Survei Hidrografi pada pertemuan ke tiga politeknik negeri batam

Sejarah dan Perkembangan Ilmu Akustik Kelautan
Perambatan Gelombang Akustik-2
zainuddinlubis@polibatam.ac.id
SURVEI HIDROGRAFI GM420
PS GEOMATIKA
Kuliah M-3
Topik:
Oleh :
Muhammad Zainuddin Lubis, S.Ik, M.Si
copyright@20120

Masih ingatkah anda ?????
copyright@2020

Kecepatan suara
copyright@2020
 Bunyi memiliki cepat rambat yang terbatas. seperti halnya cahaya bunyi
memerlukan waktu untuk berpindah. Cepat rambat bunyi jauh lebih kecil
dibandingkan dengan cepat rambat cahaya. Karena bunyi termasuk gelombang,
cepat rambat bunyi juga memenuhi persamaan cepat rambat gelombang. Jika
bunyi menempuh jarak (s) selama selang waktu (t) maka akan memenuhi
hubungan
V = s/t
s = jarak tempuh (m)
t = waktu ( s )
v = cepat rambat bunyi (m/s)
 Satu periode gelombang menempuh jarak sejauh satu panjang gelombang.
Maka jika t = T, maka s = λ . Maka bentuk lain ungkapan cepat rambat gelombang
adalah V=λ/T oleh karena f = 1/T ,maka :
V = λf
λ = panjang gelombang bunyi (m)
T = periode gelombang bunyi (s)
F = ferkuensi gelombang bunyi (Hz)

Kecepatan suara
copyright@2020
 Pada laut, suara dirambatkan melalui medium air. Kecepatan rambat suara laut
berbeda dengan kecepatan rambat udara ataupun darat. Bunyi merambat di
udara dengan kecepatan 1.224 km/jam. Bunyi merambat lebih lambat jika suhu
dan tekanan udara lebih rendah. Jika dibandingkan dengan cepat rambat udara,
di laut kecepatan rambatnya lebih cepat 4x lipat dibangingkan dengan cepat
rambat di udara. Hal tersebut diakibatkan partikel air laut lebih rapat
dibandingkan dengan di udara yang lebih renggang. Sedangkan di darat (zat
padat) lebih cepat lagi cepat rambat di laut karena benda padat kerapatannya
paling tinggi diantara medium yang lain.
Medium
Cepat Rambat
Suara (m/s)
Udara (0°C) 331
Udara (15°C) 340
Air (25°C) 1490
Air Laut (25°C) 1530
Tembaga (20°C) 3560
Besi (20°C) 5130
Aluminium
(20°C)
5100
Cepat rambat bunyi pada medium tertentu

Faktor yang mempengaruhi cepat rambat
suara pada medium laut
copyright@2020
 Salinitas, cepat rambat bunyi terhadap salinitas seharusnya berkurang seiring
kenaikan salinitas karena meningkatnya densitas, sehingga tiap kenaikan
salinitas akan meningkatkan cepat rambat bunyi.
 Densitas, makin rapat medium umumnya semakin besar cepat rambat bunyi
dalam medium tersebut. Penyebabnya adalah makin rapat medium maka
makin kuat gaya kohesi ( gaya tarik menarik) antar partikel.
 Tekanan, pada setiap penambahan kedalaman maka tekanan akan semakin
tinggi. Semakin tinggi tekanan maka akan semakin tinggi cepat rambat bunyi.
 Suhu , Suhu udara yang lebih panas atau lebih dingin mempengaruhi kecepatan
bunyi di udara. Pada prinsipnya semakin tinggi suhu suatu medium , maka
semakin cepat rambat bunyi dalam medium tersebut. Dikarena makin tinggi
suhu, maka semakin cepat getaran partikel-partikel dalam medium tersebut.
Akibatnya, proses perpindahan getaran makin cepat .

Fungsi Suara di Laut
copyright@2020
 Untuk mengukur kedalaman laut , kapal memancarkan bunyi ke dasar laut .
pada dasar kapal terdapat pendeteksi bunyi (detektor).
 Detektor ini menghasilkan gelombang listrik jika mendapat bunyi pantul . Ketika
gelombang mengenai objek maka sebagian enarginya ada yang dipantulkan,
dibiaskan ataupun diserap.
 Untuk gelombang yang dipantulkan energinya akan diterima oleh receiver.
Dengan mengukur waktu yang diperlukan sejak bunyi dipancarkan sampai
ditangkap kembali oleh detektor , kedalaman laut di bawah posisi kapal dapat
ditentukan dengan demikian kedalaman laut suatu wilayah dapat dipetakan
dengan teliti .
Mengukur Kedalaman dan Pemetaan dasar Laut

