Hai ! Jumpa lagi, pada posting hari ini. Bising? Apa yang ada di benak anda tentang kata itu? Misal, jika pada suatu ketika di saat anda disibukkan dengan berbagai macam aktivitas, dan membutuhkan konsentrasi tinggi, tiba-tiba terdengar suara yang menggangu, seperti bising sehingga membubarkan konsentrasi anda atau di kala anda lelah, dan membutuhkan istirahat setelah melakukan aktivitas panjang yang melelahkan tiba-tiba ada suara yang membangunkan istirahat anda bersamaan mimpi-mimpi indah anda. Ihh…..!!!! Kesal? Jengkel? Menggerutu?
Gambar 1. Tinnitus efek kebisingan dalam jangka panjang. Diambil dari http://www.endutz.tk Apakah anda mempunyai ekspresi yang sama dengan orang di gambar tersebut? Pada gambar, orang tersebut sakit akibat efek kebisingan yang relatif lama, semoga itu tidak terjadi pada anda. Saya yakin tak hanya anda yang akan melakukan reaksi semacam itu, pastinya semua orang pun akan melakukan hal yang sama. Dan itu wajar… Mungkinkah anda akan terpikir untuk menjadi salah satu fans dari tolak bising…!!??
Gambar 2. Tolak kebisingan. Diambil dari http://muslimahsangpengembara.blogspot.com
Gelombang bunyi yang merugikan mungkin tak begitu saja bisa dihilangkan karena kebisingan kadang timbul dari aktivitas manusia itu sendiri. Gelombang bunyi yang merugikan dapat menimbulkan efek fisiologis dan psikologis bagi manusia. Dalam kenyataan, gelombang bunyi yang terus-menerus itu akan banyak mengalami hambatan sehingga terjadi penurunan energi yang terdistribusikan. Energi yang hilang tersebut nantinya akan dikonversi (perubahan dari sistem satu ke sistem yang lain) dalam bentuk panas. Hambatan itu berupa redaman. Sedikit memberi anda gambaran mengenai redaman sebuah gelombang datar, yang ditunjukkan dengan garis paralel.
Gambar 3. Redaman pada gelombang datar Sebuah gelombang datar yang lewat, dimana ada lapisan ketebalan dx, sehingga terjadi penurunan intensitas gelombang bunyi. Bisa dikatakan penurunan intensitas sebanding dengan ketebalan lapisan yang dapat ditulis persamaannya sebagai berikut. -dI = mIdx ...(1) m disini merupakan suatu konstanta redaman dalam medium. Persamaan differensialnya
I0 berubah secara konstan. Anda dapat mengkaitkan, dengan penurunan intensitas gelombang bunyi maka akan mempengaruhi penurunan tekanan. Ini berarti akar pangkat dua tekanan suara sama dengan amplitudo tekanan udara memiliki persamaan
. Maka sebanding dengan akar kuadrat dari
intensitas, tekanan suara pada pada bidang harmonik adalah
Jika redaman diperhitungkan. Persamaan dapat ditulis sebagai berikut.
Persamaan ini akan semakin jelas, jika anda menggabungkan m/2 dan k menjadi bilangan kompleks gelombang angular:
Anda dapat menggunakan persamaan (4), dengan memperpanjang bilangan gelombang angularnya. Menurut perbedaan mekanisme khususnya pada mediumnya, penyebab redaman dibagi menjadi tiga, yaitu:
1. Redaman dalam gas Teringat akan kompresi (pemberian tekanan tinggi) dan rarefaction (penjernihan) dari gas, membawa gelombang bunyi yang disertai dengan variasi suhu. Untuk menghitungnya, anda dapat menggabungkan persamaan
dan …(7) Berlaku untuk nilai konstan p0, ρ0, T0. Sehingga dapat ditulis …(8) Atau …(9) θ menunjukkan “suhu bunyi” yang mana variasi suhu. Dengan hasil akhir adalah …(10) Oleh karena itu suhu bunyi bervariasi pada fase dengan tekanan bunyi p. Persamaan ini didasarkan pada asumsi bahwa semua perubahan adiabatik (setiap perubahan terjadi tidak mengurangi bagian itu sendiri). Pada kenyataannya, akan terjadi sedikit pertukaran berupa panas
diantara elemen volume yang berdekatan, karena bahan tanpa konduktivitas (kemampuan menghantarkan listrik) panas. Sebagai akibatnya, spasial dan temporal yang bervariasi fluks panas akan berkembang sebanding dengan negatif gradien suhu θ suara, dapat terlihat pada gambar
Gambar 4. Fluk panas dalam gelombang bunyi. Terlihat kecenderungan untuk memperlancar distribusi temperatur. Proses ini tidak reversible (dapat dibalik), maka konduksi panas memiliki kecenderungan untuk tingkat keluar semua perbedaan suhu
Gambar 5. Dekomposisi (penguraian) deformasi (perubahan) sepihak ke kompresi seragam dan deformasi geser. dan terkait dengan mereka, semua perbedaan tekanan. Komponen terkait redaman yang konstan. …(11) ν menunjukkan konduktivitas panas panas menengah dan Cv tertentu di volume konstan. Karena jenis deformasi gas elemen media terjadi dalam gelombang bunyi longitudinal, sehingga dapat dilihat gambar sbb.
