Pengertian Soal dan Jawaban Getaran, Gelombang dan Bunyi

Getaran

Getaran merupakan gerak bolak-balik yang  berlangsung secara periodic melalui titik kesetimbangan.

Contoh:

getaran pada ayunan dan getaran pada pegas

Periode pada bandul sederhana berlaku:

Frekuensi getaran

Fase getaran (j) = t / T dan sudut fase (q) = 2pt / T

Getaran Harmonik Sederhana
adalah getaran yang dipengaruhi gaya yang arahnya selalu menuju ke satu titik dan besarnya sebanding dengan simpangannya.

Menurut Hukum Hooke : F = k . Δx

Ketika massa diujung pegas ditarik dengangaya

 F = k.x  (k = konstanta pegas)

Akan ada gaya pulih (restoring force) besarnya           F = -k.x 

Gaya-gaya yang bekerja pada  getaran harmonic

Energi Potensial Pegas : Ep = ½ k . Δx²

Contoh Soal 1

1. Sebuah Bandul sederhana panjangnya 25 cm. Jika percepatan gravitasi ditempat tersebut g = π² m/s², maka periode bandul tersebut adalah…

Penyelesaian:

Diketahui: l = 25 cm,  g = π² m/s² 

Ditanya : T?

Dijawab :

2. Sebuah benda 1 kg digantungkan pada pegas yang mempunyai tetapan 0,5 N/m, kemudian digetarkan. Tentukan periode getaran benda.

Penyelesaian:

  Diketahui: m = 1 kg;   k = 0,5 N/m

  Ditanya: T ?

  Dijawab:

3. Jika waktu untuk melakukan satu kali putaran

    1/50  detik, maka frekuensinya adalah …

    Penyelesaian:

     Diketahui : T = 1/50 detik

     Ditanya  :  f ?

     Dijawab :

4. Suatu beban dengan massa 300 g digantung pada sebuah pegas. Dari keadaan setimbangnya pegas ditarik dengan gaya 0,9 N sehingga menyimpang sebesar 3 cm, kemudian dilepas.

Hitunglah:

a. tetapan gaya pegas yang digunakan

b. periode getaran yang terjadi

c. frekuensi getarannya

Penyelesaian

Diketahui: m = 300 g = 0,3 kg

x = 3 cm = 0,03 m

F = 0,9 N

Ditanya: a. k ? b. T ? c. f ?

Dijawab:

a. F = -k . x

k = - F / x = - 0,9 / 0,03 = - 30 N/m

b. c. f = 1 / 0,628 = 1,6 Hz

5. Hitung percepatan gravitasi di suatu tempat jika suatu bandul yang panjangnya 150 cm membuat ayunan dalam 250 detik.

Penyelesaian

Diketahui: L = 150 cm =1,5 m; t = 250 detik

Jumlah ayunan = 100

Ditanya : g ?

Dijawab :

TUGAS 1

1. Sebuah Bandul sederhana panjangnya 35 cm. Jika percepatan gravitasi ditempat tersebut g = π² m/s², maka periode bandul tersebut adalah…

2. Sebuah benda 0,5 kg digantungkan pada pegas yang mempunyai tetapan 0,5 N/m, kemudian digetarkan. Tentukan periode getaran benda.

3. Jika waktu untuk melakukan satu kali putaran

1/60  detik, maka frekuensinya adalah …

4. Suatu beban dengan massa 250 g digantung pada sebuah pegas. Dari keadaan setimbangnya pegas ditarik dengan gaya 0,5  N sehingga menyimpang sebesar 1,5 cm, kemudian dilepas.

Hitunglah:

a. tetapan gaya pegas yang digunakan

b. periode getaran yang terjadi

c. frekuensi getarannya

5. Hitung percepatan gravitasi di suatu tempat jika suatu bandul yang panjangnya 120 cm membuat ayunan dalam 200 detik.

GELOMBANG

Gelombang adalah getaran yang merambat.

