Vlog - Gelombang bunyi yang dihasilkan oleh suatu getaran, telah diaplikasikan dalam teknologi. Dan telah banyak membantu manusia baik dalam bidang industri maupun dalam bidang kedokteran. Dalam bidang industri yang banyak digunakan adalah teknik Sound Navigation and Ranging [SONAR], yaitu suatu teknik pantulan bunyi untuk navigasi.
Selanjutnya....
Dalam perkembangan dunia pengetahuan sekarang ini, gelombang bunyi dapat dimanfaatkan dalam berbagai keperluan penelitian. Di bidang kelautan misalnya untuk mengukur kedalaman laut, di bidang industri misalnya untuk mengetahui cacat yang terjadi pada benda-benda hasil produksinya, di bidang pertanian untuk meningkatkan kualitas hasil pertanian, dan di bidang kedokteran dapat di- gunakan untuk terapi adanya penyakit dalam organ tubuh. Untuk keperluan tersebut digunakan suatu alat yang bekerja berdasarkan prinsip pemantulan gelombang bunyi yang disebut SONAR [Sound Navigation Ranging].
Prinsip kerja SONAR berdasarkan prinsip pemantulan gelombang ultrasonik. Alat ini diperkenalkan pertama kali oleh Paul Langenvin, seorang ilmuwan dari Prancis pada
tahun 1914. Pada saat itu Paul dan pembantunya membuat alat yang dapat mengirim pancaran kuat gelombang bunyi berfrekuensi tinggi [ultrasonik] melalui air. Pada dasarnya SONAR memiliki dua bagian alat yang memancarkan gelombang ultrasonik yang disebut transmiter [emiter] dan alat yang dapat mendeteksi datangnya gelombang pantul [gema] yang disebut sensor [reciver].
Gelombang ultrasonik dipancarkan oleh transmiter
[pemancar] yang diarahkan ke sasaran, kemudian akan dipantulkan kembali dan ditangkap oleh pesawat penerima
[reciver]. Dengan mengukur waktu yang diperlukan dari gelombang dipancarkan sampai gelombang diterima lagi, maka dapat diketahui jarak yang ditentukan. Untuk meng- ukur kedalaman laut, SONAR diletakkan di bawah kapal.
Dengan pancaran ultrasonik diarahkan lurus ke dasar laut, dalamnya air dapat dihitung dari panjang waktu antara pancaran yang turun dan naik setelah digemakan. Apabila cepat rambat gelombang bunyi di udara v, selang waktu antara gelombang dipancarkan dengan gelombang pantul datang adalah Δt, indeks bias air n, dan kedalaman laut adalah d maka kedalaman laut tersebut dapat dicari dengan persamaan :
Sumber : Hamparan Dunia Ilmu “Energi dan Fisika” Gambar 1.21 Sonar digunakan untuk mengukur kedalaman laut.
d = .... [1. 23]
dengan :
d = jarak yang diukur [m]
Δt = waktu yang diperlukan gelombang dari dipancarkan sampai diterima kembali [s]
v = kecepatan rambat gelombang ultrasonik [m/s] n = indeks bias medium
Selanjutnya dalam perkembangannya, penggunaan gelombang ultrasonik dalam pelayaran digunakan sebagai navi- gator. Pada mesin cuci, getaran utrasonik yang kuat dapat menggugurkan ikatan antarpartikel kotoran dan menggetar- kan debu yang melekat pada pakaian sehingga lepas. Di sekitar lapangan udara [bandara], getaran gelombang ultrasonik yang kuat dapat membuyarkan kabut. Dalam bidang kedokteran, getaran gelombang ultrasonik yang berenergi rendah dapat digunakan untuk men- deteksi/ menemukan penyakit yang ber- bahaya di dalam organ tubuh, misalnya di jantung, payudara, hati, otak, ginjal, dan beberapa organ lain. Pengamatan ultrasonik pada wanita hamil untuk melihat perkembangan janin dalam uterus dengan menggunakan ultra- sonografi. Dengan menggunakan ultrasonik yang berenergi tinggi dapat digunakan sebagai pisau bedah, yang pada umumnya untuk melakukan pembedahan dalam neurologi dan otologi.
Di bidang pertanian, ultrasonik berenergi rendah digunakan untuk meningkatkan hasil pertanian, misalnya penyinaran biji atau benih dengan menggunakan ultrasonik dapat menghasilkan pertumbuhan yang lebih cepat dari biasanya, tanaman kentang yang dirawat dengan radiasi ultrasonik dapat meningkat produksi panennya.
Sumber : Ilmu Pengetahuan Populer 5
Gambar 1.22 Ultrasonografi digunakan untuk melihat perkembangan janin dalam kandungan.
1. Gelombang adalah rambatan energi getaran.
2. Gelombang mekanik yaitu gelom- bang yang merambat memerlu- kan medium/zat perantara. 3. Gelombang elektromagnetik yaitu
gelombang yang merambat tanpa memerlukan medium/zat peran- tara.
