GELOMBANG

1. GELOMBANG OLEH : NAMA : FERDIAN BUDI CAHYONO KELAS : XII IPA NO ABSEN : 09

2. 8

3. 7

4. 6

5. 5

6. 4

7. 3

11.  GELOMBANG BUNYI  Oleh : Ferdian Budi Cahyono (XII-IPA/09) SMA KATOLIK “SANTO THOMAS AQUINO”KOTA MOJOKERTO

12. Gelombang Bunyi Gelombang Bunyi: Kita anggap Sembarang Gelombang Longitudinal sebagai gelombang bunyi Gelombang Mekanik, baik transversal maupun longitudinal, berjalan dalam sebuah medium. Medium gelombang bunyi umumnya adalah udara. Udara adalah fluida.

13. Istilah dan terminologi Sumber titik (Point source): ukuran sumber emisi kecil dibandingkan jarak antara sumber dan pengamat. Muka gelombang (Wave front):permukaan dengan fasa sama. Sinar (Rays):tegak lurus terhadap wave front, arah penjalaran. Pada radius besar (jauh dari sumber titik): Muka gelombang sferis muka gelombang planar

14. Sumber Monopol Stasioner

15. Sumber Dipol

16. Sumber Kuadrupol Lateral

17. Sumber Kuadrupol Linier(Garpu Tala) Near Field Far Field

18. Fungsi Gelombang y(x,t)= ymsin(kx-wt) Gelombang Transversal Gelombang Longitudinal s(x,t)= smcos(kx-wt) s:perpindahan (displacement) dari posisi setimbang Fungsi sin dan cos identik untuk fungsi gelombang, berbeda hanya pada konstanta fasa. Kita menggunakan cos untuk perpindahan. sin(q+90˚)=cosq

19. Contoh gelombang menjalar

20. Amplitudo Tekanan ∆p(x,t)= ∆pmsin(kx-wt) ∆p:perubahan tekanan dalam medium karena kompresi (∆p >0) atau ekspansi (∆p <0) ∆p(x,t)dans(x,t)berbeda fasa 90˚ Artinya jika s maksimum, p adalah 0

21. Gelombang Transversal (Tali): elastisitas inersial Laju Gelombang Tegangan Densitas Linier Modulus Bulk Gelombang Bunyi (Longitudinal): elastik Modulus Bulk inersial Densitas Volume

22. Gelombang Transversal (Tali): Intensitas Gelombang Bunyi(Longitudinal): P: daya A: luas area yang meng-intercept bunyi Hubungan Tekanan dan Amplitudo Perpindahan ∆pm= ()Sm

23. Intensitas Bunnyi Sumber Titik Luas Wavefront pada jarak r dari sumber: A = 4pr2

24. decibel 10-12 W/m2, ambang pendengaran manusia Skala Decibel Bagaimana mengukur ke-nyaring-an bunyi? Level bunyi dapat berubah beberapa besaran orde (orders of magnitude). Karena iti, tingkat bunyi b didefinisikan sebagai: Catatan: Jika I berubah jadi 10 kali,  bertambah 1.

25. Interferensi Dua gelombang identik dari dua sumber titik berbeda memiliki perbedaan fasapada sembarang titik yang bergantung pada PERBEDAAN PANJANG LINTASAN ∆L Jika L1 = L2, maka terjadi interferensi konstruktif. Jika tidak, kita harus pelajari situasinya.

26. kx  kx+2p Interferensi Perubahan lintasan  Perubahan fasa 2 x  x+l f = 0: konstruktif f = p: destruktif lainnya: diantaranya

27. Konstruktif: m=0,1,2, ... Destruktif: Interferensi f = m(2p), m=0,1,2, ... f = 0: konstruktif f = p: destruktif lainnya: diantaranya f = (m+1/2)(2p), m=0,1,2, ...

28. Interval waktu antara dua bunyi tersebut: Soal Batang aluminum panjang dipukul pada salah satu ujungnya. Seorang pengamat mendekatkan telinganya pada ujung lainnya dan mendengar suara pukulan dua kali (sekali melalui udara, dan satu kali melalui batang), dengan jeda 0.120 s. Laju bunyi di udara 343m/s dan laju bunyi di batang 15 kalinya. Berapa panjang batang tersebut? Misal panjang batang l, laju bunyi di udara v1, dan laju bunyi di batang v2.

29. Pecahkan untuk l: Soal …

30. ∆p(x,t)= ∆p msin(kx-wt) s(x,t)= smcos(kx-wt) Soal Tekanan dalam gelombang bunyi diberikan oleh persamaan ∆p = (1.5 Pa) sin p[(1.00 m-1)x - (330 s-1)t]. Tentukan (a) amplitudo tekanan, (b) frekuensi, (c) panjang gelombang, dan (d) laju gelombang. Gelombang tekanan dan gelombang perpindahan diberikan oleh

31. ∆p(x,t)= ∆p msin(kx-wt) s(x,t)= smcos(kx-wt) Soal … (a) ∆pm = 1.5 Pa (b) f = pw/2p=(330 s-1)/2=165 Hz (c) l=2p/k= 2p /(1.00 m-1) p=2 m (d) v = lf=330 m/s

32. Beda fasa pada titik P: Contoh Dua sumber titik dari gelombang bunyi dengan panjang gelombang  dan amplitudo yang identik terpisah oleh jarak d = 2.0. Kedua sumber sefasa. (a) Berapa banyak titik maksimum yang terletak pada lingkaran besar di sekeliling sumber? (b) Berapa banyak titik minimum?