Gambar 6. Gelombang longitudinal.
terjadi penekanan searah dan ekspansi (perluasan). Seperti digambarkan dalam Gambar 5 deformasi ini dapat dibayangkan terdiri dari kompresi seragam dan deformasi geser elemen volume awalnya kubik. Sekarang setiap aliran geser dalam fluida dikaitkan dengan kerugian gesekan karena viskositas (kekentalan) medium. Sebagai mth komponen kental dari redaman konstan meningkat dengan kuadrat dari frekuensi: … (12) η adalah viskositas konstan dalam gas. Kedua mekanisme penyerapan bersama-sama biasanya disebut sebagai 'klasik redaman 'atau' penyerapan klasik 'karena mereka dapat dijelaskan pada dasar materi terus menerus. Mereka menggambarkan redaman yang sebenarnya dengan benar untuk gas monoatomik, yaitu untuk gas mulia. Untuk gas dengan molekul yang terdiri dari lebih dari satu atom tambahan efek yang diamati, yaitu ‘molekuler redaman’ yang seringkali jauh melebihi komponen klasik. Untuk memahami yang satu ini, anda harus menyadari bahwa kandungan panas dari gas atau cairan identik dengan energi gerak acak molekul. Sekarang molekul gas yang terdiri paling sedikit dua atom memiliki beberapa kemungkinan untuk menyimpan yang menggerakkan dan termal energi. Pertama: dapat dipindahkan secara keseluruhan, kedua: ia dapat memutar seperti benda tegar sekitar pusat gravitasinya, dan akhirnya
(a) Translasi
(b) Rotasi
(c) Getaran
Gambar 7. Kemungkinan gerakan molekul poliatomik. (S. Hirzel Verlag, Stuttgart.) bergetar terhadap satu sama lain. Ketiga jenis gerak translasi, rotasi dan getaran, dibahas dalam Gambar 7 untuk dua atom molekul. Jika gas berada dalam kesetimbangan termal, panas total terdistribusikan di berbagai energi. Jika beberapa energi panas tiba-tiba diberi gas dari luar, misalnya, dengan kompresi tibatiba, seluruh energi tambahan pertama akan disimpan dalam gerak translasi, setelah diulang distribusi bertahap antara semua energy akan berlangsung sampai tibalah pada keseimbangan baru. Penundaan akan keseimbangan baru dikarenakan re-distribusi energi dicapai oleh tumbukan molekul, proses yang, tentu saja, membutuhkan waktu. Jika pasokan energi bervariasi sinusoida maka energi menyimpan translasi berikut seketika perubahan eksternal yang
dikenakan. Sedangkan kadar energi dari rotasi, dan getaran yang tertinggal belakangan. Proses ini dikenal sebagai relaksasi atau, lebih tepatnya, termal relaksasi. Dapat kita lihat bersama-sama model listrik dari suatu proses relaksasi adalah rangkaian sederhana yang ditunjukkan pada gambar sbb.
Gambar 6. Model Relaksasi Listrik Salah satu kapasitor berhubungan langsung dengan terminal rangkaian sedangkan satu lagi dihubungkan secara seri dengan sebuah resistor. Muatan kapasitos di kiri merupakan translasi, bereaksi dengan tegangan pada terminal, sedang muatan kapasitor yang lainnya mengikuti variasi tegangan. Pada frekuensi sangat tinggi tangan kanan kapasitor tidak menanggapi yang terlihat oleh fluktuasi tegangan. Kerugian rangkaian disebabkan oleh arus yang mengalir melalui resistor yang sebanding dengan perbedaan antara tegangan kedua kapasitor. Energi yang hilang dalam satu periode osilasi diabaikan di frekuensi sangat rendah dan frekuensi sangat tinggi. Oleh karena itu kerugian per periode yang terbesar pada beberapa frekuensi medium dengan waktu konstan . Pertimbangan ini memberitahu bahwa relaksasi termal dapat dianggap sebagai beberapa jenis internal, konduksi panas tergantung pada frekuensi yang berhubungan dengan banyak kerugian energi, sama seperti konduksi panas normal. Pada kerugian tersebut, intensitas gelombang datar akan menurun dalam satu panjang gelombang oleh faktor dengan …(13) Selain itu, relaksasi disertai gas ‘kaku’ dengan peningkatan frekuensi yang memanifestasikan (mewujudkan) dirinya sebagai peningkatan kecepatan suara menurut …(14) Konstanta waktu
dalam persamaan ini disebut waktu relaksasi, dimana ε konstan adalah
'kekuatan relaksasi' yang mencirikan fraksi energi tertinggal dan yang sebagian besar dalam kisaran beberapa persen. Isi dari kedua persamaan diwakili dalam gambar sbb.
