GETARAN. GELOMBANG, DAN BUNYI

MAKALAH

GETARAN. GELOMBANG, DAN BUNYI

Untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Konsep Dasar IPA SD

Dosen Pengampu : Desi Wulandari, S.Pd, M.Pd

Disusun oleh :

1.     Ifma Labaqotul H.                  (1401418257)

2.     Mohamad Yusuf                    (1401418263)

3.     Crusita M. D                (1401418307)

4.     Fina Fatonah                 (1401418280)

JURUSAN PENDIDIKAN GURU SEKOLAH DASAR

FAKULTAS ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG

2018/2019

KATA PENGANTAR

Dengan menyebut nama  Allah SWT  yang  Maha Pengasih lagi Maha Panyayang, Kami panjatkan puja dan puji syukur atas kehadirat-Nya, yang telah melimpahkan rahmat, hidayah, dan inayah-Nya kepada kami, sehingga kami dapat menyelesaikan tugas makalah  tentang  getaran, gelombang, dan bunyi.

Makalah  ini telah kami susun dengan maksimal dan mendapatkan bantuan dari berbagai pihak sehingga dapat memperlancar pembuatan makalah ini. Untuk itu kami menyampaikan banyak terima kasih kepada semua pihak yang telah berkontribusi dalam pembuatan makalah ini.

Terlepas dari semua itu, Kami menyadari sepenuhnya bahwa masih ada kekurangan baik dari segi susunan kalimat maupun tata bahasanya. Oleh karena itu dengan tangan terbuka kami menerima segala saran dan kritik dari pembaca agar  kami dapat memperbaiki makalah ini.

Akhir kata kami berharap semoga makalah  tentang pengertian gelombang, getaran, dan bunyi ini dapat memberikan manfaat untuk berbagai pihak yang membaca.

Semarang, 10 April 2019

Penulis

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR……………………………………………………………………....…i

DAFTAR ISI…………………………………………………………………………...……...ii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang...............................................................................................................4

1.2 Rumusan Masalah..........................................................................................................5

1.3 Tujuan Makalah.............................................................................................................5

BAB II PEMBAHASAN

2.1 Pengertian dari Gelombang, Getaran, dan Bunyi…......................................................6

2.2 Jenis-Jenis Gelombang, Getaran dan Bunyi…..............................................................8

2.3 Kegunaan Gelombang, Getaran, dan Bunyi Dalam Kehidupan Sehari – Hari.............10

2.4 Sifat - Sifat dari Gelombang, Getaran, dan Bunyi…...................................................14

2.5 Efek Doppler...............................................................................................................18

2.6 Pipa Organa.................................................................................................................26

BAB III PENUTUP

3.1 Kesimpulan................................................................................................................33

3.2 Saran……………………………………………………………………………..…33

DAFTAR PUSTAKA ...........................................................................................................34

BAB 1

PENDAHULUAN

2.1  Latar Belakang

                 Gelombang adalah getaran yang merambat, baik melalui medium ataupun tidak melalui medium. Perambatan gelombang ada yang memerlukan medium, seperti gelombang tali melalui tali dan ada pula yang tidak memerlukan medium yang berarti bahwa gelombang tersebut dapat merambat melalui vakum (hampa udara),seperti gelombang listrik magnet dapat merambat dalam vakum. Gelombang didefinisikan sebagai energi getaran yang merambat. Dalam kehidupan sehari-hari banyak orang berfikir bahwa yang merambat dalam gelombang adalah getarannya atau partikelnya, hal ini sedikit tidak benar karena yang merambat dalam gelombang adalah energi yang dipunyai getaran tersebut. Dari sini timbul benarkan medium yang digunakan gelombang tidak ikut merambat? Padahal pada kenyataannya terjadi aliran air di laut yang luas. Menurut aliran air dilaut itu tidak disebabkan oleh gelombang tetapi lebih disebabkan oleh perbedaan suhu pada air laut. Tapi mungkin juga akan terjadi perpindahan partikel medium, ketika gelombang melalui medium zat gas yang ikatan antar partikelnya sangat lemah maka sangat dimungkinkan partikel udara tersebut berpindah posisi karena terkena energi gelombang. Walau perpindahan partikelnya tidak akan bisa jauh tetapi sudah bisa dikatakan bahwa partikel medium ikut berpindah.

Getaran merupakan salah satu faktor fisik yang dapat mempengaruhi seorang tenaga kerja, bilamana pekerja tersebut bekerja dengan menggunakan alat yang dijalankan oleh mesin. Seperti halnya kebisingan, getaran pun dapat diukur nilainya apakah sesuai atau malah melampaui NAB yang telah ditentukan. Untuk mengukur nilai getaran pada suatu benda (alat), kita harus menggunakan alat vibrasi meter.

 Getaran adalah gerakan yang teratur dari benda atau media dengan arah bolak-balik dari kedudukan keseimbangannya. Getaran terjadi apabila mesin atau alat yang digunakan dijalankan oleh motor sehingga pengaruhnya bersifat mekanis. Bunyi merupakan gelombang mekanik yang dalam perambatannya arahnya sejajar dengan arah getarnya (gelombang longitudinal).

2.2 Rumusan Masalah

1.      Apa pengertian dari gelombang, getaran, dan bunyi?

2.      apa saja jenis-jenis gelombang, getaran dan bunyi?

3.      Apa saja kegunaan gelombang, getaran, dan bunyi dalam kehidupan sehari - hari?

4.      Apa sifat - sifat dari gelombang, getaran, dan bunyi?

5.      Apa yang kamu ketahui tentang Efek Doppler?

6.      Apa yang kamu ketahui tentang Pipa Organa?

2.3 Tujuan

1.      Mengerti dan memahami arti dari gelombang, getaran, dan bunyi.

2.      Mengerti dan dan memahami jenis-jenis gelombang, getaran dan bunyi.

3.      Mengerti kegunaan dari gelombang, getaran, dan bunyi.

4.      Dapat menyebutkan sifat - sifat gelombang, getaran, dan bunyi.

5.      Mengetahui apa itu Efek Doppler.

6.      Mengetahui apa itu Pipa Organa.

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Pengertian Getaran, Gelombang, dan Bunyi

A. GETARAN

Getaran adalah gerak bolak balik secara periodik melalui titik kesetimbangan. Misalnya getaran beban pada ayunan sebuah bandul, gerak naik turun benda yang digantungkan pada pegas ,dan lain - lain.

