GETARAN DAN GELOMBANG

 GETARAN, GELOMBANG DAN BUNYI 

GETARAN

Getaran adalah gerakan suatu benda di sekitar titik keseimbangannya pada lintasan tetap. Satu getaran adalah gerakan bolak-balik satu kali penuh.

Frekuensi ialah banyaknya getaran yang terjadi dalam satu sekon. 

Dengan demikian dapat dirumuskan

PERIODE GETARAN

Periode ialah waktu yangdibutuhkan untuk terjadi satu getaran.

CONTOH SOAL

Dalam 0,5 menit terjadi 6000 getaran . Berapakah frekuensi getaran tersebut ? Dan berapakah periodanya ?

Jawab : a. f = (banyak getaran ) / t

        = ( 6000 ) / 30

        = 200 Hz

  b. T = 1/ f

                = 1/ 200

         = 0,005 sekon

GELOMBANG

>Gelombang adalah getaran yang merambat. 

>Getaran ini sebetulnya adalah bentuk energi berupa usikan atau gangguan. 

>Gelombang adalah suatu cara untuk memindahkan energi dari satu tempat ke tempat lain.

Berdasarkan media rambatnya gelombang terbagi menjadi dua jenis, yaitu:

>GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

>GELOMBANG MEKANIK

Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang tidak memerlukan zat perantara dalam rambatannya. 

Contoh: gelombang 

Radio.

Gelombang longitudinal ialah gelombang yang arah getarannya sejajar atau berimpit dengan arah rambatannya.

Berdasarkan arah getarannya, gelombang terbagi menjadi:

1. GELOMBANG TRANSVERSAL

2. GELOMBANG LONGITUDINAL

Gelombang transversal ialah gelombang yang arah getarannya tegak lurus terhadap arah penjalaran.

Gelombang longitudinal ialah gelombang yang arah getarannya sejajar atau berimpit dengan arah rambatannya

GELOMBANG TRANVERSAL

GELOMBANG LOGITUDINAL

PERIODE, FREKUENSI, PANJANG GELOMBANG DAN CEPAT RAMBAT GELOMBANG

PERIODE

Periode adalah waktu yang dibutuhkan untuk terjadi satu gelombang disebut perioda

Contoh: 

Jika dalam 1 sekon terjadi 100 gelombang. Berarti untuk terjadi 1 gelombang diperlukan waktu 1/100 sekon ( = 0,01 s ). Berarti perioda gelombang tersebut adalah 0,01 s. 

FREKUENSI

Frekuensi ( f ) gelombang adalah banyaknya gelombang yang terjadi dalam 1 sekon.

𝒇=  (∑𝐠𝒆𝒍𝒐𝒎𝒃𝒂𝒏𝒈)/𝒕

Keterangan :

F       =  frekuensi, satuannya Hertz ( disingkat Hz )

∑ Gelombang =  jumnlah gelombang

t                     =  waktu, satuannya sekon ( disingkat s )

CONTOH SOAL

Perioda sebuah gelombang adalah 0,025 s. Berapakah frekuensi gelombang tersebut? Dalam 10 s akan terjadi berapa gelombang ?

Jawab : a. f = 1/T

  = 1 / 0,025   (1/s )

  = 40 Hz

  b. f =∑ gelombang / t

    ∑ gelomb = f x t

                    = 40 Hz x 10 dt

    = 400 buah gelombang

PANJANG GELOMBANG

Panjang satu gelombang atau panjang gelombang (λ ) adalah sama dengan panjang jarak yang ditempuh oleh gelombang dalam waktu satu perioda. 

Misalnya perioda suatu gelombang adalah 0,1 s. Dalam 1 sekon gelombang menempuh jarak 10 m. Dengan demikian panjang gelombang tersebut adalah  ( 10/1 ) x 0,1 = 1 m. 

CEPAT RAMBAT GELOMBANG

Kelajuan rambat gelombang ialah besarnya jarak yang ditempuh oleh gelombang tiap 1 sekon.

v=  𝐬/𝐭

Keterangan :

v = kelajuan rambat gelombang ( m/s )

s = jarak yang di tempuh  ( m )

t = waktu tempuh  ( s )

PEMANTULAN GELOMBANG

BUNYI

Jika kamu bersuara sambal memegang leher, tentu kamu akan merasakan getaran di leher. Lonceng yang berbunyi, tentu akan terasa getarannya jika kamu pegang. Bunyi memang dihasilkan oleh benda-benda yang bergetar

Bunyi adalah hasil getaran sebuah benda. Namun, semua getaran dapat menghasilkan bunyi yang dapat didengar

Jenis-jenis Bunyi Berdasarkan Frekuensi

>Ultrasonik (frekuensinya lebih dari 20.000 Hz),tidak dapat didengar telinga manusia. 

