Makalah Fisika mengenai Getaran, Gelombang, dan Bunyi Kelas XI

FISIKA

Makalah mengenai Gelombang, Getaran dan Bunyi

KARYA TULIS

Diajukan untuk Melengkapi Tugas Fisika

Disusun oleh:

Eka Puput Dewantari

XI – RPL 1

SMK NEGERI 1 CIBINONG

Jalan Karadenan No.7

Jawa Barat

2015

Kata Pengantar

Puji dan Syukur senantiasa kita panjatkan atas kehadirat Tuhan yang Maha Esa, dengan ilmu-Nya yang Maha Luas, serta kemurahan hati-Nya, hingga makalah Fisika mengenai “Gelombang, Getaran dan Bunyi” dapat terselesaikan tepat waktunya. Makalah ini dibuat dalam rangka menyelesaikan tugas penulis. Sebelumnya penulis haturkan terimakasih penulis kepada:

a. Orang tua penulis, yang senantiasa memberi dukungan dalam segala bentuk, sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah ini.

b. Ibu Dian, selaku guru serta pembimbing penulis dalam bidang pelajaran “Fisika”

c. Teman – teman yang selalu memberi dukungan, baik langsung maupun sedemikiannya.

“Tiada gading yang tak retak” Penulis menyadari bahwa tugas ini jauh dari sempurna dan apabila ada penulisan yang salah, mohon untuk dimaafkan. Makalah ini sangat terbuka dan perlu terus dilakukan perbaikan untuk penyempurnaan. Oleh karena itu, penulis mengundang para pembaca memberikan kritik, saran dan masukan untuk perbaikan dan penyempurnaan pada edisi berikutnya. Atas kontribusi tersebut penulis mengucapkan terimakasih. Kritik dapat disampaikankan kepada penulis melalui account e-mail ekapuputd@gmail.com . Sekira cukup disini segala yang penulis sampaikan.

Cibinong, Agustus 2015

Penulis

Eka Puput Dewantari

DAFTAR ISI

Halaman

Halaman Judul.................................................................................................. i

Kata Pengantar................................................................................................. ii

Daftar Isi........................................................................................................... iii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Penulisan.............................................................. 1

1.2 Sistematika Penulisan................................................................... 1

1.3 Permasalahan ……………………………………………………………………….... 2

1.4 Tujuan ………………………………………………………………………………….. 2

BAB II PEMBAHASAN

A. 2.1 Pengertian dari Gelombang...................................................... 3

2.2.. Jenis Jenis Gelombang ................................................................. 3

2.3.. Besaran dalam Gelombang ....................................................... 6

2.4 Gejala Gelombang ....................................................................... 7

2.5 Pemanfaatan Gelombang pada Kehidupan sehari –hari.............. 7

2.6 Soal Jawab mengenai Gelombang……………………………………….. 9

B. 2.1 Pengertian Bunyi ................................................................... 10

2.2 Sifat – sifat Bunyi ......................................................................... 10

2.3 Pemanfaatan bunyi dalam kehidupan sehari – hari ............... .... 11

2.4 Pengertian dan Intensitas Bunyi …………………………………………...... 13

2.5 Pengertian Cepat Rambat Bunyi …………………………………………… 14

2.6 Soal Jawab mengenai Bunyi …………………………………………………. 14

C. 2.1 Pengertian dari Getaran ........................................................ 15

2.2 Getaran Pada Pegas..................................................................... 17

2.3 Contoh getaran dalam kehidupan sehari – hari ......................... 17

2.4 Soal Jawab mengenai getaran ………………………………………………. 18

BAB III PENUTUP

3.1 Kesimpulan.................................................................................... 21

3.2 Saran............................................................................................. 22

DAFTAR PUSTAKA

Bab 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pernahkan kamu menyentuh sound system dalam keadaan bunyi? Ketika menyentuh sound system tentu kita akan merasakan getaran. Dan pernahkah kamu melemparkan batu kedalam permukaan air yang tenang? Maka akan terjadi gelombang di permukaan air yang menjalar menjauhi pusat usikan yaitu tempat jatuh batu tadi . Dalam kehidupan sehari – hari kita tidak pernah lepas dari apa yang disebut gelombang, getaran dan bunyi. Bunyi adalah salah satu gelombang longitudinal .Gelombang adalah getaran yang merambat baik melalui medium, maupun tanpa medium.Getaran adalah gerak bolak – bolik secara berkala melalui suatu titik keseimbangan. Bayangkan jika kehidupan ini tidak ada gelombang, maka kita tidak pernah menemui apa yang disebut dengan suara, cahaya, gelombnag radio dan lain – lain, selain itu hidup akan sepi tanpa suara. Bagainmana sifat – sifat, dan bagaimana pula manfaat dari gelombang, getaran serta bunyi tersebut. Maka penulis akan membahas lebih dalam tentang gelombang, getaran, dan bunyi pada ulasan kali ini.

