasa dengan jarak 50 cm
65
3 x 10-6
Radio yang pean
40
1 x 10-8
Bisikan
20
1 x 10-10
Gemerisik daun
10
1 x 10-11
Batas pendengaran
0
1 x 10-12

Contoh Soal 1 :

Sebuah motor melepas daya sekitar 3 W dalam arena balap. Jika daya ini terdistribusi secara seragam ke semua arah, berapakah intensitas bunyi pada jarak 20 m?

Penyelesaian:

Diketahui: 

P = 3 W
r = 20 m

Ditanya: I = .... ?

Pembahasan :

I = P / A = 3 / (4 (20)2) = 5,97 × 10- 4 W/m2


Pelayangan (beats) merupakan fenomena yang menerapkan prinsip interferensi gelombang. Pelayangan akan terjadi jika dua sumber bunyi menghasilkan frekuensi gelombang yang mempunyai beda frekuensi yang kecil. Kedua gelombang bunyi akan saling berinterferensi dan tingkat suara pada posisi tertentu naik dan turun secara bergantian. Peristiwa menurun atau meningkatnya kenyaringan secara berkala yang terdengar ketika dua nada dengan frekuensi yang sedikit berbeda dibunyikan pada saat yang bersamaan disebut pelayangan. Gelombang akan saling memperkuat dan memperlemah satu sama lain bergerak di dalam atau di luar dari fasenya.
Fenomena pelayangan terjadi sebagai akibat superposisi dua gelombang bunyi dengan beda frekunsi yang kecil
Gambar 1. Fenomena pelayangan terjadi sebagai akibat superposisi dua gelombang bunyi dengan beda frekunsi yang kecil.
Gambar 1(a) menunjukkan pergeseran yang dihasilkan sebuah titik di dalam ruang di mana rambatan gelombang terjadi, dengan dua gelombang secara terpisah sebagai sebuah fungsi dari waktu. Kita anggap kedua gelombang tersebut mempunyai amplitudo sama. Pada Gambar 1(b) menunjukkan resultan getaran di titik tersebut sebagai fungsi dari waktu. Kita dapat melihat bahwa amplitudo gelombang resultan di titik yang diberikan tersebut berubah terhadap waktu (tidak konstan). Pergeseran pada titik tersebut yang dihasilkan oleh sebuah gelombang dapat dinyatakan:

y1 = A cos 2π f1t ..................................................... (3)

Sementara itu, pergeseran di titik tersebut yang dihasilkan gelombang lain dan amplitudo sama adalah:

y2 = A cos 2π f2t .................................................... (4)

Berdasarkan prinsip superposisi gelombang, maka pergeseran resultan adalah:
pergeseran resultan superposisi gelombang
sehingga getaran yang dihasilkan dapat ditinjau sebagai getaran yang mempunyai frekuensi:
yang merupakan frekuensi rata-rata dari kedua gelombang tersebut dengan amplitudo yang berubah terhadap waktu dengan frekuensi:
Jika f1 dan f2 adalah hampir sama, maka suku ini adalah kecil dan amplitudo akan berfluktuasi secara lambat. Sebuah pelayangan, yaitu sebuah maksimum amplitudo, akan terjadi bila :

,
sama dengan 1 atau -1.

Karena masing-masing nilai ini terjadi sekali di dalam setiap siklus, maka banyaknya pelayangan per detik adalah dua kali frekuensi amplitudo, yaitu:
Frekuensi pelayangan
Jadi, banyaknya pelayangan per detik setara dengan perbedaan frekuensi gelombang-gelombang komponen.

Contoh Soal 2 :

Dua buah garputala dengan frekuensi nada dasar 340 Hz masing-masing digerakkan relatif ke seorang pengamat yang diam. Garputala pertama dibawa lari menjauh dari pengamat, sedangkan garputala lainnya dibawa lari menuju pengamat dengan kelajuan yang sama. Pengamat mendengar layangan dengan frekuensi 5 Hz. Jika diketahui cepat rambat bunyi di udara 340 m/s, berapakah kelajuan lari tersebut?

Penyelesaian:

Diketahui: 

vp = 0
v = 340 m/s
fs = 340 Hz

Ditanya: x = ... ?

Pembahasan :

Kelajuan lari

Anda sekarang sudah mengetahui Intensitas 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.



Pengunjung dapat menyalin materi di blog ini menggunakan Browser Google Chrome. Google Chrome
Bacalah terlebih dahulu Panduan Pengunjung jika anda ingin menggunakan materi dari blog ini.
DMCA.com
Judul : Energi dan Taraf Intensitas Gelombang Bunyi, Pelayangan Bunyi, Rumus, Contoh Soal, Jawaban, Persamaan Fisika

Rating : 9 out of 10 based on 666 ratings. 9 user reviews.

Reviewer : Puri Maulana

Masukkan Kata Kunci




Artikel Terkait :

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.