Gambar 7. Redaman per panjang gelombang. Redaman gelombang suara di udara disebabkan oleh relaksasi getaran dari molekul oksigen dan nitrogen. Untuk oksigen murni relaksasi frekuensi sekitar 50 Hz. Yang lainnya konstituen dari udara bergantian frekuensi, relaksasi terhadap nilai yang lebih tinggi. A partikel memiliki efek yang kuat dalam hal ini adalah karena air terlarut di udara. Untuk alasan ini redaman suara di udara menunjukkan ketergantungan pada kelembaman. Dalam Gambar 8 penurunan tingkat tekanan suara per kilometer diplot logaritmis sebagai fungsi dari frekuensi, parameter kurva adalah kelembaban relatif udara. Perlu dicatat bahwa kuantitas diplot di diagram ini adalah atenuasi D per satuan panjang dan tidak, seperti persamaan (13) dan Gambar 7, redaman per panjang gelombang. Hal ini terkait dengan redaman m konstan
-1
Dimana m dinyatakan dengan satuan m .
Gambar 8. Redaman udara (dalam dB / km) pada 20 ˚C dan tekanan normal. Parameter: relatif kelembaban: (a) 0%, (b) 10%, (c) 40%, (d) 100%.
2. Redaman dalam cairan
Mengenai sifat serap, cairan yang paling dapat diklasifikasikan menjadi tiga kelompok. Untuk cairan dari kelompok pertama semua penyerapan suara 'klasik' menurut persamaan (11) dan (12). Anggota kelompok ini adalah cairan monoatomik seperti merkuri dan logam cair lainnya, selanjutnya beberapa gas cair lain, misalnya oksigen, hidrogen atau nitrogen. Yang terakhir ini pada prinsipnya memiliki panas rotasi dan getaran, tetapi karena suhu rendah 'beku' jadi tidak dapat berpartisipasi dalam penyimpanan panas. Cairan dari kelompok kedua dicirikan oleh konstanta redaman tinggi yang melebihi besarnya satu klasik dalam beberapa kasus. Karakteristik dari kelompok ini adalah koefisien redaman temperatur positif. Penyerapan kelebihan materi-materi ini disebabkan gas poliatomik untuk relaksasi termal dari molekul. Contoh cairan tersebut benzena, toluena, heksana, karbon tetraklorida, dan karbon disulfida. Kelompok ketiga terdiri dari cairan yang menunjukkan beberapa molekul kecenderungan untuk asosiasi, yaitu untuk menjadi kompleks yang lebih besar. Contoh seperti bahan cairan di mana suatu modifikasi monomer berada dalam kesetimbangan dengan sebuah dimer satu, atau molekul yang bersifat polar, yang menguntungkan mirip dengan yang di kristal urutan tertentu. Dalam cairan sangat terkait ada bahkan mungkin dua bagian pengepakan yang dalam kesetimbangan. Contoh yang paling penting dari jenis terakhir adalah air, contoh lebih lanjut alkohol, fenol atau anilin. Konstanta redaman biasanya dua kali untuk tiga kali nilai klasik, dan memiliki koefisien suhu negatif. Kelebihan bahan redaman kelompok ini disebabkan struktur untuk ' relaksasi 'oleh perintah molekul yang berbeda disertai dengan kepadatan kemasan yang berbeda dari molekul. Oleh karena itu, sebuah eksternal disebabkan kompresi atau perluasan. Proses ini berlangsung pada tinggi tetapi namun hingga kecepatan. Oleh karena itu pembentukan keseimbangan baru terjadi dengan menunda beberapa. Fakta ini menunjuk ketergantungan frekuensi dari redaman kelebihan seperti yang diberikan dalam persamaan (13) atau sebagai digambarkan pada Gambar 7. Selain proses penyerapan dibahas sejauh ini terdapat banyak efek khusus dari yang kita sebut, penyerapan suara di elektrolit air karena pentingnya dalam suara bawah air. Hal ini disebabkan oleh disosiasi elektrolitik garam terlarut dalam air laut yang terjadi dalam beberapa langkah. The berbagai disosiasi produk daam tekanan dan kesetimbangan bergantung pada temperature yang bergeser secara berkala dalam satu atau arah lain dengan gelombang suara. Oleh karena itu elektrolit menawarkan contoh lain dari relaksasi struktur; magnesium sulfat, misalnya, menunjukkan redaman maksimum (per panjang gelombang) di sekitar 100 kHz dan 100 MHz.
