BAHAN AJAR BUNYI UNTUK KELAS 11 SMA/MA

2. Peta Konsep
Bunyi
Efek doppler Superposisi Interferensi Resonansi Pantulan
Taraf
Intensitas
Audiosonik Infrasonik Ultrasonik Periode
Frekuensi
Amplitudo
Cepat
Rambat
Panjang
Gelombang
Fase
Daya &
Intensitas
Gas
Cair
Padat
Besaran dasarnya
Diklasifikasikan
Berdasarkan frekuensinya
Parameter
dipresentasikan
medium
Mengalami gejala

3. Cepat Rambat Gelombang Bunyi)

4. Mengukur Cepat Rambat
Bunyi
a. Cepat rambat bunyi
di dalam zat cair
dengan:
B = modulus bulk zat
cair (N/m2)
 = massa jenis zat
cair (kg/m3)

B
v 

5. b. Cepat rambat bunyi
dalam zat padat
dengan:
Y = modulus Young
(N/m2)
 = massa jenis zat
padat (kg/m3)

Y
v 

6. c. Cepat rambat bunyi
dalam gas
dengan:
R = tetapan umum gas
= 8,3 J/mol K
T = suhu mutlak (K)
M = massa molekul
relatif gas
(kg/mol)
 = konstanta
Laplace
M
RT
v 


7. Contoh
Tentukan cepat rambat gelombang bunyi di
dalam air dan tentukan juga panjang
gelombang dari bunyi yang mempunyai
frekuensi 262 Hz di dalam air. Diketahui
modulus bulk air= (1/45,8) x 1011 Pa dan
massa jenis air = 1000 kg/m3.

8. Penyelesaian:
Dari pers: maka:
s
m
v
x
v
B
v
/
1478
1000
10
8
,
45
1 11




m
f
v
64
,
5
262
1478







9. Berapakah cepat rambat gelombang bunyi
dalam batang logam yang terbuat dari
baja? Diketahui modulus Young baja, Y =
2,0 x 1011 Pa dan massa jenis baja = 7,8 x 103
kg/m3.
Diket: ditanya: v
Y = 2,0 x 1011 Pa
 = 7,8 x 103 kg/m3

10. jawab:
s
m
v
x
x
v
Y
v
/
5064
10
8
,
7
10
0
,
2
3
11





11. Hitunglah cepat rambat gelombang bunyi
dalam udara pada temperatur absolut 300
K. Diketahui massa molekul udara, M= 28,8
x 10-3 kg/mol, konstanta Laplace udara,  =
1,4, dan tetapan umum, R = 8,314 J/mol.K.

12. diket:
T = 300 K
M = 28,8 x 10-3 kg/mol
 = 1,40
R = 8,314 J/mol.K
ditanya: v
jawab:
s
m
v
x
x
x
v
M
RT
v
/
348
10
8
,
28
300
314
,
8
40
,
1 3






13. Frekuensi dan Tinggi Nada
Berdasarkan frekuensinya, bunyi dibedakan
menjadi dua, yaitu:
a. nada
adalah: bunyi yang frekuensinya teratur
b. desah (noise)
adalah: bunyi yang frekuensinya tidak
teratur

14. Berdasarkan tinggi-rendahnya frekuensi,
bunyi dibedakan menjadi tiga, yaitu:
a. infrasonik ( f  20 Hz)
b. audiosonik (20 Hz  f  20.000 Hz)
c. ultrasonik (f  20.000 Hz)

15. Penggunaan gelombang ultrasonik:
a. oleh kelelawar
b. kacamata tunanetra untuk menentukan
jarak benda.
c. teknik pantulan pulsa ultrasonik untuk
menentukan ke dalaman air di bawah
kapal dan alatnya disebut fathometer.
dirumuskan: d = ½ vt

16. d. untuk mengetahui keretakan pada titik-
titik sambungan las.
e. Di bidang industri untuk membuat
bentuk atau ukuran lubang pada
gelas dan baja.
f. Di bidang kedokteran untuk USG
(ultrasonografi)

17. Melde’s experimen

18. Cepat rambat gelombang bunyi
pada dawai
 Berdasarkan percobaan Melde, dapat
disimpulkan bahwa:
1. cepat rambat gelombang v berbanding
lurus dengan akar tegangan dawai F.
2. cepat rambat gelombang v berbanding
terbalik dengan akar massa dawai
m
3. cepat rambat gelombang v berbanding
lurus dengan akar panjang dawai l

19. secara matematis
dirumuskan:
Dengan :
v = cepat rambat
gelombang bunyi
pada dawai (m/s)
F = gaya tegangan
dawai (N)
l = panjang dawai (m)
m = massa dawai (kg)
 = massa tiap satuan
panjang (kg/m)
= m/l

