Pengertian. Gelombang bunyi merupakan salah satu contoh dari gelombang mekanik, yaitu gelombang yang dalam perambatannya memerlukan zat perantara (medium perantara).
Gelombang bunyi adalah gelombang mekanik yang berbentuk gelombang longitudinal, yaitu gelombang yang arah rambatannya sejajar dengan arah getarannya.
Gelombang bunyi merupakan gelombang longitudinal yang terjadi karena adanya rapatan dan renggangan medium baik gas, cair, maupun padat. Namun gelombang bunyi tidak dapat merambat melalui vakum, karena di tempat vakum tidak ada partikel zat yang dapat mentransmisikan getaran.
Gelombang bunyi berdasarkan daya pendengaran manusia dibedakan menjadi menjadi tiga, yaitu audio/bunyi, infrasonik dan ultrasonik.
Gelombang Audio- Bunyi
Gelombang audio merupakan gelombang yang terletak pada sensitivitas pendengaran manusia. Gelombang audia memiliki frekuensi antara 20 Hz sampai dengan 20.000 Hz. Contoh sumber frekuensi ini adalah peralatan music, suara manusia, dan suari loudspeaker televisi atau radio.
Gelombang Infrasonik
Gelombang infrasonic merupakan gelombang longitudinal yang memiliki frekuensi lebih rendah dari frekuensi gelombang audio. Lebih kecil dari 20hz. Contoh gelombang yang memiliki frekuensi kurang dari 20 Hz adalah gelombang pada gempa bumi.
Gelombang Ultrasonik
Gelombang ultrasonic adalah gelombang longitudinal yang memiliki frekuensi lebih tinggi dari gelombang audio, yaitu >20.000Hz. Contoh gelombang ultrasonic adalah gelombang yang terjadi pada kristal kuarsa yang digunakan pada system elektronik.
Gelombang bunyi dihasilkan oleh benda yang bergetar. Benda benda yang bergetar tersebut disebut sebagai sumber bunyi.
Sumber Bunyi
Sumber bunyi adalah sesuatu yang bergetar. Contoh sumber bunyi adalah Alat- alat musik seperti gitar, biola, harmonika, dan seruling dan banyak lagi yang lainnya. Pada prinsipnya sumber getaran semua alat- alat musik itu adalah dawai dan kolom udara.
Nada yang dihasilkan dengan pola paling sederhana disebut nada dasar, kemudian secara berturut-turut pola gelombang yang terbentuk menghasilkan nada atas ke-1, nada atas ke-2, nada atas ke-3 … dan seterusnya.
Sumber Bunyi Dawai
Gitar merupakan contoh suatu alat musik yang menggunakan dawai atau umum disebut dengan senar sebagai sumber bunyinya. Getaran pada senar gitar yang dipetik itu akan menghasilkan gelombang stasioner pada ujung terikat.
Getaran Seutas senar atau dawai yang kedua ujungnya terikat akan membentuk gelombang stasioner. Getarannya akan enghasilkan bunyi dengan nada tertentu, tergantung pada jumlah gelombang yang terbentuk pada senar tersebut.
Pola gelombang stasioner yang terbentuk adalah nada dasar atau harmonic pertama, nada atas pertama atau harmonic kedua, dan nada atas kedua atau harmonic ketiga.
Panjang Gelombang Dawai – Senar
Secara umum Panjang gelombang yang terbentuk pada dawai yang memiliki Panjang L dapat dilihat pada gambar berikut:
Rumus Panjang Gelombang Nada Dasar Dawai
Jika sepanjang dawai terbentuk 1/2 gelombang, maka nada yang dihasilkan disebut nada dasar.
Panjang gelombang Nada dasar dari dawai dirumuskan seperti berikut
L = 1/2 λ0 atau
λ0=2L
Rumus Panjang Gelombang Nada Atas Pertaman Dawai
Jika sepanjang dawai terbentuk 1 gelombang, maka nada yang dihasilkan disebut nada atas pertama.
Panjang gelombang Nada atas pertama dari dawai dirumuskan seperti berikut
λ1=L
Rumus Panjang Gelombang Nada Atas Kedua Dawai
Jika sepanjang dawai terbentuk 1,5 gelombang, maka nada yang dihasilkan disebut nada atas kedua.
