Fisika Materi Sumber-Sumber Bunyi : Dawai-Pipa Organa-Garpu Tala
Guru : Arnel Hendri, S,Pd, M. Si Kompetensi Inti KI 1 Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya KI 2 Menghayati dan mengamalkan perilaku jujur, disiplin, tanggungjawab, peduli (gotong royong, kerjasama, toleran, damai), santun, responsif dan pro-aktif dan menunjukkan sikap sebagai bagian dari solusi atas berbagai permasalahan dalam berinteraksi secara efektif dengan lingkungan sosial dan alam serta dalam menempatkan diri sebagai cerminan bangsa dalam pergaulan dunia KI 3 Memahami, menerapkan, menganalisis dan mengevaluasi pengetahuan faktual, konseptual, prosedural, dan metakognitif berdasarkan rasa ingin tahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan humaniora dengan wawasan kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait penyebab fenomena dan kejadian, serta menerapkan pengetahuan prosedural pada bidang kajian yang spesifik sesuai dengan bakat dan minatnya untuk memecahkan masalah KI 4 Mengolah, menalar, menyaji, dan mencipta dalam ranah konkret dan ranah abstrak terkait dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri serta bertindak secara efektif dan kreatif, dan mampu menggunakan metoda sesuai kaidah keilmuan
Kompetensi Dasar 2.1
3.1 4.1
Menunjukkan perilaku ilmiah (memiliki rasa ingin tahu; objektif; jujur; teliti; cermat; tekun; hatihati; bertanggung jawab; terbuka; kritis; kreatif; inovatif dan peduli lingkungan) dalam aktivitas sehari-hari sebagai wujud implementasi sikap dalam melakukan percobaan , melaporkan, dan berdiskusi Menerapkan konsep dan prinsip gelombang bunyi dan cahaya dalam teknologi Merencanakan dan melaksanakan percobaan interferensi cahaya.
RINGKASAN MATERI Bunyi merupakan gelombang mekanik yang tidak dapat merambat dalam hampa udara. Bunyi termasuk dalam gelombang longitudinal, Yang merambat pada bunyi adalah energi. Medium tempat merambatnya bunyi adalah zat padat, cair dan gas, Bunyi merambat dari suhu tinggi ke suhu rendah.
Arnel Hendri, S,Pd, M. Si
Batas frekuensi yang didengar oleh telinga manusia normal dari 20 Hz sampai 20.000 Hz disebut daerah audio. Untuk frekuensi lebih kecil dari 20 Hz disebut daerah infrasonik dan untuk frekuensi lebih besar dari 20.000 Hz disebut daerah ultrasonik. Tinggi rendahnya nada tergantung pada frekuensi, keras lemahnya bunyi tergantung pada amplitudo.Nada adalah bunyi yang frekuensi beraturan (garpu tala, seruling). Desah adalah bunyi yang frekuensinya tidak teratur (tiupan angin). Gema adalah bunyi yang terpantul.Kecepatan bunyi tidak tergantung pada frekuensi, tekanan dan panjang gelombang bunyi, dimana :
π£ = ππ Kecepatan tergantung pada zat perantara. 1. Sumber β Sumber Bunyi : a. Dawai b. Pipa organa c. Garpu tala a. Dawai Contoh alat musik yang menggunakan dawai adalah biola dan gitar. Persamaan pada dawai jika kedua ujung diikat : π π= π π=
πΉ π
F ΞΌ f= Ξ»
Jika panjang gelombang (Ξ») berubah dan cepat rambat (v) gelombang melalui dawai tetap, frekuensi nada yang dihasilkan oleh dawai dapat ditulis secara umum : π ππ = ππ n = 0, 1,2, 3, 4, 5, β¦. π β πΆ a. Nada dasar