1.      Ciri-ciri Getaran

Ciri getaran ditandai adanya amplitudo, frekuensi dan periode getaran.

Keterangan :

• Titik A merupakan titik keseimbangan
• Simpangan terbesar terjauh bandul ( ditunjuk kan dengan jarak AB = AC ) disebut amplitudo  getaran.
• Jarak tempuh B – A – C – A – B disebut satu getaran penuh.    

  

a.       Amplitudo

Amplitudo adalah simpangan terjauh yang dihitung dari kedudukan seimbang. Amplitudo  diberi  simbol A, dengan satuan meter.

b.       Frekuensi

 Frekuensi getaran adalah jumlah getaran yang dilakukan oleh sistem dalam satu detik, diberi simbol f.

c.       Periode Getaran

Periode getaran adalah waktu yang digunakan dalam satu getaran dan diberi simbol T.

2.      Hubungan periode dan frekuensi getaran

        Dari definisi periode dan frekuensi getaran di atas, diperoleh hubungan : 

        f = 1/T = T = 1/f

Keteragan :

T = periode, satuannya detik atau sekon

f = frekuensi getaran, satuannya 1/detik atau s-1 atau Hz

B. GELOMBANG

Gelombang adalah getaran yang merambat, baik melalui medium ataupun tidak melalui medium. Perambatan gelombang ada yang memerlukan medium, seperti gelombang tali melalui tali dan ada pula yang tidak memerlukan medium yang berarti bahwa gelombang tersebut dapat merambat melalui vakum (hampa udara),seperti gelombang listrik magnet dapat merambat dalam vakum. Gelombang didefinisikan sebagai energi getaran yang merambat. Dalam kehidupan sehari-hari banyak orang berfikir bahwa yang merambat dalam gelombang adalah getarannya atau partikelnya, hal ini sedikit tidak benar karena yang merambat dalam gelombang adalah energi yang dipunyai getaran tersebut.

C. BUNYI

Bunyi adalah getaran di udara. Benda yang bergetar akan menghasilkan bunyi. Saat berbicara kita mengeluarkan bunyi. Semua bunyi itu dihasilkan oleh suatu sumber bunyi. Bunyi ditimbulkan oleh benda yang bergetar, semakin kuat benda bergetar semakin kuat bunyi yang ditimbulkannya dan semakin lemah benda itu bergetar semakin lemah bunyi yang ditimbulkan benda tersebut.

2.2 JENIS - JENIS GETARAN , GELOMBANG, DAN BUNYI

A.    Gelombang

1)      Berdasarkan Arah Getarnya:

Gelombang transversal, yaitu gelombang yang arah getarnya tegak lurus dengan arah perambatannya. Idealnya gelombang transversal berbentuk sinusoidal. Biasanya satu gelombang transversal dinyatakan dalam satu lembah dan satu bukit gelombang. Contoh gelombang transversal adalah gelombang riak air, gelombang tali, dan gelombang cahaya.

Gelombang Longitudinal, yaitu gelombang yang arah getarnya sejajar atau berimpit dengan arah rambatnya. Biasanya, satu gelombang longitudinal dinyatakan dalam satu rapatan dan satu regangan. Contoh gelombang longitudinal adalah gelombang pada slinki yang ditarik ke samping lalu dilepaskan dan gelombang bunyi.

2)      Berdasarkan Zat Perantaranya

Gelombang mekanik, yaitu gelombang yang perambatannya memerlukan zat perantara. Kebanyakan gelombang merupakan gelombang mekanik karena dalam perambatannya memerlukan zat perantara, seperti gelombang tali dan gelombang bunyi.

Gelombang Elektromagnetik, yaitu gelombang yang perambatannya tidak memerlukan zat perantara karena yang dirambatkanya adalah medan listrik magnet. Contoh gelombang elektromagnetik adalah gelombang cahaya, gelombang radio.

3)      Berdasarkan Amplitudo dan Fasenya

Gelombang stasioner, yaitu gelombang yang amplitudonya dan fasenya tidak sama atau selalu berubah pada setiap titik yang dilaluinya.

Gelombang berjalan, yaitu gelombang yang amplitudonya dan fasenya sama di setiap titik yang dilaluinya.

B.     Getaran

1)      Getaran bebas

Getaran bebas adalah getaran yang terjadi ketika sistem mekanis dimulai dengan adanya gaya awal yang bekerja pada sistem itu sendiri, lalu dibiarkan bergetar secara bebas. Getaran bebas akan menghasilkan frekuensi yang natural karena sifat dinamika dari distribusi massa dan kekuatan yang membuat getaran.

Contohnya: Bandul yang ditarik kemudian dilepaskan dan dibiarkan menghasilkan getaran sampai pergerakan bandul tersebut berhenti.

2)      Getaran paksa

Getaran paksa, ialah suatu getaran yang terjadi ketika gerakan bolak-balik karena adanya gaya luar yang secara paksa menciptakan getaran pada sistem.

Contohnya : Getaran rumah yang roboh ketika gempa.

                                

C.     Bunyi

1)      Bunyi Infrasonik

      Bunyi infrasonik ini merupakan bunyi yang nggak bisa didengar oleh telinga manusia. Namun, bagi beberapa hewan seperti anjing, gajah dan lumba-lumba, bunyi ini masih dapat mereka dengar. Frekuensi yang dimiliki oleh bunyi infrasonik ini kurang dari 20Hz (Heartz).

2)      Bunyi Audiosonik

      Bunyi audiosonik ini merupakan bunyi yang dapat didengar oleh telinga manusia. Besar frekuensi bunyi ini ialah 20 Hz sampai 20.000 Hz.

3)      Bunyi Ultrasonik

      Bunyi ultrasonik ini punya frekuensi lebih besar dari 20.000 Hz (20 KHz). Berhubung frekuensinya yang terlalu besar, maka telinga manusia tidak dapat menangkapnya. Tapi hewan seperti kelelawar, bisa mendengar bunyi ini . Bunyi ultrasonik ini sulit untuk menembus hambatan dengan struktur padat/keras. Jadi, bunyi tersebut hanya bisa dipantulkan.

2.3   Kegunaan gelombang, getaran, dan bunyi dalam kehidupan sehari - hari

Getaran gelombang dan bunyi memiliki banyak manfaat dalam kehidupan sehari-hari. berikut berikut adalah  manfaat gelombang, getaran dan bunyi dalam kehidupan sehari-hari :

1.      Satelit Buatan

Satelit buatan merupakan alat elektronik yang berada pada orbit tertentu di luar angkasa. Satelit buatan ini bergerak mengelilingi bumi seperti satelit alami bumi yakni bulan. Satelit ini berguna untuk kehidupan sehari-hari seperti meteorologi serta telekomunikasi. Dalam telekomunikasi, satelit ini digunakan untuk menyiarkan gelombang televisi sehingga informasi bisa tersebar secara meluas pada saat itu juga.

2.      Sel Surya

Sel surya dipakai manusia untuk menampung gelombang dari sinar matahari yang membuat kita mendapatkan energi baru. Beberapa penggunaan energi baru dari matahari ini diantaranya adalah pembangkit listrik, mobil tenaga surya, pesawat tenaga surya dan sebagainya.

3.      Eksplorasi Gas dan Minyak Bumi

Ahli geofisika membuat sebuah penelitian pada perut bumi dengan cara memberikan gelombang mekanik pada bumi dan gelombang ini disebar ke seluruh bumi. Apabila gelombang terbentur dengan bebatuan yang memiliki sifat elastisitas berbeda, maka gelombang akan dipantulkan lalu diteruskan kembali.

Gelombang tersebut kemudian diterima reciever dan waktu penyebaran tersebut dicatat dan data tersebut digunakan untuk memperkirakan letak sumber mineral, gas atau minyak bumi.

4.      Sonar

Wilayah Indonesia terdiri dari area laut yang cukup luas sehingga sangat banyak menghasilkan ikan. Agar penangkapan ikan bisa berjalan lebih optimal, maka kapal laut dilengkapi dengan sonar untuk menemukan area laut yang banyak terdapat ikan. Kerja sonar ini menggunakan konsep pemantulan gelombang, dari permukaan gelombang bunyi akan disebar ke dalam laut dan sebelum menyentuh dasar laut, maka gelombang suara ini juga akan mengenai ikan yang sebagian gelombang suaranya akan dipantulkan kembali ke permukaan. Gelombang ini lalu diterima dan digambarkan pada monitor sehingga para nelayan bisa melihat kumpulan ikan yang ada di bawah kapal tersebut.

5.      HT

HT merupakan alat komunikasi jarak dekat yang umumnya berfungsi sampai beberapa kilometer. HT ini memakai gelombang yang dipancarkan dan diterima sebagai sarana berkomunikasi. Dengan menggunakan HT ini, kita bisa berkomunikasi tanpa perlu membayar jasa sebab hanya menggunakan gelombang. Gelombang ini akan mengirim pesan berupa suara dan HT yang satu akan menerima suara yang sudah terkirim tersebut. Supaya gelombang bisa bekerja dengan baik, maka keluar masuk gelombang akan diatur oleh sebuah tombol dan saat menerima pesan maka tombol yang ditekan akan mengirimkan gelombang yang sudah terekam. Saat sedang menggunakan HT, maka pengguna lain yang juga memakai frekuensi sama juga akan menerima pesan yang dikirimkan tersebut.

6.      Radio

Kegunaan gelombang berikutnya adalah supaya radio bisa bekerja dengan baik. Cara kerja radio ini hampir serupa dengan HT, akan tetapi area jangkauannya jauh lebih luas. Kita bisa mendengarkan berbagai siaran radio hanya dengan mengatur frekuensinya saja. Gelombang ini sangat penting agar kinerja radio bisa bekerja dengan baik, pada radio hanya terjadi 1 arah komunikasi saja sehingga berbeda dengan HT yang menggunakan komunikasi 2 arah. Radio tidak dilengkapi dengan perangkat untuk mengirim pesan suara lewat gelombang penyiar.

7.      Speaker

Gelombang bunyi digunakan untuk membuat speaker atau audio system. Dalam bunyi audiosonik mempunyai frekuensi 20 Hz hingga 20.000 Hz untuk kita dengar. Penggunaan audiosonik ini juga digunakan pada pengeras suara perangkat lainnya seperti radio, televisi, DVD dan lain sebagainya.

8.      Bidang Kedokteran

Dalam bidang kedokteran khususnya penggunaan sinar X digunakan untuk merekam gambar letak tulang didalam badan saat terjadi keretakan atau patah tulang. Penggunaan sinar X ini harus dilakukan para ahli dan secara hati-hati, sebab jaringan sel pada manusia juga bisa rusak karena pemakaian sinar X dengan durasi yang terlampau lama.

9.      Infra Merah

Gelombang juga bermanfaat untuk infra merah dalam bidang kesehatan. Ini dipakai untuk mendiagnosa serta menyelidiki pacaran dari infra merah di dalam tubuh. Foto infra merah yang disebut dengan termogram ini dipakai untuk memeriksa masalah pada sirkulasi darah, radang pada sendi dan juga kanker. Selain itu, infra merah juga dipakai pada alarm sehingga pencuri yang tanpa sadar menghalangi infra merah akan langsung berbunyi. Selain itu, infra merah juga berguna untuk remote TV yang dihasilkan dari LED sehingga kita bisa menyalakan TV dari jarak jauh dengan memakai remote control tersebut.

10.  Baik Untuk Tanaman

Sinar ultraviolet yang sangat dibutuhkan tanaman untuk proses asimilasi dalam tanaman tersebut sehingga kuman yang ada pada tanaman tersebut akan mati. Akan tetapi, jika tanaman terlalu banyak mendapatkan sinar ultraviolet maka juga akan terjadi kerusakan sel dan timbul bercak berwarna hitam pada daun.

11.  Radio Energi

Radio energi merupakan level dari energi elektromagnetik terendah dengan panjang gelombang sekitar ribuan kilometer sampai 1/2 meter. Pemakaian radio energi ini biasanya digunakan pada alat komunikasi seperti sistem radar, pola cuaca, membuat peta 3D permukaan bumi, mengukur curah hujan, badai dan masih banyak lagi yang lainnya.

12.  Serat Optik Kedokteran

Radiasi elektromagnetik yang kita ketahui untuk mendefinisikan sebagai salah satu bagian dari spektrum gelombang elektromagnetik sehingga bisa dilihat oleh mata. Panjang gelombang nervariasi bergantung dari warna seperti panjang gelombang sekitar 4 x 10-7 m untuk cahaya ungu atau violet sampai 7 x 10-7 m untuk cahaya merah. Cahaya ini sering digunakan pada laser serta serat optik di bidang telekomunikasi dan juga kedokteran.

13.  Membunuh Sel Kanker

Gelombang khususnya sinar gamma memiliki energi tertinggi mencapai frekuensi 1020 -1025 Hz dan sinar gamma ini dipakai untuk membunuh sel kanker, membuat steril peralatan medis dan juga memeriksa cacat yan g terjadi pada logam.

14.  Gelombang Mikro

Gelombang mikro juga memiliki banyak kegunaan dalam kehidupan sehari-hari seperti sebagai pemanas dalam microwave, menganalisa struktur atomik dan juga molekul, mengukur kedalaman laut, mendeteksi sebuah objek, menentukan arah posisi yang tepat dan masih banyak lagi.

15.  Bidang Industri

Dalam bidang industri, salah satu jenis gelombang yaitu infra merah juga dipakai untuk berbagai alat atau mesin seperti memeriksa retak pada struktur plastik dan juga karet, melihat kecacatan dalam hasil produksi, meratakan campuran susu supaya homogen, mensterilkan makanan supaya awet dalam kaleng, membersihkan benda yang sangat halus, menyusun rangkaian pipa serta bidang konkrit lain dan sebagainya.

16.  Kamera Foto

Gelombang cahaya juga berguna untuk kamera foto. Cahaya merupakan partikel yang disebut dengan foton. Paket cahaya yang disebut dengan spektrum lalu dipersepsikan secara visual indra penglihatan sebagai warna dan bidang studi ini dikenal dengan sebutan optika.

2.4  Sifat - Sifat Getaran, Gelombang, dan Bunyi

a)      Gelombang

1.      Refleksi (Pemantulan) Gelombang 
Pemantulan gelombang merupakan peristiwa pembalikan arah rambat gelombang karena  membentur suatu medium yang keras.  Pemantulan gelombang ada beberapa macam,  diantaranya:

a)      Pemantulan Gelombang pada Tali

1)      Pada pemantulan gelombang tali dengan ujung terikat,  gelombang dipantulkan dengan fase berlawanan

2)      Pada pemantulan gelombang tali dengan ujung bebas,  gelombang dipantulkan dengan fase sama.

3)      Pemantulan Gelombang pada Perinukaan Air Gelombang yang terbentuk pada permukaan air dapat berupa gelombang lurus atau gelombang lingkaran.

2.      Refraksi(Pembiasan)  Gelombang

Peristiwa refraksi gelombang terjadi apabila gelombang merambat melewati dua medium yang berbeda kerapatannya,  kemudian mengalami pembelokan.  Secara umum,  persamaan pembiasan gelombang dituliskan sebagai berikut.

3.      Difraksi Gelombang

Ketika sebuah gelombang melewati celah sempit yang lebarnya seorde dengan panjang gelombang dari gelombang tersebut,  maka gelombang akan mengalami pembelokan.  Peristiwa tersebut disebut dengan difraksi gelombang.  Bila celah diperlebar,  maka difraksi tidak jelas terlihat,  akan tetapi bila celah dipersempit maka difraksi gelombang akan tampak jelas.  Dalam hal ini celah bertindak sebagai sumber gelombang berupa titik,  dan gelombang yang melalui celah dipancarkan berbentuk lingkaran-lingkaran.  Setelah melewati celah sempit,  gelombang akan merambat membentuk lingkaran-lingkaran dengan celah sempit sebagai pusatnya.

4.      Interferensi Gelombang
Interferensi gelombang merupakan peristiwa perpaduan dua gelombang yang koheren(memiliki frekuensi dan beda fase sama).  Dari polanya yang terbentuk,  interferensi dibedakan menjadi dua,  yakni sebagai berikut.

a.       Interferensi Destruktif
Interferensi destruktif merupakan interferensi yang saling melemahkan yang terjadi bila dua buah gelombang tersebut berlawanan fase.  Pada saat puncak gelombang dari salah satu sumber gelombang bertemu dengan suatu lembah gelombang dari sumber gelombang lain di suatu titik,  maka superposisi antara dua gelombang tersebut akan menghasilkan gelombang yang memiliki simpangan sama dengan nol.  Pada interferensi destruktif,  selisih jarak atau beda lintasan antara jarak sumber pertama ke titik yang ditinjau dengan jarak sumber kedua ke titik yang sama dinyatakan dengan persamaan berikut.

b.      Interferensi konstruktif
Interferensi konstruktif merupakan interferensi yang saling menguatkan yang terjadi apabila dua buah gelombang memiliki fase yang sama.  Pada saat dua puncak gelombang atau dua lembah gelombang bertemu pada suatu titik,  maka superposisi dari dua puncak gelombang atau dua lembah gelombang tersebut akan menghasilkan gelombang yang memiliki amplitudo dua kali amplitudo masing-masing gelombang sumber.  Kedudukan titik-titik interferensi konstruktif ditentukan berdasarkan selisih jarak sumber gelombang pertama ke titik yang ditinjau dengan jarak sumber gelombang kedua ke titik yang sama.

      

5.      Dispersi(Penguraian)  Gelombang
Dispersi merupakan penyebaran bentuk gelombang ketika merambat melalui suatu medium Dispersi tidak dapat terjadi pada gelombang bunyi yang merambat melalui udara atau gelombang cahaya yang merambat melalui vakum.