Panjang gelombang Nada atas kedua dari dawai dirumuskan seperti berikut
λ2=2/3L
Dengan keterangan:
λ=Panjang gelombang
L=Panjang dawai senar
Secara umum, Panjang gelombang yang terjadi pada dawai dapat dinyatakan dengan persamaan rumus berikut:
λn = 2.L/(n+1)
n = 0 menyatakan nada dasar
n = 1 menyatakan nada atas pertama
n = 2 menyatakan nada atas kedua dan seterusnya
Frekuensi Nada Dawai – Senar
Frekuensi nada yang dihasilkan tergantung pada pola gelombang yang terbentuk pada dawai dan dapat dinyatakan dengan rumus berikut:
fn = v/ λn atau
fn = (n+1)v/(2.L)
fn = frekuensi nada ke n
v = cepat rambat gelombang
λn = Panjang gelombang nada ke n
Rumus Cepat Rambat Gelombang
Cepat rambat gelombang bunyi menunjukkan jarak yang ditempuh gelombang dalam satu detik dan dinyatakan dengan Hukum Melde seperti rumus berikut:
v = √(F.L/m) atau
v = √(F/m
F = gaya/tegangan dawai (N)
m = massa jenis linear dawai (kg/m)
m = massa dawai
Contoh Soal Dan Pembahasan Di Akhir Artikel
Sumber Bunyi Kolom Udara
Sumber bunyi yang menggunakan kolom udara sebagai sumber getarnya disebut dengan pipa organa. Contoh Sumber bunyi kolom udara diantaranya adalah Seruling dan terompet. Pipa organa dibedakan menjadi dua, yaitu pipa organa terbuka dan pipa organa tertutup.
Pipa Organa Terbuka
Pipa Organa terbuka adalah alat music tiup yag berbentuk tabung atau pipa yang kedua ujung penampangnya terbuka. Pada Kedua ujung pipa terbuka terbentuk perut (P) gelombang.
Rumus Panjang Gelombang Nada Dasar Pipa Organa Terbuka
Jika sepanjang pipa organa terbentuk 1/2 gelombang, maka nada yang dihasilkan disebut nada dasar.
Panjang gelombang Nada dasar dari pipa organa terbuka adalah
L = 1/2 λ0 atau
λ0=2L
Rumus Panjang Gelombang Nada Atas Pertama Pipa Organa Terbuka
Jika sepanjang pipa organa terbentuk 1 gelombang, maka nada yang dihasilkan disebut nada atas pertama.
Panjang gelombang Nada atas pertama dari pipa organa terbuka adalah
λ1=L
Rumus Panjang Gelombang Nada Atas Kedua Pipa Organa Terbuka
Jika sepanjang pipa organa terbentuk 3/2 gelombang, maka nada yang dihasilkan disebut nada atas kedua.
Panjang gelombang Nada atas kedua dari pipa organa terbuka adalah
λ2=2/3L
Dengan keterangan:
L =panjang tabung atau pipa
P = perut gelombang
S= simpul gelombang
λ = Panjang gelombang
Secara umum, Panjang gelombang yang terjadi pada pipa organa terbuka dapat dinyatakan dengan persamaan rumus berikut:
λn = 2.L/(n+1)
n = 0 menyatakan nada dasar
n = 1 menyatakan nada atas pertama
n = 2 menyatakan nada atas kedua dan seterusnya
Frekuensi Nada Pipa Organa Terbuka
Frekuensi nada yang dihasilkan pipa organa terbuka dapat dinyatakan dengan rumus berikut
fn = v/ λn atau
fn = (n+1)v/(2.L)
fn = frekuensi nada ke n (Hz)
v = cepat rambat bunyi dalam gas / udara di dalam pipa (m/s)
L = Panjang pipa organa terbuka
Contoh Soal Dan Pembahasan Di Akhir Artikel
Pipa Organa Tertutup
Pipa organa tertutup adalah alat music tiup berbentuk tabung dengan salah satu ujung penampangnya tertutup. Pada ujung pipa organa yang tertutup terbentuk simpul (S) gelombang dan ujung lainnya yang terbuka terbentuk perut (P) gelombang.
Rumus Panjang Gelombang Nada Dasar Pipa Organa Tertutup
Jika sepanjang pipa organa terbentuk 1/4 gelombang, maka nada yang dihasilkan disebut nada dasar.
Panjang gelombang Nada dasar dari pipa organa tertutup adalah
L = 1/4 λ0 atau
λ0=4L
Rumus Panjang Gelombang Nada Atas Pertama Pipa Organa Tertutup
Jika sepanjang pipa organa terbentuk gelombang, maka nada yang dihasilkan disebut nada atas pertama.
Panjang gelombang Nada atas pertama dari pipa organa tertutup adalah
λ1=4/3L
Rumus Panjang Gelombang Nada Atas Kedua Pipa Organa Tertutup
Jika sepanjang pipa organa terbentuk 5/4 gelombang, maka nada yang dihasilkan disebut nada atas kedua.