33. Contoh … (a) Maksimum: ∆=2m sin = m/2 (m=0, ±1, ±2, …) Delapan: 0˚, 30˚, 90˚, 150˚, 180˚, 210˚, 270˚, 330˚ (b) Delapan, di antara maksimum. • Jika kedua sumber adalah loud speakers, pada titik mana pendengar akan mendengar sinyal maksimum? Apakah hal tersebut bergantung pada frekuensi?

34. Bunyi Musik • Instrumen senar (gitar, biola…): • Sebuah senar diikat pada dua titik ujung. Gelombang bunyi akan direfleksikan pada titik-titik ujung senar dan saling berinterferensi satu sama lainnya. • Untuk panjang gelombang tertentu, akan dihasilkan gelombang tegak (standing wave), yaitu resonansi. • Anda mendengar gelombang tegak. Panjang gelombang lainnya hilang karena interferensi destruktif. • Bagaimana dg instrumen angin (flute, oboe …):

35. Pipa : Gel Berdiri dalam Tabung SYARAT BATAS: Ujung Tertutup: s = 0, harus jadi node utk s ∆p=∆pm, antinode utk ∆p Ujung Terbuka: s = sm, harus jadi antinodeuntuk s ∆p=0, nodeuntuk ∆p

36. Resonansi Bunyi Tinjau pipa dengan panjang L, satu ujungnya terbuka, ujung lainnya tertutup. Pada resonansi, perpindahan antinode pada ujung terbuka, dan perpindahan node pada ujung tertutup.

37. Harmonik: Resonansi Bunyi … Ujung Terbuka: antinode Ujung Tertutup: node Panjang gelombang terpanjang yang memenuhi syarat Frekuensi resonansi fundamental

38. Resonansi Bunyi … Pipa terbuka pada kedua ujungnya: perpindahan antinode pada kedua ujungnya. Pipetertutup pada kedua ujungnya: perpindahan nodes pada kedua ujungnya. Untuk kedua kasus tsb: Ekspresi yang sama seperti tali dengan kedua ujungnya terikat.

39. Soal Ketinggian air dalam tabung gelas vertikal yang panjangnya 1.00 m dapat diubah-ubah. Sebuah garpu tala dengan frekuensi 686 Hz dibunyikan di tepi atas tabung. Tentukan ketinggian air agar terjadi resonansi. Misal L adalah panjang kolom udara. Maka kondisi untuk terjadinya resonansi adalah:

40. ≈w1≈w2 Pelayangan (Beats) Dua gelombang bunyi dengan frekuensi yang berbeda tapi dekat menghasilkan PELAYANGAN yang terdengar. Tinjau Sangat Kecil

41. Pelayangan Pada persamaan di atas, amplitudo bergantung t. Amplitudo menjadi maksimum dua kali dalam satu siklus: cosw’t = 1 dan -1: Pelayangan Frekuensi pelayanganfbeat: Contoh: Pelayangan digunakan untuk menyetem instrumen musik.

42. Pelayangan

43. Soal Sebuah garpu tala dengan frekuensi yang tidak diketahui menghasilkan tiga pelayangan per detik jika dibunyikan bersama garpu tala standar dengan frekuensi 384 Hz. Frekuensi pelayangan berkurang saat sepotong lilin ditempelkan pada salah satu kaki garpu tala pertama. Berapa frekuensi dari garpu tala tersebut? fbeat = 3 Hz f1 = 381 or 387 Hz Resonant frequency Mass increases f1 decreases fbeat decreases f1 becomes closer to 384 Hz Therefore, f1 = 387 Hz

44. Garpu tala Sumber Silinder Plot kontur medan tekanan yang dihasilkan kuadrupol longitudinalMerah: tekanan tinggiBiru: tekanan rendah Sumber Dipol

45. Efek Doppler Efek Doppler terjadi saat terdapat gerak relatif antara sumber dan detektor/pengamat. Efek Doppler: perubahan frekuensi (bertambah atau berkurang) yang disebabkan oleh gerak dari sumber dan/atau detektor Untuk pembahasan berikut, laju diukur relatif terhadap udara, medium tempat menjalarnya gelombang bunyi Klakson mobil:

46. Detektor Bergerak, Sumber Diam Frekuensi yang terdeteksi oleh telinga adalah frekuensi (rate) detektor mengintercept gelombang. Frekuensi (rate) tersebut berubah jika detektor bergerak relatif terhadap sumber. Contoh: Dua mobil bergerak dengan laju v1 dan v2 Bagi orang yang duduk di mobil 1, dia melihat laju mobil 2 relatif terhadapnya v2 - v1.

47. Jarak tempuh bunyi dalam waktu t Detektor Bergerak, Sumber Diam Dibagi dengan l untuk mendapatkan jumlah perioda dalam waktu t Jika detektor diam : Perioda dalam satu satuan waktu: frekuensi Jika detektor bergerak mendekati sumber: jumlah perioda yang mencapai detektor bertambah. Atau:

48. Detektor Bergerak, Sumber Diam Jika detektor bergerak mendekati sumber: vD adalah LAJU, selalu positif Secara umum: + : mendekati S -: menjauhi S

49. Sumber diam: Jarak antara dua wavefront dengan perioda T Sumber Bergerak, Detektor Diam Jika sumber bergerak mendekati detektor : gelombang termampatkan. Atau:

50. Sumber Bergerak, Detektor Diam