Di dalam perambatannya tidak diikuti oleh ber-pindahnya partikel-partikel perantaranya. Pada hakekatnya gelombang merupakan rambatan energi (energi getaran)

Macam gelombang

Menurut arah getarnya :
- gelombang transversal adalah gelombang yang arah getarnya tegak lurus terhadap arah rambatannya. Contoh: gelombang pada tali , gelombang permukaan air, gelobang cahaya, dll.

- gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah getarnya sejajar atau berimpit dengan arah rambatannya.

Contoh: gelombang bunyi dan gelombang pada pegas.

Menurut amplitudo dan fasenya :
- gelombang berjalan adalah gelombang yang amplitudo dan fasenya sama di setiap titik yang dilalui gelombng.
- gelombng diam (stasioner) adalah gelombang yang amplitudo dan fasenya berubah (tidak sama) di setiap titik yang dilalui gelombang.

Menurut medium perantaranya :
- gelombang mekanik adalah gelombang yang didalam perambatannya memerlukan medium perantara. Hampir semua gelombang merupakan gelombang mekanik.
- Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang didalam perambatannya tidak memerlukan medium perantara.

Contoh : sinar gamma (γ), sinar X, sinar ultra violet, cahaya tampak, infra merah, gelombang radar, gelombang TV, gelombang radio.

Persamaan Umum Gelombang
Besaran-besaran dalam gelombang hampir sama dengan besaran-besaran yang dimiliki oleh getaran, antara lain, periode, frekuensi, kecepatan, fase, amplitudo. Ada satu besaran yang dimiliki oleh gelombang tetapi tidak dimiliki oleh getaran, yaitu panjang gelombang.

Untuk memperjelas pengertian, perhatian keterangan dan gambar di bawah ini : 

Periode gelombang (T) adalah waktu yang diperlukan oleh gelombang untuk menempuh satu panjang gelombang penuh.
Panjang gelombang (λ) adalah jarak yang ditempuh dalam waktu satu periode (jarak antara A dan B)
Frekuensi gelombang adalah banyaknya gelombang yang terjadi tiap satuan waktu.
Cepat rambat gelombang (v) adalah jarak yang ditempuh gelombang tiap satuan waktu.

Dituliskan dengan persamaan : v = s/t, dalam hal ini jika t diambil nilai ekstrem yaitu periode (T), maka S dapat digantikan dengan λ (panjang gelombang). Sehingga persamaan di atas dapat ditulis menjadi :
v = λ/T , dan karena f =1/T , maka persamaan tersebut juga dapat ditulis sbb:

                                    V = λ . f
Keterangn : T = periode ( s )
f = frekuensi ( Hz )
λ = panjang gelombang ( m )
v = cepat rambat gelombang ( m/s )

Contoh Soal 1 :
Sebuah gelombang pada permukaan air dihasilkan dari suatu getaran yang frekuensinya 30 Hz. Jika jarak antara puncak dan lembah gelombang yang berturutan adalah 50 cm, hitunglah cepat rambat gelombang tersebut!
Penyelesaian :
Diketahui : f = 30 Hz , ½ λ = 50 cm , λ = 100 cm = 1 m
Ditanya : v = ..?
Jawab : v = λ.f = 1 x 30 = 30 m/s

Contoh Soal 2 :
Sebuah pemancar radio bekerja pada gelombang 1,5m. Jika cepat rambat gelombang radio 3  x 10⁸ m/s, pada frekuensi berapakah stasiun radio tersebut bekerja?
Penyelesaian :
Diketahui : λ = 1,5 m, v = 3 x 10⁸ m/s
Ditanya : f = ..?
Jawab : f =  2 x 10⁸ Hz = 200 MHz

Contoh soal 3

Sebuah sumber getar menghasilkan 36 gelombang setiap 6 detik.

a. hitunglah frekuensi gelombang tsb.

b. Jika panjang gelombang 0,02 m, tentukanlah cepat rambat gelombangnya!

Penyelesaian:

Diketahui: jumlah gelombang =  36 gelombang

Waktu (t) = 6 detik

l = 0,02 m

Ditanya: a. f ? , b . v?

