Gelombang Bunyi : Pengertian, Rumus, Soal dan Pembahasannya

Gurubagi.com. Gelombang bunyi termasuk dalam materi fisika kelas 11. Berikut ini akan kita bahas gelombang bunyi, mulai dari pengetian, rumus dan soal dan pembahasannya.

Bunyi itu sendiri merupakan gelombang yang dihasilkan dari getaran, kemudian dirambatkan melalui medium atau bunyi bisa bergetar dari medium dan interaksi tumbukan antar molekul udara.

Dengan kata lain gelombang Bunyi adalah gelombang yang merambat melalui medium tertentu. Gelombang bunyi merupakan gelombang mekanik yang digolongkan sebagai gelombang longitudinal.

Adapun sumber bunyi yang berbeda akan menghasilkan warna bunyi yang berbeda. Contoh gelombang bunyi yaitu gitar, sasando, kecapi, dan biola. Contoh diatas adalah gelombang bunyi yang dihasilkan dari getaran dawai.

Berdasarkan rentang frekuensinya, gelombang bunyi dibedakan menjadi:

Infrasonik, gelombang bunyi yang memiliki frekuensi < 20 Hz.
Audiosonik, gelombang bunyi yang memiliki frekuensi antara 20–20.000 Hz. Frekuensi inilah yang dapat didengar oleh telinga manusia.

3. Ultrasonik, gelombang bunyi yang memiliki frekuensi > 20.000 Hz. Hewan yang dapat mendengar gelombang bunyi ini ialah anjing dan kelelawar.

Rumus gelombang bunyi

Gelombang bunyi merambat dengan kecepatan tertentu. Kecepatan bunyi bervariasi antara 330 m/s hingga 5.400 m/s.Adapun rumus dari kecepatan bunyi adalah:

Keterangan:

v = cepat rambat bunyi (m/s)

s = jarak tempuh (m)

Karena bunyi merupakan gelombang, maka cepat rambat bunyi dapat dituliskan sebagai berikut:

Keterangan

v = cepat rambat bunyi (m/s)

λ = panjang gelombang

f = frekuensi (Hz)

Cepat rambat bunyi tergantung medium yang dilaluinya, seperti berikut

1. Melalui zat padat

Gelombang bunyi dapat merambat melalui zat padat. Contoh medium rambatan zat padat yaitu alumunium, baja, kaca, dan lain-lain. Rumus menghitung cepat rambat bunyi yang merambat melalui zat padat adalah sebagai berikut:

Keterangan:

v = cepat rambat bunyi (m/s)

E = modulus young (N/m²), Modulus young (E ) merupakan ukuran kekakuan suatu bahan zat padat. Nilai modulus young zat padat berbeda-beda

ρ = massa jenis (Kg/m³)

2. Melalui udara atau gas

Gelombang bunyi juga dapat merambat melalui medium udara atau gas. Di udara, kecepatan bunyi bergantung pada suhu udara dan jenis-jenis partikel yang menyusun udara tersebut. Rumus kecepatan bunyi di udara (gas) dapat dituliskan:

Keterangan :

v = cepat rambat bunyi (m/s)

γ = konstanta adiabatik

R = konstanta umum gas (8,31 joule/mol K)

T = suhu mutlak gas (K)

M = massa relatif gas (kg/mol)

3. Melalui zat cair

Cepat rambat bunyi dalam zat cair bergantung pada modulus Bulk (B) dan kerapatan atau massa jenis dari zat tersebut.

Medium zat cair dapat berupa air, raksa, helium cair, dan lainnya. Rumus untuk menghitung cepat rambat bunyi dalam zat cair adalah sebagai berikut:

Keterangan :

v = cepat rambat bunyi (m/s)

B = modulus Bulk (N/)

ρ = massa jenis zat (kg/)

baca : Gelombang Bunyi : Pengertian, Klasifikasi dan sifat-sifatnya

Soal dan Pembahasan gelombang bunyi

Nomor 1

Iwan mendengar bunyi dengan panjang gelombang sebesar 10 meter. Jika cepat rambat bunyi di udara adalah 340 m/s, tentukan:

a. frekuensi sumber bunyi yang di dengan iwan

b. periode sumber bunyi tersebut

Pembahasan :

Diketahui:

𝝀 = 10 m

v = 340 m/s

Ditanyakan :

a. f

b. T

Jawab :

a. f

karena ynag dicari frekuensi (f), maka rumus menjadi

f = v / λ

f = 340 / 10

f = 34 Hz

b. T = 1/f

T = 1/34 sekon

Soal nomor 2

Diketahui suatu gelombang dengan panjang gelombang 0,75 m. merambat dengan kecepatan 150 m/s., tentukan frekuensinya?

Pembahasan:

Diketahui:

λ = 0,75 m

v = 150 m/s

Ditanyakan:

f = ….?

Jawab :

v = λ.f

f = v/λ

f = 150/0,75 = 200 Hz

Soal nomor 3

Sebuah baja memiliki nilai modulus young sebesar adalah 2,0 x 10¹¹ Pa dan massa jenisnya 7,8 x 10³ kg/m³, tentukan cepat rambat gelombang bunyi dalam batang logam yang terbuat dari baja tersebut!

Diketahui:

E = 2,0 x 10¹¹ Pa

ρ = 7,8 x 10³ kg/m³

Ditanyalan : v = …. ?

Jawab:

maka :

Soal nomor 4

Sebuah batang alumunium memiliki nilai Modulus Young sebesar 7,0 .10¹⁰ N/m² dengan masssa jenis 2.700 kg/m³, maka tentukan kecepatan merambat gelombang bunyi batang aluminium tersebut!

Pembahasan :

Diketahui :

E = 7,0 .10¹⁰ N/m²

ρ = 2.700 kg/m³

Ditanyakan :

v ?

Jawab :

Maka :