1. Getaran,gelombang dan bunyi by Nurbaiti, S.Pd
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
Simpangan (x) : posisi (jarak) benda terhadap titik
setimbang
Amplitudo getaran (A): simpangan maksimum
(terbesar)
Periode getaran (T): waktu yang diperlukan untuk
melakukan satu getaran penuh
Frekuensi (f): banyak getaran yang dilakukan tiap
satuan waktu
Satu getaran adalah gerak dari a ke b kemudian ke c
dan kembali ke a lagi ( a – b – a – c – a)
Periode pada bandul sederhana berlaku:
g
T
π2=
Frekuensi getaran
g
T
f
T
f
2
1
1
=
=
Fase getaran (ϕ) = t / T dan sudut fase (θ) = 2πt / Τ
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
massapegasm
pegastetapank
simpangany
m
k
T
f
getaranfrekuensi
k
m
T
getaranPeriode
ykF
=
=
=
==
=
−=
π
π
2
11
2
.
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 :
sekonT
g
T
1
5,0
2
25,0
2
2
2
=
==
=
π
ππ
π
π
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:
sekon
k
m
T 228,6
5,0
1
14,3.22 === π
3. Jika waktu untuk melakukan satu kali putaran
1/50 detik, maka frekuensinya adalah …
Penyelesaian:
Diketahui : T = 1/50 detik
Ditanya : f ?
Dijawab : Hz
T
f 50
50
1
11
===
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.
sekonxx
k
m
T 628,01,028,6
30
3,0
14,322 ==== π
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 :
1
Keterangan:
L = Panjang bandul (m)
g = percepatan gravitasi
bumi (m /s2
)
2. Getaran,gelombang dan bunyi by Nurbaiti, S.Pd
2
22
22
2
2
2
/5,916,05,186,94
)4,0)(5,1()14,3(4
4
4
1
4
1
2
1
4,0
250
100
smg
g
fg
g
f
gg
f
Hzf
waktu
ayunanjumlah
f
=×××=
=
=⇒=⇒==
==
=
π
πππ
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
2
A B C
3. Getaran,gelombang dan bunyi by Nurbaiti, S.Pd
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
λ = 0,02 m
Ditanya: a. f ? , b . v?
Dijawab:
smfvb
Hz
waktu
gelombangjml
fa
/12,0602,0.
6
6
36
.
=×=×=
===
λ
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 λ =
4/8 = 0,5 m
Waktu yang diperlukan merambat 4 sekon berarti
periodenya T = 4/8 sekon =0,5 detik.
Maka v = λ /Τ = 0,5 / 0,5 = 1m/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:
Dari gambar di atas terdapat titik-titik yang memiliki
amplitudo terbesar (maks) dan titik-titik yang
memiliki amplitudo terkecil (nol).
Titik yang memiliki amplitudo terbesar disebut perut
3
Y
A
P
x
v
x
x
0
perut simpul
perut simpul
4. Getaran,gelombang dan bunyi by Nurbaiti, S.Pd
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. λ =…?
Dijawab : a. v = √ E/ρ kunci: 200 m/s
b. λ = 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).
A
P
I =
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 :
2
4 r
P
I
π
=
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
4
M
RT
v
B
v
E
v
γ
ρ
ρ
=
=
=
5. Getaran,gelombang dan bunyi by Nurbaiti, S.Pd
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 :
2
3
2
3
2
2
2
25
2
2
2
1
/025,0
324
108
18
108
1810108
22
21
mwattI
I
rIrI
pp
=
×
=
×
=
⋅=×⋅
=
=
−−
−
ππ
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 :
Io
I
TI log10=
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/m2.
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
Soal tersebut di atas secara singkat dapat
diselesaikandengan persamaan sbb:
TI n = TI1 + 10 log n
Lihat penyelesaiannya !
TIn = TI1 + 10 log n
= 50 + 10.log 10
= 50 + 10 .1 = 50 + 10 = 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 Io= 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 λ, ¾ λ, 1 ¼ λ…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.
5
6. Getaran,gelombang dan bunyi by Nurbaiti, S.Pd
Penyelesaian:
f = 300 Hz
¼ λ = 28,25 cm ⇒ λ = 4 x 28,25 = 113 cm
a. v = f x λ = 300 Ηz x 113 cm = 33900 cm/s
b. tinggi kolom udara saat resonansi kedua
h2 = ¾ λ = ¾ x 113 = 84,75 cm
tinggi kolom udara saat resonansi ketiga
h3 = 1 ¼ λ = 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:
( )
( )
fs
vsv
vpv
fpatau
vsv
fs
vpv
fp
⋅
±
±
=
±
=
±
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 vp dan vs
misalkan p = pendengar atau pengamat
dan s = sumber bunyi, spt pd gambar:
p s
1. jika p bergerak mendekati s, maka vp diberi tanda
(+), sehingga fp > fs.
2. jika p bergerak menjauhi s, maka vp diberi tanda
(-), sehingga fp < fs.
3. jika s bergerak mendekati p, maka vs diberi tanda
(-), sehingga fp > fs.
4. jika s bergerak menjauhi p, maka vs diberi tanda
(+), sehingga fp < fs.
5. jika p dan s sama-sama diam vp = vs = 0, sehingga
fp = fs.
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:
vp = 0 ( diam)
vs = 72000 m/ 3600 s = 20 m/s
v = 340 m/s
fs = 150 Hz
( )
( )
Hzfp
fs
vsv
vpv
fp
142150
20340
0340
=⋅
+
+
=
⋅
+
+
=
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:
fs = 400 Hz
vs = -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
( )
( )
Hzf
f
f
f
vv
vv
f
p
p
p
s
s
p
p
5,412
400
320
330
400
10330
0330
'
'
=
⋅=
⋅
−
−
=
⋅
±
±
=
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
6
