Bunyi Pertemuan 12

Materi Refleksi, refraksi dan difraksi Efek Doppler

Tujuan Mahasiswa paham terjadinya refleksi, refraksi dan difraksi pada gelombang bunyi Mahasiswa mengerti tentang efek Doppler Maha siswa mampu menganalisis terjadinya efek Doppler

Reflaksi adalah ketika gelombang, baik fisik maupun elektromagnetik, memantul dari permukaan dan kembali ke sumbernya.

Refraksi adalah peristiwa pembelokan arah perambatan suatu gelombang, baik fisik maupun elektromagnetik. Hal ini dapat terjadi jika gelombang tersebut melewati bidang batas dua medium yang memiliki indeks bias yang berbeda. Indeks bias menyatakan kerapatan suatu medium

Difraksi adalah ketika gelombang yang berjalan melalui lubang kecil dan menyebar keluar. Gelombang ini merambat ke luar dengan karakteristik kecepatan gelombang. Gelombang yang dipancarkan oleh semua titik pada muka gelombang saling beradu satu sama lain untuk menghasilkan gelombang berjalan.

Efek Doppler Efek Doppler dikemukakan oleh Christian Johan Doppler (1803 – 1853) yang menyatakan bahwa bunyi akan meningkat bila mendekat dan berkurang bila menjauh.

Hubungan tinggi rendah (pitch) bunyi dengan pergerakan sumber dan pengamat Suara meningkat saat mendekat Dapat terjadi dua kemungkinan, yaitu : Suara berkurang saat menjauh Sumber bergerak vs = (-) Pengamat bergerak vp = (+) Pengamat tetap vp = 0 Sumber tetap vs = 0 Pengamat mendekati Sumber vp =(+) Sumber mendekati Pengamat vs = (-) Sumber bergerak vs = (+) Pengamat bergerak vp = (-) Pengamat tetap vp = 0 Sumber tetap vs = 0 Pengamat menjauhi Sumber vp = (-) Sumber menjauhi Pengamat vs = (+)

PENGAMAT BERGERAK SUMBER DIAM Bila pengamat bergerak mendekati sumber bunyi, maka kecepatan gelombang relatif terhadap pengamat v’ = v + vp , namun panjang gelombangnya konstan. Frekuensi yang didengar pengamat membesar menjadi : jika Pengamat menjauhi Sumber maka frekuensi yang didengar mengecil, menjadi :

SUMBER BERGERAK, PENGAMAT DIAM Bila Sumber mendekati Pengamat, maka pengamat akan melihat muka gelombang yang lebih rapat sehingga panjang gelombang aksen bagi pengamat lebih pendek daripada panjang gelombang sumber asli. Frekuensi pun menjadi betambah besar : Sebaliknya, jika sumber menjauhi pengamat, maka frekuensi menjadi bertambah kecil

Dari penjabaran di atas, persamaan umumnya menjadi : dengan fp = frekuensi pengamat (Hz) fs = frekuensi sumber bunyi (Hz) P = pengamat S = sumber bunyi v = cepat rambat gelombang bunyi (m/s) vp = kecepatan pengamat (m/s) vs = kecepatan sumber bunyi (m/s)

Contoh Soal 2.3 : Sebuah ambulan menyusul seorang pembalap sepeda sambil membunyikan sirine dengan frekuensi 1600 Hz. Setelah dilewati oleh ambulan pembalap sepeda tadi mendengarkan sirine dengan frekuensi sebesar 1590 Hz. Hitung kecepatan dari ambulan bila kecepatan dari sepeda adalah 8,78 km/jam. Jawab : Sumber (ambulan) bergerak menjauhi dan detektor (pembalap sepeda) bergerak mendekati

Contoh Soal 2.4 : Seekor kelelawar yang sedang terbang dengan kecepatan Vk akan memancarkan gelombang akustik berfrekuensi tinggi (ultrasonik). Bila gelombang ultrasonik ini menemui seekor mangsanya yang juga sedang bergerak dengan kecepatan Vm, maka gelombang tersebut akan dipantulkan kembali dan diterima oleh kelelawar. Frekuensi yang dipancarkan dapat diubah-ubah dan biasanya kelelawar akan memancarkan gelombang ultrasonik dengan frekuensi tertentu sedemikian rupa sehingga frekuensi yang diterimanya fkt adalah sebesar 83 kHz, yaitu frekuensi yang telinganya mendengar paling baik (sensitif). Bila kelelawar dan mangsanya saling mendekat dengan kecepatan masing-masing adalah 9 m/s dan 8 m/s, a). Tentukan frekuensi yang didengar oleh mangsanya (fm) b). Tentukan frekuensi yang dipancarkan oleh kelelawar (fkp)

Jawab : Persoalan ini terdiri dari dua kasus, yang pertama gelombang ultrasonik dipancarkan oleh kelelawar (sebagai sumber) dan didengar oleh mangsanya (sebagai pendengar) sedangkan yang kedua gelombang dipantulkan oleh mangsanya (sebagai sumber) dan didengar oleh kelelawar (sebagai pendengar). a) Kasus kedua : b) Kasus pertama :

Contoh Soal 2.5 : Sebuah kapal selam Perancis dan sebuah kapal selam Amerika bergerak saling mendekati dengan kecepatan masing-masing sebesar 50 km/jam dan 70 km/jam seperti terlihat pada gambar di bawah ini. Kapal selam Perancis mengirimkan sinyal sonar (gelombang suara di dalam air laut) berfrekuensi 1000 Hz. Bila ternyata terdapat pergeseran frekuensi sebesar 4,5 % pada sinyal sonar yang diterima kembali, tentukan kecepatan gelombang suara di dalam air laut.

Jawab : Kapal selam Perancis bertindak sebagai sumber Kapal selam Amerika bertindak sebagai pendengar Kapal selam Amerika bertindak sebagai sumber Kapal selam Perancis bertindak sebagai pendengar