Intensitas dan Taraf Intensitas Gelombang Bunyi: Fisika Kelas XI

Intensitas dan Taraf Intensitas Gelombang Bunyi: Fisika Kelas XI



Belajar Fisika Yuk-Bayangkanlah jika anda berada dalam kerumunan kemacetan yang diilustrasikan pada gambar di bawah ini. Bising bukan?. Suara bising tidak lain disebabkan oleh bunyi kendaraan yang berada di tempat tersebut. Pada kesempatan kali ini, akan dibahas seputar gelombang bunyi yaitu tepatnya intensitas bunyi dan taraf intensitas bunyi. Ayuk kita simak penjelasannya berikut:

Intensitas Gelombang Bunyi

Seperti yang kita ketahui bersama bahwa gelombang bunyi merupakan gelombang longitudinal. Agar pembaca dapat memahami penjelasan terkait bab intensitas bunyi pembaca harus sudah membaca dan memahami konsep dari gelombang bunyi itu sendiri. Intensitas bunyi ialah daya yang dipindahkan setiap satuan luas, daya yang dimaksud tentunya adalah daya dari gelombang bunyi. Kita juga memahami prinsip dari daya adalah digunakannya energi tiap satuan waktu atau usaha yang dilakukan tiap satuan waktu, sehingga intensitas bisa diketahui dengan menggunakan persamaan berikut:
I=P/A
I=W/(t*A)
Sebuah seumber akan memancarkan bunyi ke segala arah dan bersifat sferis (seperti bola) sehingga energi yang keluarkan oleh sumber dan dihantarkan oleh partikel udara akan memiliki energi yang sama untuk tiap jarak yang sama bila diukur dari sumber bunyi (sering kita sebut sebagai jari-jari). Maka dari itulah, pada persamaan intensitas gelombang bunyi, luas yang digunakan adalah luas dari bola, bukan kubus, balok ataupun kerucut. Oleh karena itu, persamaan intensitas gelombang bunyi dapat dirumuskan menjadi:
I=P/(4*pi*r^2)
Dengan keterangan simbol sebagai berikut:
I = Intensitas bunyi dalam watt/(m^2)
P = Daya gelombang bunyi dalam watt
r = jarak titik pengamat diukur dari sumber bunyi dalam m
t = waktu / durasi sumber bunyi saat mentransmisikan gelombang bunyi dalam sekon
W= energi yang dibutuhkan atau dikeluarkan oleh sumber sewaktu sumber berbunyi dalam joule
Melalui persamaan di atas, kita dapat menyimpulkan bahwa semakin jauh jarak sumber bunyi maka bunyi akan terdengar lemah, sayup-sayup. Akan tetapi, jika sumber tersebut mendekat atau terletak ditempat yang dekat maka bunyi tersebut akan terdengar sangat keras. Hal ini dikarenakan adanya hubungan kuadrat terbalik antara intensitas bunyi dan jarak pengamat terhadap sumber bunyi. Aplikasinya jika, jaraknya terhadap sumber menjadi setengahnya maka intensitas bunyi akan menjadi 4 kali dari intensitas semula. Jika jaraknya menjadi ¼ kali maka intensitasnya akan menjadi 16 kalinya. 
Gambar Banyaknya Kendaraan yang mengeluarkan bunyi yang dapat menyebabkan kebisingan

Telinga manusia memliki karakteristik berupa I0 dan IP. I0 adalah intensitas gelombang bunyi terendah agar dapat didengar oleh telinga kita. Sedangngkan IP adalah intensitas gelombang bunyi tertinggi yang yang dapat kita dengar tanpa rasa sakit. I0 telinga manusia memiliki nilai (10^-12) W/(m^2). Di lain pihak, intensitas ambang perasaan telinga manusia adalah 1 W/(m^2).
Contoh soal
Sebuah petasan kecil meledak dengan dengan daya sebesar 2000pi watt, maka tentukanlah intensitas bunyi yang diterima oleh seorang anak yang berada 10 meter dari ledakan petasan tersebut!
Diketahui :
P = 2000pi W
r = 10 meter
Ditanya : I . . . ?
jawab :
I = P/ A
I = P / 4*pi*(r^2)
I= 2000pi / 4*pi*(10^2)
I= 2000pi/4*pi*100
I=2000pi/400pi
I=5 watt/(m^2)
Karena nilai dari ledakan petasan tersebut adalah lebih dari nilai ambang perasaan maka anak tersebut akan merasa tidak nyaman dengan ledakan petasan tersebut. Jika anaknya memiliki pendengaran yang normal.

