Cepat Rambat Gelombang Bunyi

Pengertian Gelombang Bunyi (Suara)  
   Gelombang bunyi adalah suatu gelombang yang merambat melalui suatu medium baik zat padat, cair, atau gas sebagai gelombang longitudinal yang berupa rapatan dan regangan.

  Gelombang bunyi dihasilkan oleh benda yang bergetar dan merambat melalui ketiga medium namun tidak dapat merambat melalui vakum atau ruang hampa udara.

  Tinggi rendahnya bunyi (nada suara) tergantung dari tinggi rendahnya frekuensinya (f), sedangkan kuat keras lemahnya bunyi (volume suara) tergantung dari amplitudonya (A).
Kecepatan/Cepat Rambat Gelombang

   Cepat rambat bunyi dalam suatu medium berbeda-beda tergantung dari karakteristik medium yang dilewati.
1. Gelombang longitudinal
1. a. Medium Zat Padat

   Cepat rambat bunyi pada zat padat tergantung dari modulus elatisitas zat (E) dan massa jenis padat zat (rho) dengan rumus:

1. b. Medium Zat Cair
Cepat rambat bunyi pada zat cair tergantung dari modulus Bulk zat (B) dan massa jenis zat cair (rho) dengan rumus:

1. c. Medium Zat Gas
Cepat rambat bunyi pada zat gas tergantung dari suhu (T) dan massa molar gas (Mr) dengan rumus:

2. Gelombang transversal
2. a. Medium Tali, Dawai, Senar
   Pada percobaan Melde diperoleh kesimpulan bahwa cepat rambat gelombang pada tali senar (dawai) berbanding lurus dengan akar tegangan tali, akar panjang tali dan berbanding terbalik dengan akar massa tali.
   Cepat rambat gelombang pada senar atau dawai dipengaruhi oleh tegangan senar, panjang senar, dan massa senar yang digunakan. Ketiga besaran ini mempengaruhi kecepatan gelombang yang merambat pada medium senar atau dawai. Cepat rambat gelombang pada tali senar (dawai) secara matematis dituliskan:

dengan:
    v  = cepat rambat gelombang bunyi (m/s)
    F  = tegangan tali senar (N)
    u  = massa tali per satuan panjang (kg/m)
    m = massa tali senar (kg)
    l   = panjang tali senar (m)

Soal dan Penyelesaian Gelombang Bunyi
1. Ditinjau dari arah getarnya, gelombang bunyi termasuk dalam gelombang ...
a. transversal
b. stasioner
c. mekanik
d. longitudinal
e. elektromagnetik
Penyelesaian:
Gelombang bunyi termasuk gelombang longitudinal karena arah getarnya searah dengan arah rambatnya.

2. Sebuah dawai panjang 1 m dan massanya 25 gram ditegangkan dengan gaya sebesar 2,5 N. Salah satu ujungnya digetarkan, sehingga menghasilkan gelombang tranversal stasioner. Cepat rambat gelombang pada dawai tersebut adalah ...
a. 2,5
b. 5
c. 10
d. 50
e. 100
Penyelesaian:

3. Seutas tali senar yang tegangan talinya 2 N merambat gelombang transversal dengan kecepatan 40 m/s. Jika panjang tali senar 2 m, massa tali senar sebesar ....
Penyelesaian:

4. Seutas tali memiliki panjang 10 m yang digetarkan transversal dengan cepat rambat 20 m/s, jika gaya yang bekerja pada tali 2 N, maka besarnya massa tali sebesar .... kg
Penyelesaian:

5. Jika air memiliki massa jenis 1.000 kg/m3 dan modulus Bulk 0,21 x 10^10 N/m2, maka cepat rambat bunyi di dalam air sebesar ...
Penyelesaian:

6. Cepat rambat gelombang bunyi di dalam gas O2 pada suhu 30 K adalah 100 m/s. jika berat atom O = 16 dan H = 1, maka cepat rambat gelombang bunyi dalam gas H2 pada suhu tersebut adalah..

a. 900 m/s
b. 1000 m/s
c. 400 m/s
d. 600 m/s
e. 800 m/s
Penyelesaian:

7. Tali yang panjangnyą 5 m memiliki tegangan 2 N. Tali tersebut digetarkan sehingga terbentuk gelombang stasioner. Jika massa tali 6,25 x 10^3 kg, cepat rambat gelombang tali adalah.. . m/s.

Penyelesaian:

8. Seutas kawat baja yang massanya 2,5 g dan panjang 2 meter diberi tegangan 2 N. Cepat rambat gelombang tranversal sepanjang kawat adalah ....
Penyelesaian:

9. Seutas dawai yang panjangnya 0,98 m dan massa 9,604 x 10^-2 kg ditegangkan dengan beban sebesar 0,64 kg yang digantungkan secara vertikal. Kecepatan rambat gelombang yang dihasilkan dawai tersebut adalah .... m/s. (g=9,8 m/s2)

Penyelesaian:

Referensi buku:
1. Rinawan Abadi dan Supardianningsih. 2013. Fisika untuk SMA/MA Kelas XII. Klaten: Intan Pariwara.
2. Iksa Sulistiawati. 2017. Fisika untuk SMA/MA Kelas XI Semester 2. Sukoharjo: Kesowo.