1.2 Sistematika Penulisan

Dalam penyusunan Penulisan Ilmiah, penyusun membagi kedalam bab dan subbab. Pembagian bab-bab tersebut adalah sebagai berikut :

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini menjelaskan tentang latar belakang penulisan, rumusan masalah, tujuan penulisan, metode penulisan dan sistematika penulisan.

BAB II PEMBAHASAN

Pada bagian ini penyusun menjelaskan mengenai pengertian gelombang, getaran dan bunyi. Contoh penerapan gelombang, getaran dan bunyi di kehidupan sehari – hari, sifat – sifat gelombang, getaran dan bunyi, macam – macam jenis gelombang, getaran dan bunyi, serta contoh soal dan jawaban daripada gelombang, getaran, dan bunyi.

BAB III PENUTUP

Pada bab ini diuraikan kesimpulan mengenai gelombang, getaran dan bunyi.

Daftar Pustaka

1.3 Permasalahan

1. Apakah pengertian dari gelombang, getaran, dan bunyi?

2. Apakah sifat – sifat gelombang, getaran dan bunyi?

3. Apakah manfaat gelombang, getaran dan bunyi dalam kehidupan sehari - hari?

1.4 Tujuan

Pembahasan tentang gelombang, getaran, dang bunyi ini bertujuan:

1. Agar pembaca dapat mengerti apa yang dimaksud gelombang, getran, dan bunyi.

2. Agar pembaca mengetahui bagaimana sifat – sifat gelombang, getaran, dan bunyi.

3. Agar pembaca mengrtahui manfaat dari gelombnag, getaran dan bunyi.

Bab 2

PEMBAHASAN

A. 2.1 Pengertian dari Gelombang

Gelombang adalah suatu getaran yang merambat, dalam perambatannya gelombang membawa energi. Dengan kata lain, gelombang merupakan getaran yang merambat dan getaran sendiri merupakan sumber gelombang. Jadi, gelombang adalah getaran yang merambat dan gelombang yang bergerak akan merambatkan energi (tenaga). Gelombang juga dapat diatikan sebagai bentuk dari getaran yang merambat pada suatu medium. Pada gelombang yang merambat adalah gelombangnya, bukan zat medium perantaranya.Satu gelombang dapat dilihat panjangnya dengan menghitung jarak antara lembah dan bukit (gelombang tranversal) atau menhitung jarak antara satu rapatan dengan satu renggangan (gelombang longitudinal). Cepat rambat gelombang adalah jarak yang ditempuh oleh gelombang dalam waktu satu detik.Ketika kita melihat gelombang pada genangan air, seolah-olah tampak bahwa gelombang tersebut membawa air keluar dari pusat lingkaran.

Demikian pula, ketika Kita menyaksikan gelombang laut bergerak ke pantai, mungkin Kita berpikir bahwa gelombang membawa air laut menuju ke pantai.Kenyataannya bukan seperti itu.Sebenarnya yang Kita saksikan adalah setiap partikel air tersebut berosilasi (bergerak naik turun) terhadap titik setimbangnya.Hal ini berarti bahwa gelombang tidak memindahkan air tersebut.Kalau gelombang memindahkan air, maka benda yang terapung juga ikut bepindah.Jadi, air hanya berfungsi sebagai medium bagi gelombang untuk merambat. Misalnya ketika Kita mandi di air laut, kita akan merasa terhempas ketika diterpa gelombang laut. Hal ini terjadi karena setiap gelombang selalu membawa energi dari satu tempat ke tempat yang lain. Ketika mandi di laut, tubuh kita terhempas ketika diterpa gelombang laut karena terdapat energi pada gelombang laut.Energi yang terdapat pada gelombang laut bisa bersumber dari angin dan lainnya.

2.2 Jenis – jenis gelombang

Secara umum hanya terdapat dua jenis gelombang yaitu, gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik.

Jenis gelombang berdasarkan pada medium perambatan gelombang adalah :

a. Gelombang mekanik, adalah sebuah gelombang yang dalam perambatannya memerlukan medium, yang menyalurkan energi untuk keperluan proses penjalaran sebuah gelombang. Suara merupakan salah satu contoh gelombang mekanik yang merambat melalui perubahan tekanan udara dalam ruang (rapat-renggangnya molekul-molekul udara).

b. Gelombang elektromagnetik, yaitu gelombang yang dapat merambat walau tidak ada medium. Energi elektromagnetik merambat dalam gelombang dengan beberapa karakter yang bisa diukur, yaitu: panjang gelomban, frekuensi, amplitude, dan kecepatan.