6.      Polarisasi Gelombang 

Polarisasi gelombang merupakan peristiwa dimana sebagian arah getar gelombang terserap.  Polarisasi bisa juga didefinisikan sebagai proses pembatasan gelombang vektor yang membentuk suatu gelombang transversal sehingga menjadi satu arah.

c). Bunyi

Bunyi Dapat Merambat Melalui Zat Padat, Zat Cair, dan Gas

Getaran bunyi merambat dalam bentuk gelombang. Oleh karena itu, bunyi yang merambat disebut gelombang bunyi. Gelombang bunyi dapat merambat melalui zat padat, cair, dan gas. Perambatan berlangsung paling cepat melalui udara. Gelombang bunyi tersebut hampir sama seperti gelombang air.

a.       Perambatan bunyi melalui benda padat

Bunyi juga dapat merambat melalui benda padat. Perambatan bunyi melalui benda padat biasanya dimanfaatkan untuk membuat mainan. Misalnya membuat mainan telepon-teleponan. Pada waktu bermain telepon-teleponan bunyi merambat melalui benang menuju ke telinga kita.

b.       Perambatan bunyi melalui benda cair

Bunyi juga dapat merambat melalui benda cair. Ketika dua batu diadu di dalam air, bunyi yang ditimbulkan dapat kita dengar. Hal tersebut menunjukkan bahwa bunyi dapat merambat melalui zat cair. Sifat bunyi dapat merambat melalui zat cair biasanya dimanfaatkan oleh tim SAR untuk mencari dan menolong kecelakaan yang terjadi di tengah lautan.

c.       Perambatan bunyi melalui gas

Udara merupakan benda gas. Oleh karena itu kita dapat mendengar suara orang berbicara dan burung berkicau karena getaran suara itu masuk ke telinga kita. Sama halnya dengan bunyi guntur. Guntur dapat kita dengar karena getaran suaranya masuk ke telinga kita setelah merambat melalui udara.

Bunyi tidak dapat merambat di ruang hampa. Hal ini dapat ditunjukkan dengan sebuah bel listrik yang diletakkan di dalam wadah yang hampa udara.

d.      Bunyi Dapat Diserap dan Dipantulkan

Ketika merambat ke tempat lain, bunyi dapat mengenai benda-benda di sekitarnya. Bunyi yang mengenai permukaan suatu benda dapat dipantulkan ataupun diserap. Jika bunyi mengenai dinding, akan dipantulkan. Oleh karena itu, bunyi tersebut mengalami pemantulan. Biasanya benda yang keras, rapat, dan mengkilat bersifat memantulkan bunyi.

2.5       Efek Dopler

a. Pengertian Efek Doppler

     Secara umum, efek doppler dialami ketika ada suatu gerak relatif antara sumber gelombang dan pengamat. Ketika sumber bunyi dan pengamat bergerak saling mendekati, pengamat mendengar frekuensi bunyi yang lebih tinggi daripada frekuensi bunyi yang dipancarkan sumber tanpa adanya gerak relatif. Ketika sumber bunyi dan pengamat bergerak saling menjauhi, pengamat mendengar frekuensi bunyi yang lebih rendah daripada frekuensi sumber bunyi tanpa adanyagerakreflek.

         Efek Doppler, dinamakan mengikuti tokoh fisika, Christian Johann Doppler. Efek Doppler adalah perubahan frekuensi atau panjang gelombang dari sebuah sumber gelombang yang diterima oleh pengamat, jika sumber suara/gelombang tersebut bergerak relatif terhadap pengamat/pendengar. Untuk gelombang yang umum dijumpai, seperti gelombang suara yang menjalar dalam medium udara, perhitungan dari perubahan frekuensi ini, memerlukan kecepatan pengamat dan kecepatan sumber relatif terhadap medium di mana gelombang itu disalurkan.

  

 b.     Rumus Efek Doppler

    Efek doppler dialami ketika ada gerak relatif antar sumber bunyi dan pengamat. Jika cepat rambat bunyi diudara saat itu adalah v, kecepatan pengamat vp dan kecepatan sumber bunyi vs dan frekuensi yang dipancarkan sumber adalah fs, maka secara perhitungan frekuensi yang didengar oleh pengamat adalah:

 

fp= frekuensi pendengar (Hz) 

fs = frekuensi sumber (Hz) 

v = kecepatan bunyi di udara (340 m/s) 

vp = kecepatan pendengar (m/s) 

vs = kecepatan sumber (m/s) 

            1. Sumber Bunyi Bergerak dan Pengamat Diam

     Jika sumber bunyi diam terhadap pengamat yang juga diam, frekuensi yang terdengar oleh pengamat sama dengan frekuensi yang di pancarkan oleh sumber bunyi. Frekuensi yang terdengar oleh pengamat akan berbeda jika ada gerak relatif antara sumber bunyi dan pengamat.

     Untuk kasus sumber bunyi bergerak dan pengamat diam, frekuensi yang terdengar oleh pengamat dapat dirumuskan sebagai berikut.

                        a. Sumber Bunyi Bergerak Mendekat dan Pengamat Diam

Dengan :
fs = frekuensi sumber bunyi (Hz)
fp = frekuensi yang didengar oleh pengamat (Hz)
v  = kecepatan bunyi di udara (340 m/s)
vs = kecepatan sumber bunyi (m/s)
vp = kecepatan pendengar (m/s)

            b. Sumber Bunyi Bergerak Menjauh Dan Pengamat Diam

Dengan
fs = frekuensi sumber bunyi (Hz)
fp = frekuensi yang didengar oleh pengamat (Hz)
v  = kecepatan bunyi di udara (340 m/s)
vs = kecepatan sumber bunyi (m/s)
vp = kecepatan pendengar (m/s)

Contoh soal: 

Bagus berdiri di tepi jalan. Dari kejauhan datang sebuah mobil ambulan bergerak mendekati bagus, kemudian lewat didepannya, lalu menjauhinya dengan kecepatan tetap 20 m/s. Jika frekuensi sirine yang dipancarkan mobil ambulan 8.640 Hz, dan kecepatan gelombang bunyi di udara 340m/s, tentukanlah frekuensi sirine yang didengarkan bagus pada saat mobil ambulan mendekati dan menjauhi Bagus!

Diketahui :
V=340 ms-1; vs= 20 ms-1; dan fs = 8.640 Hz

a. Pada saat mobil ambulan mendekati Bagus.
fp= v/(v-vs ) fs ----------- fp= ((340 ms-1)/(340 ms-1- 20 ms-1) 8.640 Hz = 9.180 Hz
b. Pada saat mobil ambulan menjauhi Bagus.
fp= v/(v+ vs ) fs ----------- fp= (340 ms-1)/(340 ms-1)+ 20 ms-1 ) 8.640 Hz = 8.160 Hz 

Jadi pada saat mobil ambulan mendekati Bagus, frekuensi sirine yang terdengar 9.180 Hz. Akan tetapi, pada saat mobil ambulan menjauhi Bagus mendengar frekuensi sirine sebesar 8.160 Hz.

            2. Sumber Bunyi Diam dan Pengamat Bergerak 

            Jika pengamat bergerak dan sumber bunyi diam, frekuensi yang terdengar oleh pengamat berbeda dengan frekuensi yang dipancarkan sumber bunyi. Frekuensi yang terdengar tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut:

            a. Sumber Bunyi Diam Dan Pengamat Bergerak Mendekat

b. Sumber Bunyi Diam Dan Pengamat Bergerak Menjauh

Contoh Soal:
Deretan gerbong kereta api yang ditarik oleh sebuah lokomotif bergerak meninggalkan stasiun tanjung Karang dengan kelajuan 36 km/jam. Ketika itu, seorang petugas di stasiun meniup peluit dengan frekuensi 1.700 Hz. Jika kecepatan perambatan gelombang bunyi di udara 340 m/s, tentukanlah frekuensi bunyi peluit yang didengar oleh seorang pengamat didalam kereta api!

Diketahui : vp = 36 Km/jam = 10m/s ; vs= 340 m/s; fs = 1.700 Hz
Ditanya : fp…….?
Jawab:
 fp = [(v - vp)/v] fs
     = {(340 m/s - 10m/s)/340 m/s} x 1.700 Hz = 1650 Hz

Jadi frekuensi peluit yang terdengar oleh pengamat dalam kereta api sebesar 1.650 Hz.

            3. Sumber Bunyi dan Pengamat Bergerak

            Jika salah satu dari pengamat atau sumber bunyi mendekati , fp > fs;
Jika salah satu dari pengamat atau sumber bunyi menjauhi, fp < fs ;
Secara umum, persamaan Efek Doppler untuk sumber bunyi s dan pengamat p (keduanya bergerak) adalah :

            a. Sumber bunyi bergerak mendekat dan pengamat mendekat

            b. Sumber bunyi bergerak menjauh dan pengamat bergerak menjauh

            c. Sumber bunyi bergerak mendekat dan pengamat bergerak menjauh 

            d. Sumber bunyi bergerak menjauh dan pengamat bergerak mendekat

Contoh soal :

Sebuah mobil sirine melintas dengan kecepatan 10m/s dengan frekuensi bunyi 400Hz. Kemudian dari arah yang berlawanan melintas seorang pengendara motor melintas dengan kecepatan 5 m/s. Tentukan frekuensi suara sirine yang didengar oleh pengendara sepeda motor saat mendekati dan menjauhi. 

jawab: 

diketahui:  Vs : 10 m/s 

                   fs : 400Hz

Vp : 5 m/s

 V : 340 m/s

ditanya :   1. fp mendekat……?

                 2. fp menjauh…….? 

Jawab : 

Jadi, pada saat pendengar dan sumber suara mendekat frekuensi suara yang didengar oleh pendengar adalah 418,18 Hz, dan pada saat pendengar dan sumber suara saling menjauh frekuensi suara yang didengar oleh pendengar adalah 382,9 Hz.

            4. Sumber Bunyi Diam Dan Pengamat Diam 

            Jika pengamat diam dan sumber bunyi diam , fp = fs;
Jika s dan p sama – sama diam, vs = 0 dan vp= 0 →fp = fs.

A. Gelombang Elektromagnetik 

     Gelombang Elektromagnetik adalah gelombang yang dapat merambat walau tidak ada medium. Energi elektromagnetik merambat dalam gelombang dengan beberapa karakter yang bisa diukur, yaitu: panjang gelombang, frekuensi, amplitude, kecepatan. Amplitudo adalah tinggi gelombang, sedangkan panjang gelombang adalah jarak antara dua puncak. Frekuensi adalah jumlah gelombang yang melalui suatu titik dalam satu satuan waktu. Frekuensi tergantung dari kecepatan merambatnya gelombang. Karena kecepatan energi elektromagnetik adalah konstan (kecepatan cahaya), panjang gelombang dan frekuensi berbanding terbalik. Semakin panjang suatu gelombang, semakin rendah frekuensinya, dan semakin pendek suatu gelombang semakin tinggi frekuensinya.

B. Efek Doppler Untuk Gelombang Elektromagnetik 

     Di SLTA kita telah mempelajari Efek dopler tentang bunyi, dimana pertabahan tinggi nada terjadi, jika sumber bunyi mendekati kita, dan menurun jika sumber bunyi menjauhi kita atau kita menjauhi sumber bunyi, hal ini dirumuskan dalam persamaan :

Keterangan :

f = frekuensi pengamat, = frekuensi sumber
c = kelajuan bunyi, V = kelajuan sumber, v = kelajuan pengamat
v + (positif), jika ia bergerak ke arah sumber dan sebaliknya.
V + (positif), jika ia ke arah pengamat dan sebaliknya.

Kita dapat mengalisa efek Doppler cahaya dengan memandang sumber cahaya sebagai lonceng berdetik kali per sekon dan memancarkan cahaya pada setiap detik. Ada beberapa persamaan efek doppler untuk cahaya yaitu:

      1. Pengamat menjauhi sumber cahaya.

Pengamat menempuh jarak vt menjauhi sumber antara dua tik.  Hal ini berarti cahaya dari suatu tik tertentu mengambil waktu vt/c lebih panjang untuk sampai kepadanya dibandingkan sebelumnya.  Jadi total waktu antara kedatangan gelombang yang berurutan adalah 

      2. Pengamat mendekati sumber cahaya

            Dengan cara yang sama pada langkah 2 adalah 

Contoh soal

1.  Sebuah pesawat angkasa yang menjauhi bumi pada kelajuan 0,97c memancarkan data dengan laju 104 pulsa/s.  Pada laju berapa data itu diterima?

Jawab :  Pesawat menjauhi bumi/pengamat, berarti 

C.  Aplikasi Efek Doppler dalam Kehidupan Sehari-hari

            1.   Radar (Radio Detection and Ranging)

Secara umum dalam teknologi radar terdapat tiga komponen utama yaitu antena, transmitter, dan receiver. Antena radar adalah suatu antena reflektor berbentuk parabola yang menyebarkan energi elektromagnetik dari titik fokusnya dan dicerminkan melalui permukaan yang berbentuk parabola sebagai berkas sempit (gbr.A). Antena radar merupakan dwikutub (gbr.B). Input sinyal yang masuk dijabarkan dalam bentuk phased-array yang merupakan sebaran unsur-unsur objek yang tertangkap antena dan kemudian diteruskan ke pusat sistem radar. Transmitter pada sistem radar berfungsi untuk memancarkan gelombang elektromagnetik melalui reflektor antena agar sinyal objek yang berada pada daerah tangkapan radar dapat dikenali. Sedangkan Receiver pada sistem radar berfungsi untuk menerima pantulan kembali gelombang elektromagnetik dari sinyal objek yang tertangkap radar melalui reflektor antena, umumnya Receiver mempunyai kemampuan untuk menyaring sinyal agar sesuai dengan pendeteksian serta dapat menguatkan sinyal objek yang lemah dan meneruskan sinyal objek tersebut ke pemroses data dan sinyal serta menampilkan gambarnya di layar monitor. Dalam kehidupan sehari-hari banyak sekali aplikasi dari radar misalnya pada saat kita pergi ke pertokoan, mal, dan supermarket. Biasanya kita akan menemui pintu yang otomatis membuka saat ada yang mendekat. Pada saat ada yang mendekati ke pintu, gelombang mikro dipancarkan dan menumbuk tubuh kita kemudian gelombang mikro tersebut dipantulkan dan diterima oleh Receiver yang dihubungkan dengan program komputer yang secara otomatis memerintahkan pintu untuk membuka. Saat gelombang mikro yang dipancarkan tidak lagi dipantulkan, pintu diperintahkan untuk menutup kembali.

            2. Di bidang kesehatan efek doppler digunakan utk memonitor aliran darah melalui pembuluh nadi utama.

            Gelombang ultrasonik frekuensi 5-10 MHz diarahkn menuju ke pembuluh nadi dan suatu penerima R akan mendeteksi sinyal hambur pantul. Freq tampak dari sinyal pantul yang diterima bergantung pada kecepatan aliran darah. Pengukuran ini efektif utk mendeteksi trombosis (penyempitan pembuluh darah) karena trombosis bisa menyebabkan perubahan yang cukup signifikan pada aliran darah.

            3. Gelombang Elektromagnetik adalah gelombang yang dapat merambat  walau tidak ada medium.

            4. Efek doppler diaplikasikan oleh ilmuan pada alat USG (Ultrasonografi), dengan memanfaatkan gelombang pantul dan gelombang datang.

Contoh Soal :

1. Sebuah kereta api bergerak dengan kecepatan 72 km/jam mendekati stasiun sambil membunyikan peluit yang berfrekuensi 940 Hz. Kecepatan bunyi di udara 340 m/s. Bunyi yang didengar oleh orang yang beada di stasiun berfrekuensi…

Diketahui:

vs = 72 km/jam = 20 m/s (sumber bunyi mendekati pendengar (-))

vp = 0 m/s (pendengar diam)

fs = 940 Hz    

v = 340 m/s

Ditanya: fp?

Jawab:

2.6 Pipa Organa

 Pengertian Pipa Organa

                Pipa organa adalah sebuah elemen penghasil suara. Pipa tersebut akan beresonansi (mengeluarkan suara) pada nada tertentu ketika ada aliran udara yang ditiupkan pada tekanan tertentu. Piano-piano mekanik yang yang sering terlihat di greja atau konser musik klasik punya banyak pipa organa. Masing-masing pipa punya ukuran dan disetting untuk skala nada tertentu.

                    Pipa organa ternyata punya sifat yang unik. Pada tahun 1877, Seorang ilmuwan Lord Rayleigh melakukan pengamatan dua pipa organa yang identik. Fisikawan asal negeri Ratu Elisabeth ini menemukan keanehan. Ketika kedua pipa ditiup bersamaan bunyi yang dihasilkan cenderung pelan, tidak jelas dan tidak berisik (saling meniadakan). Akan tetapi ketika diantara kedua pipa organa tersebut di beri sekat penghalang bunyi yang dihasikan bisa terdengar keras dan jernih.

v  Pipa Organa Terbuka

                   Pipa organa terbuka adalah sebuah kolom udara yang kedua ujung penampangnya terbuka. Apabila pipa ini ditiup, udara dari dalam pipa organa itu membentuk pola gelombang stasioner. Ciri dari pipa ini adalah kedua ujungny langsung berhubungan dengan udara luar.

Rumus rumus dalam Pipa Organa Terbuka

Nada Dasar Pada Nada dasar dalam pipa organa terbuka terbentuk 1 simpul dan 2 perut dan terjadi 1/2 gelombang. Dengan damikian panjang pipa sama dengan setengah gelombang	Karena l = ½ λ ⇒ λ = 2l maka rumus frekuensi nada dasarnya fo = v/2l
Nada Atas Pertama Pada frekuensi nada atas pertama atau harmonik kedua terbentuk 2 simpul dan 3 perut dan terbentuk sebuah gelombang. Dengan demikian panajang pipa sama dengan satu panjang gelombang.	Karena l = λ ⇒ λ = lmaka rumus frekuensi nada dasarnya f1 = v/l
Frekuensi Nada Atas Kedua Pada frekuensi nada ini dalam pipa organa terbentuk 3 simpul dan 4 perut (1,5 gelombang). Jadi Panjang pipa organa sama dengann 1, 5 gelombang.	Karena l = 1½ λ ⇒ λ = 2/3 l maka rumus frekuensi nada dasarnya f2 = 3v/2l
Frekuensi Nada Atas Ke n	f2 = (n+1)v/2l dengan n = 1,2,3 dst

 

v  Pipa Organa Tertutup

       Pipa organa tetutup adalah sebuah kolom udara yang salah satu ujungnya tertutup dan ujung yang lain terbuka. Apabil pipa organan ini ditiup akan dihasilkan pola gelombang stasioner dimana ujung yang tertutup selalu menjadi titik simpulnya. Sobat tahu klarinet? Klarinet (clarinet) adalah alat musik tiup dengan corong tiup tunggal. Alat ini berbentuk pipa dengan dua ujung, satu ujung terbuka dan satu ujung tertutup. Kalau sobat sering lihat Squidward di spongebob, pasti tahu klarinet itu apa. 