>Audiosonik (frekuensinya didaerah 20 Hz – 20.000 Hz), dapat didengar telinganmanusia normal. 

>Infrasonik (frekuensinya kurang dari 20.000 Hz), tidak dapat didengar telinga manusia. 

BUNYI

Jenis-jenis Bunyi Berdasarkan Frekuensi

Beberapa hewan yang dapat menangkap infrasonik dan ultrasonik.

Jenis-jenis Bunyi Berdasarkan Frekuensi

Pemanfaatan Ultrasonik

-Menghancurkan tumor atau batu ginjal

-USG(Ultrasonografi) digunakan untuk mempelajari dalam bagian tubuh 

      yang tidak boleh kena sinar X yang berbahaya

-Untuk deteksi dan komunikasi (Sonar) di bidang teknologi kelautan

-Memeriksa bagian dalam tubuh

-Kacamata orang buta

-Memeriksa kerusakan logam

-Membunuh nyamuk penyebab demam berdarah

Medium Rambat Bunyi

Udara (Gas)

Bunyi yang sampai ke telinga kita pada umumnya melalui medium udara. Dalam rambatan bunyi ini, molekul udara tidak ikut berpindah. Bunyi ini merambat dalam gelombang longitudinal.

Zat Cair

Saat menyelam dalam air, kita dapat mendengar bunyi dari batu yang dijatuhkan ke air tersebut. Cepat rambat bunyi pada zat cair lebih besar dibandingkan dengan cepat rambat bunyi pada gas karena jarak antarmolekul zat cair lebih dekat dibandingkan dengan jarak antarmolekul gas.

Zat Padat 

Seseorang yang mendekatkan telinganya ke tanah dapat mendengar bunyi yang 

diakibatkan getaran truk yang melintas.

Cepat Rambat Bunyi

Cepat rambat bunyi adalah besarnya jarak yang ditempuh oleh bunyi tiap sekon. 

v=  𝐬/𝐭

Keterangan :

v = kelajuan rambat bunyi  (m/s )

s = jarak yang ditempuh ( m )

t = waktu tempuh ( s )

Cepat Rambat Bunyi

Cepat rambat bunyi udara pada beberapa suhu.

Kuat Bunyi

Kuat bunyi tergantung pada :

>besarnya amplitudo (Makin besar amplitudo, makin kuat bunyi itu). 

>Juga tergantung pada jarak antara sumber bunyi dengan pendengar.

Tinggi Bunyi dan Warna Bunyi

>Tinggi bunyi adalah tinggi rendahnya bunyi yang keluar

>Tinggi rendah bunyi tergantung pada frekuensi getaran sumber bunyi. (Makin besar frekuensi sumber bunyi, makin tinggi pula bunyi yang dapat kita dengar)

>Warna bunyi adalah bunyi yang sebenarnya memiliki frekuensi sama namun terdengar berbeda(dapat terjadi pada manusia yang bersama menyanyi dan alat musik)

>Warna bunyi disebabkan karena alat/organ pita suara yang bergetar berbeda. Pada manusia terbukti saat pria dan wanita menyanyi bersama. Pada alat musik nada do pada piano berbeda dengan nada do pada organ

Intensitas Bunyi

>Intensitas bunyi adalah besaran yang menyatakan berapa besar daya bunyi tiap satuan luas

>Satuan intensitas bunyi adalah watt/m2 atau W/m2

>Intensitas bunyi tergantung pada amplitudo sumber bunyi dan jarak antara pendengar dan sumber bunyi

Layangan

Adalah dua sumber bunyi yang frekuensinya hampir sama bergetar dalam waktu yang bersamaan sehingga hasil getarannya akan saling mengganggu.

Nada, Desah dan Dentum

>Nada adalah bunyi yang teratur frekuensinya.

>Desah adalah bunyi yang frekuensinya tidak teratur disebut dengan desah.

>Dentum adalah desah yang bunyinya sangat keras seperti suara bom

Frekuensi pada Senar atau Dawai

Menurut hukum Mersenne, frekuensi senar (f) :

a. Berbanding terbalik dengan panjang senar (l)

b. Berbanding terbalik dengan akar luas penampang senar (A)

c. Berbanding terbalik dengan akar massa jenis bahan senar (p) dan

d. Sebanding dengan akar tegangan senar (T)

Resonansi

Resonansi adalah ikut bergetarnya suatu benda karena pengaruh getaran benda lain.

Resonansi Kolom Udara

>Sedikit demi sedikit dengan air dalam tabung dikurangi dengan membuka kran. Sambil mengurangi air tersebut sebuah garpu tala yang frekuensinya misalnya 400 Hz, selalu digetarkan di mulut gelas.

>Pada ketinggian kolom udara tertentu, misalnya 20 cm, akan terdengar suara dengung yang cukup nyaring. Jika sudah terdengar dengung ini berarti sudah terjadi Resonansi antara sumber getar, yaitu garpu tala dengan kolom udara.