Dijawab:

Contoh  soal 4

Sebuah tali yang salah satu ujungnya terikat pada tiang digetarkan. Panjang tali itu 4 m. jika dalam perambatannya terdapat 8 bukit dan 8 lembah, tentukan panjang gelombang dan cepat rambatnya. Diketahui juga untuk mencapai tiang, gelombang memerlukan waktu 4 sekon .

Penyelesaian:

Diketahui : panjang tali 4 m

Dijawab: terdapat 8 bukit dan 8 lembah berarti l = 4/8 = 0,5 m

Waktu yang diperlukan merambat 4 sekon berarti periodenya  T = 4/8 sekon =0,5 detik.

Maka v = l /T = 0,5 / 0,5 = 1 m/s

1. Gelombang Berjalan 

Dari gambar di atas, jika tali yang sangat panjang dibentangkan dan salah satu ujungnya digetarkan terus menerus, maka pada tali akan terjadi gelombang berjalan di sepanjang tali. Jika titik P berjarak x dari A dan ujung A merupakan sumber getar titik A telah bergetar selama t detik, maka titik P telah bergetar selama (t + x/v), dimana v = kecepatan gelombang pada tali.
Dari keadaan di atas, maka kita dapat menentukan persamaan gelombang berjalan yaitu :
y = A sin ω (t + x/v), karena ω = 2πf, maka :

y = A sin  2πf (t + x/v),

y = A sin (2πft + 2πf x/v) karena f/v = λ, maka :
y = A sin (2πft + 2π/λ . x), dapat juga ditulis dengan persamaan : 

                      y = A sin (2πft + kx)
karena 2π/λ = k (bilangan gelombang)

dimana yp = simpangan getar di P ( m atau cm )
A = Amplitudo ( m atau cm )
ω = kecepatan sudut ( rad/ s )
t  = waktu ( s )
k = bilangan gelombang ( /m )
x = jarak titik a terhadap titik P ( m atau cm )
λ (lambda) = panjang gelombang ( m atau cm )

Contoh Soal 5:
Gelombang berjalan mempunyai persmaan y = 0,2 sin (100π t – 2π x), dimana y dan x dalam meter dan t dalam sekon. Tentukan amplitudo, periode, frekuensi, panjang gelombang, dan cepat rambat gelombang tersebut !
Penyelesaian :
Diketahui : y = 0,2 sin (100π t – 2π x)
Ditanya : A = …?, T = …?, f = ..?, λ = ..?, v = ..?
Jawab :

Kita dapat menjawab soal tersebut dengan cara membandingkan persamaan gelombang dalam soal dengan persamaan umum gelombang berjalan yaitu sbb :
y = 0,2 sin (100π t – 2π x) ………( 1 )
y = A sin (2πft – kx)……….…….( 2 )
Dari persamaan (1) dan (2), maka dpat diambil kesimpulan bahwa :
Amplitudonya adalah : A = 0,2 m

Frekuensi : 100 πt = 2 πft

                           f  = 100/2 Hz = 50 Hz
 

Periode dapat ditentukan sbb:

                          T = 1/f  = 1/50 =0,02 Hz
Panjang gelombang ditentukan sbb:

           2π x = 2π/λ.x,

              λ   = 1 m
Dari hasil f dan λ, maka cepat rambat gelombangnya adalah : v = λ.f = 50.1 = 50 m/s

2. Gelombang stasioner (diam)

Gelombang stasioner ini dapat terjadi oleh karena interferensi (penggabungan dua gelombang yaitu gelombang datang dan gelombang pantul.
Pantulan gelombang yang terjadi dapat berupa pantulan dengan ujung tetap dan dapat juga pantulan dengan ujung bebas.
Bentuk gelombang stasioner dapat dilukiskan sebagai berikut:

Titik yang memiliki amplitudo terbesar disebut perut gelombang dan titik yang memiliki amplitudo terkecil disebut simpul gelombang.

Sifat-sifat umum gelombang:

Di alam ini semua jenis gelombang mempunyai sifat-sifat umum yaitu dapat mengalami:

1. pemantulan (refleksi)

Didalam perambatannya bila gelombang datang mengenai penghalang, maka gelombang akan mengalami pemantulan.