copyright@2020
Komunikasi dengan ikan
 Gelombang suara merupakan media terbaik dalam komunikasi bawah air,
karena sinyal suara tidak dipengaruhi oleh kekeruhan sehingga spesies ikan
tertentu mampu berkomunikasi menggunakan suara dalam keadaan gelap,
suara dapat merambat dengan cepat pada jarak yang jauh, sangat terarah dan
tidak dipengaruhi oleh batu atau terumbu karang.
 Selain sebagai tingkah laku komunikasi, suara diproduksi juga sebagai efek
samping dari tingkah laku ikan seperti tingkah laku makan atau pergerakan
ikan. Suara ikan cukup beragam, tergantung pada spesiesnya. Individu spesies
bisa mempunyai lebih dari satu tipe suara.
 Karakter dari suara yang dihasilkan ikan memiliki nilai-nilai yang sangat
berbeda, hal ini mengingatkan pada suara drum, suara katak, suara dengusan,
suara perut. Hal tersebut digunakan untuk membagi suara ikan kedalam
bidang biologi, contohnya yang dihasilakn oleh ikan pada beberapa pola
adaptasi mekanik yang signifikan selama pergerakan, mencari makan,
bersembunyi di dalam tanah, dan sebagainya.

copyright@2020
Mengetahui ikan di bawah laut
 Dengan mengarahkan gelombang bunyi ke dalam laut kita dapat mengetahui
ikan yang di bawah laut.
 Sebagian gelombang akan dipantulkan oleh ikan-ikan yang berenang di bawah
permukaan laut . kita dapat membedakan gelombang pantul benda yang diam
dan benda yang bergerak.

Akustik bawah air
copyright@2020

Hubungan absorpsi di Laut
copyright@2020
Absorpsi dilaut lebih tinggi daripada di air tawar dan besaran koefisien atenuasi
dilaut terbuka meningkat 20 Hz – 300 kHz. Ketergantungan koefisien atenuasi pada
frekuensi yang sangat komplek menunjukan bahwa pada berbagai kanal frekuensi
yang berbeda terjadi proses yang berbeda-beda pula.
 Absorbsi dapat diartikan sebagai transmisi yang hilang sejak berada di
echosouder dari transducer. Absorbsi bergantung pada banyak hal, antara lain:
suhu, salinitas, pH, kedalaman dan frekuensi. Proses absorbsi yaitu menjauh
dari tranducer.

Refraksi pada gelombang
copyright@2020
Pengertian Refraksi Gelombang (pembiasan gelombang) adalah peristiwa adanya
pembelokan arah rambat gelombang saat melewati medium yang memiliki
kerapatan (indeks bias) berbeda.
Dari gambar disampingadalah sudut sinar
datang lalu saat melewati batas medium yang
berbeda kerapatan maka θ1'adalah sudut sinar
yang dipantulkan dan θ2 adalah sudut refraksi
(sudut bias)
Menurut Hukum Snellius tentang pembiasan:
1. Sinar datang, garis normal, dan sinar bias, terletak pada satu hidang datar.
2. Sinar yang datang dari medium dengan indeks bias kecil ke medium dengan
indeks bias yang lebih besar dibiaskan mendekati garis normal, dan sebaliknya.
3. Perbandingan nilai sinus sudut datang (sin i) terhadap sinus sudut bias (sin r)
dari satu medium ke medium lainnya selalu tetap.

copyright@2020
Jarak dari b ke c diberi simbol s2, sedangkan jarak dari b’ ke c’ diberi simbol s1.
Segitiga bb’c’ dan segitiga bcc’ memiliki satu sisi yang sama yang diberi simbol x.
Karena satu sisinya sama maka kita bisa menyatukan kedua persamaan di atas (dua
persamaan yang ada di sebelah kanan gambar).
Maka persamaan di atas yaitu:
Karena x sama maka persamaan di atas bisa
ditulis menjadi seperti ini :

copyright@2020
Pada gambar diatas terlihat bahwa dua fluida dengan kecepatan
suara masing-masing C1 dan C2 dipisahkan oleh suatu batas dasar
pada perairan/ laut. Jarak AB pada batas antara dua gelombang
datang , akan berkaitan dengan panjang gelombang 1 , dan
panjang gelombang 2 pada kedua media.

