Energi dan Taraf Intensitas Gelombang Bunyi, Pelayangan Bunyi, Rumus, Contoh Soal, Jawaban, Persamaan Fisika - Gelombang sanggup merambat dari satu daerah ke daerah lain melalui medium yang bermacam-macam. Gelombang sanggup merambatkan energi. Dengan demikian, gelombang memiliki energi. Jika udara atau gas dilalui gelombang bunyi, partikel-partikel udara akan bergetar sehingga setiap partikel akan memiliki energi sebesar:
E = 1/2 kA2,
dengan k = tetapan, A = amplitudo
E = ½ mω2A2 = 2π2mf2A2
dengan:
E = energi gelombang ( J)
ω = frekuensi sudut (rad/s)
k = konstanta (N/m)
f = frekuensi (Hz)
A = amplitudo (m)
1. fisika" target="_blank">Intensitas Gelombang Bunyi
Intensitas bunyi menyatakan energi bunyi tiap detik (daya bunyi) yang menembus bidang setiap satuan luas permukaan secara tegak lurus, dirumuskan dalam persamaan:
I = P/A ............................................................ (1)
dengan I yaitu intensitas bunyi (watt/m2), A yaitu luas bidang permukaan (m2), dan P menyatakan daya bunyi (watt).
2. fisika" target="_blank">Taraf Intensitas Bunyi
Intensitas gelombang bunyi yang sanggup didengar insan rata-rata 10-12 watt/m2, yang disebut ambang pendengaran. Sementara itu, intensitas terbesar bunyi yang masih terdengar oleh insan tanpa menjadikan rasa sakit yaitu 1 watt/m2, yang disebut ambang perasaan. Hal itu mengakibatkan selang intensitas bunyi yang sanggup merangsang indera pendengaran itu besar, yaitu antara 10-12 watt/m2 sampai 1 watt/m2. Oleh sebab itu, untuk mengetahui taraf intensitas (TI ) bunyi, yaitu perbandingan antara intensitas bunyi dengan harga ambang pendengaran, dipakai skala logaritma, yang dirumuskan dalam persamaan:
dengan TI menyatakan taraf intensitas bunyi (dB), I0 yaitu harga ambang intensitas bunyi (10 watt/m2), dan I yaitu intensitas bunyi (watt/m2).
Besaran TI tidak berdimensi dan memiliki satuan bel, atau jauh lebih umum desibel (dB), yang besarnya 1/10 bel (1 bel = 10 dB). Taraf intensitas inilah yang memengaruhi kenyaringan bunyi. Tabel 1. menunjukkan intensitas dan taraf intensitas pada sejumlah bunyi.
Tabel 1. Intensitas Berbagai Macam Bunyi
Sumber Bunyi | Tingkat Intensitas (dB) | Intensitas (W/m2) |
Pesawat jet pada jarak 30 m | 140 | 100 |
Ambang rasa sakit | 120 | 1 |
Koser rock yang keras dalam ruangan | 120 | 1 |
Sirine pada jarak 30 m | 100 | 1 x 10-2 |
Interior kendaraan beroda empat yang melaju pada 50 km/jam | 75 | 3 x 10-5 |
Lalu lintas jalan raya yang sibuk | 70 | 1 x 10-5 |
Percakapan biasa dengan jarak 50 cm | 65 | 3 x 10-6 |
Radio yang pean | 40 | 1 x 10-8 |
Bisikan | 20 | 1 x 10-10 |
Gemerisik daun | 10 | 1 x 10-11 |
Batas pendengaran | 0 | 1 x 10-12 |
Contoh Soal 1 :
Sebuah motor melepas daya sekitar 3 W dalam arena balap. Jika daya ini terdistribusi secara seragam ke semua arah, berapakah intensitas bunyi pada jarak 20 m?
Penyelesaian:
Diketahui:
P = 3 W
r = 20 m
Ditanya: I = .... ?
Pembahasan :
I = P / A = 3 / (4 (20)2) = 5,97 × 10- 4 W/m2
3. fisika" target="_blank">Pelayangan Bunyi
Pelayangan (beats) merupakan fenomena yang menerapkan prinsip interferensi gelombang. Pelayangan akan terjadi jikalau dua sumber bunyi menghasilkan frekuensi gelombang yang memiliki beda frekuensi yang kecil. Kedua gelombang bunyi akan saling berinterferensi dan tingkat bunyi pada posisi tertentu naik dan turun secara bergantian. Peristiwa menurun atau meningkatnya kenyaringan secara terjadwal yang terdengar ketika dua nada dengan frekuensi yang sedikit berbeda dibunyikan pada dikala yang bersamaan disebut pelayangan. Gelombang akan saling memperkuat dan memperlemah satu sama lain bergerak di dalam atau di luar dari fasenya.
 |
| Gambar 1. Fenomena pelayangan terjadi sebagai tanggapan superposisi dua gelombang bunyi dengan beda frekunsi yang kecil. |
Gambar 1(a) menunjukkan pergeseran yang dihasilkan sebuah titik di dalam ruang di mana rambatan gelombang terjadi, dengan dua gelombang secara terpisah sebagai sebuah fungsi dari waktu. Kita anggap kedua gelombang tersebut memiliki amplitudo sama. Pada Gambar 1(b) menunjukkan resultan getaran di titik tersebut sebagai fungsi dari waktu. Kita sanggup melihat bahwa amplitudo gelombang resultan di titik yang diberikan tersebut berubah terhadap waktu (tidak konstan). Pergeseran pada titik tersebut yang dihasilkan oleh sebuah gelombang sanggup dinyatakan:
y1 = A cos 2π f1t ..................................................... (3)
Sementara itu, pergeseran di titik tersebut yang dihasilkan gelombang lain dan amplitudo sama adalah:
y2 = A cos 2π f2t .................................................... (4)
Berdasarkan prinsip superposisi gelombang, maka pergeseran resultan adalah:
sehingga getaran yang dihasilkan sanggup ditinjau sebagai getaran yang memiliki frekuensi:
yang merupakan frekuensi rata-rata dari kedua gelombang tersebut dengan amplitudo yang berubah terhadap waktu dengan frekuensi:
Jika f1 dan f2 adalah hampir sama, maka suku ini yaitu kecil dan amplitudo akan berfluktuasi secara lambat. Sebuah pelayangan, yaitu sebuah maksimum amplitudo, akan terjadi bila :
sama dengan 1 atau -1.
Karena masing-masing nilai ini terjadi sekali di dalam setiap siklus, maka banyaknya pelayangan per detik yaitu dua kali frekuensi amplitudo, yaitu:
Jadi, banyaknya pelayangan per detik setara dengan perbedaan frekuensi gelombang-gelombang komponen.
Contoh Soal 2 :
Dua buah garputala dengan frekuensi nada dasar 340 Hz masing-masing digerakkan relatif ke seorang pengamat yang diam. Garputala pertama dibawa lari menjauh dari pengamat, sedangkan garputala lainnya dibawa lari menuju pengamat dengan kelajuan yang sama. Pengamat mendengar layangan dengan frekuensi 5 Hz. Jika diketahui cepat rambat bunyi di udara 340 m/s, berapakah kelajuan lari tersebut?
Penyelesaian:
Diketahui:
vp = 0
v = 340 m/s
fs = 340 Hz Ditanya: x = ... ?
Pembahasan :
Anda kini sudah mengetahui Intensitas 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.
