Berisi tentang mengenai Fisika Bab 2 "Gelombang Bunyi" Kelas 3

1. GELOMBANG BUNYI
Bunyi merupakan salah satu bentuk gelombang mekanik. Bunyi dapat merambat
dalam zat cair, padat, maupun gas. Bunyi dapat terdengar keras, dapat pila terdengar
lemah.
Seperti apakah karakteristik gelombang bunyi? Apakah manfaatnya dalam kehidupan
sehari-hari? Mari kita pelajari!
BAB
2
Tujuan pembelajran
Setelah mempelajari bab ini kamu diharapkan
dapat
1.mendekskripsikan gejala dan ciri-ciri
gelombang bunyi dan
2.menerapkan konsep dan prinsip gelombang
Bunyi dalam teknologi

2. Peta Konsep
Gelombang Bunyi
Gelombang
mekanik
Gelombang
Longitudinal
Kolom udara
UltrasonikInfrasonik
Dawai
Audiosonik
Pipa Organa Gitar, Biola
GasZat PadatZat Cair
Seismik Musik,Alam Sistem USG
merupakan
Merambat pada
Ditimbulkan oleh
getaran
Berdasarkan frekuensinya
dikelompokkan menjadi
Kata Kunci
Audiosonik
Bunyi
Infrasonik
Intensitas
Layangan
Melde
Pipa Organa
Sonometer
Ultrasonik

3. Kita dapat mendengar bunyi karena adanya getaran yang
merambat ke telinga kita. Getaran ini menyebabkan selaput
gendang telinga kita bergetar. Selanjutnya, getaran itu diubah
menjadi sinyal listrik yang diteruskan ke otak kita melalui syaraf
pendengaran.
Otak kita memiliki persepsi tertentu tentang berbagai jenis
dan karakteristik bunyi. Ada bunyi tinggi, bunyi rendah, bunyi
keras, serta bunyi lemah. Ada bunyi teratur (nada), ada bunyi tak teratur (desah), ada bunyi
melengking ada pula bunyi menggelegar, semua itu merupkan gelombang yang mampu ditangkap
indera pendengaran kita. Adakah gelombang bunyi yang tak bisa ditangkap indera pendengaran kita?
Bagaimanakah cara menghasilkan bunyi teratur? Apa sajakah menfaat gelombang bunyi dalam
kehidupan kita? Kita akan mempelajarinya di bab ini.
A. Cepat Rambat Gelombang Bunyi
Bunyi dirambatkan sebagai gelombang
mekanik longitudinal pada medium padat, cair,
maupun gas. Medium uang dilalui bunyi bergetar
dalam bentuk rapatan dan renggangan.
Telinga manusia mampu mendeteksi
gelombang bunyi berfrekuensi 20 Hz hingga
20.000 Hz, yang disebut audiosonik. Gelombang
bunyi berfrekuensi kurang dari 20 Hz disebut
infrasonik tidak dapat terdeteksi telinga manusia.
Gelombang bunyi berfrekuensi lebih dari 20.000 Hz yang disebut ultrasonik juga tak dapat
terdeteksi telinga manusia.
Gelombang bunyi merambat energi. Pada gelombang bunyi, energi merambat melalui
tumbukan antarpartikel mediumnya. Dalam zat padat yang susunan partikelnya lebih rapat daripada
zat cair dan gas, tumbukan antarpartikel jauh lebih mudah dan cepat. Oleh karena itu, cepat rambat
bunyi pada zat padat jauh lebih besar daripada cepat rambat bunyi pada zat cair dan gas.
Tabel 2.1 cepat rambat Bunyi dalam Berbagai medium
Gas Cairan pada 25°C Padat
Bahan v (m/s) Bahan v(m/s) Bahan v(m/s)
Hydrogen (0°C) 1.286 Gliserol 1.904 Intan 12.000
Helium (0°C) 972 Air Laut 1.533 Kaca Pyrex 5.640
Udara (25°C) 343 Air 1.493 Besi 5.130
Udara (0°C) 331 Raksa 1.450 Aluminium 5.100
Kerosin 1,324 Emas 3.240
Timbal 1.322
Sumber: Serway/Beichner
Cepat rambat gelombang bunyi pada medium dapat ditentukan secara eksperimen. Salah
satu eksperimen pengukuran cepat rambat gelombang bunyi adalah eksperimen Melde.
Gambar 2.1 bunyi ditangkap oleh telinga
manusia dalam bentuk perambatan
energi

4. Eksperimen Melde dilakukan untuk menahan cepat rambat gelombang pada dawai. Dalam
percobaan ini digunakan sumber getaran yang dapat menimbulkan gelombang pada kawat. Kawat
tersebut dihubungkan dengan beban melalui katrol. Dalam eksperimen modern, skema eksperimen
Melde secara prinsip ditunjukkan pada Gambar 2.3.
Penggetar elektrik menggetarkan dawai dengan membentuk
berbagai variasi panjang gelombang. Pada panjang gelombang tertentu
(λ), frejuensi bunyi yang timbul diukur menggunakan frekuensimeter,
diperoleh nilai f. Cepat rambat bunyi pada dawai diperoleh dengan
rumus umum, v = λf.
Dari eksperimen yang dilakukannya, Melde mendapatkan suatu kesimpulan, yaitu:
Cepat rambat gelombang bunyi pada dawai berbanding lurus dengan akar dari
panjang dawai dan akar dari nilai gaya tegang dawai, serta berbanding terbalik
dengan akar dari massa dawai.
Bentuk matematis dari hasil eksperimen Melde itu adalah
v = [2.1]
dengan:
v = kecepatan gelombang bunyi pada dawai
m = massa dawai (kg)
F = mg = besar tegangan dawai (N), g = besar percepatan gravitasi bumi.
= panjang dawai (m)
Nilai m/ adalah nilai massa dawai per satuan panjang dawai yang disimbolkan dengan μ.
Dengan demikian, cepat rambat gelombang bunyi pada dawai berdasarkan eksperimen Melde dapat
dinyatakan dengan
v = [2.2]

