MAKALAH FISIKA KELAS 12 : GEJALA GELOMBANG

BAB I
PENDAHULUAN
1.1  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. Perambatan gelombang dalam medium tidak diikuti oleh perambatan media, tapi partikel-partikel mediumnya akan bergetar. Perumusan matematika suatu gelombang dapat diturunkan dengan peninjauan penjalaran suatu pulsa. Dilihat dari ketentuan pengulangan bentuk, gelombang dibagi atas gelombang periodik dan gelombang non periodik. Gelombang mekanik adalah sesuatu yang dapat dibentuk dan dirambatkan dalam zat perantara bahan elastis. Sebagai contoh khusus diantaranya adalah gelombang bunyi dalam gas, dalam zat cair dan dalam zat padat. Gelombang Elektromagnetik perambatan secara transversal antara medan listrik dan medan magnet ke segala arah.

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 disebabkab oleh gelombang tetapi lebih disebabkan oleh perbedaan suhu pada air laut. Dalam kehidupan sehari-hari kita tidak poernah lepas dari apa yang disebut dengan Gelombang dan Bunyi. Gelombang adalah getaran yang merambat. Sedang Bunyi adalah salah satu gelombang, yaitu gelombang longitudinal. Jadi gelombang dan bunyi saling berhubungan karena bunyi merupakan salah satu bagian dari gelomnag yaitu  gelombnag Longitudinal atau gelombnag yang gelombang yang arah rambatnya sejajar atau berimpit dengan arah getarnya.
Bayangkan saja bila dalam kehidupan ini tidak ada Gelombang maka kita tidak akan pernah menemui apa yang disebut dengan suara, cahaya, gelombang radio, gelombang TV, sinar – X, dan sinar gamma. Apabila tidak ada Gelombang maka kitta tidak aka nada kehidupan karena cahaya tidak Matahari tidak akan sampai ke Bumi,selain itu hidup ini kan sepi tanpa  suara.Oleh karena itu, berdasarkan uraian latar belakang di atas, maka penulis bermaksud membuat suatu tulisan mengenai Gelombang dan Bunyi agar kita lebih memahami tentang Gelombnag dan Bunyi.

1.2  Rumusan Masalah
1.      Apa pengertian gelombang?
2.      Apa yang dimaksud gelombang transfersal dan gelombang longitudinal?
3.      Apa yang dimaksud gelombang berjalan dan gelombang stasioner?
4.      Apa sajakah sifat sifat yang dimiliki gelombang?
5.      Bagaimana gelombang bunyi dan penjelasannya ?
1.3  Tujuan Penulisan
1.      Untuk mengetahui pengertian gelombang.
2.      Untuk mengetahui gelombang transfersal dan gelombang longitudinal.
3.      Untuk mengetahui gelombang berjalan dan gelombang stasioner.
4.      Untuk mengetahui sifat sifat yang dimiliki gelombang.
5.      Untuk mengetahui gelombang bunyi dan penjelasannya.








BAB II
PEMBAHASAN
2.1  Pengertian Gelombang
Gelombang merupakan suatu getaran (gangguan) yang merambat. Sedangkan getaran itu sendiri merupakan gerakan bolak-balik dalam suatu interval waktu tertentu. Gelombang berbeda dengan materi. Selama perambatannya (selama menjalar), gelombang hanya memindahkan energi, sementara materi selama berpindah selalu memindahkan massa dan energinya. Macam – macam gelombang adalah sebagai berikut :
1. Berdasarkan arah rambat gelombang terhadap arah getarnya :
(a)  Gelombang transversal yaitu arah rambatnya tegak lurus dengan arah
rambatnya.
Contoh : gelombang pada tali yang digetarkan naik – turun
(b) Gelombang longitudinal yaitu arah rambatnya searah dengan arah getarnya.
Contoh : gelombang bunyi

2. Berdasarkan perlu tidaknya medium dalam perambatannya :
(a)  Gelombang mekanik yaitu memerlukan medium dalam perambatannya
Contoh : gelombang pada slinki, gelombang pada air, dan gelombang
bunyi.
(b)  Gelombang elektromagnetik _ tidak memerlukan medium dalam
Perambatannya.
Contoh : gelombang cahaya, gelombang radio, dan sinar X
3. Berdasarkan perubahan amplitudo :
(a) Gelombang berjalan yaitu amplitudonya tetap.
(b) Gelombang stasioner yaitu amplitudonya berubah.

