Gelombang dan bunyi: panduan belajar

Gagasan utama

Gelombang membawa energi tanpa membawa materi. Kelajuan, frekuensi, dan panjang gelombangnya saling terkait, dan gelombang pada dawai serta pipa membentuk gelombang berdiri pada frekuensi tertentu.

• Kelajuan gelombang adalah v = fλ. Kelajuan ditentukan medium, sehingga mengubah frekuensi mengubah panjang gelombang. Bunyi di udara pada 20 °C merambat sekitar 343 m/s.
• Dawai terikat di kedua ujung atau pipa terbuka di kedua ujung memiliki harmonik f_n = nv ÷ 2L. Pipa tertutup di satu ujung hanya memiliki harmonik ganjil, f_n = nv ÷ 4L.
• Dua frekuensi yang berdekatan menghasilkan layangan pada frekuensi selisih |f₁ − f₂|.
• Taraf intensitas dalam desibel bersifat logaritmik: tiap +10 dB berarti intensitas sepuluh kali, dan intensitas turun dengan kuadrat jarak dari sumber titik.

Persamaan penting

• v = fλ
• f_n = nv ÷ 2L (string, open pipe)
• f_n = nv ÷ 4L, n odd (closed pipe)
• f_beat = |f₁ − f₂|
• β = 10 log₁₀(I ÷ I₀)
• f′ = f(v ± v_o) ÷ (v ∓ v_s)
• d sin θ = mλ

Contoh soal

Pipa tertutup di satu ujung panjangnya 0,50 m (v = 343 m/s). Nada dasarnya f₁ = v ÷ 4L = 343 ÷ 2,0 = 172 Hz. Resonansi berikutnya adalah harmonik ketiga, 3 × 172 = 515 Hz, karena pada pipa tertutup harmonik genap tidak ada.

Kesalahan umum

• Memakai rumus pipa terbuka untuk pipa yang tertutup di satu ujung.
• Menganggap desibel sebagai skala linear. 60 dB bukan dua kali lebih intens dari 30 dB, melainkan 1000 kali.
• Salah tanda dalam rumus efek Doppler. Sumber yang mendekati pendengar menaikkan frekuensi.

Latihan

Uji dirimu dengan soal latihan tentang topik ini: Gelombang dan bunyi