5. Seorang siswa melakukan eksperimen Melde. Panjang dawai yang digunakan adalah 1 meter dan
penggetar menghasilkan pola 2 gelombang. Massa dawai tiap 1 m adalah 10 gram, sedangkan
frekuensi bunyi yang terukur adalah 60 Hz (g = 10 m/s2
). Hitunglah massa
beban yang digantungkan!
Jawab:
Pada tali sepanjang 1 meter terdapat 2 gelombang, berarti panjang gelombangnya atau panjang 1
gelombang adalah λ = 0,5 m.
Dengan frekuensi sebesar f = 60 Hz, cepat rambat bunyi pada dawai itu adalah
v =λf = (0,5 m)(60 Hz) = 30 m/s
Massa dawai tiap 1 m adalah 10 gram berarti rapat massa dawai itu adalah
μ = 10g/1m = 0,01 kg/m
Berdasarkan persamaan [2.2] diperoleh
F = μv2
= (0,01 kg/m)(30m/s)2
= 9 N.
Dengan F = mg, kita peroleh
m = F/g = (9 N)/(10 m/s2
) = 0,9 kg.
B. Sumber-Sumber Bunyi
Apa sajakah yang bisa menghasilkan bunyi? Banyak sekali. Peluit yang ditiup, besi yang
dipukul, dan tepukan tangan, semua itu dapat menghasilkan bunyi.
Contoh alat musik yang menghasilkan gelombang bunyi.
Tidak semua bunyi enak didengar. Bunyi yang teratur lebih enak didengar. Bunyi yang
teratur disebut nada. Nada memiliki pola frekuensi tertentu. Nada bisa dihasilkan oleh
alat musik dawai, seperti gitar, biola, cello, dan kecapi, maupun alat musik lain seperti seruling,
terompet, saksofon, piano, dan organ.
Contoh 2.1
LATIHAN 2.1
1. Berdasarkan hasil eksperimen Melde, dipengaruhi oleh apa sajakah nilai cepat rambat
gelombang pada dawai ?
2. Seutas dawai homogen sepanjang 75 cm memiliki ketegangan 30 N. Massa dawai itu 25 g.
tentukan cepat rambat gelombang bunyi pada dawai itu dalam satuan m/s!

6. Disubbab ini kita akan mempelajari pembentukkan pola frekuensi pada dua tipe sumber
bunyi teratur, yaitu dawai dan pipa organa.
1. Dawai
Seutas dawai sepanjang terikat kedua ujungnya (Gambar
2.5). Jika dawai itu dipetik, gelombang usikan akan bergabung
dengan gelombang pantulan di kedua ujungnya membentuk
gelombang stasioner atau gelombang berdiri. Dawai yang dipetik
akan menghasilkan bunyi dengan frekuensi tertentu. Frekuensi
bunyi yang timbul dapat diperhitungkan dengan mengamati pola-
pola harmonik yang terbentuk.
a. Nada Dasar
Jika dawai dipetik dan terbentuk pola seperti Gambar 2.6,
dikatakan bahwa dawai menghasilkan pola nada dasar atau pola
harmonik pertama. Pada pola itu terbentuk setengah gelombang.
Jadi, panjang dawai bernilai setengah panjang gelombang, = ½λ
atau λ = 2 .
Frekuensi nada dasar pada dawai itu (f1) dapat ditentukan
dengan rumus:
f1 = = [2.3]
b. Nada Atas Pertama
Jika pola gelombang yang terbentuk seperti pada Gambar
2.7, berarti dawai itu menghasilkan nada atas (overtone) pertama
atau harmonik kedua. Pada pola itu terbentuk satu gelombang. Jadi,
panjang dawai bernilai satu panjang gelombang, = λ.
Frekuensi nada atas pertama atau frekuensi harmonik kedua
pada dawai itu (f2) adalah
f2 = = [2.4]
c. Nada Atas Kedua
Jika pola gelombang yang terbentuk seperti pada Gambar 2.8,
berarti dawai itu menghasilkan nada atas kedua atau harmonik
ketiga. Pada pola itu, terbentuk satu setengah gelomban. Jadi,
panjang dawai bernilai satu setengah panjang gelombang, = 3λ/2
atau λ = .
Frekuensi nada atas kedua atau frekuensi harmonik ketiga
pada dawai itu (f3) adalah
f3 = = [2.5]

