Contoh Soal Kecepatan Perambatan Gelombang Bunyi - Bunyi adalah hal yang sangat dekat dengan kehidupan manusia. Indra yang peka terhadap gelombang bunyi adalah indra pendengaran. Oleh karena itu, kualitas gelombang bunyi akan sangat berpengaruh pada pendengaran manusia, misalnya suara bising yang dapat memekakkan telinga. Nah, pada topik ini kamu akan belajar tentang gelombang bunyi, khususnya mengenai kecepatan perambatannya dalam berbagai medium.
Tentang:
Contoh Soal Fisika
Gelombang bunyi termasuk dalam gelombang mekanik, yaitu gelombang yang membutuhkan medium untuk merambat. Medium perambatan bunyi dapat berupa udara, gas, zat padat, dan zat cair. Gelombang bunyi juga merupakan gelombang longitudinal. Oleh karena itu, proses timbulnya bunyi tidak terlepas dari adanya rapatan dan renggangan. Rapatan dan renggangan pada gelombang bunyi dapat menggetarkan medium-medium yang dilaluinya. Oleh karena medium perambatannya berbeda-beda, maka cepat rambat bunyi pun berbeda-beda.
Cepat rambat gelombang bunyi didefinisikan sebagai kecepatan suatu getaran merambat dari satu partikel ke partikel berikutnya dalam medium. Cepat rambat bunyi dirumuskan dengan:
Keterangan:
v = cepat rambat gelombang (m/s);
λ = panjang gelombang (m); dan
f = frekuensi (Hz).
Secara umum, gelombang bunyi lebih cepat merambat dalam medium yang lebih rapat, sehingga urutan kecepatan gelombang bunyi pada medium dapat kita tuliskan sebagai berikut.
Seperti pada ilustrasi di atas, sampainya bunyi ke telinga pendengar saat di udara dan di dalam air berbeda. Saat di udara, bunyi dapat terdengar dalam waktu 0,05 s, sedangkan saat di dalam air bunyi tersebut akan terdengar dalam waktu 0,01 s. Dari ilustrasi tersebut dapat kita ketahui bahwa kecepatan perambatan bunyi di dalam air lebih besar daripada di udara. Hal ini dikarenakan udara merupakan medium perambatan bunyi yang paling buruk.
Berikut ini penjelasan tentang kecepatan perambatan bunyi pada berbagai medium.
♫ Kecepatan Perambatan Bunyi di Udara
Saat musim hujan, kamu tentu sering melihat kilatan cahaya lalu disusul dengan suara petir bukan? Mengapa kilat dan petir tidak datang bersamaan? Ya, karena petir memerlukan waktu yang lebih lama untuk merambat di udara hingga sampai terdengar di telingamu.
Cepat rambat gelombang bunyi di udara tidak dipengaruhi oleh keras lemahnya bunyi, tetapi dipengaruhi oleh suhu. Pada suhu 0°C, cepat rambat bunyi di udara sekitar 330 m/s, sedangkan pada suhu 20°C, cepat rambat bunyi di udara sekitar 340 m/s. Hubungan antara cepat rambat bunyi di udara dan suhu dapat dituliskan sebagai berikut.
Keterangan:
T = suhu udara (°C); dan
v = cepat rambat bunyi pada suhu T.
♫ Kecepatan Perambatan Bunyi pada Zat Gas
Cepat rambat gelombang bunyi pada zat gas dipengaruhi oleh suhu gas dan jenis partikel yang menyusun gas tersebut. Secara matematis, dirumuskan sebagai berikut.
Keterangan:
v = cepat rambat bunyi di dalam gas (m/s);
P = tekanan gas (N/m²);
γ = konstanta Laplace gas (1,4 untuk diatomik, 1,67 untuk monoatomik);
ρ = massa jenis (kg/m3 );
M = massa satu mol gas (kg/mol);
R = konstanta gas universal (8,31 J/mol K); dan
T = suhu (K).
♫ Kecepatan Perambatan Gelombang Bunyi pada Zat Cair
Cepat rambat gelombang bunyi pada zat cair dipengaruhi oleh modulus bulk dan massa jenis zat cairnya. Secara matematis, dirumuskan sebagai berikut.
Keterangan:
v = cepat rembat gelombang bunyi pada zat cair (m/s);
β = modulus Bulk (N/m²); dan
ρ = massa jenis zat cair (kg/m3 ).
♫ Kecepatan Perambatan Gelombang Bunyi pada Zat Padat
Cepat rambat gelombang bunyi pada zat padat dipengaruhi oleh modulus elastisitas bahan dan massa jenisnya. Secara matematis, dirumuskan sebagai berikut.
Keterangan:
v = cepat rambat gelombang bunyi pada zat padat (m/s);
E = modulus elastisitas bahan (N/m2 ); dan
ρ = massa jenis zat padat (kg/m3 ).
SOAL 1
Cepat rambat gelombang bunyi dipengaruhi oleh getaran medium-medium yang dilaluinya. Getaran medium tersebut disebabkan oleh adanya ....
SOAL 2
Perpindahan gelombang bunyi tiap satuan waktu disebut ....
SOAL 3
Seorang astronout sedang berada di luar angkasa. Komunikasi efektif dengan timnya dapat ia lakukan melalui ....
SOAL 4
Sebuah batu dilemparkan pada sebatang besi yang bermassa jenis 7800 kg/m3 . Jika modulus Young besi adalah 2,5 x 1011 N/m2 , maka cepat rambat gelombang bunyinya pada medium tersebut adalah ....
SOAL 5
Perhatikan daftar massa jenis zat cair berikut.
Rendi sedang melakukan eksperimen tentang cepat rambat gelombang bunyi. Modulus Bulk zat cair yang digunakan adalah 2 x 1015 N/m2 . Jika cepat rambat gelombang bunyi pada zat cair tersebut 1,414 x 106 m/s, maka zat cair yang digunakan Rendi adalah ....
SOAL 6
Suatu gas ideal memiliki tekanan sebesar 5 x 105N/m² dan massa jenis 1,5 kg/m3 . Jika diketahui konstanta Laplace gas tersebut 1,67 dan frekuensi bunyinya 2000 Hz, maka panjang gelombang bunyi di dalamnya adalah ....
SOAL 7
Gas helium memiliki tetapan mol 4 x 10-3 kg/mol. Jika konstanta Laplacenya 1,67, maka cepat rambat gas helium pada suhu 27° C adalah ....
SOAL 8
Gelombang bunyi merambat melalui zat padat yang bermassa jenis 6000 kg/m3 . Zat padat tersebut diberi tekanan sebesar P dan mengalami regangan sebesar x. Jika cepat rambat gelombang bunyi di dalamnya 104 m/s, maka besarnya P dipenuhi oleh ....
SOAL 9
Suatu zat cair memiliki massa jenis 800 kg/m3 . Jika zat cair tersebut memiliki modulus Bulk 1,2 x 109 N/m2 dan panjang gelombang bunyi yang dihasilkan 100 cm, maka frekuensi gelombang bunyi di dalamnya adalah ....
SOAL 10
Pada medium gas yang sama, cepat rambat gelombang bunyi dapat dipengaruhi oleh ....
Tidak ada komentar:
Posting Komentar