Contoh gelombang elektronmagnetik dalam kehidupan sehari- hari adalah sebagai berikut:

1. Gelombang radio

2. Gelombang Mikro

3. Sinar infra merah

4. Sinar ultraviolet

5. Cahaya tampak

6. Sinar X dan

7. Sinar gamma

Sedangkan berdasarkan arah rambatan dan getarannya, dibagi menjadi dua, yaitu gelombang transversal dan longitudinal

a. Gelombang transversal adalah: gelombang yang arah rambatannya tegak lurus terhadap arah getaran, misalnya seperti gelomabang air laut. Untuk memudahkan kita membayangkan bagaimana bentuk dari gelombang transversal, kita msa melakukan hal sederhana seperti mengikat salah satu ujung pita kaset tape recorder pada sebuah tiang linstrik ataupun tiang telepon kemudian salah satu ujung dari pita keset tersebut kita gerakan naik turun sehingga kuarng lebih akan terbentuk gambaran gelombang transversal seperti gambar di bawah ini :

Pada gambar diatas, kita dapat mengetahui beberapa hal ataupun istilah yang akan sering kita temui pada materi pelajaran kali ini (materi pelajaran tentang gelombang), berikut ini adalah penjelasan singkat tentang gambar grafik gelombang transversal diatas:

1. Panjang Gelombang

Satu panjang gelombang transversal terdiri dari satu lembah dan satu bukit gelombang. Pada gambar di atas,A – C – E adalah satu gelombang. Begitu juga dengan B – D – F dan D – F – H. Panjang gelombang disibolkan dengan lambang lamda (λ) dan dinyatakan dalam satuan meter.

2. Bukit Gelombang

Pada gambar di atas yang dimaksud dengan satu bukit gelombang adalah: A – B – C atau bisa juga E – F – G, selain itu I – J – K serta M – N – O pun juga termasuk sebagai bukit gelombang, dengan demikian pada gambar di atas terdapat 4 bukit gelomang.

3. Puncak Gelombang

Pada gambar grafik di atas terdapat 4 puncak gelombang yaitu yang ditandai oleh huruf B,F, J, dan N.

4. Lembah Gelombang

Lembah gelombang pada gambar di atas adalah C – D – E atau G – H – I.

5. Amplitudo

Amplitudo adalah jarak terjauh titik getar dari posisi kesetimbangannya.Pada gambar diatas amplitodo gelombang tutunjukan mulai dari titik b ke titik B.

b. Gelombang longitudinal, yaitu gelombang yang arah rambatannya sejajar dengan arah getarannya (misalnya gelombang slinki). Gelombang yang terjadi pada slinki yang digetarkan, searah dengan membujurnya slinki berupa rapatan dan regangan. Jarak dua rapatan yang berdekatan atau dua regangan yang berdekatan disebut satu gelombang.Gelombang longitudinal biasanya digambarkan seperti gambar di bawah ini:

§ Satu gelombang longitudinal terdiri dari 1 rapatan dan satu gelombang atau;

§ Jarak antara rapatan kerapatan lain yang terdekat atau;

§ Jarak antara renggangan satu ke rengganan lain yang terdekat.

2.3 Besaran dalam Gelombang

1. Amplitudo Gelombang adalah simpangan maksimum dari getaran yang berjalan (gelombang).

2. Periode Gelombang adalah waktu yang diperlukan oleh satu gelombang untuk melewati satu titik.

3. Frekuensi Gelombang adalah jumlah gelombang yang melewati suatu titik selama satu detik.

4. Panjang Gelombang adalah jarak yang ditempuh gelombang setiap periode.

5. Cepat Rambat Gelombang adalah jarak yang ditempuh gelombang setiap satuan waktu.

Persamaan (rumus) yang sering digunakan dalam perhitungan soal tentang gelombang

f = 1/T

v = λ .f atau v = λ/T

Keterangan:

λ = Panjang gelombang (m)

v = Cepat rambat gelombang (m/s)

T = Periode gelombang (s)

f = frekuensi gelombang (Hz)

Rumus untuk mencari cepat rambat bunyi pada dawai atau senar

Catatan: Gelombang yang merambat pada dawai adalah merupakan gelombang transversal.

Keterangan:

v = Cepat rambat gelombang (m/s)

F = Gaya tegangan dawai atau senar (N)

m = Massa dawai (Kg)

l = Panjang dawai (m)

2.4 Gejala Gelombang

1. Pemantulan

Pada peristiwa pemantulan gelombang akan berlaku hukum pemantulan gelombang yaitu sudut pantul sama dengan sudut datang. Artinya, ketika berkas gelombang datang membentuk sudut θ terhadap garis normal (garis yang tegak lurus permukaan pantul), maka berkas yang dipantulkan akan membentuk sudut θ terhadap garis normal.