7. Berdasarkan pembahasan di atas, frekuensi-frekuensi
harmonik pada dawai yang panjangnya secara umum dapat
dirumuskan dengan
fn = n atau fn = nf1 [2.6]
dengan n = orde harmonik, fn = frekuensi harmonik ke-n, v =
cepat rambat bunyi dalam dawai.
Nada atas ke-2 pada sebuah dawai memiliki frekuensi 1.320 Hz. Tentukan frekuensi nada
dasarnya!
Jawab :
Nada atas kedua merupakan harmonik ketiga yang frekuensinya adalah:
f3 = 3f1. Dengan demikian diperoleh f1 = f1/ 3 = 1.320 Hz/3 = 440 Hz.
2. Pipa Organa
Selain pada dawai, pola-pola harmonik bisa juga terbentuk
pada kolom udara, seperti pada pipa organa. Pipa organa digunakan
pada alat musik organa. Ada dua macam pipa organa yang akan
kita pelajari, yaitu pipa organa terbuka dan pipa organa tertutup.
Kita akan mempelajari pola-pola harmonik pada pipa organa
tersebut.
a. Pipa Organa Terbuka Contoh gambar pipa organa
Pipa organa terbuka mkerupakan tabung atau kolom udara
yang kedua ujungnya terbuka. Kita akan mempelajari pola-pola
harmonik yang terbentuk pada pipa organa terbuka ini.
1) Nada Dasar
Polagelombang seperti Gambar 2.10 menghasilkan nada
dasar. Panjang kolom udara sama dengan setengah gelombang, =
½λ atau λ = 2 .
Frekuensi nada dasar atau harmonik pertamanya (f1) adalah
f1 = = [2.7]
2) Nada Atas Pertama
Pola gelombang seperti Gambar 2.11 menghailkan nada atas
pertama. Panjang kolom udara sama dengan satu gelombang, = λ.
Frekuensi nada atas pertama atau harmonik keduanya (f2 )
adalah
f2 = = [2.8]
Contoh 2.2

8. 3) Nada Atas Kedua
Pola gelombang seperti Gambar 2.12 menghasilkan nada atas
kedua atau harmonik ketiga. Panjang kolom udara sama dengan
satu setengah gelombang, = 3λ/2 atau λ =
Frekuensi nada atas kedua atau harmonik ketiga adalah
f3 = = [2.9]
Frekuensi-frekuensi harmonik pada pipa organa terbuka yang
panjangnya secara umum dapat dirumuskan dengan
fn = n atau fn = nf1 [2.10]
dengan n = orde harmonik, fn = frekuensi harmonik ke-n, v = cepat
rambat bunyi dalam kolom udara pipa organa. Rumus umum ini
mirip dengan rumus umum frekuensi harmonik pada dawai.
Pada sebuah pipa organa terbuka, frekuensi nada dasarnya adalah f. Tentukan frekuensi harmonik
ke-3 dan ke-4!
Jawab :
Dengan menggunakan rumus umum fn = nf1 , diperoleh
f3 = 3f dan f4 = 4f
b. Pipa Organa Tertutup
Pipa organa tertutup merupakan kolom udara (tabung) yang
salah saru ujungnya tertutup. Sedangkan ujung lainnya terbuka.
Pola harmonik pada pipa organa tertutup berbeda dengan pola
harmonik pada pipa organa terbuka.
1) Nada Dasar
Pola gelombang seperti Gambar 2.13, menghasilkan nada
dasar. Panjang kolom udara sama dengan seperempat gelombang,
= ¼λ atau λ = 4 .
Frekuensi nada dasar atau harmonik pertamanya adalah
f1 = = [2.11]
2) Nada Atas Pertama
Pola gelombang seperti Gambar 2.14 menghasilkan nada atas
pertama atau harmonik kedua. Panjang kolom udara sama dengan
tiga perempat gelombang, = ¾ λ atau λ = 4 /3.
Frekuensi nada atas pertama atau harmonik keduanya adalah
f2 = = = [2.12]
Contoh 2.3

9. 3) Nada Atas Kedua
Pola gelombang seperti Gambar 2.15 menghasilkan nada
atas kedua atau harmonik ketiga. Panjang kolom udara sama
dengan satu seperempat gelombang, = 5λ/4 atau λ = 4 /5.
Frekuensi nada atas pertama atau harmonik keduanya adalah
f3 = = = [2.13]
Frekuensi-frekuensi harmonik pada pipa organa tertutup yang
panjangnya secara umum dapat dirumuskan dengan
fn =(2n –1) atau fn = (2n – 1)f1 , n =1,2,3,… [2.14]
dengan v = cepat rambat bunyi dalam kolom udara pipa organa dan
n = orde harmoniknya.
Nada atas pertama pada pipa organa tertutup memiliki frekuensi 1.320 Hz. Tentukan frekuensi
nada dasarnya!
Jawab:
Nada atas pertama merupakan harmonik kedua yang frekuensinya adalah
f2 = ((2)(2) – 1)f1
= 3f1
Dengan demikian diperoleh
f1 = f2/3 = 1.320 Hz/3 = 440 Hz.
C. Efek Doppler, Resonasi, dan Pelayangan pada Bunyi
1. Efek Doppler pada Bunyi
Efek Doppler merupakan fenomena pergeseran frekuensi hasil pengamatan yang terjadi akibat
adanya gerak relatif antara sumber gelombang dengan pengamat.
Contoh 2.4
LATIHAN 2.2
1. Sebuah dawai bermassa 40 g yang dipetik, memiliki panjang gelombang nada dasar sebesar
20 cm. jika frekuensi harmonik ketiga pada dawai itu adalah 60 Hz, hitunglah laju
gelombang pada dawai itu!
2. Sebuah pipa organa terbuka dapat menghasilkan bunyi nada dasardengan frekuensi kHz.
Jika pipa organa itu panjangnya 30 cm, hitunglah cepat rambat gelombang bunyi dalam
pipa itu!