3. Redaman dalam padatan Anda bisa memulai dengan satu kristal tunggal, dan tak ada cacat Kristal dari kisi kristal yang sengaja. Dislokasi cacat baris di mana baik bidang kisi-kisi tidak menemukan kelanjutan (dislokasi tepi) atau dimana kisi pesawat tidak benar terkait satu sama lain (dislokasi ulir). Kedua jenis cacat diperlihatkan pada Gambar 9, dan garis titik-titik tanda yang disebut garis dislokasi.
Gambar 8. Dislokasi pada Kristal (a) edge dislokasi (b) screw dislokasi Sebuah garis dislokasi dapat dipindahkan tegak lurus ke ekstension dengan relatif rendah elastis menekankan sampai terjebak di sebuah cacat kisi terisolasi atau di baris lain dislokasi. Sebuah kristal riil dapat dianggap diselingi dengan jaringan garis dislokasi dihubungkan satu sama lain. Setiap tegangan geser akan merusak setiap bagian dari baris ke dalam lingkaran melengkung. Karena massa molekul dipindahkan dalam proses ini, kita dapat atribut massa tertentu untuk dislokasi baris. Selanjutnya, dislokasi adalah wilayah energi elastis meningkat berjuang untuk mencapai jumlah minimum energi dan karenanya untuk tetap lurus. Oleh karena itu berperilaku dengan cara yang sama sebagai string menggeliat. Ketika berosilasi sekitar nya istirahat posisi garis dislokasi memancarkan gelombang suara sekunder energi yang ditarik dari energi gelombang primer. Secara teknis logam tidak selalu homogen, tetapi terdiri dari berbagai kristalit kecil yang berbeda, ukuran bentuk dan orientasi yang mungkin juga berbeda dalam komposisi kimia. Jika gelombang suara menembus seperti polikristalin materi seperti yang ditunjukkan pada Gambar 9, pada setiap batas butir tertentu sebagian energi adalah dibelokkan dari arah semula.
Gambar 9. Hamburan suara dalam polikristalin.
Jika biji-bijian dimensi yang besar dibandingkan dengan panjang gelombang akustik proses ini sebagian besar terdiri dari refleksi dan refraksi. Namun, jika mereka lebih kecil atau jauh lebih kecil daripada panjang gelombang proses yang berlaku adalah difraksi atau hamburan. Gelombang sekunder yang tercermin atau tersebar lagi, dan lagi dari atas butir lain dll, akhirnya membentuk beberapa kebisingan latar belakang yang tidak ada
hubungannya dengan yang asli gelombang, energi mereka baru saja kehilangan. (Efek serupa terjadi dengan cahaya menembus kabut) Ketergantungan atenuasi frekuensi konstan. Ketika efek yang relevan hamburan diberikan oleh
dengan B1 dan B2 material konstan.