2. Pembiasan

Pembiasan gelombang (refraksi) adalah pembelokan arah muka gelombang ketika masuk dari satu medium ke medium lainnya.Adakalanya pembiasan dan pemantulan terjadi secara bersamaan. Ketika gelombang datang mengenai medium lain, sebagian gelombang akan dipantulkan dan sebagian lainnya akan diteruskan atau dibiaskan. Refraksi terjadi karena gelombang memiliki kelajuan berbeda pada medium yang berbeda.

3. Interferensi

Interferensi gelombang adalah perpaduan atau superposisi gelombang ketika dua gelombang atau lebih tiba di tempat yang sama pada saat yang sama. Interferensi dua gelombang dapat menghasilkan gelombang yang amplitudonya saling menguatkan (interferensi maksimum) dan dapat juga menghasilkan gelombang yang amplitudonya saling melemahkan (interferensi minimum).

4. Difraksi

Difraksi gelombang adalah peristiwa pembelokan gelombang ketika melewati celah sempit atau penghalang.Di dalam suatu medium yang sama, gelombang merambat lurus. Oleh karena itu, gelombang lurus akan merambat ke seluruh medium dalam bentuk gelombang lurus juga. Hal ini tidak berlaku bila pada medium diberi penghalang atau rintangan berupa celah.Untuk ukuran celah yang tepat, gelombang yang datang dapat melentur setelah melalui celah tersebut.Lenturan gelombang yang disebabkan oleh adanya penghalang berupa celah dinamakan difraksi gelombang.

2.5 Pemanfaatan Gelombang pada Kehidupan sehari –hari

Berikut adalah aplikasi gelombang dalam kehidupan sehari-hari:

1. Satelit Buatan

Satelit buatan adalah seperangkat alat elektronik yang diorbitkan pada orbit tertentu di luar angkasa. Satelit buatan ini mengorbit mengelilingi bumi seperti halnya satelit alami bumi yaitu bulan. Satelit digunakan manusia khususnya dalam bidang telekomunikasi dan meteorologi. Dalam bidang telekomunikasi yaitu digunakan untuk menerima dan menyebarkan gelombang televisi dari suatu tempat di bumi kemudian menyebarkannya ke bagian bumi lain sehingga informasi dapat disampaikan saat itu juga. Misalkan, kamu melihat tayangan sepak bola liga Italia secara langsung. Rekaman pertandingan tersebut diubah menjadi gelombang elektromagnetik dan dipancarkan. Gelombang ini diterima oleh satelit dan disebarkan kembali ke bumi sehingga belahan bumi lain dapat menerima gelombang ini. Di belahan bumi tersebut gelombang elektromagnetik ini diubah kembali menjadi bentuk gambar dan suara.

Proses penjalaran gelombang dari bumi ke satelit yaitu sebagai berikut. Sebuah pemancar radio memancarkan gelombang dalam segala arah. Gelombang radio menjalar ke atas dan dipantulkan oleh ionosfer kembali ke bumi karena gelombang-gelombang ini dapat diterima dari seluruh horizon. Beberapa gelombang dapat mengenai tanah dan dipantulkan kembali. Gelombang mikro tidak dipantulkan oleh ionosfer melainkan diteruskan ke satelit. Gelombang yang diterima oleh satelit ini digunakan untuk mentransmisikan informasi ke stasiun-stasiun penerima di bumi.

2. Sel Surya

Sel surya digunakan manusia untuk menampung gelombang sinar Matahari sehingga manusia memperoleh bentuk energi baru. Kamu pasti telah mengetahui bahwa sinar Matahari juga merupakan gelombang. Sinar Matahari ini dapat digunakan sebagai sumber energi baru, misalnya pembangkit listrik, digunakan untuk mobil bertenaga surya, bahkan digunakan sebagai sumber energi pesawat bertenaga surya.

Para ahli telah banyak yang meneliti pemanfaatan energi Matahari ini. Bahkan telah dibuat mobil-mobil tenaga surya yang menggunakan energi Matahari untuk menggerakkannya.

3. Eksplorasi Minyak dan Gas Bumi

Mungkin kamu bertanya-tanya bagaimana orang dapat menemukan sumber minyak bumi di dalam perut bumi, padahal kulit bumi (mantel) sangat tebal dan terdiri atas batuan yang sangat padat. Satu lagi konsep gelombang dimanfaatkan manusia. Pada pembahasan sebelumnya kamu telah mengetahui bahwa gelombang mekanik menjalar membutuhkan medium dan gelombang dapat dipantulkan.

Para ahli geofisika melakukan penelitian terhadap perut bumi dengan memberikan gelombang mekanik pada bumi. Gelombang tersebut akan dijalarkan oleh bumi ke segala arah. Jika gelombang tersebut mengenai batuan yang mempunyai sifat elastisitas berbeda, gelombang tersebut sebagian akan dipantulkan dan sebagian akan diteruskan.