2.2  Persamaan Dasar Gelombang
Misalkan gelombang merambat dengan kecepatan v, maka dengan menggunakan rumus jarak s = v t diperoleh:
λ = v T       atau     v =  
Dengan  v = Cepat rambat gelombang (m/s)
               λ = Panjang gelombang (m)
               T = Periode (s)

Freakuensi (f) dalam satuan Hertz (Hz) adalah kebalikan dari periode (T), sehingga diperoleh hubungan :



Kemiripan antara getaran dan gelombang adalah keduanya sama – sama memiliki
besaran periode, frekuensi, dan amplitudo. Perbedaannya adalah gelombang memiliki besaran panjang sedangkan getaran tidak.
Contoh
Sebuah gelombang pada permukaan air dihasilkan dari suatu getaran yang frekuensinya 30 Hz. Jika jarak antara puncak dan lembah gelombang yang berturutan adalah 50 cm, hitunglah cepat rambat gelombang tersebut!
Penyelesaian :
Diketahui : f = 30 Hz , ½ λ = 50 cm à λ = 100 cm = 1 m
Ditanya : v = ..?
Jawab : v = λ.f = 1.30 = 30 m/s
Latihan
Sebuah pemancar radio bekerja pada gelombang 1,5 m. Jika cepat rambat gelombang radio 3.108 m/s, pada frekuensi berapakah stasion radio tersebut bekerja!
2.3  Gelombang Transversal
Pada gelombang transversal, yang merambat adalah bukit dan bentuk lembah. Perambatan bukit atau lembah hanya dapat terjadi pada zat yang kenyal/elastik. Oleh karena itu, gelombang transversal hanya dapat merambat melalui zat padat.

Grafik simpangan – kedudukan gelombang transversal :

Keterangan :
Ø  Puncak gelombang adalah titik – titik tertinggi pada gelombang (b dan f ).
Ø  Dasar gelombang adalah titik – titik terendah pada gelombang (d dan h).
Ø  Bukit gelombang adalah lengkungan obc atau efg.
Ø  Lembah gelombang adalah cekungan cde atau ghi.
Ø  Amplitudo (A) adalah nilai mutlak simpangan terbesar yang dapat dicapai partikel (bb1 atau dd1).
Ø  Panjang gelombang (λ) adalah jarak antara dua puncak berurutan (bf) atau jarak antara dua dasar berurutan (dh).

Grafik simpangan – waktu gelombang transversal
Ø  Keterangan :
Periode (T) adalah selang waktu yang diperlukan untuk menempuh dua puncak yang berurutan atau selang waktu yang diperlukan untuk menempuh dua dasar yang berurutan.



2.4  Gelombang Longitudinal
Pada gelombang longitudinal, yang merambat adalah bentuk rapatan dan renggangan. Rapatan dan renggangan dapat terjadi pada semua zat. Oleh karena itu, gelombang longitudinal dapat merambat pada semua zat (padat, cair, gas).
Gambar gelombang longitudinal



Ket : Gelombang longitudinal berupa rapatan dan renggangan sepanjang slinki. Panjang gelombang adalah jarak antara dua pusat rapatan yang berdekatan (AC) atau jarak antara dua pusat renggangan yang berdekatan (BD).

Apabila kita ingin menggambarkan gelombang longitudinal sebagai gelombang transversal (untuk keperluan tertentu atau mempermudah pemahaman), kita dapat menggambarkannya sebagai berikut :
Puncak gelombang merupakan pusat rapatan dan dasar gelombang merupakan pusat renggangan.

2.5  Gelombang Berjalan Dan Gelombang Stasioner
Jika salah satu tali kita ikatkan pada beban yang tergantung pada pegas vertical, dan pegas kita getarkan naik turun, maka getaran pegas akan merambat pada tali. Jika diamati secara seksama maka amplitudo (simpangan maksimum) dari gelombang yang merambat pada tali selalu tetap. Gelombang seperti ini disebut gelombang berjalan.
Ada juga gelombang yang amplitudonya selalu berubah (dalam kisaran nol sampai nilai maksimum tertentu). Gelombang spserti ini disebut gelombang stasioner.

2.5.1        Gelombang Berjalan
Misalkan titik asal getaran O talah bergetar naik – turun selama t sekon. Persamaan gelombang untuk titik O sesuai dengan Persamaan simpangan getaran harmonik sederhana dengan sudut fase awal q0 = 00, yaitu:
(1.3)
(1.4)
φ adalah fase gelombang untuk titik asal getaran O.
Pada saat titik asal getaran O telah bergetar selama t sekon, berapa lamakah titik P pada tali yang berjaraj x dari O telah bergetar ? karena gelombang merambat ke kanan, maka tentu saja O bergetar lebih dahulu dari P. Bila cepat rambat gelombang adalah v, maka waktu yang diperlukan gelombang untuk merambat dari O ke P adalah jarak OP dibagi v. Jadi, jika titik O telah bergetar selama t sekon, maka titik P telah bergetar selama tp = t – x/v. Fase getaran naik – turun di P akibat gelombang dari O adalah :
Karena vT = λ, maka (1.5)

