Dokumen tersebut membahas tentang gelombang bunyi, termasuk definisi gelombang bunyi, cara mengetahui bunyi adalah gelombang, klasifikasi gelombang bunyi berdasarkan frekuensi, sifat gelombang bunyi seperti refleksi, refraksi, interferensi, dan efek Doppler, serta contoh aplikasi gelombang bunyi dalam teknologi seperti SONAR dan USG.

1. GELOMBANG BUNYI
MA RAUDLATUL HUDA ADIPALA

2. Tahukah kamu kalau bunyi atau suara yang kita dengar sehari-hari
adalah suatu gelombang?
Lalu, bagaimana ya cara kita agar mengetahui bahwa bunyi yang kita
dengar itu benar-benar sebuah gelombang?

3. Caranya sangat mudah lho, apabila kamu suka bermain piano, saat
kamu mulai menekan sebuah nada di tuts-tuts piano tersebut, coba
dekatkan dengan sebuah garpu tala di dekat piano tersebut. Pasti
garpu tala tersebut akan bergetar.
Mengapa garpu tala itu bergetar? Tentu saja karena gelombang adalah
sebuah getaran yang merambat, sehingga bunyi yang terdengar itu
merambat ke dalam medium berupa garpu tala.

4. Klasifikasi Gelombang Bunyi
Suatu bunyi dapat didengar oleh manusia karena memiliki 3 hal
yaitu, adanya sumber bunyi, adanya medium rambat bunyi, dan
frekuensinya yang berada antara 20 Hz – 20.000 Hz (audiosonik).
Berdasarkan frekuensinya, gelombang bunyi diklasifikasikan
sebagai berikut:
 Infrasonik: bunyi yang memiliki frekuensi < 20 Hz. Bunyi ini
dapat didengar oleh hewan seperti jangkrik, laba-laba, gajah,
anjing, dan lumba-lumba.
 Audiosonik: bunyi yang memiliki frekuensi 20 Hz – 20.000 Hz.
Bunyi ini dapat didengar oleh manusia.
 Ultrasonik: bunyi yang memiliki frekuensi > 20.000 Hz. Bunyi
ini dapat didengar oleh hewan seperti kelelawar dan lumba-
lumba.

5. Gelombang bunyi termasuk gelombang mekanik. Gelombang
mekanik adalah gelombang yang membutuhkan medium untuk
rambatannya. Medium rambatannya dapat berupa zat cair, zat padat,
dan udara. Gelombang bunyi tidak dapat merambat di dalam ruang
hampa udara. Hal ini disebabkan karena kecepatan perambatan
gelombang bunyi di dalam zat padat lebih cepat dibandingkan di dalam
gas atau udara.

6. Cara Menghitung Cepat Rambat
Bunyi
 Nilai kecepatan dari gelombang bunyi bervariasi. Hal ini
tergantung dari medium rambatannya. Secara umum, cara
menghitung cepat rambat bunyi adalah sebagai berikut:
 Di mana:
 v = cepat rambat bunyi (m/s)
 s = jarak tempuh (m)
 t = waktu (s)

7. 1. Melalui Zat Padat
 Gelombang bunyi dapat merambat melalui zat padat. Contoh
medium rambatan zat padat yaitu alumunium, baja, kaca, dan lain-
lain. Rumus menghitung cepat rambat bunyi yang merambat
melalui zat padat adalah sebagai berikut:
Di mana
 v = cepat rambat bunyi (m/s)
 E = modulus young (N/m2)
 ρ = massa jenis (Kg/m3)

8. Modulus young (E ) merupakan ukuran kekakuan suatu bahan zat
padat. Nilai modulus young zat padat berbeda-beda.

9. 2. Melalui Zat Cair
 Gelombang bunyi juga dapat merambat melalui zat
cair. Medium zat cair dapat berupa air, raksa, helium cair,
dan lainnya. Rumus untuk menghitung cepat rambat bunyi
dalam zat cair adalah sebagai berikut:
 Di mana
 v = cepat rambat bunyi (m/s)
 B = Modulus Bulk (N/m2)
 ρ = massa jenis (Kg/m3)

10. Modulus Bulk (B) merupakan kecenderungan suatu benda untuk
berubah bentuk ke segala arah ketika diberi suatu tegangan ke segala
arah. Nilai Modulus Bulk dari berbagai bahan:

11. Melalui Udara atau Gas
 Gelombang bunyi juga dapat merambat melalui medium udara atau
gas. Rumus untuk menghitung cepat rambat bunyi dalam gas adalah
sebagai berikut:
Di mana
 v = cepat rambat bunyi (m/s)
 γ = konstanta laplace
 R = konstanta gas umum (J/mol K)
 T = suhu gas (K)
 M = massa molekul relatif gas

