Sumber Resonansi Bunyi, Pipa Organa Terbuka dan Tertutup, Contoh Soal, Jawaban, Rumus Fisika, Frekuensi,Panjang Gelombang, Getaran Harmoni


Sumber Resonansi Bunyi, Pipa Organa Terbuka dan Tertutup, Contoh Soal, Jawaban, Rumus Fisika, Frekuensi,Panjang Gelombang, Getaran Harmoni - Pelajarilah materi lengkap di bawah ini :


Pernahkah kamu memainkan gitar akustik? Gitar akustik merupakan alat musik yang terdiri atas senar yang terentang dengan ketegangan tertentu, dan sebuah kolom resonansi. Senar gitar yang dipetik dapat menghasilkan gelombang berdiri yang memiliki frekuensi alami atau frekuensi resonansi senar.
Gitar
Gambar 1. Sinar gitar yang dipetik dapat menghasilkan frekuensi resonansi senar. [2]
Pada saat senar gitar dipetik, udara yang ada dalam ruangan pada bagian gitar tersebut turut bergetar dengan frekuensi yang sama dengan frekuensi getaran dawai. Peristiwa ini disebut dengan resonansi. Resonansi menghasilkan pola gelombang stasioner yang terdiri atas perut dan simpul gelombang dengan panjang gelombang tertentu.

Pada saat gelombang berdiri terjadi pada senar maka senar akan bergetar pada tempatnya. Pada saat frekuensinya sama dengan frekuensi resonansi, hanya diperlukan sedikit usaha untuk menghasilkan amplitudo besar. Hal inilah yang terjadi saat senar dipetik.

Contoh lain peristiwa resonansi adalah pada pipa organa. Ada dua jenis pipa organa, yaitu pipa organa terbuka dan pipa organa tertutup.


Setiap bunyi yang kita dengar dihasilkan oleh suatu benda yang bergetar. Benda yang bergetar tersebut disebut sumber bunyi. Piano, biola, dan instrumen yang dipergunakan dalam suatu orkes musik merupakan beberapa contoh benda-benda yang bertindak sebagai sumber bunyi. Bunyi yang dihasilkan bergantung pada mekanisme yang dipergunakan untuk membangkitkan bunyi. Getaran yang timbul dalam musik mungkin dihasilkan oleh gesekan, petikan, atau dengan meniupkan udara ke dalam instrumen tersebut. Biola, gitar, dan piano menggunakan senar yang bergetar untuk menghasilkan bunyi. Sementara itu, terompet, seruling, dan flute menggunakan kolom udara yang bergetar.
Gelombang berdiri pada senar
Gambar 2. Gelombang berdiri pada senar.
Gambar 2. menunjukkan gelombang berdiri yang dihasilkan pada senar, yang menjadi dasar untuk semua alat petik. Frekuensi dasar atau frekuensi resonan paling rendah ditunjukkan dengan simpul tertutup yang terdapat pada kedua ujungnya. Panjang gelombang nada dasar pada senar adalah dua kali panjang senar tersebut, sehingga frekuensi dasarnya adalah:
Frekuensi nada dasar gelombang berdiri pada senar

dengan v adalah kecepatan gelombang pada senar. 

Getaran yang dihasilkan senar tidak menghasilkan bunyi yang cukup keras karena senar terlalu tipis untuk menekan dan meregangkan banyak udara, maka diperlukan sejenis penguat mekanis untuk memperluas bidang permukaan yang bersentuhan dengan udara, sehingga dihasilkan bunyi yang lebih kuat. Sebagai contoh adanya kotak bunyi pada gitar dan biola, atau papan bunyi pada piano.

Panjang tali berhubungan dengan setengah panjang gelombang (1/2 λ), dengan λ adalah panjang gelombang dasar. Ketika frekuensi sama dengan kelipatan bilangan bulat dari dasar, merupakan fekuensi alami yang disebut nada atas. Frekuensi ini disebut juga harmoni, yang frekuensi dasarnya disebut harmoni pertama.

Harmoni kedua adalah mode berikutnya setelah dasar memiliki dua loop. Panjang tali l berhubungan dengan satu panjang gelombang atau dituliskan ituliskan l = λ2. Untuk harmoni ketiga adalah l = 3/2 λ3, harmoni keempat l = 2 λ4, dan seterusnya, yang dapat dinyatakan: 
Harmoni gelombang berdiri pada senar

dengan n adalah bilangan bulat yang menunjukkan indeks harmoni, sehingga n λ dapat dituliskan dalam bentuk:
Harmoni gelombang berdiri pada senar n bilangan bulat

Untuk menentukan frekuensi f di setiap getaran, dapat diketahui dengan menggunakan hubungan f = v/λ , sehingga diperoleh persamaan:
Persamaan frekuensi di setiap getaran pada gelombang berdiri di senar
dengan f1 adalah frekuensi dasar yang besarnya adalah:
Frekuensi dasar di setiap getaran pada gelombang berdiri di senar

Alat yang menggunakan kolom udara sebagai sumber bunyi disebut pipa organa. Alat musik tiup dan pipa organa menghasilkan bunyi dari getaran gelombang berdiri di kolom udara dalam tabung atau pipa, seperti tampak pada Gambar 3. 
Meniup Suling
Gambar 3. Kolom udara pada alat musik tiup. (© Raimond Spekking / CC-BY-SA-3.0 (via Wikimedia Commons) [3]
Pada beberapa alat musik tiup, bibir pemain yang bergetar membantu menggetarkan kolom udara. Sementara itu, pada instrumen buluh, seperti klarinet dan saksofon, kolom udara dibangkitkan oleh suatu buluh yang terbuat dari bambu atau bahan lenting lainnya yang dapat digerakkan oleh hembusan napas pemainnya. Kolom udara bergetar pada kecepatan tetap yang ditentukan oleh panjang buluh. Panjang kolom udara yang efektif dapat diubah dengan membuka dan menutup sisi lubang dalam pipa.