Panjang gelombang Nada atas kedua dari pipa organa tertutup adalah
λ2=4/5L
Dengan keterangan:
L =panjang tabung atau pipa
P = perut gelombang
S= simpul gelombang
λ= Panjang gelombang
Secara umum, Panjang gelombang yang terjadi pada pipa organa tertutup dapat dinyatakan dengan persamaan rumus berikut:
λn = 4.L/(2n+1)
n = 0 menyatakan nada dasar
n = 1 menyatakan nada atas pertama
n = 2 menyatakan nada atas kedua dan seterusnya
Frekuensi Nada Pipa Organa Tertutup
Frekuensi nada yang dihasilkan pipa organa tertutup dapat dinyatakan dengan rumus berikut
fn = v/ λn atau
fn = (2n+1)v/(4.L)
fn = frekuensi nada ke n (Hz)
v = cepat rambat bunyi dalam gas / udara di dalam pipa (m/s)
L = Panjang pipa organa tertutup
Contoh Soal Dan Pembahasan Di Akhir Artikel
Sifat Gelombang Bunyi
Gelombang bunyi dapat menunjukkan sifat sifat yang dimiliki oleh gelombang pada umumnya. Adapun sifat sifat gelombang bunyi adalah difraksi, refraksi, interferensi, dan resonansi.
1. Sifat Pemantulan Gelombang Bunyi
Pemantulan atau biasa disebut refleksi adalah peristiwa kembalinya (balik) seluruh atau sebagian dari suatu berkas partikel atau gelombang bila berkas tersebut bertemu dengan bidang batas antara dua medium.
Semua gelombang dapat dipantulkan jika mengenai penghalang. Contohnya seperti gelombang stationer pada tali. Gelombang datang dapat dipantulkan oleh penghalang.
Contoh lain adalah peristiwa terjadinya gema yaitu pantulan gelombang bunyi. Gema dapat terjadi di gedung- gedung atau saat berekreasi ke dekat tebing.
2. Sifat Pembiasan Gelombang Bunyi
Pembiasan atau refraksi dapat diartikan sebagai pembelokan gelombang yang melalui batas dua medium yang berbeda. Pada pembiasan ini akan terjadi perubahan cepat rambat, panjang gelombang dan arah. Sedangkan frekuensinya tetap.
3. Sifat Interferensi Gelombang bunyi
Interferensi adalah perpaduan dua gelombang atau lebih. Jika dua gelombang dipadukan maka akan terjadi dua kemungkinan yang khusus, yaitu saling menguatkan dan saling melemahkan.
Interferensi saling menguatkan disebut interferensi kontruktif dan terpenuhi jika kedua gelombang sefase.
Interferensi saling melemahkan disebut interferensi distruktif dan terpenuhi jika kedua gelombang berlawanan fase.
4. Sifat Difraksi Gelombang Bunyi
Difraksi disebut juga pelenturan yaitu gejala gelombang yang melentur saat melalui lubang kecil atau celah sehingga mirip sumber baru. Besarnya difraksi bergantung pada ukuran penghalang dan panjang gelombang,
5. Resonansi Gelombang Bunyi
Resonansi merupakan peristiwa ikut bergetarnya suatu benda karena ada benda lain yang bergetar. Atau Resonansi adalah peristiwa bergetarnya suatu benda akibat benda lain yang bergetar. Syarat terjadinya resonansi adalah frekuansi getar kedua benda harus sama atau frekunsi benda yang ikut bergetar sama dengan kelipatan bilangan bualat dari frekuensi benda yang bergetar.
Efek Doppler
Perubahan frekuensi gerak gelombang yang disebabkan gerak relatif antara sumber dan pengamat disebut sebagai efek Doppler. Pernyataan ini diusulkan oleh seorang fisikawan Austria, yaitu Christian Johann Doppler.
Keras dan lemahnya bunyi yang terdengar bergantung pada frekuensi yang diterima pendengar. Besar kecil perubahan frekuensi yang terjadi bergantung pada cepat rambat gelombang bunyi dan perubahan kecepatan relatif antara pendengar dan sumber bunyi.
Frekuensi ( f ) dari bunyi yang dihasilkan sebagai akibat gerak relatif dari sumber dan pengamat dinyatakan oleh:
fp= fs[v±vp]/[v±vs]
Dengan Keterangan
fp = frekuensi bunyi yang terdengar (Hz)
v = cepat rambat (m/s)
vp = kecepatan pendengar (m/s)
vs = kecepatan sumber bunyi (m/s)
fs = frekuensi sumber bunyi (Hz)
Tanda positif negative ± dari persamaan di atas berlaku dengan ketentuan sebagai berikut:
1) Pendengar mendekati sumber → vp bertanda (+)
2) Pendengar menjauhi sumber → vp bertanda (–)
3) Sumber mendekati pendengar → vs bertanda (–)
4) Sumber menjauhi pendengar → vs bertanda (+)
Contoh Soal Dan Pembahasan Di Akhir Artikel
Energi Gelombang Bunyi
Energi gelombang bunyi dapat ditentukan dari energi potensial maksimum getaran karena bunyi merupakan gelombang longitudinal hasil perambatan getaran.