Gelombang yang dipantulkan ke permukaan bumi ini diterima oleh receiver dan waktu penjalaran gelombang ini dicatat. Dari serangkaian data waktu pemantulan, para ahli geofisika dapat memperkirakan jenis batuan yang dilalui gelombang dan memperkirakan adanya sumber minyak bumi, gas, atau mineral.

Jika kamu melanjutkan studi di perguruan tinggi jurusan Geofisika, kamu akan mempelajari teknik ini secara lebih mendalam dan kamu akan merasa kagum bagaimana Sains menjadi ujung tombak dalam sebuah eksplorasi minyak bumi, mineral, atau gas.

4. Sonar

Sebagian wilayah negara Indonesia adalah laut. Tidak heran jika Indonesia kaya akan ikan. Selain di pantai, ikan ditangkap para nelayan di perairan yang jauh dari pantai menggunakan kapal. Tidak setiap daerah di laut dihuni oleh ikan. Ada beberapa bagian laut yang banyak ikannya dan ada bagian laut yang sedikit ikannya. Bagaimana caranya supaya penangkapan ikan di laut menjadi efektif?

Kapal-kapal laut biasanya menggunakan sonar untuk menemukan daerah di laut yang banyak ikannya. Prinsip kerja sonar ini berdasarkan pada konsep pemantulan gelombang. Dari permukaan, gelombang bunyi dijalarkan ke dalam laut. Gelombang suara ini menyebar ke kedalaman laut. Jika sebelum tiba di dasar laut, gelombang suara ini mengenai gerombolan ikan, gelombang suara ini sebagian akan dipantulkan kembali ke permukaan. Gelombang pantul ini akan diterima oleh alat dan langsung digambarkan dalam monitor. Nelayan dapat melihat gerombolan ikan di bawah kapal mereka. Dengan demikian, nelayan dapat menurunkan jaringnya untuk menangkap ikan-ikan tersebut. Penggunaan sonar ini akan lebih menguntungkan dan membuat suatu pelayaran akan lebih efektif.

2.6 Soal Jawab mengenai Gelombang

1) Sebuah gelombang pada permukaan air dihasilkan dari suatu getaran yang frekuensinya 30Hz. Jika jarak antara puncak dan lembah gelombang yang berturutan adalah 50 cm, hitunglah cepat rambat gelombang trsebut!

Penyelesaian :

Diketahui :

F = 30 Hz

Π = 50 cm = 0,5 m

Ditanya :

Jawab :

V = Π. F

V = 0,5 . 30

V = 15 M/S

2) Sebuah gelombang transversal memiliki frekunsi sebesar 0,25 Hz. Jika jarak antara dua buah titik yang berurutan pada gelombang yang memiliki fase berlawanan adalah 0,125 m, tentukan cepat rambat gelombnag tersebut.

Penyelesaian :

Diketahui :

F =0,25Hz

Π = 0,125

Ditanya :

½ Π = 0,125 m -> Π 2X 0,125 = 0, 25 m

V = Π x F

V = 0,25 X 0,25 = 0,0625m/s

3) Jarak antara puncak dan lembah terdekat adalah 80 cm. Bila dalam 10 detik terdapat 60 gelombang yang melewati suatu titik, berapa kah cepat rambat gelombang?

Penyelesaian :

Diketahui :

F = 60/10 gelombang /s

F = 6 Hz

½ Π = 80 Π=160

Ditanya :

Jawab :

V = Π x F

V = 160 X 6

V= 960

V = 9,6 m/s

B. 2.1 Pengertian dari Bunyi

Bunyi atau suara adalah kompresi mekanikal atau gelombang longitudinal yang merambat melalui medium. Medium atau zat perantara ini dapat berupa zat cair, padat dan gas. Jadi gelombang bunyi dapat merambat misalnya didalam air, batu bara, dan udara.

Manusia mendengar bunyi saat gelombang bunyi, yaitu getaran di udara atau medium lain, sampai ke gendang telinga manusia. Batas frekuensi yang dapat didengar oleh telinga manusia kira kira 20 Hz sampai 20 KHz pada amplitude umum dengan berbagai variasi dalam kurva respons. Suara diatas 20 KHz disebut ultrasonic dan dibawah 20 Hz disebut infrasonic.

2.2 Sifat – sifat Bunyi

Sifat-sifat bunyi pada dasarnya sama dengan sifat-sifat gelombang longitudinal, yaitu dapat dipantulkan (refleksi), dibiaskan (refraksi), dipadukan (interferensi), dilenturkan (difraksi) dan dapat diresonansikan.

Sifat-sifat dasar gelombang bunyi:

a. Gelombang bunyi memerlukan medium.