Efek non-linear
Tekanan suara rendah dan kecepatan partikel suara menggunakan persamaan gelombang. Namun, mungkin ada situasi dimana penyederhanaan ini tidak diizinkan. Jadi, ketentuan non-linear diabaikan dipastikan akan memiliki pengaruh penting pada propagasi gelombang tekanan dari ledakan, misalnya, setidaknya di sekitar asal mereka. Tetapi bahkan dalam kasus-kasus yang dramatis kurang ditandai penyimpangan dari propagasi suara linear diamati dalam kondisi tertentu. Secara khusus, dapat dinyatakan bahwa gelombang cukup intens tidak menyimpan bentuk dalam perjalanan yang propagasi tetapi akan menjadi curam di daerah tekanan positif akan dan datar di bagian lain. Dalam batas proses ini dapat mengakibatkan sebuah segitiga gelombang dengan (hampir) melompat tekanan vertikal. Setelah Eisenmenger, fenomena ini dapat dengan mudah ditunjukkan dengan selang taman beberapa meter panjang, yang terhubung di satu ujung ke botol kompresi udara melalui tangan katup, dan dengan saluran ditempatkan di ujung yang lain untuk meningkatkan radiasi suara. Jika katup tiba-tiba dibuka untuk instan singkat, sebuah letusan tajam terdengar sedangkan tanpa selang hanya suara mendesis dihasilkan. Untuk menggambarkan proses ini dengan cara yang lebih kuantitatif perkiraan untuk kecepatan suara diperlukan yang agak lebih tepat dibandingkan persamaan …(17) Pada awalnya gelombang suara dalam media bergerak dengan kecepatan suara c dalam medium dan kecepatan aliran. Bahkan jika media itu sendiri yang diam akan ditetapkan ke gerakan oleh gelombang suara, sekarang vx kecepatan partikel memainkan peran kecepatan aliran. Pertimabangan ini menyebabkan kecepatan lokal …(18) Kedua, kita tahu bahwa kecepatan suara dalam gas ideal tergantung pada suhu termasuk variasinya, yaitu, juga pada θ yang 'suhu suara' yang dihitung. Oleh karena itu menurut persamaan (17):
Disini kecepatan suara untuk amplitude suara makin kecil dinotasikan oleh c0. Di sisi lain kita peroleh dari persamaan (10) dengan dan : …(20) Atau, setelah digabung dengan persamaan (18): …(21) kecepatan ini tergantung tidak hanya pada waktu dan ruang tetapi juga pada kekuatan gelombang suara. Perbedaannya κ - 1 sering disebut nonlinier sebagai ' Parameter 'dalam literatur. Untuk udara yang pada dasarnya merupakan diatomic gas (κ = 1.4) itu adalah 0,4. Untuk air telah ditentukan oleh percobaan sebagai sekitar 6. Pengaruh kecepatan suara yang tergantung pada seketika kecepatan partikel ditunjukkan pada Gambar 10. Ini menunjukkan sebagai garis putus-putus gelombang sinus pada generasi instan. Garis putus-putus merupakan gelombang yang sama setelah menempuh jarak tertentu. Karena domain dari kecepatan partikel positif telah bergerak sedikit lebih cepat, mereka dengan partikel negative kecepatan sedikit lebih lambat, sisi-sisi positifakan telah menjadi lebih curam, sedangkan jatuh telah diratakan. Perubahan bentuk gelombang ini setara ke generasi harmonik yang lebih tinggi. Dalam kursus perbanyakan lebih lanjut proses terjal menyebabkan diskontinuitas dalam terkemuka sisi, akhirnya gelombang sinus akan berubah menjadi sebuah gigi gergaji gelombang. Pada prinsipnya, efek ini akan berlangsung dengan gelombang suara namun lemah itu mungkin, asalkan telah menempuh jarak yang cukup lama. Dalam Namun kenyataannya, proses terjal akan menetral oleh atenuasi yang belum diperhitungkan sejauh ini dan yang mempengaruhi harmonisa tinggi lebih dari komponen fundamental. Praktis, Proses terjal ini hanya mengamati dengan gelombang cukup kuat. Lain efek non-linear yang dapat dengan mudah diamati dengan USG tekanan radiasi. Ini adalah tekanan konstan yang diberikannya gelombang suara
Gambar 10. Terjal pada gelombang datar.
Gambar 11. Tekanan radiasi. Ketika memukul rintangan (lihat Gambar 11). Hal ini dijelaskan oleh fakta bahwa suara gelombang membawa energi tidak hanya tetapi juga momentum, yang merupakan produk dari kecepatan suatu benda yang bergerak dengan massanya. Oleh karena itu momentum per satuan volume dalam gelombang suara.
Mari kita mempertimbangkan bidang gelombang suara dengan partikel kecepatan vx = p/ ρ0 c, tiba tegak lurus di bidang datar dengan yang sama sekali diserap. Momentum tiba per detik di bidang datar ini
Pada saat yang sama tekanan bertindak ke bidang datar. Rata-rata dari waktu ke waktu, istilah pertama di sebelah kanan akan lenyap, yang kedua menghasilkan
yang merupakan persamaan untuk tekanan radiasi kita cari. Akhirnya, seseorang dapat mengekspresikan vx partikel kecepatan dan kerapatan fluktuasi ρ oleh tekanan suara menggunakan persamaan :
Menurut persamaaan
ini sama dengan kepadatan
energi dalam gelombang. Jika bidang datar tiba tidak menyerap suara, tetapi mencerminkan hal sebaliknya, radiasi tekanan sama dua kali kepadatan energi.