Jika udara atau gas dilalui gelombang bunyi, partikel-partikel udara akan bergetar sehingga setiap partikel akan mempunyai energi sebesar:
E = ½ kA2
Dengan Keterangan
k = tetapan,
A = amplitudo
E = ½ mω2 A2
E= 2π2mf 2A2
dengan:
E = energi gelombang ( J)
ω = frekuensi sudut (rad/s)
k = konstanta (N/m)
f = frekuensi (Hz)
A = amplitudo (m)
Contoh Soal Dan Pembahasan Di Akhir Artikel
Intensitas Bunyi
Intensitas bunyi menyatakan energi bunyi tiap detik. Ini sama saja dengan daya bunyi yang menembus bidang setiap satuan luas permukaan secara tegak lurus. Intensitas bunya dapat dinyatakan dengan formulasi yang dirumuskan dalam persamaan berikut:
I = P/A
Dengan keteangan
I = intensitas bunyi (watt/m2),
A = luas bidang permukaan (m2),
P = daya bunyi (watt).
Contoh Soal Dan Pembahasan Di Akhir Artikel
Taraf Intesnsitas Bunyi
Intensitas gelombang bunyi yang dapat didengar oleh manusia adalah sekitar 10 – 12 watt/m2, batas nilai ini disebut dengan ambang pendengaran.
Sementara itu, intensitas terbesar bunyi yang masih dapat terdengar oleh manusia tanpa menimbulkan rasa sakit adalah 1 watt/m2, batas nilai ini disebut dengan ambang perasaan.
Hal ini menyebabkan rentang intensitas bunyi yang dapat merangsang pendengaran itu besar, yaitu antara 1 – 12 watt/m2.
Untuk mengetahui taraf intensitas (TI ) bunyi, yaitu perbandingan antara intensitas bunyi dengan harga ambang pendengaran, digunakan skala logaritma, yang diformulasikan dengan menggunkan rumus dalam persamaan berikut:
TI= 10 log(I/I0)
Dengan keterangan:
TI = taraf intensitas bunyi (dB),
I0 = harga ambang intensitas bunyi (10 watt/m2),
I = intensitas bunyi (watt/m2).
Besaran TI tidak berdimensi dan mempunyai satuan bel, atau umumnya disebut desibel (dB), yang besarnya 1/10 bel.
1 bel = 10 dB
Contoh Contoh Soal Dan Pembahasan Artikel Gelombang Bunyi
1). Contoh Soal Perhitungan Capat Rambat Gelombang Dawai
Sebuah dawai gitar yang Panjangnya 60 cm digetarkan sehingga terdengar nada dasar dengan frekuensi 600 Hz, Tentukan berapa cepat rambat gelombang dalam dawai tersebut
Diketahui:
L = 60 cm = 0,6 m
f0 =600 Hz
n = 0
Rumus Menentukan Cepat Rambat Gelombang Dawai
Besarnya cepat rambat gelombang nada dasar (n=0) yang terjadi pada sebuah dawai senar gitar dapat dinyatakan dengan menggunakan persamaan rumus berikut:
f0 = v/ λ0 atau
v = f0 λ0
Rumus Panjang Gelombang Nada Dasar Dawai
Panjang gelombang nada dasar dawai dinyatakan dengan rumus berikut:
L = 1/2λ0 atau
λ0 = 2.L
Bisa juga ditentukan dengan menggunakan rumus berikut
λn = 2.L/(n+1)
Nilai n untuk nada dasar dawai adalah n = 0
Jadi Panjang gelombang nada dasar dawai adalah
λ0 = 2.L/(0+1)
λ0 = 2.L
Substitusikan ke rumus cepat rambat gelombang, sehingga diperoleh
v = f0 .2L
v = 600 x2 x 0,6
v = 720 m/s
Jadi cepat rambat gelombang nada dasar pada senar gitar adalah 720 m/s
2). Contoh Soal Menentukan Panjang Gelombang Frekuensi Nada Atas Kedua Senar Gitar
Dawai sepanjang 90 cm memiliki massa 50 gr. Jika ujung- ujung dawai diikat sehingga memiliki tegangan 60 N. Tentukan
a). panjang gelombang pada nada atas keduanya
b). frekuensi nada atas keduanya?
Diketahui:
L = 90 cm = 0,9 m
m = 50 gr = 5×10-2 kg
F = 60 N
Menghitung Panjang Gelombang Nada Atas Kedua Dawai
Panjang gelombang nada atas kedua (n=2) yang terjadi pada dawai senar dapat dinyatakan dengan rumus berikut:
λn = 2.L/(n+1)
Nilai n untuk nada atas kedua dawai adalah n = 2 sehingga
λ2 = 2.L/(2+1)
λ2 = 2/3L atau
λ2 = 2/3(0,9)
λ2 = 0,6 m
jadi Panjang gelombang nada atas kedua dawai adalah 0,6 m
Rumus Cepat Rambat Gelombang Hukum Melde
Cepat rambat gelombang dawai yang panjangnya 90 cm dapat memenuhi hukum Melde berikut:
v = √(F.L/m)
v = √(60×0,9)/(0,05)
v = √1080
v = 32,9 m/s
jadi kecepatan rambat gelombang dawai adalah 32,9 m/s
Menentukan Frekuensi Nada Atas Kedua Dawai
Besar frekuensi nada atas kedua yang terjadi pada senar dawai dapat dinyatakan dengan menggunakan persamaan rumus berikut:
f2 = v/ λ2
f2 = 32,9/0,6
f2 = 54,8 Hz
Jadi frekuensi nada atas kedua pada dawai adalah 54,8 Hz
3). Contoh Soal Menentukan Frekuensi Nada Sebuah Dawai Gitar
Sebuah senar panjangnya 60 cm kedua ujungnya diikat dan kemudian digetarkan seingga menghasilkan gelombang stasioner dengan 2 buah perut dengan cepat rambat pada senar dawai adalah 300 m/s. Tentukan berapa frekuensi nada yang dihasilkan.
Diketahui:
L = 60 cm = 0,6m
v = 300 m/s
jumlah perut = 2
Menentukan Pola Gelombang dan Frekuensi Nada Dawai Dua Perut
Pola gelombang dengan 2 buah perut terjadi pada nada atas pertama atau n = 1 sehingga frekuensi dapat dinyatakan dengan menggunakan persamaan rumus berikut:
fn =(n+1)v/(2.L)
Nilai n untuk nada atas pertama adalah n = 1
f1 =(1+1)v/(2.L)
f1 = v/L
f1 = 300/0,6
f1 = 500 Hz
4). Contoh Soal Perhitungan Gaya Tegangan Dawai – Senar
Sebuah senar Panjang 70 cm dan memiliki massa jenis linear 7,8×10-3 kg/m diikat pada kedua ujungnya dan digetarkan menghasilkan frekuensi nada dasar f0 = 60 Hz. Hitunglah gaya tegangan yang dialami oleh dawai tersebut.
Diketahui:
L = 70 cm =0,7 m
m= 7,8 x10-3 kg/m
f0 = 60 Hz
Menentukan Tegangan Dawai Akibat Frekuensi Getaran
Tegangan yang terjadi pada dawai yang digetarkan pada suatu frekuensi dapat dinyatakan dengan menggunakan rumus berikut:
f0 = (1/2L)√(F/m) atau
F = 4m.(L)2.(f0)2
F = 4x(7,8 x10-3)(0,7)2(60)2
F = 55,04N
Jadi tegangan yang dialami oleh dawai adalah 55,04N
5). Contoh Soal Perhtungan Frekuensi Harmoni Terendah Pada Pipa Organa Terbuka Kolom Udara
Sebuah pipa panjangnya 50 cm. Tentukan tiga frekuensi harmonik terendah jika pipa terbuka pada kedua ujungngya dengan cepat rambat bunyi di udara adalah v = 330 m/s
Diketahui:
L= 50 cm = 0,5 m
v = 330 m/s
Rumus Menentukan Frekuensi Harmoni Terendah Pada Pipa Organa Terbuka
Frekuensi yang terjadi pada kolom udara pipa organa terbuka dapat dinyatakan dengan menggunakan rumus berikut:
fn = (n+1)v/(2.L)
Menentukan Frekuensi Harmoni Nada Dasar Pipa Organa Terbuka
Nilai n untuk nada dasar pipa organa terbuka adalah n=0
f0 = (0+1)v/(2.L)
f0 = v/2.L
f0 = 330/2(0,5)
f0 = 330 Hz
Menentukan Frekuensi Harmoni Nada Atas Pertama Pipa Organa Terbuka
Nilai n untuk nada atas pertama pipa organa terbuka adalah n=1
fn = (n+1)v/(2.L)
n = 1
f1 = (1+1)v/(2.L) sehingga
f1 = v/L
f1 = 330/0,5
f1 = 660 Hz
Rumus Menentukan Frekuensi Nada Atas Kedua Pipa Organa Terbuka
Nilai n untuk nada atas pertama pipa organa terbuka adalah n=2
fn = (n+1)v/(2.L)
n = 2
f2 = (2+1)v/(2.L)
f2 = 3v/2L
f2 = (3×330)/(2×0,5)
f2 = 990 Hz
Dengan demikian frekuensi nada dasar, nada atas pertama dan nada atas kedua yang terjadi pada pipa terbuka berturut turut adalah: 330 Hz, 660 Hz, dan 990 Hz
Perbandingan Frekuensi Nada Dasar, Nada Atas Pertaman dan Nada Atas Ketiga Pipa Organa Terbuka
Perbandingan frekuensi nada pada pipa organa tertutup adalah sebagai berikut:
f0 : f1 : f2 = 330 : 660 : 990
f0 : f1 : f2 = 1 : 2 : 3
6). Contoh Soal Menghitung Panjang Gelombang dan Frekuensi Nada Atas Pertama Pipa Organa Tertutup,
Pipa organa tertutup memiliki panjang 30 cm. Pada saat ditiup terjadi nada atas pertama. Jika cepat rambat bunyi di udara 330 m/s, maka tentukan panjang gelombang dan frekuensi nada tersebut