2. pembiasan (refraksi)

Bila dalam perambatannya sebuah gelombang melewati bidang batas dua medium, maka arah gelombang dating akan mengalami pembelokan gelombang.

3. lenturan (difraksi)

Peristiwa pembelokan gelombang karena melalui celah yang sempit.

4. terserap sebagian arah getarnya (polarisasi gelombang)

Hilangnya sebagian arah getar cahaya karena peristiwa absorbsi(penyerapan) oleh dua bidang batas zat optic.

TUGAS 2

1. Sebuah gelombang pada permukaan air dihasilkan dari suatu getaran yang frekuensinya 50 Hz. Jika jarak antara puncak ke puncak gelombang yang berturutan adalah 50 cm, hitunglah cepat rambat gelombang tersebut!

2. Sebuah pemancar radio bekerja pada gelombang    2 m. Jika cepat rambat gelombang radio 3  x 10⁸ m/s, pada frekuensi berapakah stasiun radio tersebut bekerja?

3. Sebuah sumber getar menghasilkan 60 gelombang setiap 5 detik.

a. hitunglah frekuensi gelombang tsb.

b. Jika panjang gelombang 0,05 m, tentukanlah cepat rambat gelombangnya!

4. Gelombang berjalan mempunyai persamaan            y = 8 sin (2π t – 0,2π x), dimana y dan x dalam meter dan t dalam sekon. Tentukan amplitudo, periode, frekuensi, panjang gelombang, dan cepat rambat gelombang tersebut !

5. Sebuah tali yang salah satu ujungnya terikat pada tiang digetarkan. Panjang tali itu 10 m. jika dalam perambatannya terdapat 4 bukit dan 4 lembah, tentukan panjang gelombang dan cepat rambatnya. Diketahui juga untuk mencapai tiang, gelombang memerlukan waktu 5 sekon .

6. Sebutkan contoh dalam kehidupan sehari-hari tentang sifat-sifat umum gelombang!

BUNYI

Gelombang bunyi merupakan gelombang mekanik yang bersifat longitudinal. Menurut frekuensinya gelombang bunyi dibedakan menjadi 3 yaitu :
a. infrasonic ( f ≤ 20 Hz )
b. audio (audience ) ( 20 Hz < f < 20.000 Hz )
c. ultrasonic ( f > 20.000 Hz )
Dari ketiga jemis gelombang bunyi tersebut, hanyalah bunyi audio saja yang dapat ditangkap oleh tilinga manusia.

1. Cepat rambat Bunyi
Bunyi dapat merambat padaa 3 jenis zat, yaitu zat padat, zat cair, dan gas. 

· Cepat rambat bunyi di udara = 340 m/s

· Cepat rambat bunyi di air = 1400 m/s

· Cepat rambat bunyi di besi = 3500 m/s

Cepat rambat bunyi tersebut dapat ditentukan dengan persamaan:
a. pada zat padat
E = modulus Young (N/m2)
ρ = massa jenis zat (kg/m3)
v = cepat rambat bunyi ( m/s )
b. pada zat cair
B = modulus Bulk (N/m2)
ρ = massa jenis zat (kg/m3)
v = cepat rambat bunyi ( m/s )
c. pada zat gas
γ = konstante Laplce
R = konstante umum gas ( R = 8,31 j/molK)
T = suhu mutlak gas ( K )
M = massa molekul gas ( kg/mol)

Contoh Soal 1:
Suatu bunyi yang frekuensinya f = 250 Hz merambat pada zat padat yang memiliki modulus Young           E =10⁸ N/m² dan massa jenisnya ρ = 2500 kg/m³. Tentukan : a. cepat rambat bunyi
                  b. panjang gelombang bunyi
Penyelesaian :
Diketahui : f = 250 Hz, E =10⁸ N/m², ρ =2500 kg/m3
Ditanya : a. v = …? b. l =…?