12. Konstanta laplace (notasi γ) adalah perbandingan antara kapasitas kalor
gas pada tekanan tetap dengan kapasitas kalor pada volume tetap.
Konstanta laplace dapat dipakai untuk gas monoatomik atau
diatomik. Konstanta laplace untuk gas monoatomik adalah:

13. Sedangkan konstanta laplace untuk gas diatomik dibagi
menjadi 3 keadaan yaitu pada suhu rendah, suhu sedang,
dan suhu tinggi. Nilainya adalah sebagai berikut:

14. Ciri Khas Gelombang Bunyi
1. Refleksi (Pemantulan)
Pada pemantulan bunyi berlaku hukum pemantulang gelombang yaitu:
 Sudut datang gelombang sama dengan sudut pantul gelombang;
 Gelombang datang, gelombang pantul, dan garis normal terletak dalam
satu bidang.

15. 2. Refraksi (Pembiasan Gelombang)
Refraksi gelombang adalah pembelokkan gelombang ketika melewati
bidang batas tertentu. Rumus umum untuk refraksi adalah:
Di mana
 i = sudut datang gelombang (derajat)
 R = sudut bias gelombang (derajat)
 λ1= panjang gelombang 1 (m)
 λ2= panjang gelombang 2 (m)
 V1= panjang gelombang 1 (m)
 V2 = panjang gelombang 2 (m)

16. 3. Interferensi Gelombang (Perpaduan)
 Interferensi gelombang adalah perpaduan dua gelombang yang
menghasilkan pola-pola tertentu. Interferensi dua buah gelombang
bunyi koheren akan menghasilkan pola terang-gelap yang
merupakan pola interferensi konstruktif-destruktif.
 Beda lintasan dengan interferensi konstruktif (pola gelombang yang
saling menguat) adalah:
 Beda lintasan dengan interferensi destruktif (pola gelombang yang
saling melemah):

17. 4. Efek Doppler
Efek Dopler adalah peristiwa naik atau turunnya frekuensi gelombang
bunyi yang terdengar penerima bunyi ketika sumber bunyi bergerak
mendekat atau menjauh. Contoh efek Dopler dapat dilihat pada
gambar dibawah. Pada saat sumber suara diam, kedua penerima
mendengar besar frekuensi yang sama. Saat sumber suara bergerak,
salah satu penerima mendengar frekuensi yang lebih besar dari
sebelumnya dan penerima lain mendengar frekuensi yang lebih kecil
dari sebelumnya.

18. Besarnya frekuensi bunyi yang terdengar penerima dinotasikan
dengan:
Dimana,
V = cepat rambat bunyi di udara (m/s)
𝑉𝑠= kecepatan pendengar (m/s)
Bernilai plus (+), jika pendengar mendekati sumber bunyi
Bernilai minus (-), jika pendengar menjauhi sumber bunyi
Bernilai nol (0), jika pendengar diam
𝑉𝑠= kecepatan sumber bunyi (m/s)
Bernilai plus (+), jika sumber bunyi menjauhi pendengar
Bernilai minus (-), jika sumber bunyi mendekati pendengar
Bernilai nol (0), jika sumber bunyi diam
𝑓𝑠= frekuensi sumber bunyi (Hz)

19. 5. Pelayangan gelombang
Pelayangan gelombang adalah interferensi dua bunyi beramplitudo
sama namun berbeda frekuensi sedikit. Pelayangan bunyi membentuk
interferensi konstruktif-destruktif yang disebut layangan. Satu layangan
didefinisikan sebagai gejala dua bunyi keras atau lemah yang terjadi
secara berurutan. Frekuensi layangan dapat dihitung menggunakan
rumus:
Di mana
 fl = frekuensi layangan bunyi
 f1 dan f2 = frekuensi gelombang bunyi yang berinteferensi

20. Intensitas dan Taraf Intensitas
Bunyi
Intensitas bunyi adalah jumlah energi yang ditransfer oleh
gelombang per satuan waktu dibanding bidang luasan rambat.
Satuan Intensitas bunyi adalah Watt/meter2 (). Persamaan
intensitas bunyi dinotasikan dengan:
Dimana,
P = daya sumber bunyi (Watt)
A = luasan area (m2)
 Telinga kamu hanya dapat mendengar suara tidak lebih
rendah dari 10−12 𝑊/𝑚2 dan tidak lebih tinggi dari 1 𝑊/𝑚2 .

21.  Satuan taraf intensitas bunyi adalah decibell (dB), 10 dB = 1
bel. Persamaan taraf intensitas bunyi dinotasikan dengan:
 Dimana,
TI = Taraf intensitas bunyi (dB)
I = Intensitas bunyi (𝑊/𝑚2 )
I0= intensitas ambang pendengaran (𝑊/𝑚2 )
Intensitas ambang pendengaran manusia sebesar 10−12
𝑊/
𝑚2
.

