Gelombang Bunyi: Cepat Rambat Zat Padat Cair Gas Contoh Soal Rumus Perhitungan Sonar Kedalaman Laut Jarak Petir Kilat

Pengertian Gelombang Bunyi. Gelombang bunyi adalah gelombang mekanik yang berbentuk gelombang longitudinal. Gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah rambatannya sejajar dengan arah getarannya.


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. Bunyi dapat merambat melalui berbagai medium, baik padat, gas, maupun cair.

Cepat Rambat Bunyi Pada Zat Padat

Kecepatan merambat Gelombang bunyi dalam medium zat padat sangat dipengaruhi oleh sifat fisik dari zat padatnya yaitu modulus Young dan massa jenisnya.

Modulus elastisitas atau modulus Young adalah perbandingan antara tegangan (stress) dengan regangan (strain) dari suatu benda.

Cepat rambat bunyi dalam zat padat dapat diformulasikan dengan menggunakan rumus sebagai berikut:

v = (E/ρ)0,5

Dengan keterangan:

v = cepat rambat bunyi (m/s)

E = modulus Young (dengan satuan N/m2)

ρ = massa jenis zat padat (dengan satuan kg/m3).

Contoh Soal Menghitung Cepat Rambat Bunyi Pada Zat Padat

Hitunglah kecepatan merambat gelombang bunyi pada sebuah batang alumuium yang mempuyai modulus Young 7,0 x 1010 N/m2 dan massa jenis 2.700 kg/m3

Diketahui:

E, modulus Young= 7,0 x 1010 N/m2

ρ, massa jenis = 2.700 kg/m3

Jawab

Rumus Menghitung Cepat Rambat Gelombang Pada Zat Padat Logam Alumunium

Cepat rambat gelombang bunyi pada zat padat logam alumunium dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

v = (E/ρ)0,5

v = (7,0×1010 N/m2/2.700 kg/m3)0,5

v =  5,1 m/s

Contoh Soal Lainnya Serta Pembahasan Di Akhir Artikel

Cepat Rambat Bunyi Pada Zat Cair

Kecepatan gelombang bunyi dalam suatu medium yang memiliki modulus curah B (bulk modulus) dan massa jenis zat cairnya r dapat dinyatakan dengan formulasi  sebagai berikut:

v = (β/ρ)0,5

dengan keterangan:

v = cepat rambat bunyi (m/s)

ρ = massa jenis zat cair,

β = modulus curah atau bulk yang menyatakan perbandingan tekanan pada sebuah benda terhadap fraksi penurunan volume (N/m2).

Contoh Soal Perhitungan Cepat Rambat Bunyi Pada Zat Cair

Hitung kecepatan rambat bunyi dalam air yang memiliki modulus bulk 2,1 109 N/m2 dan massa jenis 1000kg/m3

Diketahui

β =  2,1 109 N/m2

ρ = 1000 kg/m3

Rumus Menghitung Cepat Rambat Gelombang Pada Zat Cair

Cepat rambat gelombang bunyi pada zat cair (air)  dapat ditentukan dengan rumus berikut:

v = (β/r)0,5

v = (2,1×109N/m2/1000kg/m3)0,5

v =1,45m/s

Contoh Soal Lainnya Serta Pembahasan Di Akhir Artikel

Cepat Rambat Bunyi Pada Zat Gas

Kecepatan merambat gelombang bunyi dalam medium gas dipengarui oleh tekanan gas, nisbah kapasitas terminal molar, dan massa jenis dan temperature gas yang diformulasikan dengan rumus berikut:

v = (γP/ρ)0,5

Dengan keterangan:

v = cepat rambat bunyi (m/s)

P = tekanan gas

γ = nisbah kapasitas terminal molar.

Atau setara dengan rumus berikut:

v = (γRT/M)0,5

dengan keterangan:

R= tetapan molar gas (8,31 x 103 J/mol-1 K-1)

M= massa satu mol gas (kgmol-1)

T = temperature mutlak gas, termodinamika (K)

v = cepat rambat bunyi (m/s)

γ = konstanta yang bergantung pada jenis gas. Untuk udara, nilai γ adalah1,4.

Konstanta  γ merupakan perbandingan panas jenis gas pada tekanan tetap terhadap  panas jenis gas pada volume tetap. Konstanta  γ disebut juga sebagai konstanta Laplace.

Penerapan Aplikasi Gelombang Bunyi

Gelombang bunyi dapat dimanfaatkan dalam berbagai keperluan baik industry maupun penelitian. Di bidang kelautan gelombang bunyi dimanfaat untuk mengukur kedalaman laut. Di bidang industry gelombang bunyi digunakan untuk mengetahui cacat yang terjadi pada benda- benda hasil produksinya.

Manfaat Gelombang Bunyi Pada Pertanian.

Di bidang pertanian gelombang bunyi diaplikasikan untuk meningkatkan kualitas hasil pertanian.

Ultrasonic yang digunakan berenergi rendah, misalnya penyinaran pada biji atau benih dengan menggunakan ultrasonic dapat menghasilkan pertumbuhan yang lebih cepat dari biasanya. Contoh lainnya adalah tanaman kentang yang dirawat dengan radiasi ultrasonik dapat meningkatkan produksi panennya.

Manfaat Gelombang Bunyi Pada Kedokteran.

Dalam dunia kedokteran, getaran gelombang ultrasonik berenergi rendah dapat digunakan untuk mendeteksi atau menemukan berbagai penyakit yang berbahaya pada 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 ultrasonografi.

Dengan menggunakan ultrasonik yang berenergi tinggi dapat digunakan sebagai pisau bedah, yang pada umumnya untuk melakukan pembedahan dalam neurologi dan otologi.

Untuk keperluan tersebut digunakan suatu alat yang bekerja berdasarkan prinsip pemantulan gelombang bunyi yang disebut SONAR yang merupakan kependekan dari Sound Navigation Ranging.

SONAR bekerja berdasarkan pada prinsip pemantulan gelombang ultrasonik. Ultrasonic  merupakan gelombang bunyi yang memiliki frekuensi di atas 20.000 Hz.

Cara Kerja SONAR

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 transmitter (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.

Mengukur Kedalaman Laut.

Untuk mengukur kedalaman laut, SONAR diletakkan di bawah kapal. Pancaran gelombang ultrasonik diarahkan lurus ke dasar laut. Gelombag ultrasonik yang turun akan dipantulkan naik kembali. Dengan demikiam rentang Waktu yang dibutuhkan untuk perambatan gelombang mulai dipancarkan turun dan naik setelah dipantulkan dapat diketahui.

Jika cepat rambat gelombang bunyi di air laut 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 ditentukan dengan rumus berikut:

d = v. Δt/2n

Dengan keterangan:

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

Contoh Soal Serta Pembahasan Di Akhir Artikel

Macam- Macam Bunyi Pantul

Bunyi Pantul yang Menguatkan Bunyi Asli

Suara seorang yang bicara di dalam ruang kelas akan terdengar lebih keras dibandingkan dengan suara seseorang yang bicara di luar kelas misal di lapangan. Hal Itu dikarenakan suara di dalam ruangan akan dipantulkan oleh dinding- dinding ruangan.

Pengertian Gaung atau Kerdam

Bunyi pantul yang datangnya hanya sebagian yang bersamaan dengan bunyi asli sehingga bunyi asli menjadi tidak jelas disebut gaung atau kerdam.

Gaung bunyi diperoleh dari hasil pemantulan oleh sumber bunyi yang jaraknya dengan dinding pemantul agak jauh sehingga sebagian dari bunyi pantul terdengar bersamaan dengan bunyi asli yang lain dan menyebabkan bunyi terdengar tidak jelas.

Gaung atau kerdam dapat terjadi di dalam ruangan sepert di gedung bioskop, Gedung pertunjukan, gedung pertemuan, studio radio, dan lain-lain. Untuk menghindari terjadinya gaung, pada dinding gedung- gedung tersebut biasanya dilapisi bahan yang dapat meredam bunyi disebut bahan akustik. Contoh bahan peredam suara Misalnya, kain wol, kapas, karton, papan karton, gabus, dan karet busa.

Pengertian Gema

Bunyi pantul dapat terdengar dengan jelas seperti bunyi aslinya karena antara bunyi pantul dengan bunyi asli tidak saling mengganggu. Hal ini dimungkinkan jika jarak antara dinding pemantul dengan sumber bunyi jauh. Karena jarak yang jauh, bunyi akan berjalan menempuh jarak yang jauh. Waktu yang digunakan untuk memantul juga lama.

Jadi Gema bunyi diperoleh dari pemantulan dimana jarak antara sumber bunyi dan dinding pemantul sangat jauh sehingga keseluruhan bunyi pantul dapat terdengar setelah bunyi asli.

Ketika bunyi asli sudah selesai diucapkan, bunyi pantul mungkin masih di perjalanan. Akibatnya, bunyi pantul terdengar jelas setelah bunyi asli. Bunyi pantul yang terdengar jelas setelah bunyi asli disebut gema. Gema dapat terjadi di lereng -lereng gunung atau di lembah- lembah.

Pengertian Nada

Nada adalah bunyi dengan frekuensi yang teratur.

Pengertian Desah

Desah (noise) adalah bunyi yang berfrekuensi tidak teratur.

Contoh Contoh Soal Serta Pembahasan Materi Cepat Rambat Gelombang Bunyi

1). Contoh Soal Aplikasi Gelombang Bunyi, Cara Menghitung Dalam Laut Sonar Frekuensi > 20.000 Hz

Sebuah alat sonar digunakan untuk mengukur kedalaman laut. Selang waktu yang dicatat oleh sonar untuk gelombang perambatan sampai Kembali lagi ke sonar adalah 1,5 detik. Jika cepat rambat gelombang di dalam air laut adalah 1500 m/s, tentukan kedalaman laut tersebut

Diketahui:

v = 1500 m/s

t = 1 detik

Rumus Cara Menghitung Kedalaman Laut Dengan Sonar Sound Navigation Ranging

Kedalaman laut yang diukur dengan alat sonar dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

d = v.t/2

d = (1500)(1,5)/(2)

d = 500 m

Jadi kedalaman laut adalah 500 m

2). Contoh Soal Menghitung Cepat Rambat Gelombang Bunyi Air Laut Pakai Sonar Sound Navigation Ranging

Sebuah Alat sonar digunakan pada pengukuran cepat rambat air laut yang memiliki kedalaman 3000 meter. Gelombang bunyi merambat sampai Kembali ke  sonar adalah 4 detik. Hitung cepat rambat gelombang bunyi yang dikeluarkan oleh alat sonar.

Diketahui:

d = 3000 m

t = 4 detik

Menghitung Cepat Rambat Gelombang Bunyi Di Air Laut Dengan Sonar

Cepat rambat bunyi di dalam air laut dapat dihitung dengan menggunakan persamaan rumus berikut:

d = v.t/2 atau

v = 2.d/t

v = 2(3000)/4

v = 1500 m/s

Jadi cepat rambat gelombang bunyi di laut adalah 1500 m/s

3). Contoh Soal Menghitung Jarak Kilat Sumber Halilintar Di Langit

Seseorang mendengar bunyi halilintar 6 detik setelah kilat terlihat. Jika cepat rambat bunyi di udara adalah 340 m/s. tentukan berapa jarak sumber kilat dari orang tersebut.

Diketahui:

v = 340 m/s

t = 6 detik

Rumus Cara Menghitung Jarak Sumber Kilat Halilintar

Jarak kilat yang menimbulkan halilintar dapat dirumuskan dengan persamaan barikut:

d = v.t

d = 340(6)

d = 2040 m

Jadi jarak kilat ke orang yang mendengarkan halilintar adalah 2040 meter.

4). Contoh Soal Menhitung Jarak Benda (Ranjau) Dengan Sonar

Sebuah gelombang sonar dipancarkan oleh sebuah kapal penyapu ranjau. Jika dalam 4 sekon, gelombang sonar pantul diterima oleh hydrophone, akibat terpantul oleh sebuah benda yang diduga berupa ranjau laut. Tentukan jarak benda (ranjau) dengan kapal jika cepat rambat gelombang sonar 350 m/s

Diketahui:

t = 2 s

v = 350 m/s

Rumus Menghtiung Jarak Benda Dengan Sonar:

d = v.t/2

d = (350)(4)/(2)

d = 700 m

Jadi jarak benda (ranjau) dari kapal laut adalah 700 m

5). Contoh Soal Menghitung Kedalaman Laut Dengan Gelombang Bunyi Ultrasonik

Bunyi ultrasonic digunakan untuk mengukur kedalaman laut. Pulsa ultrasonic dipancarkan dari permukaan laut dan 4 detik kemudian pantulannya diterima Kembali. Jika cepat rambat bunyi ultrasonic dalam air laut adalah 1450 m/s, hitunglah kedalam laut tersebut:

Diketahui

v = 1450 m/s

t = 4 detik

Rumus Cara Menghitung Dalam Laut Dengan Gelombang Bunyi Ultrasonik

Kedalaman laut yang diukur dengan gelombang bunyi ultrasonic dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:

d = v.t/2

d = (1450)(4)/2

d = 2900 m

Jadi kedalaman laut adalah  2900 meter

6). Contoh Soal Menghitung Jarak Petir Dari Permukaan Bumi.

Suara guntur terdengar 2,5 detik setelah kilat terlihat oleh pengamat. Jika cepat rambat bunyi di udara 340 m/s, maka jarak petir tersebut dari pengamat adalah

Diketahui:

v = 340 m/s

t = 2,5 detik

Rumus Menghtiung Jarak Petir Dari Pengamat Di Permukaan Bumi

Jarak petir dari pengamat dapat dinyatakan dengan menggunakan dengan rumus berikut

d = v.t

d = 340 (2,5)

d = 850 meter

jadi jarak petir dari pengamat yang ada di bumi adalah 850 meter.

Daftar Pustaka:

  1. Ganijanti Aby Sarojo, 2002, “Seri Fisika Dasar Mekanika”, Salemba Teknika,  Jakarta.
  2. Giancoli, Douglas, 2001, “Fisika Jilid 1, Penerbit Erlangga, Jakarta.
  3. Sears, F.W – Zemarnsky, MW , 1963, “Fisika untuk Universitas”, Penerbit Bina Cipta, Bandung,
  4. Ardra.Biz, 2019, “Pengertian Gelombang, Jenis Gelombang, Sifat-sifat Gelombang, Contoh Gelombang, Manfaat fungsi gelombang,
  5. Giancoli, Douglas C. 2000. Physics for Scientists & Engineers with Modern Physics, Third Edition. New Jersey, Prentice Hall.
  6. Halliday, David, Robert Resnick, Jearl Walker. 2001. Fundamentals of Physics, Sixth Edition. New York, John Wiley & Sons.
  7. Tipler, Paul, 1998, “Fisika untuk Sains dan Teknik”, Jilid 1,Pernerbit Erlangga, alih bahasa: Prasetyo dan Rahmad W. Adi, Jakarta.
  8. Tipler, Paul, 2001, “Fisika untuk Sains dan Teknik”, Jilid 2, Penerbit Erlangga, alih bahasa: Bambang Soegijono, Jakarta.
  9. Ardra.Biz, 2019, “Penegrtian Cepat Rambat Gelombang Bunyi, Gelombang bunyi adalah, gelombang mekanik, Gelombang longitudinal adalah, Contoh Gelombang Bunyi, Rumus Cepat Rambat Bunyi Pada Zat Padat, Satuan modulus Young,
  10. Ardra.Biz, 2019, “Satuan Modulus elastisitas, satuan massa jenis zat padat, Contoh Soal Cepat Rambat Bunyi Pada Zat Padat, Medium rambat gelombang bunyi, Rumus Cepat Rambat Bunyi Pada Zat Cair, Satuan modulus curah atau bulk,
  11. Ardra.Biz, 2019, “Contoh Soal Perhitungan Cepat Rambat Bunyi Pada Zat Cair, Rumus Cepat Rambat Bunyi Pada Zat Gas, Contoh Soal Cepat Rambat Bunyi Pada Zat Gas, konstanta Laplace, Penerapan Aplikasi Gelombang Bunyi, Manfaat Gelombang Bunyi Pada Peranian,
  12. Ardra.biz, 2019, “Manfaat Gelombang Bunyi Pada Kedokteran, SONAR Sound Navigation Ranging, Frekuensi SONAR,Cara Kerja SONAR, Mengukur Kedalaman Laut, Rumus Mengukur kedalaman laut gelombang bunyi,
  13. Ardra.Biz, 2019, “Macam- Macam Bunyi Pantul, Bunyi Pantul yang Menguatkan Bunyi Asli, Pengertian Gaung atau Kerdam, Contoh Bunyi Gaung, Pengertian Gema, Contoh Bunyi pantul gema, Pengertian Nada, Pengertian Desah noise,