F
v
atau
m
Fl
v



20. Sources of Sound
(Sumber-Sumber Bunyi)

21. Dawai (String)
 Pola Gelombang pada senar
Nada Dasar/Base Tone (fo)
/harmonik pertama:
 Nada atas pertama /The First
Overtone (f1)/harmonik kedua:
S S
P
atau
S
S
S
P P
l = 1 atau 1 = l

2
1

l l
2



22.  Nada atas kedua/ The Second
Overtone (f2) / harmonik ketiga:  Nada atas ketiga (f3) /
harmonik ke empat:
S
S
S
S
P P
P
atau
P P P P
S S S S
S
l= 23 atau 3 = ½ l
2
2
3


l l
3
2
2 


23. Frekuensi yang dihasilkan:
a. nada dasar
l
v
v
f
o
o
2




24. b. nada atas pertama









l
v
l
v
v
f
2
2
1
1


25. c. nada atas ke kedua









l
v
l
v
v
f
2
3
3
2
2
2


26. d. nada atas ke tiga










l
v
l
v
l
v
v
f
2
4
2
2
1
3
3


27. sehingga perbandingan frekuensi
dapat dirumuskan:
...
:
3
:
2
:
1
...
:
:
: 2
1 
f
f
fo

28. jika:
maka frekuensi nada dasar dapat
dirumuskan ( hukum Marsene):
A
F
m
Fl
F
v





A
F
l
m
Fl
l
F
l
fo

 2
1
2
1
2
1




29. dari uraian di atas dapat disimpulkan:
   
 
,...
2
,
1
,
0
2
1
)
1
(
2
1
1
1
2
,
1













 


n
F
l
n
f
n
f
n
l
Perut
Simpul
sehingga
n
Simpul
n
Perut
o
n
n



30. Uji nyali
Dawai piano yang panjangnya 0,5 m dan
massanya 10-2 kg ditegangkan 200 N, maka
nada dasar piano adalah berfrekuensi……..
Known : Unknown : fo
l = 0,5 m
m = 10-2 kg
F = 200 N

31. Solution
 
  
Hz
f
f
f
m
l
F
l
f
o
o
o
o
100
000
.
10
10
5
,
0
200
5
,
0
2
1
.
2
1
2






32. Pipa Organa
 Pipa Organa Terbuka
nada dasar (fo):
 nada atas pertama (f1):
P
P
S
l= ½ o atau o= 2l
f0= v/2l
S S
P P P
l = 1 atau 1 = l
f1 = v/l

33.  nada atas ke dua (f2):
maka perbandingan
frekuensinya:
f0 : f1 : f2: . . . : 1 : 2 : 3 : .
Hukum Bernoulli I
P
P
P
P
S
S
S
2
2
3


l
l
3
2
2 

l
v
f
2
3
2 

34. Dari uraian di atas dapat disimpulkan:
 
   
,...
2
,
1
,
0
2
1
1
1
1
2
1
0
2
1













 


n
l
v
n
f
n
f
n
l
S
P
n
P
n
S
n
n


35.  Pipa Organa Tertutup
nada dasar (f0):
nada atas pertama (f1):
P
S
l
atau
l 4
4
1
0
0 
 

P P
S
S
l
atau
l
3
4
4
3
1
1





36. nada atas ke dua (f2): Frekuensi yang dihasilkan pada
setiap pola gelombang:
nada dasar:
nada atas pertama:
P
P
P
S
S
S
l
atau
l
5
4
4
5
2
2




l
v
v
f
4
0
0 










l
v
v
f
4
3
1
1


37. nada atas ke dua (f2):
perbandingan frekuensi:
f0: f1: f2: . . . =1: 3: 5: . . .
Hukum Bernoulli II
berdasarkan uraian di
atas dapat disimpulkan:








l
v
v
f
4
5
2
2

   
l
v
n
f
n
f
n
l
n
perut
simpul
n
n
4
1
2
1
2
4
1
)
1
2
(
1
0 








 


38.  Resonansi ialah : peristiwa ikut bergetarnya suatu
benda karena ada benda lain bergetar.
syarat terjadinya resonansi :
kedua frekuensi sama atau frekuensi yang satu
merupakan kelipatan frekuensi yang lain.
contoh peristiwa resonansi:
a. dua garpu tala yang kotak bunyinya dipasang
berhadapan akan menyebabkan garpu lain
bergetar ketika salah satu garpu digetarkan.
b. senar gitar yang digetarkan akan menggetarkan
udara yang ada di dalam kotak .
c. Udara yang ada di dalam kolom udara akan
bergetar jika garpu tala di atasnya digetarkan.