Dengan memasukkan φp dari Persamaan (1.5) ke Persamaan (1.3) kita peroleh :
Tetapkan , dengan k disebut bilangan gelombang dan =  disebut frekuensi sudut, maka Persamaan di atas dapat kita tulis dalam bentuk :
y = A sin ( 
Dengan
A  =  amplitudo getran di titik asal O (m)
t    =  lama titik asal O telah bergetar (s)
k   =  bilangan gelombang (m-1)
  =  frekuensi sudut (s-1 atau rad s-1)
x   =  jarak titik sembarang P dari titik asal O
y   =  simpangan getaran di titik sembarang P

secara umum, Persamaan simpangan getaran di suatu titik sembarang pada tali (misalnya titik P). yang berjarak x dari titik asal getaran ada dua bentuk, yaitu:


y = ±A sin 2(                        (1.6)
y = )                         (1.7)
   =                                  
Dengan fase gelombang ( )
Catatan :
• Tanda negatif dalam sinus diberikan untuk gelombang berjalan yang merambat ke kanan, sedang tanda positif diberikan untuk gelombang berjalan yang merambat ke kiri
• Tanda positif pada A diberikan jika titik asal getaran O untuk pertama kalinya bergerak ke atas, sedang tanda negatif pada A diberikan jika titik asal getaran O untuk pertama kalinya bergerak ke bawah
• Untuk titik asal getaran berlaku x = 0

Rumus cepat untuk menghitung cepat rambat gelombang. Misalkan Persamaan umum gelombang adalah y = A sin ( t − kx) dengan :
 adalah koefisien t dan k adalah koefisien x, sehingga cepat rambat gelombang (v) dapat kita nyatakan dengan rumus cepat berikut:
Contoh
Persamaan simpangan gelombang berjalan y = 10 sin  (0,5t-2x). Jika x dan y dalam meter dan t dalam secon, cepat rambat gelombangnya ?
Dik = y = 10 sin  (0,5t-2x).
Dit = v...?
Jawab :
V= 
V = 0,5/2=0,25m/s

Soal : persamaan simpangan gelombang berjalan memenuhi y = 0,05 sin(16 t+4x). Cepat rambat gelombangnya adalah ?
2.5.2        Gelombang Stasioner
Seringkali  dua atau lebih gelombang bunyi hadir pada tempat yang sama seperti pada saat dua orang sedang bercakap – cakap.
Contoh gambar pertemuan dua gelombang:

Keterangan :
a) Dua buah gelombang dengan amplitudo yang sama dan kedua pulasanya mengarah ke atas. Tampak kedua gelombang saling mendekati.
b) Kedua pulsa bertindihan sempurna sehingga amplitudonya menjadi 2x amplitudo masing – masing pulsa semula
c) Kedua pulsa saling menjauh kembali dan amplitudonya kembali ke amplitudo semula.
Keterangan :
d) Dua buah gelombang dengan amplitudo yang sama, pulsa pertama mengarah keatas sedangkan pulsa kedua mengarah ke bawah.
e) Kedua pulsa bertindihan sempurna, sehingga sesaat saling meniadakan dan gelombang menjadi lurus.
f) Kedua pulsa saling menjauh kembali dan amplitudonya kembali ke amplitudo semula, namun dalam hal ini arah pulsanya merupakan kebalikan dari arah pulsa semula, seperti tampak pada gambar.
Penjumlahan bersama dari masing – masing pulsa adalah satu contoh dari sebuah konsep umum yang dikenal sebagai Prinsip Superposisi Linear, yaitu:
Ketika dua gelombang atau lebih datang secara bersamaan pada tempat yang sama, resultan gangguan adalah jumlah gangguan dari masing – masing gelombang.
Prinsip ini dapat diaplikasikan pada semua jenis gelombang, termasuk gelombang bunyi, gelombang permukaan air, dan gelombang elektromagnetik seperti cahaya.
Gelombang Stasioner / Gelombang Berdiri / Gelombang Diam adalah hasil pertemuan antara gelombag datang dengan gelombang pantul yang memiliki frekuensi dan amplitudo yang sama.
Seperti yang telah kita ketahui bahwa gelombang datang yang merambat ke kanan dinyatakan oleh y1 = A sin (kx - w t), sedangkan gelombang pantul yang merambat kekiri dan dibalik (berlawanan fase) dapat dinyatakan oleh y2 = A sin (kx + w t).
Pertemuan dua gelombang ini menghasilkan gelombang stasioner seperti yang dapat
dilihat pada gambar.
Garis yang tidak terputus menunjukka gelombang datang, sedangkan garis yang terputus-putus menunjukkan gelombang pantul.

Untuk menghitung simpangan di titik sembarang P yang terletak sejauh x dari ujung tetap digunkanan cara sebagai berikut :
Keterangan :
y = simpangan partikel pada gelombag stasioner oleh ujung tetap.
A = amplitudo gelombang berjalan.
As= amplitudo gelombang stasioner.
x = jarak partikel dari ujung tetap.