10. Jika frekuensi sumber bunyi adalah fs, frekuensi yang
teramati oleh pengamat adalah fp, cepat rambat bunyi di udara
adalah v, kecepatan gerak sumber bunyi adalah vs, dan kecepatan
gerak pengamat adalah vp, rumus umum pergeseran frekuensi pada
efek Doppler dapat dinyatakan dengan
fp = fs [2.15]
Keterangan:
 vs positif jika sumber bergerak menjauhi pengamat, dan
bernilai negatif jika sumber bergerak mendekati pengamat,
 vp positif jika pengamat bergerak mendekati pengamat, dan
bernilai negatif jika pengamat menjauhi sumber,
 vp = 0 jika pengamat diam di tempatnya, vs = 0 jika sumber
diamdi tempatnya. Jika vs = 0 dan vp = 0, maka fp = fs.
Persamaan [2.15] menunjukkan bahwa:
 jika salah satu atau kedua pihak mendekat, frekuensi yang diterima
pengamat akan lebih tinggi daripada frekuensi sumber, fp > fs
 jika salah satu atau kedua pihak menjauh, frekuensi yang diterima
pengamat akan lebih rendah daripada frekuensi sumber, fp < fs.
Marwan berdiri diam di tepi jalan yang membujur dari timur ke barat. Markum mengendarai
sepeda dari arah timur ke tempat Marwan berdiri dengan kelajuan 12 m/s. Sementara itu, dari
tempat Marwan berdiri, sebuah mobil polisi meluncur ke timur denganlaju 72 km/jam sambil
membunyikan sirene berfrekuensi 720 Hz. Jika kecepatan bunyi di udara adalah 340 m/s, tentukan
frekuensi sirene yang teramati oleh (a) Marwan dan (b) Markum!
Jawab:
(a) sudut pandang Marwan, sumber bergerak menjauhi pengamat
vp = 0, vs = 72 km/jam = 20 m/s, fs = 720 Hz
fp = (720 Hz) = 680 Hz
(b) sudut pandang Markum, sumber bergerak mendekat pengamat
vp = 12 m/s, vs = 72 km/jam = 20 m/s, fs = 720 Hz
Contoh 2.5

11. fp = (720 Hz) = 792 Hz
2. Resonasi Bunyi
Reonasi merupakan peristiwa ikut bergeraknya suatu benda
akibat adanya getaran yang frekuensinya sama dengan frekuensi
ilmiah benda itu. Contoh resonasi dapat kamu amati dengan
mengamati dua garputala yang frekuensinya sama. Jika salah satu
garputala dibunyikan dan didekatkan pada garputala yang masih
didiamkan, garputala yang semula diam itu akan ikut bergetar. Hal
ini karena frekuensi ilmiah kedua garputala itu sama.
Pada alat musik biasanya terdapat bagian yang berfungsi
sebagai tempat resonasi agar suara yang dihasilkan jernih dan kuat.
Gitar akustik merupakan alat musik dengan kotak resonasi. Coba
kamu sebutkan beberapa alat musik lain yang menggunakan
resonasi!
3. Pelayangan Bunyi
Jika ada dua gelombang bunyi yang frekuensinya berbeda
sedikit mucul bersama-sama, kita akan mendengar suara kuat dan
lemah secara bergantian. Hal ini merupakan fenomena pelayangan.
Jika kedua frekuensi yang berbeda sedikit itu diketahui,
frekuensi pelayangannya dapat dihitung dengan rumus:
fpelayngan = ftinggi – frendah [2.16]
Proses terjadinya pelayangan dapat kamu pahami dengan
menyimak Gambar 2.18 secara teliti.
Satu siklus pelayangan terjadi di antara dua bunyi lemah atau
di antara dua bunyi kuat yang berurutan.
Sebuah sirene berbunyi dengan frekuensi 800 Hz. Tiba-tiba sirene lain berbunyi. Akibatnya
terdengar bunyi keras dan lemah secara periodik dengan periode 0,5 sekon. Tentukan frekuensi
dari sirene yang kedua!
Jawab:
Periode pelayangan (Tp) = 0,5 s, maka fp = 1/Tp = 2 Hz
fp = ftinggi - frendah
Ada 2 kemungkinan jawaban. Jika sirene kedua frekuensinya lebih tinggi, berarti frekuensi sirene
kedua adalah (800 + 2) Hz = 802 Hz. Jika sirene kedua frekuensinya lebih rendah, berarti
frekuensi kedua adalah (800 – 2) Hz = 798 Hz.
Contoh 2.6

12. D. Intensitas dan Taraf Intensitas Bunyi
1. Intensitas Bunyi
Intensitas bunyi adalah banyaknya energi bunyi per sekon
per satuan luas bidang per sekon. Energi per sekon adala daya (P).
Jadi, intensitas bunyi (I) yang menembus luasan A dapat dinyatakn
dengan
I =P/A [2.17]
Satuan SI untuk intensitas bunyi adalah W/m2
.
Jika sumber bunyi berupa titik, kedudukan titik-titik yang
mengalami intensitas yang sama berupa kulit bola. Intensitas bunyi
pada jarak R dari sumber bunyi titik yang memilki daya P
dirumuskan dengan
I = = [2.18]
Telinga manusia memiliki kemampuan. Telinga manusia
hanya mampu menerima bunyi dalam batas-batas nilai intensitas
tertentu. Nilai intensitas terkecil yang masih mampu dideteksi oleh
telinga manusia normal disebut intensitas ambang pendengaran.
Nilai intensitas ambang pendengaran sekitar 10-12
W/m2
pada
frekuensi 1 kHz.
Intensitas terbesar yang masih dapat diterima telinga
manusia tanpa merasa sakit disebut ambang rasa sakit. Nilai
intensitas ambang rasa sakit sekitas 1 W/m2
pada frekuensi 1 kHz.
2. Taraf Intensitas Bunyi
Oleh karena selang intensitas antar ambang pendengaran dan
ambang rasa sakit sangat lebar (10-12
W/m2
), dibuatlah ukuran yang
lebih praktis untuk melukiskan intensitas bunyi. Ukuran yang lebih
praktis itu disebut taraf intensitas bunyi.
Taraf intensitas bunyi (TI) diperoleh dari nilai logaritma
perbandingan antara intensitas bunyi ( I ) dan nilai intensitas
ambang pendengaran (I0), sesuai persamaan:
LATIHAN 2.3
1. Sistem deteksi suara di dalam pesawat yang sedang terbang menuju bandara mendeteksi
bunyi sirene bandara dengan frekuensi 2.000 Hz. Jika frekuensi bunyi sirene bandara adalah
1.700 Hz dan cepat rambat bunyi di udara adalah 340 m/s, hitunglah kecepatan pesawat itu!
2. Ketika menguji dua loudspeaker yang berbeda karakteristiknya secara bersamaan, Sandro
mendeteksi adanya pelayangan. Jika Sandro mendengar bunyi keras-lemah-keras-lemah-
keras berurutan dalam waktu 2 s, hitunglah frekuensi pelayangan yang terjadi!