Karena gelombang bunyi merupakan gelombang mekanik, maka dalam perambatannya bunyi memerlukan medium. Hal ini dapat dibuktikan saat dua orang astronout berada jauh dari bumi dan keadaan dalam pesawat dibuat hampa udara, astronout tersebut tidak dapat bercakap-cakap langsung tetapi menggunakan alat komunikasi seperti telepon. Meskipun dua orang astronout tersebut berada dalam satu pesawat.

b. Gelombang bunyi mengalami pemantulan.

Salah satu sifat gelombang adalah dapat dipantulkan sehingga gelombang bunyi juga dapat mengalami hal ini.

Hukum pemantulan gelombang:

Sudut datang = sudut pantul juga berlaku pada gelombang bunyi.

Hal ini dapat dibuktikan bahwa pemantulan bunyi dalam ruang tertutup dapat menimbulkan gaung. Yaitu sebagian bunyi pantul bersamaan dengan bunyi asli sehingga bunyi asli terdengar tidak jelas. Untuk menghindari terjadinya gaung maka dalam bioskop, studio radio dan televisi, dan gedung konser musik dindingnya dilapisi zat peredam suara yang biasanya terbuat dari kain wol, kapas, gelas, karet, atau besi.

c. Gelombang bunyi mengalami pembiasan.

Salah satu sifat gelombang adalah mengalami pembiasan. Peristiwa pembiasan dalam kehidupan sehari-hari misalnya pada malam hari bunyi petir terdengar lebih keras daripada siang hari. Hal ini disebabkan karena pada pada siang hari udara lapisan atas lebih dingin daripada dilapisan bawah. Karena cepat rambat bunyi pada suhu dingin lebih kecil daripada suhu panas maka kecepatan bunyi dilapisan udara atas lebih kecil daripada dilapisan bawah, yang berakibat medium lapisan atas lebih rapat dari medium lapisan bawah. Hal yang sebaliknya terjadi pada malam hari. Jadi pada siang hari bunyi petir merambat dari lapisan udara atas kelapisan udara bawah. Untuk lebih jelasnya hal ini dapat kalian lihat pada gambar dibawah.

d. Gelombang bunyi mengalami pelenturan.

Gelombang bunyi sangat mudah mengalami difraksi karena gelombang bunyi diudara memiliki panjang gelombang dalam rentang sentimeter sampai beberapa meter. Seperti yang kita ketahui, bahwa gelombang yang lebih panjang akan lebih mudah didifraksikan. Peristiwa difraksi terjadi misalnya saat kita dapat mendengar suara mesin mobil ditikungan jalan walaupun kita belum melihat mobil tersebut karena terhalang oleh bangunan tinggi dipinggir tikungan.

e. Gelombang bunyi mengalami perpaduan.

Gelombang bunyi mengalami gejala perpaduan gelombang atau interferensi, yang dibedakan menjadi dua yaitu interferensi konstruktif atau penguatan bunyi dan interferensi destruktif atau pelemahan bunyi. Misalnya waktu kita berada diantara dua buah loud-speaker dengan frekuensi dan amplitudo yang sama atau hampir sama maka kita akan mendengar bunyi yang keras dan lemah secara bergantian.

2.3 Pemanfaatan bunyi dalam kehidupan sehari – hari

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.

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

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.

2.4 Pengertian dan Intensitas Bunyi

Yang dimaksud dengan intensitas bunyi ialah : Besar energi bunyi tiap satuan waktu tiap satuan luas yang datang tegak lurus.

Dapat dirumuskan sebagai :

I = Intensitas bunyi dalam watt/m² atau watt/cm²

A = Luas bidang bola dalam m²atau cm²

P = Daya bunyi dalam J/det atau watt.

Kesimpulan : Intensitas bunyi berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya.

Intensitas bunyi terkecil yang masi merangsang pendengaran disebut harga ambang pendengaran, besarnya 10^-12 watt/m². Intensitas bunyi terbesar yang masih dapat didengar tanpa menimbulkan rasa sakit pada telinga sebesar 1 watt/m².

Logaritma perbandingan intensitas bunyi dengan harga ambang pendengaran disebut Taraf Intensitas Bunyi.

TI taraf intensitas bunyi dalam : Bel.

I adalah intensitas bunyi.

I_o adalah harga ambang pendengaran.

Bila satuan TI dalam Decibel ( dB ) hubungan di atas menjadi : 1 Bel = 10 dB.

2.5 Pengertian 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. Cepat rambat bunyi tidak bergantung pada tekanan udara. Artinya, jika terjadi perubahan tekanan udara, cepat rambat bunyi tidak berubah. Cepat rambat bunyi bergantungpada suhu. Makin tinggi suhu udara, makin besar cepat rambat bunyi. Pada tempat yang tinggi, cepat rambat bunyi lebih rendah. Hal itu karena suhu udara di tempat itu lebih rendah, bukan karena tekanan. Tanpa medium bunyi tidak dapat merambat. Jika suatu bunyi tidak dapat merambat, bunyi tersebut tidak dapat didengar.