39. Perhatikan gambar: dirumuska:
P P
P
S
S
S
l0=(1/4)
l1= (3/4)
air
air
 
,...
2
,
1
,
0
1
2 4
1



n
n
ln 

40. Iki contohe rek
 Sepotong dawai yang kedua ujungnya
terikat memiliki panjang l = 5 m, massa
jenis linear  = 40 g/m menghasilkan
frekuensi nada dasar f0 = 20 Hz.
a. Hitung gaya tegangan dawai!
b. Berapa besar frekuensi dan panjang
gelombang pada nada dasar atas
pertama?
c. Tentukan frekuensi dan panjang
gelombang pada dawai untuk nada atas
kedua.

41. Penyelesaian :
diket:
l = 5 m
 = 40g/m
= 40 x 10-3kg/m
f0 = 20 Hz
ditanya:
a. F
b. f1 dan 1
c. f2 dan 2.
jawab :
a. gaya tegangan tali
  
N
F
x
F
f
l
F
F
l
f
1600
10
4
20
5
4
4
2
1
3
2
2
2
0
2
0








42. b. frekuensi nada atas
pertama (n =1)
fn = (n +1)f0
f1 = (1 +1)20
f1 = 40 Hz
l =(n +1)½n
5 = (1 + 1) ½1
1 = 5 m
c. frekuensi nada atas
kedua (n =2)
fn = (n +1)f0
f2 = (2 + 1)20
f2 = 60 Hz
l =(n +1)½n
5 = (2 + 1) ½2
2 = (2/3)5 m
2 =3,33 m

43. Sebuah pipa organa terbuka yang
panjangnya 2 m menghasilkan dua
frekuensi harmonik yang berturut-
turut adalah 410 Hz dan 495 Hz.
Berapa cepat rambat bunyi pada pipa
organa tersebut?

44. diket:
l = 2 m
fn = 410 Hz
fn+1 = 495 Hz
ditanya: v
jawab:
s
m
v
x
x
l
x
v
l
v
l
v
n
n
l
v
n
l
v
n
f
f n
n
/
340
2
2
85
2
85
2
85
2
)
1
2
(
410
495
2
)
1
(
2
)
2
(
1
















45. Sebuah pipa organa tertutup memiliki
panjang 50 cm. Jika cepat rambat bunyi
di udara saat itu 340 m/s, tentukan
frekuensi nada dasar f0, nada atas
pertama f1 dan nada atas ke dua f2.
diket: ditanya: f0, f1, f2
l = 50 cm = 0,5 m
v = 340 m/s

46. nada atas pertama (n=1)
fn = (2n + 1)f0
f1 = (2x1 + 1) 170
f1 = 3 x 170 = 510 Hz
nada atas kedua (n=2)
f2 = (2x2 + 1)170
f2 = 5 x 170
f2 = 850 Hz

47. jawab: nada dasar (n = 0)
 
l
v
n
fn
4
1
2 

 
Hz
f
x
x
f
170
5
,
0
4
340
1
0
2
0
0




48. Sebuah pipa organa terbuka (A)
dengan panjang 45 cm terjadi 3
buah simpul. Nada pipa organa
ini beresonansi dengan pipa
organa lain yang tertutup (B)
serta membentuk 2 buah
simpul. Tentukan panjang pipa
organa tertutup.

49. diket:
pipa organa terbuka (A):
lA = 45 cm; ∑ simpul : 3
pipa organa tertutup (B):
∑ simpul : 2
ditanya: lB

50. jawab:
pipa organa
terbuka (A):
∑ simpul = 3
n + 1 = 3
n = 2
maka:
 
A
n
l
v
n
f
2
1


 
v
f
v
f
x
v
f
30
1
90
3
45
2
1
2
2
2
2





51. pipa organa
tertutup (B):
∑ simpul = 2
n + 1 = 2
n = 1
maka:
 
B
n
l
v
n
f
4
1
2 

 
B
B
l
v
f
l
v
x
f
4
3
4
1
1
2
1
1




52. karena terjadi resonansi maka:
cm
l
x
l
l
v
v
f
f
B
B
B
5
,
22
30
4
3
4
3
30
1
1
2





53. Intensitas dan Taraf Intensitas
Bunyi
Intensitas Gelombang Bunyi
adalah: energi yang dipindahkan per
satuan luas per satuan waktu atau daya
per satuan luas.
secara matematis dirumuskan:
A
P
I 

54. dengan:
I = intensitas gelombang bunyi (W/m2)
P = daya gelombang (W)
A = luas penampang bola (m2)
Sumber
bunyi
1
2