13. TI = 10log [2.19]
Taraf intensitas bunyi diukur dalam satuan desibel (dB)
sebagai penghormatan terhadap Alexander Graham Bell.
Suatu sumber bunyi memiliki daya 20π W. Tentukan intensitas bunyi dan taraf intensitas bunyi di
suatu tempat pada jarak 40 cm dari sumber bunyi itu!
Jawab:
P = 20π W, R = 40 cm = 0,4 m
I = P/A = (20π W)/(4π(0,42
)) = 31,25 W/m2
TI = 10 log (I/I0) = 10 LOG (31,25/10-12
) = 10 (log 31,25 – log 10-12
)
= 10 (1,49 + 12) = 134,9 dB
E. Penerapan Gelombang Bunyi dalam Teknologi
Gelombang bunyi dapat diaplikasikan dalam berbagai bidang
teknologi. Dalam sistem penginderaan jauh, bunyi digunakan
dalam perangkat SONAR (Sound Navigation and Ranging ).
Sonar biasanya digunakan dalam air. Prinsip sonar sama
dengan radar, hanya saja yang digunakan bukan gelombang mikro
seperti pada radar, melainkan gelombang bunyi. Sonar bisa
digunakan untuk mengukur kedalaman laut. Selain itu, sonar juga
digunakan sebagai sistem navigasi pada kapal selam.
Selain sonar, dikenal pula SODAR (Sonic Detection and Ranging ).
Contoh 2.7
LATIHAN 2.4
1. Di tempat jauh 2 m dari sebuah sumber bunyi terpantau intensitas sebesar 0,01 W/m2
. Jika
sumber bunyi dapat dianggap sebagai titik sumber bunyi, tentukan intensitas bunyi pada
radius 10 m dari sumber bunyi itu!
2. Dalam penelitian tingkat kebisingan di sebuah sekolah pada siang hari diperoleh fakta
bahwa taraf intensitas bunyi rata-ratanya 40 dB. Tentukan rata-rata intensitas bunyi yang
diterima para siswa sekolah itu!

14. Sodar digunakan di bidang meteorologi untuk menyelidiki
keadaan atmosfer dengan mengukur kelajuan angin pada berbagai
ketinggian. Sodar kadang juga disebut echosounder atau radar
akustik.
Di bidang kedokteran, gelombang bunyi, terutama gelombang
ultrasonik digunakan untuk mencitrakan janin dalam kandungan
dengan teknologi ultrasonografi (USG). Hasil pencitraan USG
disebut sonogram.
Ultrasonografi biasanya juga digunakan untuk meneliti jenis
kelamin janin yang ada dalam kandungan. Pada usia kandungan
tertentu biasanya jenis kelamin bayi dalam kandungan bisa teramati
pada sonogram.
LATIHAN 2.5
1. Cara kerja sonar mirip dengan cara kerja radar. Misalkan sonar digunakan untuk mengukur
kedalaman laut. Jika gelombang bunyi yang dipancarkan dari sistem sonar itu terpantul
kembali dalam waktu 3 s, tentukan kedalaman laut yang terukur! (cepat rambat bunyi dalam
air laut = 1.533 m/s)
2. Jelaskan prinsip navigasi menggunakan sonar!

15. Navigasi Bunyi Pada Hewan
Kemajuan teknologi telah memungkinkan digunakannya gelombang bunyi sebagai alat bantu
penginderaan jarak jauh. Dengan berbagai peralatan diperoleh berbagai data yang akhirnya dapat
ditafsirkan dengan metode tertentu.
Tahukah kamu bahwa sistem penginderaan jarak jauh menggunakan
gelombang bunyi itu secara alami dimiliki oleh beberapa jenis hewan?
Ikan paus dan lumba-lumba, misalnya, menggunakan gelombang
infrasonik untuk berkomunikasi satu sama lain. Seekor ikan paus
memancarkan isyarat berupa gelombang infrasonik yang akan diterima
oleh ikan paus lain pada jarak hingga puluhan kilometer.
Sistem navigasi dengan gelombang ultrasonik ternyata dimiliki oleh
kelelawar. Saat terbang, kelelawar memancarkan gelombang ultrasonik
dan mendeteksi kembali pantulannya. Karakteristik gelombang pantulan
yang diterima kembali oleh kelelawar merupakan tindakan kelelawar itu.
Jika yang terdeteksi adalah mangsanya, kelelawar akan segera mengejar dan menangkapnya. Namun, jika
yang terdeteksi adalah dinding batu, misalnya, tentu saja kelelawar akan segera membelok, menghindari
dirinya agar tidak menabrak dinding itu.
Aktivitas
Bunyi Paku
Alat:
1 buku catatan, 1 baki plastik, 1 karet busa, 3 paku dengan ukuran berbeda, 1 pensil yang belum diraut.
Cara Kerja:
1. Pikirkan suara yang akan timbul jika masing-masing paku itu diketok menggunakan pensil.
Akankah bunyi ketiga paku sama atau berbeda? Catatlah prediksimu dalam buku catatan.
2. Letakkan ketiga paku pada karet busa. Uji prediksimu dengan mengetok tiap paku menggunakan
pensil. Untuk memperoleh bunyi yang jelas, ketoklah cukup pelan tapi cepat.lakukan hal ini
bergantian dengan temanmu sehingga kalian berdua bisa mendengar bunyinya.
3. Diskusikan dengan temanmu, apakah ada paku yang menghasilkan bunyi lebih tinggi dibanding
yang lain? Adakah bunyi yang lebih rendah? Tuluslah dekskripsi buyni yang kamu dengar pada
buku catatanmu!
Pertanyaan:
1. Apakah ukuran paku mempengaruhi tinggi-rendah bunyi yang ditimbulkannya?
2. Seandainya paku-paku itu dibuat dari bahan-bahan yang berbeda, apakah jenis bahan
mempengaruhi tinggi-rendah bunyi yang ditimbulkannya?
Kamu Perlu Tahu