Itulah sebabnya di bulan atau ruang angkasa tidak ada bunyi. Hal ini akibat dari tidak adanya atmosfer di bulan atau ruang angkasa (ruang hampa udara). Selain itu, suatu bunyi juga tidak dapat didengar jika bunyi tersebut tidak masuk ke telinga.

Rumus Cepat Rambat Bunyi :

V= s/t

Rumus Jarak Tempuh Gelombang bunyi :

S = v X t/2

Keterangan =

V = cepat rambat Bunyi (m/s)

t = waktu (s)

s = Jarak (m)

2.6 Soal Jawab mengenai Bunyi

1) Diketahui cepat rambat gelombang bunyi di udara adalah 340m/s. Sedangkan sebuah kapal memamcarkan bunyi sonarke dasar laut. Jika 4 sekon kemudian orang di dalam kapal dapat mendengar bunyi pantulnya. Hitung kedalaman laut tersebut !

Penyelesaian :

Diketahui :

V = 340m/s

t = 4 s

Ditanyakan : S?

Jawab :

S = v X t/2

S = 340 X 4 / 2

S = 680 M

2) Sebuah kapal akan mengukur kedalaman laut menggunakan perangkat suara. Jika buni di tembakkan ke dasar laut, bunyi pantul diterima setelah 4 detik. Tentukan kedalaman laut tersebut jika cepat rambat bunyi 2000m/s.

Penyelesaian:

Diketahui :

V = 2000m/s

t = 4 s

Ditanyakan : s?

Jawab = S = ½ . 2000.4

S = ½ .8000

S = 4000 m

3) Jika cepat rambat bunyi 320m/s, tentukan frekuensi dan periode gelombang bunyi jika panjang gelombnag 10 m.

Penyelesaian :

Diketahui :

V = 320m/s

Π = 10 m

Ditanya:

a) Frekuensi

b) Periode

Jawab :

a) V = Π x f

320 = 10 . X

X = 320 / 10

X = 32

F = 32Hz

b) V = Π x t

320 = 10 . X

X = 10 / 320

X = 1/32

t = 1/32 s

t = 0, 03125 S

C. 2.1 Pengertian dari Getaran

Getaran adalah gerakkan bolak – balik yang ada di sekitar titikkeseimbangan diamana kuat lemahnya dipengaruhi besar kecilnya energy yang diberikan . Satu getaran frekuensi adalah satu kali gerak bolak balik penuh

2= titik setimbang ; 1 dan 3 = titik terjauh (Amplitudo)

Satu kali getaran adalah ketika benda bergerak dari titik 1-2-3-2-1. Bandul tidak pernah melewati lebih dari titik ‘1’ atau ‘3’ karena titik tersebutmerupakan simpangan terjauh (amplitudo).

Titik A merupakan titik keseimbangan. Simpangan terbesar terjauh bandul ( ditunjuk kan dengan jarak AB = AC ) disebut amplitudo getaran. Jarak tempuh B – A – C – A – B disebut satu getar penuh.

a. Amplitudo

Dalam gambar diatas telah disebutkan bahwa amplitudo adalah simpangan terbesar dihitung dari kedudukan seimbang. Amplitudo diberi simbol A, dengan satuan meter.

b. Frekuensi

Periode getaran adalah waktu yang digunakan dalam satu getaran dan diberi simbol T. Untuk gambar ayunan di atas, jika waktu yang diperlukan oleh bandul untuk bergerak dari B ke A, ke C, ke A, dan kembali ke B adalah 0,2 detik, maka periode getaran bandul tersebut 0,2 detik atau T = 0,2 detik = 0,2 s. Periode suatu getaran tidak tergantung pada amplitudo getaran.

c. Frekuensi Getaran

Frekuensi getaran adalah jumlah getaran yang dilakukan oleh sistem dalam satu detik, diberi simbol f. Untuk sistem ayunan bandul di atas, jika dalam waktu yang diperlukan oleh bandul untuk bergerak dari B ke A, A ke C, C ke A, dan kembali ke B sama dengan 0,2 detik, maka :

Dalam waktu 0,2 detik bandul menjalani satu getaran penuh

Dalam waktu 1 detik bandul menjalani 5 kali getaran penuh

Dikatakan bahwa frekuensi getaran sistem bandul tersebut adalah 5 getaran/detik atau f = 5 Hz.

d. Hubungan antara Periode dan Frekuensi Getaran

Dari definisi periode dan frekuensi getaran di atas, diperoleh hubungan :

Keterangan :

T = periode, satuannya detik atau sekon

f = frekuensi getaran, satuannya 1/detik atau s^-1 atau Hz

2.2 Getaran pada pegas

Getaran pada pegas dapat dianalogikan seperti getaran pada bandul. Hal ini karena terjadi gerakan bolak balik pegas melewati titik seimbang. Getaran pada pegas juga memiliki gaya pemulih tegangan sesuai dengan Hukum Hooke yang bernilai:

F_s = -k . x

Dimana k merupakan tetapan pegas dan x merupakan panjang peregangan.