2.6  Sifat-Sifat Gelombang
2.6.1        Dispersi Gelombang
Dispersi Gelombang adalah perubahan bentuk gelombang ketika gelombang merambat melalui suatu medium.
Kebanyakan medium nyata dimana gelombang merambat dapat kita dekati sebagai medium nondispersi yang maksudnya apabila gelombang melaluinya, tidak akan mengalami perubahan bentuk gelombang. Contih dari medium nondispersi adalah udara dan ruang vakum.
2.6.2        Pemantulan Gelombang
Pemantulan gelombang adalah pembalikan arah rambat gelombang karena membentur suatu medium atau pembatas. Pada peristiwa pemantulan gelombang, ada dua kemungkinan yang dapat terjadi pada fase gelombang pantul. Apabila gelombang itu merambat dalam medium yang kurang rapat dan sampai pada batas medium yang lebih rapat, maka fase gelombang pantul akan berbeda 0,5 dengan fase gelombang datang. Dalam hal ini gelombang datang dikatakan mengalami perubahan fase 0,5. Misalnya gelombang yang merambat di dalam udara akan mengalami perubahan fase pada saat dipantulkan oleh permukaan air (batas antara air dan udara), sehingga fase gelombang pantul berbeda 0,5 dengan fase gelombang datang. Sebaliknya, apabila gelombang itu merambat di dalam medium yang lebih rapat dan sampai pada bidang batas medium yang kurang rapat, maka fase gelombang pantul akan sama dengan fase gelombang datang. Dalam hal ini gelombang datang dikatakan tidak mengalami perubahan fase. Misalnya, cahaya yang merambat di dalam air tidak akan mengalami perubahan fase pada saat terjadinya pemantulan oleh udara (bidang batas antara air dengan udara), sehingga fase gelombang pantul sama dengan fase gelombang datang.

2.6.3        Pembiasan Gelombang
Pembiasan gelombang adalah pembelokan rambat gelombang karena melalui dua medium yang memiliki kerapatan yang berbeda. Perubahan panjang gelombang menyebabkan pembelokan gelombang, seperti diperlihatkan pada foto pembiasan gelombang lurus sewaktu gelombang lurus mengenai bidang batas antara tempat yang dalam ke tempat yang dangkal dalam suatu tangki riak. Pembelokan gelombang dinamakan pembiasan.
Persamaan umum yang berlaku untuk pembiasan gelombang adalah :
 (1.22)
Dengan :  i          = sudut datang,
  r         = sudut bias,
  v1       = cepat rambat gelombang dalam medium 1 (m/s),
  v2       = cepat rambat gelombang dalam medium 2 (m/s),
  n        = indeks bias medium 2 relatif terhadap medium 1.

Perhatikan persamaan (1-22), jika sinar dating dari tempat yang dalam ke tempat yang dangkal maka :
v1 < v2
 >1
Sin i > sin r atau sin r < sin i
r < i
Pengertian indeks bias :
Besaran pada persamaan (1-22) adalah indeks bias medium 2 relatif terhadap medium 1. Jika indeks bias medium 2 adalah n2 dan indeks bias medium 1 adalah n1, maka n dapat kita tulis sebagai :
(1.23)
Jika n dalam persamaan (1-22) kita gantikan dengan n di atas, dan ambil sudut datang i =  dan sudut bias r =  , kita peroleh 
Soal
Jika gelombang cahaya datang dari udara menuju air. Hitung sudut bias jika sudut datang 30⁰ dan indeks bias air 1.33 !
Diketahui :
i= 30⁰
n2 = 1.33
n1 = 1 (indeks bias udara = 1)
ditanya :
r . . . ?

jawab :
sin 30/ sin r = 1,33/1
r = 22,1⁰
jadi sudut bias sebesar 22,1 ⁰

2.6.4        Difraksi Gelombang
Difraksi gelombang adalah lenturan gelombang yang disebabkan oleh adanya penghalang berupa celah sempit. Celah bertindak sebagai sumber gelombang berupa titik, dan muka gelombang yang melalui celah dipancarkan berbentuk lingkaran – lingkaran dengan celah tersebut sebagai pusatnya.
2.6.5        Interferensi Gelombang
Interferensi gelombang adalah pengaruh yang ditimbulkan oleh gelombang-gelombang yang berpadu. Pada saat dua gelombang membentuk gelombang stasioner, pada titik – titik tertentu yang disebut perut, kedua gelombang saling memperkuat (interferensi konstruktif), dan pada titik – titik tertentu yang disebut simpul, kedua gelombang saling memperlemah atau meniadakan (interferensi destruktif) Interferensi konstruktif apabila kedua gelombang sefase, sedangkan interferensi destruktif terjadi jika kedua gelombang berlainan fase.
2.6.6        Polarisasi Gelombang
Polarisasi gelombang hanya terjadi pada gelombang transversal, jadi polarisasi tidak terjadi pada gelombang bunyi yang merupakan gelombang longitudinal. Gelombang terpolarisasi linear jka getaran dari gelombang tersbut selalu terjadi dalam satu arah saja. Arah ini disebut arah polarisasi. Pada gelombang longitudinal (misalnya gelombang bunyi), arah getarnya selalu sama dengan arah merambatnya sehingga arah memanjang celah tidak akan mempengaruhi gelombang, berbeda halnya pada gelombng transversal yang akan terserap sebagian rambatnya apabila melalui celah memanjang.
2.6.7        Efek Dopller
Efek Doppler : bila sumber bunyi dan pengamat saling bergerak relative satu terhadap lainnya (mendekati atau menjauhi) maka frekuensi yang diterima pengamat tidak sama dengan frekuensi yang dipacarkan oleh sumber.
Apabila sumber gelombang dan pengamat bergerak relative saling mendekati, pengamatakan menerima frekuensi gelombang yang lebih tinggi daripada frekuensi yang dipancarkan sumber gelombang.
Apabila sumber gelombang dan gelombang bergerak relative saling menjauhi, pengamat akan menerima frekuensi gelombang yang lebih rendah daripada frekuensi yang dipancarkan sumber gelombang.