Dari berbagai alat musik yang terdapat di sekeliling kita dapat kita kelompokkan berdasarkan sumber getarnya. Cobalah sebutkan masing- masing tiga contoh alat-alat musik yang sumber getarnya berupa : a. kolom udara
b. senar/dawai c. membran d. plat/lempengan
Christian Huygens
Christian Huygens dilahirkan pada tanggal
14 April 1629. Pada mulanya ia adalah seorang sarjana ilmu pasti dari Belanda, namun kemudian mendalami fisika dalam bidang mekanika dan optik. Huygens aktif menyelidiki gerak jatuh, konstruksi jam bandul, lensa, dan banyak mengemukakan teori cahaya sebagai gelombang. Dialah yang mengemukakan bahwa tiap titik pada permukaan gelombang dapat dianggap sebagai sumber gelombang yang dapat mengeluarkan gelombang baru. Sumber : wikipedia
4. Gelombang transversal yaitu gelombang yang arah rambatan- nya tegak lurus arah getarannya. 5. Gelombang longitudinal yaitu
gelombang yang arah rambatan- nya sejajar arah getarannya. 6. Persamaan gelombang berjalan
Y = A sin [wt ± kx]
Wawasan Kontekstual
Ringkasan
Seputar Tokoh
7. Persamaan gelombang stasioner pada ujung bebas :
Y = 2A cos kx sin wt
Letak kedudukan simpul-simpul dari ujung bebas Xs = [2n – 1] l
Letak kedudukan perut-perut dari ujung bebas Xp = [ n – 1] l
8. Persamaan gelombang stasioner pada ujung terikat :
Y = 2A sin kx cos wt
Letak kedudukan simpul-simpul dari ujung bebas Xs = [ n – 1] l
Letak kedudukan perut-perut dari ujung bebas Xp = [2n – 1] l
9. Untuk mengukur cepat rambat gelombang pada dawai dapat dilakukan dengan percobaan Melde yang dituliskan dalam persamaan
v =
10. Sumber bunyi adalah benda yang bergetar. Sumber bunyi dapat berupa plat getar, dawai tali, atau kolom udara, seperti pada harmonika, gitar, dan seruling. 11. Frekuensi nada-nada yang dihasil-
kan oleh sumber bunyi yang berupa dawai/tali dengan fre- kuensi nada dasarnya merupakan perbandingan bilangan bulat.
f1 : f1 : f2 : f3 : …=
= 1 : 2 : 3 : 4 : … 12. Frekuensi nada-nada yang dihasil-
kan oleh pipa organa terbuka dengan frekuensi nada dasarnya merupakan perbandingan bilang- an bulat.
f1 : f1 : f2 : f3 : …=
= 1 : 2 : 3 : 4 : … 13. Intensitas bunyi yaitu besarnya
energi bunyi yang menembus permukaan bidang tiap satu satuan luas tiap detiknya.
14. Ambang pendengaran yaitu inten- sitas bunyi terkecil yang masih dapat didengar oleh telinga manusia. Besarnya ambang pen- dengaran sebesar 10-12 Watt/m2. 15. Ambang perasaan yaitu intensitas
bunyi terbesar yang masih dapat didengar telinga manusia tanpa menimbulkan rasa sakit, besarnya ambang perasaan sebesar 1 Watt/m2.
16. Taraf intensitas bunyi yaitu per- bandingan logaritma antara inten- sitas bunyi dengan ambang pendengaran yang dinyatakan dalam persamaan TI = 10
17. Layangan bunyi yaitu peristiwa terdengarnya keras lemahnya bunyi yang diakibatkan inter- ferensi antara dua gelombang bunyi yang mempunyai frekuensi yang berbeda sedikit. Frekuensi layangan bunyi yaitu banyaknya layangan bunyi yang tejadi tiap sekonnya. Dinyatakan dalam persamaan : fn = |f1 - f2|
18. Effek Doppler yaitu peristiwa perubahan frekuensi bunyi yang terdengar oleh pendengar apabila terjadi gerak relatif antara sumber bunyi dengan pendengar.
Frekuensi bunyi akan terdengar lebih tinggi jika antara sumber bunyi dengan pendengar bergerak saling mendekati atau pendengar diam sumber bunyi bergerak mendekati pendengar atau sebaliknya. Sedangkan frekuensi bunyi akan terdengar lebih rendah jika antara sumber bunyi dengan pendengar bergerak saling menjauhi atau pendengar diam sumber bunyi bergerak menjauhi pendengar atau sebaliknya. Effek Doppler dirumuskan :
Uji Kompetensi
Kerjakan di buku tugas kalian!
A. Pilihlah salah satu jawaban yang paling tepat dengan memberi tanda silang [X] pada huruf A, B, C, D, atau E!
1. Sebuah gelombang transversal dengan persamaan
y = 5.sin π meter. Cepat rambat gelombang tersebut adalah .... A. 2 ms-1 B. 4 ms-1 C. 8 ms-1 D. 16 ms-1 E. 32 ms-1
2. Persamaan sebuah gelombang yang berjalan pada seutas tali adalah y = 10 sin 2π [t - 2x] setelah 2 detik; titik-titik yang mempunyai simpangan 5 cm antara lain pada x sama dengan ....
A. m D. m
B. m E. m
C. m
3. Sebuah tali panjangnya 80 cm diberi tegangan, jika cepat rambat gelombang pada tali itu 720 m/s. Besarnya frekuensi nada dasar yang ditimbulkan oleh tali itu adalah .... A. 240 Hz B. 360 Hz C. 450 Hz D. 500 Hz E. 750 Hz
4. Kecepatan gelombang transversal dalam dawai adalah: 1. berbanding lurus dengan akar gaya tegangan dawai 2. berbanding terbalik dengan akar massa panjang
dawai
3. berbanding terbalik dengan panjang gelombang dalam dawai
4. berbanding terbalik dengan frekuensi gelombang dalam dawai
Yang benar adalah pernyataan .... A. 1, 2, 3 dan 4
B. 1, 2, dan 3 C. 1 dan 2 D. 2 dan 4 E. 4 saja
5. Seutas senar yang panjangnya 0,4 m dan massanya 2.10-3 kg diikat pada salah satu garputala yang merambat
300 getaran detik-1. Tegangan yang harus diberikan agar
terjadi gelombang adalah .... A. 4 N
B. 8 N C. 12 N D. 16 N E. 32 N
6. Dua buah pipa organa terbuka A dan B ditiup bersama- sama. Pipa A menghasilkan nada dasar yang sama tinggi dengan nada atas kedua pipa B. Perbandingan panjang pipa organa A dengan pipa organa B adalah ....
A. 1 : 3 B. 3 : 1 C. 1 : 2 D. 2 : 2 E. 2 : 3
7. Jarak A ke sumber bunyi adalah 3 kali jarak B ke sumber bunyi. Intensitas bunyi yang diterima A dibandingkan dengan intensitas bunyi yang diterima B adalah .... A. 1 : 2
8. Sebuah sirine rata-rata menimbulkan taraf intensitas 100 dB. Berapa taraf intensitas yang ditimbulkan oleh 10 buah sirine secara bersamaan?
A. 105 dB B. 110 dB C. 115 dB D. 120 dB E. 130 dB
9. Taraf intensitas bunyi suatu tempat yang berjarak 5 m dari sumber bunyi sebesar 70 dB. Tempat yang berjarak 0,5 m dari sumber bunyi bertaraf intensitas sebesar .... A. 9 dB
B. 80 dB C. 90 dB D. 100 dB E. 110 dB
10. Sebuah gelombang stasioner pada ujung tetap dinyatakan dalam persamaan : Y = 4 sin cos 6πt cm, maka besarnya simpangan maksimum pada titik yang berjarak x = 5 cm dari ujung tetap adalah ....
A. 0 cm B. 2 cm C. 2 cm D. 2 cm E. 4 cm
B. Kerjakan soal di bawah ini!
1. Jelaskan perbedaan antara gelombang mekanik dengan gelombang elektromagnetik, dan berilah masing-masing tiga contohnya!
2. Suatu gelombang merambat pada tali dinyatakan dalam persamaan Y = 0,1 sin [20πt - 4πx], jika Y dan x dalam meter dan t dalam sekon. Hitunglah panjang gelombang dan kecepatan gelombang yang merambat pada tali tersebut!
Setelah mempelajari bab ini, kalian seharusnya memahami tentang : 1. jenis dan sifat-sifat gelombang,
2. gelombang berjalan dan stasioner, 3. gelombang bunyi, dan
4. penerapan gelombang bunyi dalam teknologi.
Apabila ada hal-hal yang belum kalian pahami, pelajari kembali materi ini sebelum melanjutkan ke bab berikutnya.
Refleksi
3. Dua buah pipa organa terbuka [A] dan pipa organa tertutup [B] ditiup secara bersamaan sehingga masing- masing menghasilkan nada atas pertama fA dan fB. Apabila kedua pipa organa tersebut memiliki panjang yang sama, tentukan perbandingan frekuensi nada yang dihasilkan oleh kedua pipa organa tersebut!
4. Besarnya taraf intensitas suatu tempat yang berjarak 2 meter dari sumber bunyi adalah 60 dB. Tentukan berapa taraf intensitas di tempat yang berjarak 20 cm dari sumber bunyi tersebut!
5. Mobil ambulans bergerak dengan kelajuan 72 km/jam sambil membunyikan sirine yang frekuensinya 1000 Hz dan sebuah bus bergerak berlawanan dengan kelajuan 36 km/jam. Bila kelajuan gelombang bunyi di udara 340 m/s, tentukan berapa frekuensi bunyi sirine yang diterima pengemudi bus pada saat : [a] bergerak saling mendekati dan [b] bergerak saling menjauhi!