Intensitas Gelombang Bunyi Baru [PDF]

Citation preview

INTENSITAS GELOMBANG BUNYI Energi yang dipindahkan oleh gelombang biasanya dinyatakan dalam intensitas gelombang (I). Intensitas gelombang didefinisikan sebagai daya gelombang yang dipindahkan melalui bidang seluas satuan yang tegak lurus pada arah cepat rambat gelombang.



Jika gelombang memancar dari sumber gelombang ke segala arah, maka gelombangnya merupakan gelombang tiga dimensi. Contohnya adalah gelombang bunyi yang memancar di udara, gelombang gempa bumi, dan gelombang cahaya. Jika medium yang dilalui gelombang tiga dimensi adalah serba sama(isotropik) maka muka gelombang yang dipancarkan berbentuk bola yang berjari jari r. Persamaan berubah menjadi



Intensitas gelombang semakin kecil seiring dengan semakin jauhnya jarak dari sumber bunyi. Dari sini terlihatlah bahwa intensitas bunyi berbanding terbalik dengan jarak. Pelajari persamaan di bawah ini intensitas dari bunyi yang sama didengar dari jarak yang berbeda



Contoh Soal Jarak P ke sumber gempa 2 kali jarak Q ke sumber gempa . Jika intensitas gempa di Q sama dengan berapa intensitas gempa yang dirasakan di P?



1. Tiga titik A, B dan C masing – masing berjarak 10 m, 30 m dan 40 m dari sumber bunyi seperti pada gambar ! 10 m SUMBE R BUNYI



A 30 m



B



40 m C



Jika intensitas bunyi di titik A adalah 18 W.m -2, maka perbandingan intensitas bunyi di titik B dan C adalah ....( 16 : 9) 2. Suatu gelombang gempa terasa di Malang dengan intensitas 6 x 10 5 W/m2. Sumber gempa berasal dari suatu tempat yang berjarak 300 km dari Malang. Jika jarak antara Malang dan Surabaya sebesar 100 km dan ketiga tempat itu membentuk segitiga siku-siku dengan sudut sikusiku di Malang, maka hitung intensitas gempa yang terasa di Surabaya ! (5,4 x 10 5 W/m2)



TARAF INTENSITAS



Telinga manusia adalah detektor bunyi yang peka yang mampu mendengar bunyi dengan selang intensitas yang lebar yaitu sekitar . Intensitas adalah intensitas yang terkecil yang masih dapat didengar oleh telinga manusia sedangkan adalah intensitas yang terbesar yang masih dapat didengar oleh manusia tanpa rasa sakit. Namun kuat bunyi yang didengar manusia tidaklah berbanding lurus dengan dengan besar intensitas bunyi, artinya jika suatu bunyi kita dengar lalu intensitasnya kita naikkan dua kali lipat, ternyata telinga mendengarnya sama dengan bunyi sebelumnya. Telinga akan mendengar suatu bunyi dua kali lipat semula kerasnya jika intensitasnya dinaikkan 100 kali semula, hubungan seperti ini disebut denganlogaritmis . Oleh karena itulah skala pengukuran juga skala logaritmik. Berdasarkan penjelasan di aas maka kuat bunyi yang diukur oleh alat akur bunyi tidak lgi dinyatkan dalam melainkan dalam . Besaran ini dinamakan taraf intensitas (TI) atau intensitas relatif yang secara matematis dinyatakan dalam persamaan



Untuk n buah sumber bunyi identik, misalnya ada n sirine yang dinyalakan bersama-sama, maka besarnya taraf intensitas bunyi dinyatakan sebagai :



TI1 adalah taraf intensitas bunyi untuk satu buah sumber. Jika didengar di dua titik yang jaraknya berbeda, besar intensitas bunyi di titik ke-2 bisa dinyatakan sebagai :



1. Sebuah sumber bunyi mempunyai Intensitas Bunyi sebesar 10 -6 Watt/m2. Jika Intensitas ambang pendengaran Io = 10-12 W/m2 Maka besar taraf intensitas bunyi tersebut adalah .... 2. Jika taraf intensitas bunyi dari sebuah mesin jet adalah 110 dB, maka intensitas bunyi mesin tersebut adalah . . . . 3. Taraf intensitas dari sebuah mesin 50 dB, bila dalam suatu ruangan pabrik terdapat 100 mesin sejenis di hidupkan bersama, maka taraf intensitas gabungannya menjadi … . 4. Taraf intensitas bunyi sebuah sepeda motor saat mesin hidup adalah 80 dB. Jika 20 sepeda motor yang sejenis serempak mesinnya hidup (log 2=0,3), maka taraf intensitas menjadi.....



EFEK DOPPLER



Efek Doppler ini dirumuskan dalam persamaan sebagai berikut



fp = frekwensi pendengar (Hz) fs = frekwensi sumber (Hz) v = cepat rambat bunyi (m/s) vp = kecepatan gerak pendengar (m/s) vs= kecepatan gerak sumber bunyi (m/s) vp bernilai positif jika pendengar mendekati sumber bunyi vp bernilai negatif jika pendengar menjauhi sumber bunyi vp = 0 jika pendengar diam terhadap sumber vs bernilai positif jika sumber menjauhi pendengar vs bernilai negatif jika sumber mendekati pendengar vs =0 jika diam terhadap sumber 1. Sebuah ambulans bergerak sambil membunyikan sirine dengan laju 5 m/s mendekati seorang anak yang sedang berdiri di tepi jalan. Jika cepat rambat bunyi di udara 340 m/s dan frekuensi yang didengar oleh anak tersebut 680 Hz, maka frekuensi sirine ambulans adalah.... (670 Hz) 2. Mobil polisi bergerak dengan kecepatan 20 m.s -1 sambil membunyikan sirine dengan frekuensi 640 Hz mengejar seorang pengendara sepeda motor. Jika pengendara sepeda motor tersebut mendengar bunyi sirine dengan frekuensi 660 Hz dan kecepatan bunyi di udara 340 m.s -1, maka kecepatan sepeda motor adalah ... . 3. Seorang anak bergerak dengan kecepatan mendekati sumber bunyi yang diam, frekwensi sumber bunyi 680 Hz .Setelah sampai di sumber bunyi orang tersebut bergerak menjauhi sumber bunyi dengan kecepatan yang sama . Jika kecepatan sumber bunyi di udara maka perbandingan frekwensi yang didengar ketika bergerak mendekati sumber dengan frekwensi menjauhi sumber adalah...