2.7  Pengertian Gelombang Bunyi
Bunyi merupakan gelombang mekanik yang dalam perambatannya arahnya sejajar dengan arah getarnya (gelombang longitudinal).Gelombang bunyi merupakan gelombang mekanis longitudinal”. Hal ini berarti bahwa bunyi memerlukan medium untuk merambat. Medium perambatan bunyi dapat berupa zat padat ataupun fluida(zat alir, meliputi zat cair dan gas).Partikel-partikel bahan yang mentransmisikan sebuah gelombang seperti itu berosilasi di dalam arah penjalaran gelombang itu sendiri. Gelombang bunyi juga merupakan gelombang longitudinal. Jadi, arah getaran partikel medium gelombang bunyi sejajar dengan arah perambatannya.
Ada suatu jangkauan frekuensi yang besar dimana dapat dihasilkan gelombang mekanis longitudinal dan gelombang bunyi adalah dibatasi oleh jangkauan frekuensi yang dapat merangsang telinga dan otak manusia kepada sensasi pendengaran. Jangkauan ini adalah kira- kira 20 siklus/ detik ( atau 20 Hz) sampai kira- kira 20.000 Hz dan dinamakan jangkauan suara yang dapat didengar (audible range).Persepsi manusia terhadap bunyi terkait dengan karakteristik bunyi yang dapat dirasakan. Secara umum ada dua karakteristik bunyi yang mampu dirasakan oleh manusia, yaitu keras–lemahnya bunyi dan tinggi rendahnya bunyi. keras–lemahnya bunyi terkait dengan amplitude dan energy gelombang bunyi tersebut.

2.8  Syarat-Syarat Adanya Gelombang Bunyi
2.8.1 Sumber Bunyi
Benda-benda yang dapat menghasilkan bunyi disebut sumber bunyi. Contoh sumber bunyi adalah berbagai alat musik, seperti gitar, biola, piano, drum, terompet dan seruling.
2.8.2 Zat Perantara (Medium)
Gelombang bunyi merupakan gelombang longitudinal yang tidak tampak. Bunyi hanya dapat merambat melalui medium perantara. Contohnya udara, air, dan kayu. Tanpa medium perantara bunyi tidak dapat merambat sehingga tidak akan terdengar. Berdasarkan penelitian, zat padat merupakan medium perambatan bunyi yang paling baik dibandingkan zat cair dan gas.
2.8.3 Pendengar
Bunyi dapat didengar apabila ada pendengar. Manusia dilengkapi indra pendengar, yaitu telinga sebagai alat pendengar.
Getaran yang berasal dari benda-benda yang bergetar, sampai ke telinga kita pada umumnya melalui udara dalam bentuk gelombang. Karena gelombang yang dapat berada di udara hanya gelombang longitudinal, maka bunyi merambat melalui udara selalu dalam bentuk gelombang longitudinal. Kita perlu ingat bahwa gelombang longitudinal adalah perapatan dan perenggangan yang dapat merambat melalui ketiga wujud zat yaitu : wujud padat, cair dan gas.