16. Studi Kasus
Sonic Boom
Istilah dentuman sonik biasa digunakan untuk menyatakan gelombang kejut yang disebabkan oleh
pesawat supersonik. Dentuman sonik menghasilkan bunyi yang berenergi sangat besar, lebih
menyerupai ledakan. Halilintar merupakan contoh dentuman sonik alami.
Beberapa pesawat tempur dan pesawat penumpang
supersonik memang memilki kecepatan yang dapat
dipacu hingga melampaui kecepatan suara. Pesawat
tempur F-16 dan pesawat penumpang Concorde
mampu melaju dengan kecepatan hingga 2 Mach atau
dua kali kecepatan suara. Pesawat-pesawat semacam itu
dapat menghasilkan dentuman sonik dalam
perjalanannya. Namun, baling-baling pesawat yang
berputar sangat cepat kadang juga bisa menimbulkan
dentuman sonik meskipun kelajuan pesawat tidak
melebihi kecepatan suara.
Pertanyaan Diskusi
1. Apakah yang menyebabkan dentuman sonik itu, gerak melebihi kecepatan suara ataukah getaran
berfrekuensi tinggi?
2. Berbahayakah dentuman sonik itu?

17. Tokoh
Ernst Mach (18 Februari 1838 – 19 Februari 1916)
Ernst Mach lahir di Chirlitz, sebuah wilayah kekaisaran Australia.
Ayahnya adalah seorang guru privat dari keluarga bangsawan
Brethon di Zlin, Moravia bagian selatan setelah lulus dari
Universitas Praha. Hingga usia 14 tahun, Mach dididik di rumah
oleh kedua orang tuanya. Kemudian ia bersekolah di Gymnasium di
Kremsier selama 3 tahun.
Pada tahun 1855 ia masuk Universitas Vienna. Di situ ia
mempelajari fisika danmemperoleh gelar doktornya pada tahun
1860. Pekerjaannya mula-mula terfokus pada efek Doppler pada
cahaya dan bunyi. Pada tahun 1864, ia mendapat tugas sebagai
profesor Matematika di Graz dan pada tahun 1866, ia dilantik
sebagai profesor di bidang fisika. Selama periode itu Mach
melanjutkan pekerjaannya dalam hal psiko-fisika dan persepsi
sensor. Pada tahun 1867, ia dilantik sebagai Guru Besar Fisika
Eksperimen di Universitas Charles-Ferdinand,Praha, dimana ia
tinggal selama 28 tahun.
Hampir seluruh kajian ilmiah Mach berkisar mengenai fisika eksperimen yang difokuskan pada interferensi,
difraksi, polarisasi, dan refraksi cahaya pada medium yang berbeda dengan perlakuan tertentu. Kajian itu segera
diikuti dengan penelitiannya tentang kecepatan supersonik. Makalah Mach mengenai hal ini diterbitkan pada
tahun 1877 dan dengan tepat mendekskripsikan efek bunyi yang teramati selama gerak supersonik sebuah
proyektil (peluru).
Mach memperkirakan adanya gelombang kejut yang berbentuk kerucut di mana proyektil berada pada bagian
puncak kerucut itu. Perkiraan ini akhirnya terbukti secara eksperimen. Rasio laju proyektil terhadap laju bunyi
sekarang ini dikenal sebagai bilangan Mach yang sangat penting di bidang aerodinamika dan hidrodinamika.
Konstribusi utama Mach pada ilmu fisika adalah dekskripsinya tentang gelombang kejut balistik. Ia
mendekskripsikan mekanisme penembusan rintangan udara yang mampat di depan peluru. Dengan menggunakan
metode tertentu, Mach dan putranya, Ludwig berhasil mengambil foto bayangan dari gelombang kejut yang tak
nampak. Selama awal 1890-an, Ludwig berhasil menemukan sebuah interferometer yang memungkinkan
diperolehnya foto yang lebih jelas. Mach juga memberikan konstribusi bagi ilmu psikologi dan fisiologi termasuk
cara penanganan fenomena gestalt, penemuannya tentang pita Mach sebauh pencegahan munculnya satu tipe ilusi
visual tertentu, dan terutama penemuannya tentang fungsi non-akustik telinga bagian dalam yang membantu
pengendalian keseimbangan tubuh manusia.
Pada tahun 1898, Mach mengalami stroke dan pada tahun 1901, ia pensiun dari Universitas Vienna terpilih
sebagai anggota majelis tertinggi parlemen Austria. Ia meninggalkan Vienna pada tahun 1913, pindah ke rumah
putranya di Vaterstetten, dekat Munich di mana ia meneruskan tulisan-tulisannya hingga meninggal pada tahun
1916.