Dijawab : a. v = √ E/ρ         kunci: 200 m/s
                 b. l = v / f                      kunci: 0,8 m
                                                    
2.Intensitas Bunyi
Energi bunyi biasa disebut dengan intensitas bunyi yang menyatakan energi bunyi tiap satuan waktu yang menembus tiap satuan luas suatu bidang secara tegak lurus (Intensitas bunyi adalah besarnya daya bunyi tiap satuan luas bidang). 

                 

Dimana : P = daya bunyi ( watt )
               A = luas bidang ( m2 )
                I = intensitas bunyi (watt/m2)
Apabila sumber bunyi berupa sebuah titik dan bersifat isotropis (menyebar ke segala arah), maka bidang yang ditembus oleh daya bunyi merupakan bidang kulit bola ( A = 4πr2 ). Maka persamaan intensitas bunyi di atas dapat dituliskan sebagai berikut :      
dimana r = jarak sumber bunyi ke suatu titik.

Batas intensitas yang dapat didengar

· Intensitas maksimum yang masih dapat didengar manusia tanpa menimbulkan rasa sakit adalah 10⁰ watt/m² atau 1 watt/m².

· Intensitas terkecil yang masih dapat menimulkan rangsangan pendengaran pada telinga adalah 10^-12 watt/m².

Contoh Soal 2 :
Sebuah sumber bunyi mempunyai daya 200π watt. Tentukanlah intensitas bunyi di suatu titik yang berjarak 10 m dari sumber bunyi tersebut !
Penyelesaian :
Diketahui : P = 200π watt, r = 10 m
Ditanya : I = …?
 Jawab : I = P/2πr² kunci: 1 watt/m²

Contoh Soal 3 :
Intensitas bunyi di suatu tempat yang berjarak 9 m dari sumber bunyi adalah 8.10^-5 w/m². Tentukanlah intensitas bunyi di suatu tempat yang berjarak 18 m dari sumber bunyi tersebut !
Penyelesaian :
Diketahui : r₁ = 10 m, I₁ = 8.10^-5 w/m2
Ditanya : I₂ = …?, apabila r₂ = 18 m
Jawab :

3.Taraf Intensitas Bunyi ( I )
Taraf Intensitas bunyi didefinisikan sebagai nilai logaritma dari perbandingan antara intensitas suatu bunyi dengan intensitas standar ( intensitas ambang pendengaran ).
Besarnya Taraf Intensitas bunyi dinyatakan dengan persamaan :  
dimana : TI = Taraf intensitas bunyi (dB)
I = intensitas bunyi ( w/m² )
Io = intensitas ambang pendengaran.
Io = 10^-12 watt/m²
Ambang pendengaran didefinisikan sebagai inensitas bunyi terkecil yang masih dapat didengar oleh telinga normal. (Io = 10^-12 watt/m² )
Ambang perasaan didefinisikan sebagai inensitas bunyi terbesar yang masih dapat didengar oleh telinga normal tanpa rasa sakit (I = 1 watt/m² )

Contoh Soal 4 :
Intensitas bunyi di suatu tempat adalah 10^-5 watt/m^2. Tentukanlah Taraf intensitas bunyi di tempat tersebut, jika diketahui intensitas ambang pendengaran        Io=10^-12  w/m² !
Penyelesaian :
Diketahui : I = 10^-5 watt/m² ,  Io= 10^-12 watt/m²
Ditanya : TI = …?
TI = 10 log ( I/Io) = 10 .log (10^-5/10^-12)=10 . log 10⁷      TI = 10.7 = 70 dB

Contoh Soal 5 :
Taraf intensitas bunyi sebuah mesin adalah 50 dB. Tentukanlah Taraf intensitas bunyi dari sepuluh buah mesin sejenis jika dibunyikan bersama-sama. Diketahui intensitas ambang pendengaran Io= 10^-12 watt/m² !
Penyelesaian :
Diketahui : TI₁ = 50 dB Io= 10^-12 w/m²
Ditanya : TI 10 = …?
Jawab : Dicari terlebih dahulu intensitas sebuah mesin.
50 = 10 log(I/Io )
5 = log I/Io
log 10⁵ = log I/Io
10⁵ = I/Io
I = 10 ⁵ . Io  = 10⁵.10^-12 = 10^-7