2.9  Macam-Macam Gelombang Bunyi
Menurut Ruwanto(2007)menuyimpulkan bahwa,”gelombang bunyi dapat dikelompokkan menjadi tiga yaitu gelombang infrasonik, gelombang audio (audiosonik) dan gelombang ultrasonik”.
1.      Gelombang Infrasonik
Gelombang infrasonik adalah gelombang bunyi yang frekuensinya kurang dari 20 Hz. Gelombang ini tak dapat dideteksi oleh telinga manusia. sebagai contoh sumber-sumber gelombang infrasonic yaitu gempa bumi ( aktivitas seismik ) dan aktivitas gunung berapi (aktivitas vulkanik ). Gelombang infrasonik dari aktivitas seismik ataupun vulkanik juga mampu dideteksi oleh binatang – binatang di sekitarnya. Oleh karena itu biasanya sebelum terjadinya bencana berupa gunung meletus ataupun gempa bumi, binatang-binatang itu lebih dulu bermigrasi atau berpindah dari lokasi tersebut. Meskipun tak mampu mendeteksinya, ternyata manusia memiliki reaksi tertentu terhadap adanya gelombang infrasonic. Beberapa penelitian para ahli menunjukkan bahwa seseorang yang berada di sekitar gelombang infrasonik akan cenderung merasa cemas, gelisah, ngeri dan merasakan sesuatu keanehan emosi.
2.      Gelombang audio
Gelombang audio merupakan gelombang bunyi yang frekuensinya 20 Hz hingga 20.000 Hz. Gelombang audio ini misalnya dihasilkan oleh alat musik, percakapan, tumbukan antar benda, serta semua getaran bunyi yang bunyinya mampu didengar manusia.
3.      Gelombang ultrasonik
Gelombang ultrasonik merupakan gelombang bunyi dengan frekuensi diatas 20.000 Hz. Gelombang bunyi ini juga tak mampu terdengar oleh manusia. Beberapa binatang mampu mendeteksi gelombang ultrasonic ini, seperti, anjing, tikus, lumba-lumba dan kelelawar. Ada banyak manfaat gelombang ultrasonic misalnya di bidang medis dan industry. Di bidang medis gelombang ini dapat digunakan untuk mencitrakan janin yaitu dengan ultrasonografi (USG ) dan juga untuk membersihkan gigi. Di bidang industri , gelombang ini dapat digunakan untuk melakukan uji tak rusak atau Non Destructive Testing (NDT)
2.10      Cepat Rambat Gelombang Bunyi
Cepat rambat bunyi ialah jarak yang ditempuh oleh gelombang bunyi setiap satu satuan waktu. Cepat rambat bunyi diselidiki oleh ilmuwan Belanda yang bernama Van Beek dan Moll. VanBeek dan Moll menghitung besarnyacepat rambat bunyi yang dirumuskan :
  V = s/t

Dimana : 
V =cepat rambat bunyi (m/s) 
S = jarak (m) 
t= waktu (s)
jika diketahui frekuensi (f), panjang gelombang (λ) atauun periode (T) dari suatu gelombang bunyi. Maka cepat rambat gelombang bunyi dapat ditentukan menggunakan persamaan :
V = λ x f, atau V = λ / T
cepat rambat bunyi berbeda pada masing-masing medium. Cepat rambat bunyi paling besar pada zat padat, dan paling kecil pada zat gas. Cepat rambat bunyi bergantung pada suhu. Contoh Cepat rambat bunyi pada rel kereta api 6000 m/s, cepat rambat bunyi pada air yang bersuhu 0 ⁰C 1500 m/s, cepat rambat bunyi pada udara yang bersuhu 0 ⁰C 330m/s, sepat rambat bunyi pada udara yang bersuhu 25 ⁰C 340 m/s. 
Pada malam hari suara kereta api terdengar lebih jelas daripada pada siang hari, hal ini disebabkan pada malam hari suhu permukaan bumi lebih kecil daripada suhu di udara. Bunyi merambat lebih lambat pada suhu rendah sehingga pada malam hari suara kereta api tidak menyebar ke atas tetapi menyebar di permukaan bumi.

Cepat rambat bunyi dimanfaatkan untuk mengukur kedalaman air laut, bisa di hitung dengan rumus:

S = ½ Vt 

Dimana 
S = kedalaman laut (m) 
V = kecepatan rambat bunyi dalam air (m/s) 
t = waktu yang diperlukan (s).

Jika gelombang bunyi merambat melalui fluida seperti udara atau air, cepat rambat bunyi dihitung menggunakan rumus :

Jika gelombang bunyi merambat melalui batang padat dan panjang maka cepat rambat bunyi dihitung menggunakan rumus :

Contoh soal :
Jika cepat rambat bunyi 320 m/s, tentukan frekuensi dan periode gelombang bunyi jika panjang gelombang 10 meter.

diketahui :       ν = 320 m/s
λ = 10 m

ditanya            :           a. f. . . ?
b. T . . . ?

jawab :

a.          V = λ x f
f= V / λ
f= 320/10
f= 32Hz

b.         V = λ / T
T = λ / V
T = 10/320
T = 1/32 sekon
Soal latihan :
Sebuah kapal akan mengukur kedalaman laut menggunakan perangkat suara. Jika bunyi ditembakkan ke dasar laut, bunyi pantul diterima setelah 4 detik. Tentukan kedalaman laut tersebut jika cepat rambat bunyi 2000 m/s?

2.11 Efek Doppler
Fenomena perubahan frekuensi karena pengaruh gerak relatif antara sumber bunyi dan pendengar, pertama kali diamati oleh Christian Doppler. Jika antara sumber bunyi dan pendengar tidak ada gerakan relatif, maka frekuensi sumber bunyi dan frekuensi bunyi yang didengar oleh seseorang adalah sama. Namun, jika antara sumber bunyi dan si pendengar ada gerak relatif, ternyata antara frekuensi sumber bunyi dan frekuensi bunyi yang didengar tidaklah sama. Suatu contoh, misalnya ketika Anda naik bis dan berpapasan dengan bis lain yang sedang membunyikan klakson, maka akan terdengar suara yang lebih tinggi, berarti frekuensinya lebih besar dan sebaliknya ketika bis menjauhi anda, bunyi klakson terdengar lebih rendah, karena frekuensi bunyi yang didengar berkurang. Peristiwa ini dinamakan Efek Doppler.