22. Sumber sumber Bunyi
Sumber-sumber bunyi berasal dari setiap benda yang
bergetar. Getaran menghasilkan gelombang. Kita dapat mengetahui kecepatan
gelombang tersebut. Persamaan kecepatan gelombang dinotasikan dengan:
Dimana,
λ = Panjang gelombang (m)
f= frekuensi gelombang (Hz)
Selain itu, persamaan kecepatan gelombang senar/dawai dan pipa dinotasikan
dengan:
 Dimana,
F = Tegangan tali senar/dawai (N)
L = panjang tali senar/dawai (m)
m = massa senar/dawai (kg)

23.  Berikut nada-nada yang dihasilkan dari sumber-sumber
bunyi,
 Senar/ Dawai

24.  Pipa Organa terbuka

25.  Pipa Organa tertutup

26. Aplikasi dalam Kehidupan
Sehari-hari
a. Teknologi SONAR
Teknologi SONAR dapat digunakan untuk sistem navigasi dengan
bunyi pantul ultrasonik, pada perangkat kamera berguna
untuk mendeteksi jarak benda yang akan difoto, pada kendaraan
mobil dapat digunakan untuk mendeteksi jarak benda-benda yang
ada di sekitar mobil, dan pengukur kedalaman laut. SONAR untuk
pengukur kedalaman laut diletakkan di bawah kapal.
Prinsip kerja SONAR adalah berdasarkan pemantulan gelombang
ultrasonik. SONAR memiliki dua bagian alat yang memancarkan
gelombang ultrasonik yang disebut transmitter (emitter) dan alat yang
dapat mendeteksi datangnya gelombang pantul (gema) yang
disebut sensor (receiver).
Gelombang ultrasonik dipancarkan oleh transmitter (pemancar) yang
diarahkan ke sasaran, kemudian akan dipantulkan kembali dan
ditangkap oleh pesawat penerima (receiver). Dengan mengukur waktu
yang diperlukan lagi dari gelombang dipancarkan sampai gelombang
diterima lagi. maka dapat ditentukan nilai jarakan dari kedalaman laut.

27. Nilai kedalaman laut dapat dicari dengan persamaan:
Di mana
d = jarak yang diukur (m)
Δt = waktu yang diperlukan gelombang dari dipancarkan sampai
diterima kembali (s)
v = kecepatan rambat gelombang ultrasonic (m/s)
n = indeks bias medium

28. b. Ultrasonografi (USG)
Ultrasonografi (USG). Ultrasonografi adalah teknologi yang digunakan
untuk mencitrakan bagian dalam tubuh manusia. USG digunakan
untuk melihat perkembangan janin dalam kandungan. USG memiliki 3
bagian utama yaitu Transducer, Monitor, dan Mesin USG. Prinsip kerja
dari Ultrasonografi menggunakan konsep pemantulan bunyi yaitu
transducer ditempelkan pada organ yang ingin dilihat citra bagian
dalamnya.
Di dalam transducer terdapat kristal yang dapat digunakan untuk
menangkap gelombang yang disalurkan. Lalu gelombang yang diterima
ini masih dalam bentuk gelombang pantulan sehingga kristal
mengubah ke dalam bentuk gelombang elektronik lalu masuk ke mesin
USG sehingga data elektronik tersebut diubah menjadi data gambar
yang ingin ditampilkan ke Monitor.

29. c. Echocardiogram
Echocardiogram adalah teknologi yang dapat digunakan untuk
mengukur kecepatan aliran darah. Kecepatan aliran darah diukur
menggunakan efek Doppler. Bunyi ultrasonik diarahkan menuju
pembuluh nadi, dan pergerakan gelombang bunyi tersebut mengikuti
kecepatan aliran darah.

30. Contoh Soal Gelombang Bunyi
1. Taraf intensitas suara sebuah mesin jet yang diukur dari jarak 30
m adalah 140 dB. Berapa taraf intensitas suara jika diukur dari
jarak 300 m?
Jawab:
Intensitas suara pada 30 m diketahui sebesar:
Pada jarak 300 m, sama dengan 10 kali lipat dibanding jarak
sebelumnya.

31. Kemudian, kita dapat cari nilai taraf intensitasnya:
Jadi, pada jarak 300 m taraf intensitas suaranya sebesar 120
dB.

32. 2. Jika modulus limbah untuk air adalah 1 x 109 N/m2, berapa
laju gelombang kompresi di dalam air?
Jawab:
Diketahui:
Ditanya: v?
Jawab: