Menghitung Kecepatan Perambatan Bunyi

Menghitung Kecepatan Perambatan Bunyi – Coba anda perhatikan gambar berikut. Dari gambar tersebut tampak pada saat torak ditekan, tekanan akan diteruskan ke zat cair sehingga kan timbul rapatan. Jika torak ditarik di dalam tabung akan terbentuk regangan.

Gambar 1. Gelombang bunyi berbentuk rapatan dan renggangan.

Seterusnya, jika dilakukan penarikan dan penekanan secara periodik pada zat cair akan terbentuk rapatan-rapatan dan regangan-regangan yang merambat ke kanan. Getaran dari rapatan dan regangan ini merupakan proses perambatan gelombang longitudinal di dalam zat cair. 

Kecepatan perambatan gelombang bunyi dalam zat cair ini bergantung pada interaksi antara molekul dan sifat inersia medium. Interaksi antara molekul-molekul zat cair dinyatakan dengan modulus bulk (B). Modulus Bulk (B) didefinisikan sebagai berikut.

dengan:

ΔP = perubahan tekanan

ΔV = perubahan volume

V = volume

Sifat inersia medium dinyatakan oleh massa jenis mediumnya ( ρ ). Kecepatan perambatan gelombang bunyi di dalam zat cair memenuhi persamaan sebagai berikut.

Contoh Soal

Tentukanlah kecepatan perambatan gelombang bunyi di dalam air. Jika diketahui modulus Bulk air 2,25 × 10⁹ Nm^-2 dan massa jenis air 10³ kgm^-3. Tentukan pula panjang gelombangnya, jika frekuensinya 4 kHz.

Jawaban:

Diketahui:

B = 2,25 10⁹ Nm^-2; = 10³ kgm^-3; f = 4 10³ Hz

Kecepatan perambatan bunyi adalah sebagai berikut.

Panjang gelombang bunyi adalah sebagai berikut.

Bagimanakah jika perambatan bunyi tersebut terjadi di dalam tabung yang berisi gas? Dalam tabung yang berisi gas, modulus gas adalah B = P dengan adalah tetapan Laplace

yaitu, merupakan besaran untuk menunjukkan kapasitas kalor gas pada tekanan tetap dibagi kapasitas kalornya pada volume tetap. P adalah tekanan gas. Kecepatan gelombang bunyi dalam zat gas memenuhi gelombang bunyi dalam zat gas memenuhi persamaan berikut ini.

Contoh Soal

Suatu gas ideal memiliki tekanan 7,4 × 10⁵ Nm-² dan rapat massanya 1,5 kgm^-3. Jika diketahui tetapan Laplace untuk gas tersebut adalah 1,4, tentukan kecepatan perambatan gelombang bunyi dalam gas tersebut.

Penyelesaian:

Diketahui: P = 7,4 × 10⁵ Nm^-2; = 1,5 kgm^-3; = 1,4

Kecepatan perambatan gelombang bunyi

Untuk medium berupa zat padat, modulus Bulk (B) digantikan dengan modulus Young (E) sehingga kecepatan perambatan gelombang bunyi dalam sebuah batang akan memenuhi persamaan sebagai berikut.

E adalah modulus Young sebuah batang bersatuan Nm^-2 dan ρ adalah massa jenis batang bersatuan kgm^-3.

Bahan	Modulus Young (Nm-2)	Modulus Bulk (Nm-2)
Besi	100 × 109	90 × 109
Baja	200 × 109	140 × 109
Kuningan	100 × 109	80 × 109
Aluminium	70 × 109	70 × 109

Contoh

Tentukanlah kecepatan perambatan gelombang bunyi dalam besi yang memiliki modulus Young 2,5 × 10¹¹ Pa dan massa jenis 7,8 10³ kgm^-3.

Jawab:

Diketahui:

E = 2,5 × 10¹¹ Pa; ρ = 7,8 10³ kgm^-3

Kecepatan perambatan gelombang bunyi dalam batang besi adalah

Demikianlah ringkasan dan contoh soal dengan topik Menghitung Kecepatan Perambatan Bunyi. Semoga bermanfaat dan sampai jumpa lagi dengan maglearning.id.