Jadi, Effek Doppler adalah peristiwa berubahnya harga frekuensi bunyi yang diterima oleh pendengar (P) dari frekuensi suatu sumber bunyi (S) apabila terjadi gerakan relatif antara P dan S. Oleh Doppler dirumuskan sebagai :
Dengan :
fP = frekuensi yang didengar oleh pendengar (Hz)
fS = frekuensi yang dipancarkan oleh sumber bunyi (Hz)
vP = kecepatan pendengar (m/s)
vS = kecepatan sumber bunyi (m/s)
v = kecepatan bunyi di udara (340 m/s)         
Tanda + untuk vP dipakai bila pendengar bergerak mendekati sumber bunyi.
Tanda - untuk vP dipakai bila pendengar bergerak menjauhi sumber bunyi.
Tanda + untuk vS dipakai bila sumber bunyi bergerak menjauhi pendengar.
Tanda - untuk vS dipakai bila sumber bunyi bergerak mendekati pendengar.
Vp = 0, pendengar diam.
Vs = 0, sumber bunyi diam.
Jika kelajuan angin tidak diabaikan maka digunakan persamaaan : 
  
dimana νa adalah kelajuan angin dengan perjanjian tanda sebagai berikut:
+ νa jika angin mengarah dari sumber bunyi menuju pendengar
−    νa jika angin mengarah dari pendengar ke sumber bunyi

Contoh saol:
Mobil ambulan memancarkan sirine dengan frekuensi 500 Hz bergerak denan kecepatan 20 m/s berjalan sepanjang jalan raya. Jika cepat rambat bunyi di udara 330 Hz dan kelajuan angin 5 m/s searah gerak ambulan. Tentukan frekuensi yang di dengar oleh pengamat yang duduk di tepi jalan ketika ambulan bergerak menjauhi pengamat ?

Diketahui:          fs = 500 Hz
V = 330 m/s
Vs = 20 m/s
Vp = 0 m/s (pengamat diam)
Va = 5 m/s
Ditanya :         fp. . . ?
Jawab :
            =  
= 
= 471.83Hz

Soal latihan :
Ani berdiri di tepi jalan. Dari kejauhan datang sebuah mobil ambulan bergerak mendekati Ani, kemudian lewat di depannya, 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 Ani ?

2.12 Gelombang Bunyi Pada Dawai Dan Pipa Organa

2.11.1 Dawai
Pada senar atau dawai pada gitar kedua ujungnya terikat dan jika digetarkan akan membentuk suatu gelombang stasioner. Getaran ini akan menghasilkan bunyi dengan nada tertentu, tergantung pada jumlah gelombang yang terbentuk pada dawai tersebut. Pola gelombang stasioner ketika terjadi nada dasar (harmonik pertama), nada atas pertama (harmonik kedua) dan nada atas kedua (harmonik ke tiga) ditunjukkan pada Gambar 3.6.
Gambar 3.6. Pola Panjang Gelombang pada Dawai.
Keterangan :    a). Nada dasar
                        b). Nada atas 1
                        c). Nada atas 2 dst...
 Frekuensi nada yang dihasilkan tergantung pada pola gelombang yang terbentuk. Secara umum, ketiga panjang gelombang di atas dapat dinyatakan dengan persamaan :
(3.8)
 Dengan demikian, frekuensi nada yang dihasilkan dawai memenuhi persamaan :
(3.9)
 Keterangan :
v
:
Cepat rambat gelombang pada dawai (m/s)
fn
:
Frekuensi nada ke-n (Hz)
λn
:
Panjang gelombang ke-n (m)
L
:
Panjang dawai (m)
n
:
Bilangan yang menyatakan nada dasar, nada atas ke-1, dst. (0, 1, 2, ...)

Contoh soal :

Seutas dawai panjangnya 80 cm. Berapakah panjang gelombang nada atas pertama, kedua dan ketiga ?

Diketahui :       L = 80 cm = 0,8 m
            Ditanya:                 
Jawab :  a. 
                        λ = L
                           = 0,8 m


b. 
c. 


2.11.2 Pipa Organa Terbuka
Jika pipa organa ditiup, maka udara-udara dalam pipa akan bergetar sehingga menghasilkan bunyi. Gelombang yang terjadi merupakan gelombang longitudinal. Kolom udara dapat  beresonansi, artinya dapat bergetar. Kenyataan ini digunakan pada alat musik yang dinamakan Organa, baik organa dengan pipa tertutup maupun pipa terbuka. Pola gelombang untuk nada dasar  ditunjukkan pada Gambar 3.7. Panjang kolom udara (pipa) sama dengan ½ (jarak antara perut berdekatan).
Gambar: 3.7. Organa Terbuka
Pipa organa terbuka merupakan sebuah pipa yang terbuka di kedua ujungnya. Hubungan antara Lb (panjang pipa organa terbuka) dan (panjang gelombang) bisa dirumuskan ?