Kemudian dicari I 10
I ₁₀ = 10. I = 10.10^-7 = 10^-6 w/m²
TI ₁₀ = 10 log I/Io = 10 log 10^-6/10^-12
TI ₁₀ = 10.log 10⁶ = 10 x 6 = 60 dB

TUGAS 3

1. Suatu bunyi yang panjang gelombangnya λ = 2,5 m merambat pada zat padat yang memiliki modulus Young           E =10¹⁰ N/m² dan massa jenisnya ρ = 1000 kg/m3.

 Tentukan :
a. cepat rambat bunyi
b. panjang gelombang bunyi

2. Sebuah sumber bunyi mempunyai daya 200π watt. Tentukanlah tensitas bunyi disuatu titik  yang berjarak 15 m dari sumber bunyi tersebut!

3. Intensitas bunyi di suatu tempat yang berjarak 12 m dari sumber bunyi adalah 5.10^-5 w/m2. Tentukanlah intensitas bunyi di suatu tempat yang berjarak 15 m dari sumber bunyi tersebut !

4. Intensitas bunyi di suatu tempat adalah 10^-7 w/m². Tentukanlah Taraf intensitas bunyi di tempat tersebut, jika diketahui intensitas ambang pendengaran Io= 10^-12 w/m² !

5. Taraf intensitas bunyi sebuah mesin adalah 70 dB. Tentukanlah Taraf intensitas bunyi dari seratus buah mesin sejenis jika dibunyikan bersama-sama. Diketahui intensitas ambang pendengaran I_o= 10^-12 w/m² !

4. Resonansi

Adalah peristiwa turut bergetarnya benda karena benda lain yang bergetar.

Syarat terjadinya resonansi haruslah frekuensi benda yang ikut bergetar sama dengan frekuensi benda yang bergetar, atau frekuensi benda yang satu merupakan kelipatan frekuensi benda yang lain.

 Contoh peristiwa resonansi:

1. dua garpu tala yang mempunyai frekuensi sama, bila yang satu digetarkan maka yang lain ikut bergetar.

2. udara dalam tabung akan bergetar jika garpu tala diatasnya digetarkan.

3. senar gitar yang dipetik akan menggetarkan udara dalam kotak gitar.

4. kaca jendela ikut bergetar ketika lewat di depan rumah sebuah bus, atau ketika terjadi gemuruh petir di langit.

Pada sebuah tabung resonansi dapat terjadi pada kolom udara dengan panjang ¼ l, ¾ l, 1 ¼ l…dst dari sumber getarnya.

Contoh soal 1

Diatas tabung A digetarkan garpu tala ayang frekuensinya 300 Hz. Udara di dalam tabung A ternyata beresonansi untuk pertama kalinya saat tinggi kolom udara 28,25 cm. Tentukanlah:

a. cepat rambat bunyi di udara saat itu.

b. Berapa tinggi kolom udara harus dibuat agar terjadi resonansi kedua dan ketiga kalinya.

Penyelesaian:

f   = 300 Hz

¼ l = 28,25 cm  Þ l = 4 x 28,25 = 113 cm

a. v = f  x  l = 300 Hz x 113 cm = 33900 cm/s

b. tinggi kolom udara saat resonansi kedua

h₂ = ¾ l = ¾ x 113 = 84,75 cm

tinggi kolom udara saat resonansi ketiga

h₃ = 1 ¼ l = 5/4 x 113 = 141,25 cm

5. Efek Doppler

Bila sumber bunyi dan pendengar bergerak relative satu sama lain ( menjauh atau mendekat) maka frekuensi yang didengar oleh pendengar tidak sama dengan frekuensi sumber bunyi sebenarnya. Gejala ini disebut efek Doppler, yang pertama kali diamati oleh seorang Australia bernama Christian Johann Doppler (1803 – 1855)

Hubungan antara frekuensi yang didengar (fp) dengan frekuensi sumber bunyi (fs) dinyatakan dengan persamaan:

Dengan:

fp = frekuensi yang didengar oleh pendengar (Hz)

fs = frekuensi sumber bunyi sebenarnya (Hz)

vp =kecepatan gerak pendengar (m/s)

vs = kecepatan gerak sumber bunyi (m/s)

v = kecepatan gelombang bunyi di udara (m/s)

ketentuan tanda v_p dan v_s 

misalkan p = pendengar atau pengamat

dan s = sumber bunyi, spt pd gambar:

1. jika p bergerak mendekati s, maka v_p diberi tanda (+), sehingga f_p > f_s.