Untuk pegas nilai periodanya ditentukan menggunakan rumus berikut:

Keterangan:
                T              = Periode (s)
              m              = massa beban (kg)
              K               = konstanta pegas (N/m)

Pada pegas perioda dipengaruhi oleh massa beban dan nilai konstanta pegas. Semakin besar massa beban maka makin besar nilai periodanya. Beda halnya dengan konstanta pegas, semakin besar konstanta pegas maka makin kecil nilai periodanya.

2.3 Contoh getaran dalam kehidupan sehari – hari

Contoh getaran yang ada di kehidupan sehari – hari :

• Senar gitar yang dipetik

• Bandul jam dinding yang sedang bergoyang

• Ayunan anak-anak yang sedang dimainkan

• Mistar plastik yang dijepit pada salah satu ujungnya, lalu ujung lain diberi simpangan dengan cara menariknya, kemudian dilepaskan tarikannya.

• Pegas yang di beri beban

2.4 Soal Jawab mengenai getaran

1. Bandul bola besi berayun dari A - B - C selama 0,6 sekon. Jarak A - C = 15 cm. Tentukan:
a) periode ayunan
b) frekuensi ayunan

Pembahasan :

Diketahui :

t = 0,6 sekon

s = 15 cm

Ditanya :

a) T ?

b) F?

Jawab :

a)            Periode Ayunan
Periode ayunan adalah waktu yang diperlukan bandul besi dari titik A kembali lagi ke A    (A - B - C - B - A) yaitu dua kali waktu dari A - C. Jadi periodenya:

T = 2 × 0,6 = 1,2 sekon

c) Frekuensi Ayunan

Frekuensi ayunan jika periodenya telah diketahui gunakan saja:

                                                                f = 1/T
                                                                f = 1/1,2
                                                                f = 0,83 Hz

2. Sebuah bandul sederhana mempunyai tali 90 cm dan beban bermassa gram. Titik tertinggi beban adalah 10 cm di atas titik terendah. Jika percepatan gravitasi 10 m/s², tentukan periode dan frekuensi bandul.

Jawab :

Diketahui :
             Panjang tali (l) = 90 cm = 0,9 meter
             Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s²
             Perubahan ketinggian (h) = 20 cm = 0,2 meter

Ditanya :

a) T ?

b) F ?

Jawab :

a) Periode

b) Frekuensi

f = 1/T

f = 1/1,884

f = 0,53 Hz.

3. Sebuah beban bermassa 250 gram digantung dengan sebuah pegas yang memiliki kontanta 100 N/m kemudian disimpangkan hingga terjadi getaran selaras. Tentukan periode dan frekuensi getarannya!

Penyelesaian :

Diketahui :

k = 100 N/m
m = 250 g = 0,25 kg

Ditanya :

a) T ?

b) F?

Jawab :

a) Periode

b) Frekuensi

f = 1/T

f = 1/0,1π s

f = 10π s

4. Tentukan Frekuansi dari sebuah bandul yang bergetar selama 1 menit . Tentukan Frekuensi bandul jika bergetar sebanyak 15 getaran!

Penyelesaian :

Diketahui :

t = 1 menit= 60 s

n = 15

Ditanya :

F ?

Jawab :

T = t/n

= 60 s/15

= 4 s

F = ¼

F = 0,25 Hz

5. Sebuah Frekuensi pada bandul adalah 0,02 s. Tentukan periode bandul tersebut!

Penyelesaian :

Diketahui :

F = 0,02s

Ditanya :

Jawab :

T= 1/f

T = 1/0,02s

T = 50 Hz

Bab 3

PENUTUP

· Kesimpulan

- Gelombang adalah suatu getaran yang merambat, dalam perambatannya gelombang membawa energi. Dengan kata lain, gelombang merupakan getaran yang merambat dan getaran sendiri merupakan sumber gelombang.

- Bunyi atau suara adalah kompresi mekanikal atau gelombang longitudinal yang merambat melalui medium. Medium atau zat perantara ini dapat berupa zat cair, padat dan gas. Jadi gelombang bunyi dapat merambat misalnya didalam air, batu bara, dan udara.

- Getaran pada pegas dapat dianalogikan seperti getaran pada bandul. Hal ini karena terjadi gerakan bolak balik pegas melewati titik seimbang.

· Saran