1
Dari gambar πΏ = 2 π0 π0 = 2πΏ π0 =
Arnel Hendri, S,Pd, M. Si
π£ 2πΏ
b. Nada atas I
πΏ = π1 πΏ π π£ =π1 = π1 π£ 2π£ π1 = = πΏ 2πΏ c. Nada atas dua
3 πΏ = π2 2 π£ π2 = π2 3π£ π2 = 2πΏ Secara Umum : πΏ=
π +1
2πΏ
ππ , ππ = π +1 π£ ππ = ππ π+1 π£ ππ = 2πΏ n= 0, 1,2, 3, 4, 5, β¦. π β πΆ Nada dasar n= 0 π+1 π£ 0+1 π£ π£ π0 = = = 2πΏ 2πΏ 2πΏ Nada atas 1, n=1 π+1 π£ 1 + 1 π£ 2π£ ππ = = = 2πΏ 2πΏ 2πΏ f0: f1 : f2: β¦ : 1 : 2 : 3: β¦ 2
Arnel Hendri, S,Pd, M. Si
b. Pipa organa 1) Pipa organa terbuka a) Nada dasar
1
Dari gambar πΏ = 2 π0 π = 2πΏ π£ π0 = 2πΏ b) Nada atas satu
πΏ
=
π
πΏ = π1 π£ π1 = π1 π£ π1 = πΏ c) Nada atas dua
3 π 2 2 π£ π2 = π2 3π£ π2 = 2πΏ πΏ=
Arnel Hendri, S,Pd, M. Si
Secara Umum : π+1
πΏ=
2
ππ , ππ =
2πΏ π+1
S=n+1 p=n+2 s = jumlah simpul dan P = jumlah perut. π£ ππ π+1 π£ ππ = 2πΏ n= 0, 1,2, 3, 4, 5, β¦. π β πΆ Nada dasar n= 0 π+1 π£ 0+1 π£ π£ π0 = = = 2πΏ 2πΏ 2πΏ Nada atas 1, n=1 π+1 π£ 1+1 π£ π£ ππ = = = 2πΏ 2πΏ πΏ f0: f1 : f2 : β¦ : 1 : 2 : 3 : β¦ ππ =
2) Pipa organa tertutup a) Nada dasar
Dari gambar dapat ditulis: 1
πΏ = 4 π0 π0 = 4πΏ π£ π0 π£ π0 = 4πΏ π0 =
b) Nada atas pertama
Arnel Hendri, S,Pd, M. Si
,
3
πΏ = 4 π1 , π1 = π£ π1 = π1 π£ π1 = π1 3π£ π1 = 4πΏ c)
4πΏ 3
Nada atas kedua
5
πΏ = 4 π2 , π2 = π£ π2 = π2 π£ π2 = π2 5π£ π2 = 4πΏ
4πΏ 5
Rumus umum untuk pipa organa tertutup : ο· πΏ=
2π +1 4 π£
ππ
ο· ππ = π = π
L = panjang kolom udara
2π +1 π£ 4πΏ
n = 0, 1, 2, 3, ...
ο· p=n+1 p = jumlah perut ο· s=n+1 s = jumlah simpul fo : f1 : f2 : .. = 1 : 3 : 5: ...
Arnel Hendri, S,Pd, M. Si
c. Garpu tala Apabila garpu tala kita getarkan dekat tabung berongga yang tidak beralas dan tidak bertutup yang dimasukkan tegak lurus ke dalam bejana yang berisi air, maka pada tabung tersebut dapat terjadi resonansi. Tabung tersebut berfungsi sebagai pipa organa tertutup. Resonansi yaitu : peristiwa ikut bergetarnya suatu benda karena getaran sumber bunyi lain.Syarat terjadinya resonansi : frekuensi sumber bunyi sama dengan frekuensi tabung (pipa organa tertutup). Kegunaan resonansi untuk menentukan cepat rambat bunyi diudara. Resonansi dapat terjadi pada saat posisi tabung memiliki jarak ujung atas tabung dan 1
3
5
permukaan air (L) memiliki nilai tertentu. πΏ1 = 4 π, πΏ2 = 4 π, πΏ3 = 4 π. Jadi L yang dirubah sedangkan f atau π tetap. Secara matematis dapat ditulis : 1 πΏπ = 2π β 1 π 4 πΏπ = Panjang kolom udara (ujung terbuka dan tertutup) n = 1, 2, 3 Contoh Soal Suatu garpu tala dengan frekuensi 550 Hz digetarkan di dekat suatu tabung gelas berisi air yang tinggi permukaannya dapat diatur. Resonansi akan terjadi bila jarak permukaan air dari ujung tabung adalah β¦. (kecepatan bunyi di udara 330 m s -1) (1). 0,15 m (2). 0,30 m
(3). 0,45 m (4). 0,60 m
SUMBER : SIPENMARU 1984 Penyelesaian : Diketahui : f = 550 Hz v = 330 m s-1 Ditanya: πΏπ = β― ? Jawab : π£
330
ο π = π = 550 π = ο πΏπ = 2π β 1
1
3 β110 5 β110
π = 0,6π
π 1 1 1 πΏ1 = 2 β 1 β 1 π = π = β 0,6π = 0,15π 4 4 4 1 3 3 πΏ2 = 2 β 2 β 1 π = π = β 0,6π = 0,45π 4 4 4 1 5 5 πΏ3 = 2 β 3 β 1 π = π = β 0,6π = 0,75π 4 4 4 Pernyataan (1) dan (3) benar Jawaban : B
Arnel Hendri, S,Pd, M. Si
4