2. jika p bergerak menjauhi s, maka v_p diberi tanda (-), sehingga f_p < f_s.

3. jika s bergerak mendekati p, maka v_s diberi tanda (-), sehingga f_p > f_s.

4. jika s bergerak menjauhi p, maka v_s diberi tanda (+), sehingga f_p < f_s.

5. jika p dan s sama-sama diam v_p = v_s = 0, sehingga f_p = f_s.

Contoh Soal 2

1. sebuah mobil membunyikan klakson dan bergerak menjauhi pendengar diam, kecepatan mobil itu 72 km/jam dan frekuensi klaksonnya 150 Hz. Bila cepat rambat bunyi di udara 340 m/s, berapakah frekuensi yang terdengar oleh pendengar?

Penyelesaian:

v_p = 0 ( diam)

v_s = 72000 m/ 3600 s = 20 m/s

v  = 340 m/s

f_s = 150 Hz

Jadi frekuensi yang terdengar oleh pendengar adalah 142 Hz.

2. Sebuah sumber bunyi dengan frekuensi 400 Hz bergerak dengan kecepatan 10 m/s mendekati seorang yang diam. Angina bertiup dengan kecepatan 10 m/s menentang sumber bunyi tsb. Kecepatan bunyi di udara 340 m/s. Hitung frekuensi yang didengar oleh orang yang sedang diam tersebut.

Penyelesaian:

f_s = 400 Hz

v_s = -10 m/s (mendekat)

v _angina = 10 m/s

v = 340 m/s

dengan adanya angina, maka kecepatan bunyi diudara menjadi v’ = v ± v _angina

(+) jika arah angin searah gerak sumber bunyi

(-) jika arah angin berlawanan arah

V’ = v – v _angin = 340 – 10 = 330 m/s

Jadi frekuensi yang ditangkap pendengar sebesar 412,5 Hz.

  

TUGAS 4

1. Diatas tabung A digetarkan garpu tala ayang frekuensinya 690 Hz. tinggi kolom udara 60 cm. Tentukanlah:

Berapa tinggi kolom udara harus dibuat agar terjadi resonansi pertama dan kedua?

2. Diatas tabung tegak terbuka yang berisi air, digetarkan garpu tala dengan frekuensi 800 Hz. Jika kecepatan rambat bunyi di udara 320 m/s, maka tinggi kolom uara dalam tabung supaya terjadi resonansi adalah…

3. Kereta bergerak dengan laju 72 km/jam menuju stasun sambil membunyikan peluitnya. Bunyi peluit kereta api tersebut terdengar oleh kepala stasiun dengan frekuensi 720 Hz. Laju suara di udara 340 m/s. Maka berapakah frekuensi peluit kereta api tsb?

4. Sebuah mobil pemadam kebakaran bergerak menjauhi pendengar yang diam sambil membunyikan sirine  dengan frekuensi 500 Hz. Mmobil pemadam tsb bergerak dengan kecepatan 30 m/s. Hitunglah frekuensi yang didengar oleh pendengar itu?

5. Sebuah mobil ambulans dan serang pengendara sepeda motor bergerak saling mendekati dengan kecepatan sama 80 m/s. Bersamaan dengan itu angin bertiup dari arah pengendara sepeda motor menuju mobil ambulans dengan kecepatan 20 m/s. Bila mobil ambulans membunyikan sirine dengan frekuensi 300 Hz dan kecepatan rambat bunyi di udara 340 m/s, berapakah frekuensi sirine yang didengar oleh pengendara sepeda motor?