1. Misalnya pada panjang kolom udara 20 cm terjadi resonansi, berarti udara yang panjangnya 20 cm itu telah ikut bergetar karena getaran garpu tala. 

2. Panjang kolom udara ini merupakan ¼ panjang gelombang ( ¼ λ ) sumber bunyi atau garpu tala. Jika ¼ panjang gelombang adalah 20 cm, maka panjang gelombangnya (λ ) adalah 20 cm x 4 = 80 cm = 0,8 m. 

3. Karena panjang λ = 0,8 m, dan frekuensi sumber bunyi adalah 400 Hz, maka besarnya kelajuan rambat bunyi di udara pada saat itu dapat dihitung :

     v =  f.λ

        = 0,8 m x 400 Hz

        = 320 m/s

     Jadi cepat rambat bunyi di udara pada saat itu adalah 320 m/s.

Resonansi Selaput Tipis

Selaput tipis merupakan benda yang mudah beresonansi untuk tipa macam getaran. Contoh selaput tipis ini adalah selaput gendang pendengaran pada telingan kita.

 Jadi, resonansi dapat terjadi jika :

1. Frekuensi benda sama dengan frekuensi sumber getar,

2. panjang kolom udara merupakan kelipatan ganjil dari ¼ panjang gelombang sumber bunyi

3. terdapat selaput tipis.

Manfaat dan Kerugian Resonansi

Manfaat resonansi:

Resonansi dapat memperkuat bunyi asli. Contoh: suara kita terdengar lebih nyaring karena sekitar selaput suara kita ada udara, suara kentongan terdengar nyaring karena ada rongga udara.

Kerugian resonansi:

Karena resonansi bunyi bom yang keras dapat meruntuhkan gedung atau kaca jendela pecah.

Pemantulan Bunyi

Hukum Pemantulan Bunyi :

>Bunyi datang, bunyi pantul, dan garis normal (n) terletak pada satu bidang datar. 

>Sudut datang sama dengan sudut pemantul ( i = r )

Hukum Pemantulan Bunyi

1. Bunyi pantul yang memperkuat bunyi asli.

2. Gaung atau kerdam

> Jika jarak antara dinding pemantul dengan sumber bunyi agat dekat, misalnya sekitar 25 m – 30 m, maka sebelum selesai mengucapkan sebuah suku kata, bunyi pantul sudah datang. Karena itulah bunyi pantul ini akan mengganggu bunyi asli. Dengan demikian bunyi asli akan terdengar tidak jelas.

3. Gema

> Bunyi pantul yang terdengar jelas setelah bunyi asli disebut gema (karena jarak dinding pemantul dan sumber bunyi relatif jauh.

Manfaat Pemantulan Bunyi

Menghitung kedalaman laut

Osilator yang digetarkan akan menghasilkan getaran ultrasonik.  Getaran ultrasonik ini diarahkan ke dasar laut. Sesampaui di dasar laut, getaran ini akan dipantulkan oleh dasar laut. Pantulannya ini akan diterima oleh hidrofon. Sebuah alat pencatat akan mencatan selang waktu antara getaran dikirim dan getaran pantul yang diterima. Jika kelajuan rambat bunyi di air laut diketahui, maka kedalaman laut akan bisa dihitung.

Survei Geofisika

Dengan alat yang canggih ahli geologi dan ahli geokimia dapat mengenali daerah yang berpotensi untuk pengeboran minyak. Pemantulan dan pembiasan gelombang bunyi yang merambat melalui bumi secara terperinci mengungkapkan struktur dan hubungan antar berbagai lapiasan di bawah permukaan bumi.

CONTOH SOAL

Pantulan dari getaran yang dipancarkan oleh osilator diterima setelah menempuh waktu ¼ sekon. Berapakah kedalaman laut di tempat itu jika kelajuan rambat bunyi di air laut 1 400 m/s ?

Jawab : Jarak kedalaman laut telah ditempuh

  dua kali, maka :

  v   =   2d/t

  2d =   v x t

  2d =  1 400 m/s x ¼ s

  2d =   350 m

   d  =  175 m

Jadi, kedalaman laut di tempat tersebut adalah 175 m

EFEK DOPLER

EFEK DOPLER

1. Sumber bunyi yang mendekati pendengar akan memberikan frekuensi yang lebih besar dari pada frekuensi aslinya. Makin tinggi frekuensi sebuah sumber bunyi, maka bunyi akan semakin tinggi kedengarannya.

2. Sebaliknya jika sumber bunyi bergerak menjauhi pendengar, bunyi akan terdengar semakin rendah. Hal ini disebabkan frekuensi yang diterima oleh pendengar semakin berkurang. 

3. Kuat bunyi akan semakin rendah, jika sumber bunyi dan pendengar sama-sama bergerak saling menjauh.