55. pengurangan intensitas sumber bunyi
akibat pertambahan jarak dari sumber
bunyi dirumuskan:
2
1
2
2
2
1
2
2
2
1
2
1
4
:
4
:
r
r
I
I
r
P
r
P
I
I





56. karena intensitas berbanding lurus
dengan kuadrat amplitudo ym, maka
diperoleh:
2
1
1
2
r
r
y
y
m
m


57. jika terdapat n sumber bunyi maka
intensitas total sumber bunyi
dirumuskan:
Itot = I1 + I2 +…… + In = nI

58.  Taraf Intensitas Bunyi
adalah logaritma perbandingan antara
intensitas bunyi dengan intensitas ambang
pendengaran.
Dirumuskan:
dengan:
TI : taraf intensitas (dB)
I : intensitas bunyi (W/m2)
I0 : intensitas ambang pendengaran
:10-12 W/m2
0
log
10
I
I
TI 

59. Contoh:
 Taraf intensitas bunyi yang dihasilkan
oleh nyamuk di suatu tempat adalah 40
dB.
a. Apabila ada n ekor nyamuk yang
indentik, tentukan hubungan jumlah
nyamuk terhadap taraf intensitas
secara matematik.
b. Berapa taraf intensitas yang baru jika
ada 20 ekor nyamuk?

60. Penyelesaian:
jawab:
a.
b. n = 20 ekor
TIn = TI1 + 10 log n
= 40 + 10 log 20
= 53 dB
n
TI
TI
n
I
I
TI
n
I
I
I
nI
TI
I
I
TI
n
n
n
tot
n
log
10
log
10
log
10
log
10
log
10
log
10
1
0
0
0
0
















61.  Hubungan antara taraf
intensitas dan jarak
sumber bunyi:
dari pers:
maka:
1
2
2
2
1
2
2
2
2
1
1
2
I
r
r
I
r
r
I
I


1
2
1
2
2
1
1
2
2
2
1
0
1
2
2
2
0
2
1
1
2
0
2
2
log
20
log
20
log
10
log
10
log
10
log
10
r
r
TI
TI
r
r
TI
TI
r
r
I
I
TI
r
I
r
I
TI
I
I
TI















62. Pelayangan Bunyi:
adalah: interferensi yang terjadi akibat
superposisi dua buah gelombang dengan
frekuensi yang sedikit berbeda dan
merambat dalam arah yang sama
sehingga menghasilkan kenyaringan bunyi
yang berubah-ubah secara periodik.
Satu layangan bunyi terdiri dari: dua
bunyi keras atau dua bunyi lemah yang
terjadi secara berurutan.
1 layangan: keras–lemah-keras atau
lemah-keras-lemah

63. Frekuensi pelayangan dirumuskan:
fp = f1 – f2
dengan:
fp = frekuensi pelayangan (banyak
layangan/sekon)
f1 = frekuensi gelombang 1 (Hz)
f2 = frekuensi gelombang 2 (Hz)

64. Contoh:
Dua buah senar yang indentik memberikan
nada dasar dengan frekuensi 400 Hz. Bila
tegangan salah satu dawai ditambah 2 % ,
berapa frekuensi pelayangan yang terjadi
?
Diket:
f1 = 400 Hz; F1 = F
F2 = 102 %F = 1,02F
Ditanya: fp

65.  Jawab:
dari pers:
Diperoleh:
Maka:
fp = f1 – f2
= 400 – 404
= 4 Hz

F
l
l
f
2

1
2
1
2
F
F
f
f

  Hz
f
f
F
F
f
f
404
400
01
,
1
01
,
1
01
,
1
02
,
1
1
2
1
2






66. Efek Doppler
Secara umum
dirumuaskan:
dengan:
fp = frekuensi yang
diterima pendengar
fs = frekuensi sumber
bunyi
v = cepat rambat bunyi
vs= kecepatan sumber
bunyi
vp = kecepatan
pendengar
s
s
p
p
s
s
p
p
v
v
f
v
v
f
atau
f
v
v
v
v
f







67. bila terdapat angin yang berhembus
dengan kecepatan va, maka efek doppler
dirumuskan:
 
  s
s
a
p
a
p f
v
v
v
v
v
v
f






68. Contoh:
Sebuah ambulans bergerak dengan
kecepatan 33,5 m/s sambil membunyikan
sirenenya pada frekuensi 400 Hz. Seorang
pengemudi truk yang bergerak berlawanan
arah dengan dengan kecepatan 24,6 m/s
mendengar bunyi sirene ambulan. Berapa
frekuensi yang dia dengar saat mobil
saling mendekat ?