Diketahui
L = 30 cm = 0,3m
v = 330 m/s
Menghitung Panjang Gelombang Nada Atas Pertama Pipa Organa Tertutup
Panjang gelombang nada atas pertama yang terjadi di dalam kolom udara pipa organa tertutup dapat dinyatakan dengan menggunakan rumus berikut:
λn = 4.L/(2n+1)
Nilai n untuk nada atas pertama pipa organa tertutup adalah n=1
λ1 = 4.L/(2(1)+1)
λ1 = 4.L/3 atau
λ1 = (4/3)L
λ1 = (4/3)(0,3)
λ1 = 0,4 m
jadi Panjang gelombang nada atas pertama pada pipa organa tertutup adalah 0,4 m
Menentukan Frekuensi Nada Atas Pertama Pipa Organa Tertutup
Besar frekuensi nada atas pertama pada pipa organa saat ditiup dapat dinyatakan dengan rumus berikut:
f1 = v/ λ1
f1 = 330/0,4
f1 = 825 Hz
Jadi frekuensi nada atas pertama pada pipa organa tertutup adalah 825 Hz
7). Contoh Soal Menentukan Frekuensi Nada Dasar Atas Kedua Ketiga Pipa Organa Tertutup
Sebuah pipa organa tertutup panjangnya 50 cm. Jika cepat rambat bunyi 330 m/s, tentukan frekuensi nada dasar, nada atas pertama, dan nada atas kedua pada pipa organa tersebut
Diketahui:
L = 50 cm = 0,5 m
v = 330 m/s
Menentukan Frekuensi Nada Dasar Pipa Organa Tertutup
Frikuensi nada dasar pada pipa organa yang tertutup dapat dirumuskan dengan menggunaka persamaan berikut:
fn = (2n+1)v/(4.L)
Nilai n untuk nada dasar pipa organa tertutup adalah n= 0
f0 = (2.(0)+1)v/(4.L)
f0 = v/4L
f0 = 330/4(0,5)
f0 = 165 Hz
Rumus Menghitung Frekuensi Harmoni Pertama Pipa Organa Tertutup
Besar frekuensi nada atas kedua pada pipa organa tertutup dapat dihitung dengan rumus berikut:
fn = (2n+1)v/(4.L)
Nilai n untuk nada atas pertama pipa organa tertutup adalah n = 1
f1 = (2(1)+1)v/(4.L)
f1 = 3v/4L
f1= 3(330)/4(0,5)
f1 = 495 Hz
Menentukan Frekuensi Nada Atas Kedua Pipa Organa Tertutup
Besar frekuensi nada atas kedua yang terjadi pada pipa organa tertutup dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:
fn = (2n+1)v/(4.L)
Nilai n untuk nada atas kedua pipa organa tertutup adalah n = 2
f2 = (2(2)+1)v/(4.L)
f2 = 5v/4L
f2 = 5(330)/4(0,5)
f2 = 825 Hz
Jadi Frekuensi nada dasar, nada atas pertama dan nada atas kedua pada pipa tertutup berturut turut adalah: 165, 495, dan 825
Perbandingan Frekuensi Nada Dasar, Nada Atas Pertaman dan Nada Atas Ketiga Pipa Organa Tertutup
Perbandingan frekuensi nada pada pipa organa tertutup adalah sebagai berikut:
f0 : f1 : f2 = 165 : 495 : 825
f0 : f1 : f2 = 1 : 3 : 5
8). Contoh Soal Perhitungan Resonansi Bunyi Pipa Organa Terbuka Tertutup
Nada atas pertama pipa organa terbuka yang memiliki Panjang 60 cm beresonansi dengan pipa organa tertutup. Ketika beresonansi jumlah simpul pada kedua pipa adalah sama. Hitung berapa panjan pipa organa tertutup.