18. Rangkuman
1. Bunyi merupakan gelombang mekanik longitudinal. Sebagai gelombang, bunyi juga mengalami
pemantulan, pembiasan, dan pelenturan.
2. Telinga manusia hanya mampu mendengar gelombang bunyi pdafrekuensi audiosonik, yaitu
frekuensi 20 Hz hingga 20 kHz. Gelombang bunyi berfrekuensi dibawah 20 Hz disebut infrasonik,
sedangkan yang berfrekuensi di atas 20 kHz disebut ultrasonik.
3. Eksperimen Melde bertujuan untuk mengukur cepat rambat bunyi dalam dawai. Cepat rambat bunyi
(v) dalam dawai sebanding dengan akar dari tegang dawai (F) dan berbanding terbalik dengan rapat
massa dawai (μ) sesuai persamaan: v = .
4. Frekuensi harmonik pada dawai dapat ditentukan dengan rumus:
fn = nv/2 ,
dengan fn adalah frekuensi harmonik ke-n , v = cepat rambat bunyi dalam dawai, n = orde harmonik
( harmonik ke-1= nada dasar, harmonik ke-2 = nada atas pertama, harmonik ke-3 = nada atas
kedua,dst), dan adalah panjang dawai.
5. Frekuensi harmonik pada pipa organa terbuka dapat ditentukan dengan rumus:
fn = nv/2 ,
dengan fn adalah frekuensi harmonik ke-n , v = cepat rambat bunyi dalam kolom udara pipa organa,
n = orde harmonik dan adalah panjang kolom pipa organa terbuka.
6. Frekuensi harmharmonik pada pipa organa terbuka dapat ditentukan dengan rumus:
fn = nv/2 ,
dengan fn adalah frekuensi harmonik ke-n , v = cepat rambat bunyi dalam kolom udara pipa organa,
n = orde harmonik dan adalah panjang kolom pipa organa tertutup.
7. Bunyi juga mengalami efek Doppler. Frekuensi bunyi akan teramati lebih tinggi jika sumberbunyi
mendekat dan akan teramati lebih rendah jika sumber bunyi menjauh.
8. Pelayangan bunyi terjadi jika terdapat dua bunyi yang frekuensinya hampir sama. Besar frekuensi
pelayangan merupakan selisih kedua frekuensi bunyi itu,
fpelayangan = ftinggi - frendah
9. Tinggi rendah bunyi ditentukan oleh frekuensinya, sedang kuat lemahnya bunyi ditentukan oleh
amplitudonya.
10.Intensitas gelombang (I ) dinyatakan sebagai daya gelombang (P) per satuan luas permukaan, I =
P/A.
11.Taraf intensitas bunyi dinyatak sebagai TI = log (I/I0), dengan I adalah intensitas bunyi yang diukur
dan I0 adalah intensitas ambang pendengaran (I0 = 10-12
W/m2
).
12.Di bidang teknologi kelautan, sifat pantulan gelombang bunyi digunakan dalam perangkat sonar. Di
bidang meteorologi, bunyi digunakan dalam perangkat SODAR. Di bidang kedokteran, bunyi
digunakan dalam sistem pencitraan ultrasonografi (USG).

19. A. Pilihan Ganda
Pilihlah satu jawaban yang paling tepat!
1. Bunyi merambat dalam bentu
gelombang…
a. elektromagnetik
b. longitudinal
c. tramsversal
d. stasioner
e. seismik
2. Berikut ini yang merupakan contoh
gelombang infrasonik adalah gelombang…
a. radar d. radio
b. seismik e. elektromagnetik
c. kejut
3. Berdasarkan eksperimen Melde, cepat
rambat bunyi dalam dawai dipengaruhi
oleh karakteristik berikut ini, kecuali…
a. massa dawai per satuan panjang
b. rapat massa dawai
c. tegangan dawai
d. jenis dawai
e. amplitudo
4. Seutas dawai homogen sepanjang 15 cm
memilki massa 50 g. jika tegangan dawai
12 N, cepat rambat gelombang bunyi
dalam dawai itu adalah…
a. 2,5 m/s d. 6 m/s
b. 3 m/s e. 8 m/s
c. 5,4 m/s
5. Pada sebuah eksoerimen Melde, seutas
senar tembaga yang rapat massanya μ kg/m
diikat pada satu ujung, sedang ujung
lainnya disangkutkan pada sebuah katrol
yang diberi beban bermassa 1,6 kg. Jika
percepatan gravitasi g = 10 m/s2
, cepat
rambat bunyi dalam senar itu adalah…
a. 2μ-1
d. 16μ-½
b. 4/μ-½
e. 16μ½
c. 4μ-½
6. Alat musik berikut yang menggunakan
sumber bunyi berupa dawai adalah…
a. tifa d. gambang
b. flute e. tamborin
c. sasando
7. Seutas dawai sepanjang 80 cm terikat
kedua ujungnya. Jika dawai itu dipetik dan
dihasilkan frekuensi nada dasar, panjang
gelombang bunyi yang dihasilkan adalah…
a. 0,8 m d. 1,6 m
b. 1,0 m e. 1,8 m
c. 1,2 m
8. Panjang gelombang bunyi pada seutas
dawai adalah λ. Nada atas kedua pada
dawai diperoleh jika panjang dawai sama
dengan…
a. 0,5λ d.2λ
b. λ e. 5λ/2
c. 3λ/2
9. Jika frekuensi nada atas pertama pada
sebuah dawai bernilai 660 Hz, frekuensi
nada dasarnya adalah…
a. 1.320 Hz d. 530 Hz
b. 990 Hz e. 330 Hz
c. 660 Hz
10.Pada pipa organa tertutup yang nada
dasarnya adalah…
a. 0,5 f1 d. 4f1
b. 2f1 e. 5f1
c. 3f1
11.Di antara medium berikut ini yang
memungkinkan bunyi merambat paling
cepat adalah…
a. air murni
b. air garam
c. besi cair
d. kwat tembaga
e. uap alkohol
12.Pada pipa organa terbuka, jika panjang
gelombang bunyi yang dihasilkannya
adalah λ, frekuensi nada dasarnya
diperoleh jika panjang pipa itu sama
dengan…
a. 0,5λ d. 4λ
b.2λ e. 5λ
c.3λ
13.Perbandingan frekuensi nada atas pertama
pipa organa terbuka terhadap nada dasar
pipa organa tertutup adalah 3,5. Jika
panjang pipa organa terbuka 90 cm,
panjang pipa organa tertutup itu adalah…
Evaluasi Bab 2