Lb = (n+1) 

Ket : dengan n adalah 0 jika terjadi nada dasar, 1 jika terjadi nada atas 1, 2 ika terjadi nada atas 2 dst.

2.11.2 Pipa Organa Tertutup
jika ujung pipa organa tertutup, maka pipa organa itu disebut pipa organa tertutup. Pada ujung pipa tertutup, udara tidak bebas bergerak, sehingga pada ujung pipa selalu terjadi simpul. Tiga keadaan resonansi di dalam pipa organa tertutup ditunjukkan pada Gambar 3.8.
Gambar 3.8. Organa Tertutup
Pipa organe tertutup adalah pipa yang salah satu ujungnya tertutup. Hubungan antara Lt (panjang pipa organa tertutup) dan (panjang gelombang) bisa dirumuskan ?

Lt = (2n+1) 

Ket : dengan n adalah 0 jika terjadi nada dasar, 1 jika terjadi nada atas 1, 2 ika terjadi nada atas 2 dst.

2.13 Intensitas Bunyi
Intensitas didefinisikan sebagai energi yang dipindahkan tiap satuan luas tiap satuan waktu. Karena energi tiap satuan waktu kita ketahui sebagai pengertian daya, maka intensitas bisa dikatakan juga daya tiap satuan luas. Secara matematis :
I = 
Keterangan :
I
:
Intensitas bunyi (W/m2)
P
:
Energi tiap waktu atau daya (W)
A
:
Luas (m2)
R
:
Jarak dari sumber bunyi (m)

2.14 Taraf Intensitas Bunyi
Taraf intensitas bunyi adalah tingkat kenisingan sumber bunyi yang terdengar oleh pengamat pada jarak tertentu. Telinga manusia adalah detektor  bunyi yang peka yang mampu mendengar bunyi dengan selang intensitas yang lebar yaitu sekitar     . Secara matematis, taraf intensitas bunyi didefinisikan sebagai :
(3.24)
Keterangan :
TI
:
Taraf intensitas bunyi (desiBell disingkat dB)
I
:
Intensitas bunyi (W/m2)
I0
:
Intensitas ambang pendengaran manusia (10-12 W/m2

Untuk n buah sumber bunyi identik, misalnya ada n sirine yang dinyalakan bersama-sama, maka besarnya taraf intensitas bunyi dinyatakan sebagai :
(3.25)
TI1 adalah taraf intensitas bunyi untuk satu buah sumber.
Jika didengar di dua titik yang jaraknya berbeda, besar intensitas bunyi di titik ke-2 bisa dinyatakan sebagai :
(3.26)

Contoh
Sebuah sumber bunyi bergetar dengan daya 10π watt, berapakah intensitas dan taraf intensitasnya pada jarak 10 cm? L0 = 10-12watt.m-2.
Dik =      P = 10 watt
               R = 10 Cm = 10-1
                    L0 = 10-12watt.m-2.
Dit =      A. I = ?
               B.TI = ?
Jawab ...                                                 B.
A. 



.

BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
1.      Gelombang merupakan suatu getaran (gangguan) yang merambat. Sedangkan getaran itu sendiri merupakan gerakan bolak-balik dalam suatu interval waktu tertentu.
2.      Gelombang bunyi merupakan gelombang mekanik longitudinal yang artinya gelombang bunyi membutuhka medium untuk merambat secara sejajar getarannya.
3.      Gelobambang paling baik merambat pada medium padat dan paling buruk pada medium gas. Cepat rambat ini dipengaruhi oleh kerapatan medium-medium tersebut.
4.      Cepat rambat bunyi di laut (medium cair) dipengaruhi oleh suhu, salinitas, tekanan dan kedalaman, serta densitas atau kerapatan.
5.      Secara umum, kecepatan gelombang ditentukan oleh panjang gelombang dan frekuensinya atau jarak tempuh dan waktu (v = λ.f). Dalam zat cair, kecepatan ini dipengaruhi oleh modulus axial dan densitas.
















DAFTAR PUSTAKA

Kanginan, Marthen. 2006. IPA FISIKA UNTUK SMP KELAS VIII. Jakarta : Erlangga
   Yahya, Iwan. 2005. Pengantar Akustik. Surakarta : UNS
Adiwarsito. 2009. Gelombang Bunyi. http://www.adiwarsito.files.wordpress.com. Diakses     tanggal 20/05/2015/pukul 21.00 WIB
Anonim. 2009. Cepat Rambat Gelombang Bunyi. http://www.crayonpedia.org. Diakses          tanggal 20/05/2015/pukul 20.00 WIB
Anonim. 2011. Cepat Rambat Gelombang. http://www.blogger.com. Diakses tanggal 20/05/201/ pukul 21.00 WIB

Bagikan Artikel ini