CONTOH Sebuah sumber bunyi bergetar dengan daya 10π watt, berapakah intensitas dan taraf intensitasnya pada jarak 10 cm? Penyelesaian



besar intensitas



Besar taraf intensitas



HUBUNGAN TARAF INTENSITAS DENGAN JARAK Taraf intensitas bunyi pada jarak adalah desibel, adapun pada jarak maka persamaannya adalah sebagai berikut



taraf intensitasnya adalah



dan



dengan menggunakan rumus dasar logaritma maka bagian dalam kurung dapat kita sederhanakan menjadi



selanjutnya ruas kanan kita sederhanakan



Besar intensitas berbanding terbalik dengan kuadrat jarak maka persamaan di atas dapat diubah menjadi



,



Aplikasi/Pemanfaatan Gelombang Bunyi



(1) Aplikasi Ultrasonik. Gelombang ultrasonik dapat dimanfaatkan untuk berbagai macam keperluan antara lain: a) kacamata tunanetra, dilengkapi dengan alat pengirim dan penerima ultrasonik memanfaatkan pengiriman dan penerimaan ultrasonik. Perhatikan bentuk kaca tuna netra pada gambar berikut.



b) mengukur kedalaman laut, untuk menentukan kedalaman laut (d) jika diketahui cepat rambat bunyi (v) dan selang waktu (t), pengiriman dan penerimaan pulsa adalah :



c) alat kedokteran, misalnya pada pemeriksaan USG (ultrasonografi). Sebagai contoh, scaning ultrasonic dilakukan dengan menggerak-gerakan probe di sekitar kulit perut ibu yang hamil akan menampilkan gambar sebuah janin di layar monitor. Dengan mengamati gambar janin, dokter dapat memonitor pertumbuhan, perkembangan, dan kesehatan janin. Tidak seperti pemeriksaan dengan sinar X, pemeriksaan ultrasonik adalah aman (tak berisiko), baik bagi ibu maupun janinnya karena pemerikasaan atau pengujian dengan ultrasonic tidak merusak material yang dilewati, maka disebutlah pengujian ultrasonic adalah pengujian tak merusak (non destructive testing, disingkat NDT). Tehnik scanning ultrasonic juga digunakan untuk memeriksa hati (apakah ada indikasi kanker hati atau tidak) dan otak. Pembuatan perangkat ultrasound untuk menghilangkan jaringan otak yang rusak tanpa harus melakukan operasi bedah otak. “Dengan cara ini, pasien tidak perlu menjalani pembedahan otak yang berisiko tinggi. Penghilangan jaringan otak yang rusak bisa dilakukan tanpa harus memotong dan menjahit kulit kepala atau sampai melubangi tengkorak kepala.



(2) Manfaat cepat rambat bunyi dalam kehidupan sehari-hari yaitu: a)



Cepat rambat gelombang bunyi juga dimanfaatkan oleh para nelayan untuk mengetahui siang dan malam.



b) Pada malam hari kita mendengar suara lebih jelas daripada siang hari karena kerapatan udara pada malam hari lebih rapat dibandingkan dengan siang hari.



(3) Resonansi sangat bermanfaat dalam kehidupan sehari-hari. a)



Pemanfaatan resonansi pada alat musik seperti seruling, kendang, beduk dan lainnya.



(4) Manfaat pemantulan bunyi dalam kehidupan sehari-hari, antara lain: a)



menentukan kedalaman laut



Pada dinding kapal bagian bawah dipasang sebuah sumber getaran (osilator). Di dekat osilator dipasang alat penerima getaran (hidrofon). Jika waktu getaran (bunyi) merambat (t) sekonuntuk menempuh jarak bolak-balik yaiu 2 L meter, maka cepat rambat dapat dihitung sebagai berikut.



Di mana: v = cepat rambat bunyi (m/s) L = dalamnya laut (m) t = waktu (t) b)



melakukan survei geofisika



mendeteksi, menentukan lokasi dan mengklasifikasikan gangguan di bumi atau untuk menginformasikan struktur bumi, mendeteksi lapisan batuan yang mengandung endapan minyak c) prinsip pemantulan ultrasonik dapat digunakan untuk mengukur ketebalan pelat logam, pipa dan pembungkus logam yang mudah korosi (karat). d)



Mendeteksi retak-retak pada struktur logam



Untuk mendeteksi retak dalam struktur logam atau beton digunakan scanning ultrasonic inilah yang digunakan untuk memeriksa retak-retak tersembunyi pada bagian-bagian pesawat terbang, yang nanti bisa membahayakan penerbangan pesawat. Dalam pemerikasaan rutin, bagian-bagian penting dari pesawat di-scaning secara ultrasonic. Jika ada retakan dalam logam, pantulan ultrasonic dari retakan akan dapat dideteksi. Retakan ini kemudian diperiksa dan segera diatasi sebelum pesawat diperkenankan terbang.