 

Rumus rumus dalam Pipa Organa Tertutup

Pada pipa organa tertutup, karena ujunganya tertutup dan merupakan simpul, maka dalam pipa organa ini untuk nada dasar dan nada atas jumlah simpul dan perut yang terjadi dalam pipa tersebut adalah sama. Berikut rumus selengkapnya.

Nada Dasar Berbeda pada pipa organa terbuka, nada dasar dalam pipa organa tertutup terbentuk 1 simpul dan 1 perut dan terjadi ¼ gelombang. Dengan demikian panjang pipa sama dengan ¼ gelombang	Karena l = ¼ λ ⇒ λ = 4l maka rumus frekuensi nada dasarnya fo = v/4l
Nada Atas Pertama Pada frekuensi nada atas pertama atau harmonik kedua terbentuk 2 simpul dan 2 perut dan terbentuk ¾ gelombang. Dengan demikian panajang pipa sama dengan ¾ panjang gelombang.	Karena l = ¾ λ ⇒ λ =4/3 l maka rumus frekuensi nada dasarnya f1 = 3v/4l
Frekuensi Nada Atas Kedua Pada frekuensi nada ini dalam pipa organa terbentuk 3 simpul dan 3 perut (5/4 gelombang). Jadi Panjang pipa organa sama dengann 5/4 gelombang.	Karena l = 1½ λ ⇒ λ = 2/3 l maka rumus frekuensi nada dasarnya f2 = 4v/5l
Frekuensi Nada Atas Ke n	f2 = (2n+1)v/2l dengan n = 1,2,3 dst

 

Contoh Soal

(soal ujian nasional 2002)

Pipa organa terbuka A dan pipa organa tertutup B ditiup secara bersamaan. Jika pada pipa organa terbuka menghasilkan nada atas petama dan nada tersebut sama dengan nada dasar pada pipa organa tertutup B. Dalam kondisi yang sama, jika panjang pipa organa A adalah 40 cm, maka berapa panjang pipa organa B?

a. 75 cm	c. 30 cm	e. 10 cm
b. 40 cm	d. 24 cm

Pembahasan dalam soal di atas hanya diketahui 2 hal yaitu frekuensi nada atas pertama Organa A = frekuensi nada dasar organa B panjang pipa organa A adalah 40 cm

Jika F_1a adalah frekuensi nada atas pertama pipa organan A dan l_a adalah panjang pipa tersebut maka

F_1a = v/l_{a…… (1)}

Jika F_0b adalah frekuensi nada dasar pertama pipa organan B dan l_b adalah panjang pipa tersebut maka

F_0b = v/4l_{b……… (2)}

Karena frekuensinya sama maka

F_1a = F_0b
v/la = v/4l_b (coret v)
4l_b = la
4l_b = 40
l_b = 10 cm Jadi panjang pipa organa B adalah 10 cm… (jawaban E)

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

     Gelombang adalah getaran yang merambat, baik melalui medium ataupun tidak melalui medium. Gelombang terbagi menjadi 2 jenis yaitu berdasarkan arah getarnya dan berdasarkan zat perantaranya. Berdasarkan arah getarnya terbagi menjadi 2 yaitu, gelombang transversal dan gelombang longitudinal. Sedangkan, berdasarkan zat perantaranya terbagi menjadi 2 yaitu, gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik.  Getaran adalah gerakan yang teratur dari benda atau media dengan arah bolak-balik dari kedudukan keseimbangannya. Getaran terbagi menjadi 2 jenis yaitu, getaran bebas dan getaran paksa. Bunyi merupakan gelombang mekanik yang dalam perambatannya arahnya sejajar dengan arah getarnya (gelombang longitudinal).

3.2 Saran

               Dengan selesainya penulisan dan pembahasan makalah ini, penulis berharap makalah ini dapat bermanfaat dan dapat menambah pengetahuan dan wawasan pembaca mengenai Getaran,Gelombang, dan Bunyi. Dalam menggunakan getaran, gelombang dan bunyi harus sesuia dengan aturan. Karena apabila kita tidak sesuai aturan maka akan membahayakan diri sendir maupun orang lain. Untuk itu kita harus selalu berhati-hati agar tidak terjadi hal-hal yang tidak kita inginkan.

Daftar Pustaka

Hidayat D, Prinsip – prinsip Fisika , Yudhistira, Jakarta,1999.\ Alif Yanuar Zukmadini. 2015. Superbook IPA SD KelAS 4,5,6. Wahyumedia

Azmiyawati, Choiril, Wigati Hadi, Omegawati, Rohana ,Kusumawati. 2009. BSE IPA IV Salingtemas. Jakarta : Departemen Pendidikan Nasional

Lasmi Ketut. 2007. Bimbingan Pemantapan Fisika. Bandung: CV. Yrama Widya

Mediastika. C. E, 2010

Umar Efrizon. 2007. Fisika dan Kecakapan Hidup. Jakarta: Ganeca Exact.

https://www.artikelmateri.com/2016/02/getaran-dan-gelombang-jenis-contoh-soal-pembahasan.html?m=1

http://ekapuputd.blogspot.com/2015/11/makalah-fisika-mengenai-getaran.html?m=1#

https://rumushitung.com/2014/05/03/pipa-organa-terbuka-dan-tertutup-plus-soal/

http://nurrovipauziahnawawi12ipa1.blogspot.com/2016/01/efek-doppler-dan-aplikasinya.html

https://blog.ruangguru.com/pengertian-dan-rumus-efek-doppler