Pipa organa dibedakan menjadi dua jenis, yaitu pipa organa terbuka dan pipa organa tertutup.


Tabung yang terbuka di kedua ujungnya pada sebuah alat musik tiup disebut pipa organa terbuka. Secara grafis, ditunjukkan pada Gambar 4. 
Gelombang berdiri pada pipa organa terbuka
Gambar 4. Gelombang berdiri pada pipa organa terbuka.
Gambar tersebut menunjukkan tabung terbuka yang memiliki simpul terbuka simpangan di kedua ujungnya. Paling tidak terdapat satu simpul tertutup agar terjadi gelombang berdiri di dalam pipa organa. Satu simpul tertutup berhubungan dengan frekuensi dasar tabung. Jarak antara dua simpul tertutup atau terbuka adalah setengah panjang gelombang, yaitu: l = 1/2 λ, atau λ = 2 l.

Jadi, frekuensi dasar adalah:
Frekuensi dasar gelombang berdiri pada pipa organa tertutup

dengan v adalah kecepatan bunyi di udara.

Gelombang berdiri dengan dua simpul tertutup merupakan nada tambahan pertama atau harmoni kedua dan jaraknya setengah panjang gelombang dan dua kali lipat frekuensi.

Contoh Soal 1 :

Sebuah pipa panjangnya 2,5 m. Tentukan tiga frekuensi harmonik terendah jika pipa terbuka pada kedua ujungngya (v = 350 m/s)!

Penyelesaian:

Diketahui: 

l = 2,5 m;
v = 350 m/s

Ditanya: f0 = ... ?

f1 = ... ?
f2 = ... ?

Pembahasan :

f0 = v / 2 l = 350 / (2(2,5)) = 350 / 5 = 70 Hz
f1 = 2.f0 = 2 × 70 = 140 Hz
f2 = 3.f0 = 3 × 70 = 210 Hz


Pada tabung tertutup, tampak pada Gambar 5, menunjukkan bahwa selalu ada simpangan simpul tertutup di ujung tertutup, karena udara tidak bebas bergerak, dan simpul terbuka di ujung terbuka (di mana udara dapat bergerak bebas). 
Gelombang berdiri pada pipa organa tertutup
Gambar 5. Gelombang berdiri pada pipa organa tertutup.
Jarak antara simpul tertutup dan terbuka terdekat adalah 1/4 λ, maka frekuensi dasar pada tabung hanya berhubungan dengan seperempat panjang gelombang di dalam tabung, yaitu:

l = λ/ 4 atau λ = 4 l

Frekuensi dasar pipa organa dirumuskan:
Frekuensi dasar gelombang berdiri pada pipa organa tertutup

Pada pipa organa tertutup, hanya harmoni ganjil saja yang ada. Nada tambahan mempunyai frekuensi 3, 5, 7, ... kali frekuensi dasar. Gelombang dengan frekuensi kelipatan genap dari frekuensi dasar tidak mungkin memiliki simpul tertutup di satu ujung dan simpul terbuka di ujung yang lain.

Contoh Soal 2 :

Sebuah pipa organa tertutup panjangnya 60 cm. Jika cepat rambat bunyi 340 m/s, tentukan frekuensi nada dasar, harmoni ketiga, dan harmoni kelima pada pipa organa tersebut!

Penyelesaian:

Diketahui:

l = 60 cm = 0,6 m
v = 340 m/s

Ditanya: 

f1 = ...?
f3 = ...?
f5 = ...?

Pembahasan :

f1 = v / 4 l = 340 / ((4) (6 × 10-1)) = 3400/24= = 141,7 Hz
f3 = 3.f1 = 3 (141,7) = 425,1 Hz
f5 = 5.f0 = 5 (141,7) = 708,5 Hz

Materi Fisika :

Suara Biola
Biola
Gambar 6. Biola. [4]
Busur biola terdiri atas rambut-rambut ekor kuda yang diregang dengan rangka kayu ringan. Rambut-rambut ini dilapisi dengan bahan kering dan lengket yang disebut rosin (damar). Ketika busur menggesek, dawai ikut tertarik ke salah satu sisi. Dawai menegang dan tiba-tiba tergelincir lepas dari busur yang mengakibatkan dawai menggetar dan "menata diri" kembali ke posisi lurus. Kemudian, dawai akan melekat kembali  ke rambut busur dan ikut tertarik ke sisi tertentu. Proses penarikan dan penggelinciran ini berulang sangat cepat sehingga menyebabkan dawai berisolasi maju mundur pada frekuensi getaran alaminya (frekuensi resonansi).  

Anda sekarang sudah mengetahui Resonansi 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.





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

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.