Diketahui:
L1B = 60 cm = 0,6 m
L1B = Panjang pipa organa terbuka
Menentukan Frekuensi Resonansi Nada dan Panjang Pipa Organa Tertutup
Frekuensi resonansi nada pipa organa tertutup sama dengan frekuensi pipa organa terbuka sehingga dapat dinyatakan dengan rumus berikut:
f1B = f1T
f1B = frekuensi nada pipa organda terbuka
f1T = frekuensi nada pipa organda tertutup
Jumlah simpul untuk nada atas pertama pipa organa terbuka adalah 2 simpul, dan frekuensi nadanya dirumuskan seperti berikut:
fn = (n+1)v/(2.L)
Nilai n untuk nada atas pertama pipa terbuka adalah n=1
f1B = v/L1B
Pola nada pipa organa tertutup yang memiliki 2 simpul adalah nada atas petama, sehingga frekuensinya dapat dirumuskan sebagai berikut:
fn = (2n+1)v/(4.L)
Nilai n untuk nada atas pertama pipa organa tertutup adalah n=1
f1T = 3v/4L1T
Resonansi terjadi Ketika kedua pipa memiliki frekuensi nada yang sama dan rumuskan seperti berikut:
v/L1B = 3v/4 L1T
L1T = ¾ (L1B)
L1T = ¾ (0,6)
L1T = 0,45 m = 45 cm
Jadi Panjang pipa organa tertutup adalah 45 cm
9). Contoh Soal Perhitungan Resonansi Panjang Pipa OrganaTertutup dan Terbuka
Pipa organa terbuka dan tertutup ditiup secara bersamaan. Pada pipa organa terbuka yang panjangnya 50 cm terjadi nada atas kedua. Berapakah Panjang pipa organa tertutup yang harus dipakai agar terjadi resonansi pada nada atas pertamanya
Diketahui
L2B = 50 cm = 0,5 m
L2B = Panjang pipa organa terbuka
Menentukan Panjang Pipa Organa Tertutup Beresonansi Pipa Organa Terbuka
Besarnya frekuensi resonansi pada kedua pipa organa dapat dirumuskan sebagai berikut:
f2B = frekuensi nada atas kedua pipa organa terbuka (n=2)
fn = (n+1)v/(2.L)
f2B = 3v/2L2B
f1T = frekuensi nada atas pertama pipa organa tertutup (n=1)
fn = (2n+1)v/(4.L)
f1T = 3v/4L1T
Resonansi terjadi pada kedua pipa organa dengan frekuansi sama, dan dinyatakan dengan rumus berikut
f2B = f1T
3v/2L2B = 3v/4L1T
2.L2B = 4.L1T
L1T = 2/4(L2B)
L1T = 2/4(0,5)
L1T = 0,25 m = 25 cm
Jadi Panjang pipa organa tertutup yang beresonansi adalah 25 cm
10). Contoh Soal Perhitungan Resonansi Panjang Pipa Organa Tertutup
Nada atas pertama pipa organa terbuka beresonansi dengan nada atas keempat pipa organa tertutup. Jika panjang pipa organa terbuka tersebut 40 cm. Tentukan berapa panjang pipa organa tertutupnya!
Diketahui:
L1B = 40 cm
Menentukan Panjang Pipa Organa Tertutup Beresonansi Pipa Organa Terbuka
Besarnya frekuensi resonansi pada kedua pipa organa dapat dinyatakan sebagai berikut:
f1B = frekuensi nada atas pertama pipa organa terbuka (n=1)
f4T = frekuensi nada atas keempat pipa organa tertutup (n=4)
Sehingga dapat dirumuskan seperti berikut:
Rumus Frekuensi Nada Atas Pertama Pipa Organa Terbuka
fn = (n+1)v/(2.L)
n = 1
f1B = v/L1B
Rumus Frekuensi Nada Atas Keempat Pipa Organa Tertutup
fn = (2n+1)v/(4.L)
n = 4
f4T = 9v/4L4T
Resonansi terjadi ketika kedua pipa organa memiliki frekuensi nada yang sama seperti berikut:
f1B = f4T
v/L1B = 9v/4L4T
L4T = 9/4(L1B)
L4T = 9/4(40)
L4T = 90 cm
Jadi, panjang pipa organa tertutup adalah 90 cm.
11). Contoh Soal Perhitungan Frekuensi Panjang Gelombang Resonansi Garputala Kolom Udara
Kolom udara terpendek untuk dapat menghasilkan resonansi adalah L = 6 cm, tentukan frekuensi garputala jika cepat rambat bunyi di udara 330 m/s. dan tentukan pula Panjang kolom udara pada resonansi berikutnya.
Diketahui
L = 6 cm = 0,06 m
v = 330 m/s
Menentukan Panjang Gelombang Bunyi Resonansi Pertama
Resonansi pertama pada kolom udara berlaku rumus seperti berikut
L = (2n+1) (¼ λ) atau
λ = 4L/(2n+1)
Nilai n untuk resonansi pertama garputala adalah n = 0
Sehingga Panjang gelombang bunyi resonansinya adalah
λ = 4(6)/(2(0)+1)
λ = 24 cm = 0,24 m
Menghitung Frekuensi Resonansi Garputala
Frekuensi garputala dapat dinyatakan dengan rumus
f = v/ λ
sehingga
f = 330/0,24
f = 1375 Hz
Menentukan Panjang Kolom Udara Resonansi Kedua
Panjang kolom udara resonansi kedua dinyatakan dengan rumus berikut:
L = (2n+1) (¼ λ)
Nilai n untuk resonansi kedua garputala adalah n = 1
L = (2(1)+1)(¼ (24)
L = 18 cm
Menentukan Panjang Kolom Udara Resonansi Ketiga
Panjang kolom udara resonansi ketiga dinyatakan dengan rumus berikut:
L = (2n+1) (¼ λ)
Nilai n untuk resonansi ketiga garputala adalah n = 2
L = (2(2)+1)(¼ (24)
L = 30 cm
Jadi Panjang kolom udara yang menghasilkan resonansi berturut turut adalah 6 cm, 18 cm dan 30 cm.
Contoh Soal Ujian Effect Doppler
Mobil ambulan bergerak dengan kecepatan 35 m/s sambil membunyikan sirinenya yang memiliki frekuensi 450 Hz. Pada saat itu ada seseorang yang mengendarai sepeda motor sedang berpapasan dengan ambulan. Kecepatan sepeda motornya 25 m/s.
Berapakah frekuensi sirine yang diterima pengendara sepeda motor itu jika kecepatan bunyi saat itu 343 m/s
Penyelesaian
v = 343 m/s
vs = kecepatan sumber 35 m/s,
vp = kecepatan pendengar 25 m/s
fs = 450 Hz
Ditanya
Frekuensi pendengar ketika mendekati bunyi sirine mobil ambulans
fp= fs[v±vp]/[v±vs]
fp= 450Hz [343+25]/[343-35]
fp= 537,7Hz
frekuensi pendengar setelah menjauh dari bunyi sirine mobil
fp= fs[v±vp]/[v±vs]
fp= 450Hz[343-25]/[343+35]
fp= 378,6Hz
Contoh Soal Energi dan Intensitas Bunyi.
Pada sebuah arena balap, sebuah sepeda motor melepaskan daya bunyi sekitar 100 W. Jika daya ini terdistribusi secara seragam ke semua arah arena, berapakah intensitas bunyi pada jarak 50 m?
Diketahui:
P = 100 W
R = 50 m
Ditanya:
I = …. ?
Jawab:
I = P/A
I= 100/[4 π (50)2]
I= 3,185 × 10-3 W/m2
- Efek Fotolistrik, Teori Kuantum Plank, Hukum Emisi, Fungsi Kerja, Energi Ambang, Contoh Soal Perhitungan
- Tegangan Permukaan Gejala Kapilaritas: Pengertian Rumus Pipa Kapiler Kawat U Kohesi Adhesi Contoh Perhitungan Zat Cair 7
- Induksi Elektromagnetik
- Siklus Carnot: Pengertian Rumus Efisiensi Kompresi Ekspansi Adiabatik Isotermal Mesin Kalor Contoh Soal Perhitungan 9
- Hukum Coulomb: Pengertian Gaya Elektrostatik Energi Usaha Medan Potensial Listrik Contoh Soal Rumus Perhitungan,
- Gelombang Jenis dan Sifat-sifatnya
- Gerak Lurus Berubah Beraturan Parabola Jatuh Bebas Atas Bawah: Contoh Soal Rumus Perhitungan 12
- Getaran Non Mekanis Dan Gelombang Transversal Longitudinal: Pengertian Jenis Contoh Soal Rumus Perhitungan
- Mikroskop Optik Cahaya
- Proses Termodinamika: Pengertian Isobaric Isothermal Isokorik Adiabatic Contoh Soal Rumus Perhitungan 10
Daftar Pustaka:
- Tipler, Paul, 1998, “Fisika untuk Sains dan Teknik”, Jilid 1,Pernerbit Erlangga, alih bahasa: Prasetyo dan Rahmad W. Adi, Jakarta.
- Tipler, Paul, 2001, “Fisika untuk Sains dan Teknik”, Jilid 2, Penerbit Erlangga, alih bahasa: Bambang Soegijono, Jakarta.
- Ganijanti Aby Sarojo, 2002, “Seri Fisika Dasar Mekanika”, Salemba Teknika, Jakarta.
- Giancoli, Douglas, 2001, “Fisika Jilid 1, Penerbit Erlangga, Jakarta.
- Sears, F.W – Zemarnsky, MW , 1963, “Fisika untuk Universitas”, Penerbit Bina Cipta, Bandung,
- Giancoli, Douglas C. 2000. Physics for Scientists & Engineers with Modern Physics, Third Edition. New Jersey, Prentice Hall.
- Halliday, David, Robert Resnick, Jearl Walker. 2001. Fundamentals of Physics, Sixth Edition. New York, John Wiley & Sons
- Ringkasan Rangkuman: Cepat rambat panjang gelombang bunyi audio infrasonik ultrasonic, Sumber bunyi dawai senar pipa organa terbuka tertutup, Resonansi garputala frekuensi nada dasar atas 1 2 3,
- Contoh soal rumus cara perhitungan kolom udara dawai pipa organa terbuka tertutup, Sifat gelombang pemantulan pembiasan interferensi difraksi resonansi Bunyi. Pengrtian Rumus Satuan Efek Doppler, Rumus Satuan Energi Gelombang Taraf Intensitas Bunyi ambang pendengaran ambang perasaan,