Pola perambatan suara pada medium laut
copyright@2020
 Atenuasi atau pelemahan energi/intensitas suara terjadi karena adanya konversi
energi menjadi energi kalor selama perjalanannya (Urick 1983).
 Atenuasi adalah kekuatan sinyal berkurang atau melemah bila jaraknya terlalu
jauh melalui media transmisi, baik dengan menggunakan media transmisi guide
seperti kabel, atau media transmisi unguide seperti gelombang.
 Semakin bertambah jarak tempuh dan semakin tinggi frekuensi gelombang yang
digunakan maka absorpsi menjadi semakin besar (urick 1983).
Daerah proses-proses dominan
yang menyebabkan atenuasi
(Jensen et al,.,1994)

Pola perambatan suara pada medium laut
copyright@2020
Secara sederhana, pola perambatan gelombang suara di dalam laut yang dibagi
secara vertikal adalah sebagai berikut:
a) Zona 1 (mixed layer) : Kecepatan suara cenderung meningkat akibat faktor
perubahan tekanan mendominasi faktor perubahan suhu.
b) Zona 2 (termoklin) : Kecepatan suara menurun dan menjadi zona minimum
kecepatan suara akibat terjadinya perubahan suhu yang sangat drastis dan
mendominasi faktor perubahan tekanan.
c) Zona 3 (deep layer) : Kecepatan suara meningkat kembali akibat faktor
perubahan tekanan mendominasi kembali faktor perubahan suhu.
Kecepatan suara dapat dihitung menggunakan rumus :
C = 1449,2 + 4,6T - 0,055T2 + 0,00029T3 + (1,34 - 0,010T)(S-35) - 0,016Z
dengan : C = Kecepatan suara (m/s)
T = Suhu (°C)
S = Salinitas (psu)
Z = Kedalaman (m)
Dari persamaan di atas, kecepatan suara
bergantung pada suhu, salinitas, tekanan,
musim dan lokasi. Semakin jauh suara dari
sumber suara, maka kegiatan echo akan
mengalami perubahan dari segi ruang dan
waktu.

Shadow Zone
copyright@2020
 Shadow Zone adalah suatu wilayah dimana gelombang suara tidak dapat
merambat atau lemah sehingga hampir tidak dapat merambat dalam suatu
medium.
 Menurut Urick (1983) di kolom perairan terjadi pembelokan gelombang suara
(refraksi) yang terjadi karena perbedaan kedalaman, salinitas dan suhu ait laut.
Pengaruh yang paling nyata terlihat jika terjadi kenaikan suhu air laut sebesar
1oC akan menyebabkan meningkatnya kecepatan suara sebesar 1m/detik.
Akibatnya jika suhu meningkat menurut kedalaman maka gelombang suara yang
dipancarkan akan cenderung dibelokan ke arah permukaan air.

Pembentukan Shadow Zone
copyright@2020
 Shadow zone merupakan wilayah dimana suara tidak dapat merambat, hal
tersebut dapat dijelaskan dengan mengingat lapisan yang ada di kolom air laut.
Kolom air laut dibagi menjadi tiga lapisan, lapisan pertama yaitu lapisan
tercampur (Mix Layer).
 Lapisan ini merupakan lapisan homogen dimana suhunya konstan, walaupun
demikian kecepatan suara pada lapisan ini bertambah terhadap kedalaman
karena adanya pengaruh dari pertambahan tekanan.
 Lapisan yang kedua yaitu lapisan termoklin, dimana terjadi penurunan suhu
yang cepat yang lebih mendominasi dibandingkan pertambahan tekanan
sehingga kecepatan suara pada lapisan ini berkurang terhadap kedalaman.

Shadow Zone
copyright@2020
Shadow zone adalah “daerah kedap” transmisi gelombang suara. Daerah ini
adalah zona aman dimana suhu dan salinitas laut pada lapisan tersebut
memantulkan rambatan suara yang datang, sehingga kapal selam terhindar dari
deteksi SONAR (Sound Navigation and Ranging).
 Zona mix layer ini kecepatan suara meningkat akibat peningkatan tekanan
karena kedalaman bertambah.
 Zona termoklin, dimana pada zona ini kecepatan suara menurun drastis secara
cepat dibandingkan dengan pertambahan tekanan sehingga kecepatan suara di
zona ini berkurang terhadap kedalaman.
 Zona laut dalam (deep layer), pada zona ini kecepatan suara meningkat terhadap
kedalaman akibat tekanan bertambah dan suhu kedalaman relatif konstan.
Mengapa bisa demikian ?????

Sekian dan terima kasih
Sampai bertemu di pertemuan selanjutnya
PADA MATERI PERKULIAHAN
INSTRUMEN AKUSTIK KELAUTAN
copyright@2020

Survei Hidrografi pada pertemuan ke tiga politeknik negeri batam

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to Survei Hidrografi pada pertemuan ke tiga politeknik negeri batam

Similar to Survei Hidrografi pada pertemuan ke tiga politeknik negeri batam (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (11)

Survei Hidrografi pada pertemuan ke tiga politeknik negeri batam