20. a. 30 cm d. 60 cm
b. 40 cm e. 80 cm
c. 50 cm
14.Di puncak menara dibunyikan sirene
berfrekuensi 850 Hz. Bunyi itu didengar
seorang penerbang dengan frekuensi 1.350
Hz saat pesawatnya mendekati menara.
Jika laju bunyi di udara 340 m/s, laju
pesawat itu…
a. 100 m/s d. 250 m/s
b. 150 m/s e. 300 m/s
c. 200 m/s
15.Seseorang berdiri di pinggir jalan dan
mendengar sirene berfrekuensi 680 Hz dari
ambulans yang meluncur ke arah ia berdiri.
Frekuensi sebenarnya sirene itu 640 Hz.
Jika laju bunyi di udara 340 m/s, laju
ambulans itu adalah…
a. 10 m/s d. 25 m/s
b. 15 m/s e. 30 m/s
c. 20 m/s
16.Di tempat sejauh 2 m dari sumber bunyi
terdeteksi intensitas bunyi 0,0004 W/m2
dan di tempat sejauh x dari sumber bunyi
terdeteksi intensitas 10-14
W/m2
. Jarak x
adalah…
a. 2 m d. 5 m
b. 3 m e. 6 m
c. 4 m
17.Taraf intensitas bunyi di suatu tempat
adalah 60 dB. Jika intensitas ambang
pendengaran 10-12
W/m2
, intensitas bunyi
di situ adalah…
a. 10-6
W/m2
d. 10-14
W/m2
b. 10-8
W/m2
e. 10-16
W/m2
c. 10-12
W/m2
18.Garpu tala bergetar dengan frekuensi 384
Hz. Garpu tala laun bergetar dengan
frekuensi 380 Hz dibawa seorang anak
berlari menjauhi garpu tala pertama. Laju
bunyi di udara 320 m/s. Jika anak itu tidak
mendengar layangan, kecepatan lari anak
itu adalah…
a. 4,05 m/s d. 5,50 m/s
b. 4,51 m/s e. 3,33 m/s
c. 5,03 m/s
19.Empat mobil dihidupkan mesinnya. Taraf
intensitas bunyi mesin masing-masing
mobil adalah 60 dB. Jika log 4 = 0,6021,
taraf intensitas bunyi seluruh mobil
tersebut sekitar…
a. 62 dB d. 68 dB
b. 64 dB e. 70 dB
c. 66 dB
20.Jika jarak pendengar terhadap sumber
bunyi yang berupa titik di udara dilipatkan
x kali, ternyata taraf intensitas bunyi yang
ditangkap pendengar berkurang 7,8 dB.
Jadi harga log x adalah…
a. 0,2400 d. 0,3900
b. 0,2800 e. 0,4800
c. 0,3600

21. B. Uraian
Jawablah dengan tepat!
1. Jika laju bunyi di udara 320 m/s, tentukan frekuensi nada dasar, nada atas pertama, nada atas
kedua untuk pipa organa terbuka sepanjang 40 cm!
2. Seseorang mengendarai motor dengan kecepatan 72 km/jam mendekati mobil yang
membunyikan sirene berfrekuensi 800 Hz. Jik afrekuensi yang diterima orang pengendara motor
itu sebesar 820 Hz dan cepat rambat bunyi di udara 340 m/s, tentukan kecepatan mobil itu
beserta arahnya!
3. Bunyi A dengan frekuensi 240 Hz dan bunyi B dengan frekuensi fB berinterferensi sehingga
terjadi10 pelayangan per sekon. Tentukan besar frekuensi bunyi B!
4. Sebuah sumber bunyi memiliki daya 10π watt. Tentukan (a) intensitas sumber bunyi pada jarak
30 m, dan (b) taraf intensitas bunyi pada jarak 30 m dari sumber bunyi!
5. Satu sirene mempunyai taraf intensitas 90 dB. Jika 10 sirene yang identik dibunyikan serentak,
hitunglah taraf intensitasnya!
C. Tugas
Buatlah artikel tentang salah satu tema berikut ini!
Sonic Boom
Difraksi Bunyi
Warna Bunyi
Jangan lupa untuk mencantumkan sumber informasi/referensi berupa buku teks, jurnal,
majalah maupun situs internet

22. Referensi
Penerbit:
YUDHISTIRA - Purwoko
- Fendi