Taraf Intensitas Gelombang Bunyi

Taraf intensitas gelombang bunyi ditemukan oleh Alexander Graham Bell. Secara matematis taraf intensitas gelombang bunyi merupakan logaritma perbandingan antara intensitas bunyi dengan intensitas ambang pendengaran manusia. Dalam artian lain, taraf intensitas gelombang bunyi adalah tingkat kebisingan yang akan diterima seseorang ( manusia normal) terhadap bunyi-bunyian tersebut. Sebagai contoh peristiwa intensitas bunyi yang sering kita jumpai adalah suara beberapa mesin kendaraan yang sedang menyala, klakson yang dibunyikan bersama oleh beberapa pengemudi mobil pada saat terjadi kemacetan, atau mungkin suara dari kentut orang yang identik (kembar) secara bersamaan. (kasus yang terakhir cuma bercanda). Taraf intensias gelombang bunyi dapat dirumuskan sebagai berikut:
TI=10*log(I/I0)
Keterangan dari persamaan di atas adalah:
TI = taraf intesitas bunyi (desi Bell = dB)
I = intensitas bunyi dengan satuan W/(m^2)
I0 = Intensitas ambang yaitu (10^-12) W/(m^2)
Jika sumber bunyi lebih dari satu, dengan asumsi sumber bunyi identik (sama persis), sehingga intensitas yang dihasilkan memiliki nilai yang sama dan diengarkan oleh seorang pengamat dari jarak yang sama terhadap sumber bunyi. Maka intensitas gelombang bunyi dari n sumber bunyi adalah:
TIn=TI+10*log n
Dengan keterangan sebagai berikut:
n = banyaknya sumber bunyi
TI = taraf intensitas gelombang bunyi oleh sumber bunyi dengan satuan W/(m^2)
Contoh soal :
10 buah mesin di letakkan dalam sebuah ruang. Taraf intensitas gelombang bunyi dari sebuah mesin sebesar 50dB, jika 10 mesin tersbut diaktifkan secara serentak maka berapakah taraf intensitas yang dirasakan oleh orang yang berada di dalam ruang tersebut?
Diketahui :
TI = 50 dB
n= 10
Ditanya:
TIn . . . ?
Jawab :
TIn= TI + 10*log n
TI10 = 50 + 10*log 10
TI10 = 50 + 10 *1
TI10 = 60 dB
Pada kasus yang berbeda, yaitu jika jarak pendengar terhadap sumber bunyi berbeda, misalnya pendengar bergerak mendekati atau menjauhi sumber dari gelombang bunyi. Maka taraf intensitas bunyi dirumuskan menjadi:
TI2 = TI1 – 10*log ((r2/r1)^2)
Dengan keterangan sebagai berikut:
TI2 = taraf intensitas pada tempat ke dua dalam dB
TI1 = taraf intensitas pada tempat pertama dalam dB
r2 = jarak ke dua dari sumber bunyi dalam meter
r1 = jarak pertama dari sumber bunyi dalam meter
Contoh soal :
Taraf intensitas dari tempat perbaikan jalan sejauh 1000 m adalah 110 dB. tentukan taraf intensitas bunyi apabila pendengar berada pada 10 m dari tempat perbaikan jalan.
Diketahui :
TI1 = 110 dB, r1 = 1000m, r2 = 10m
Ditanya :
TI2 . . . ?
Jawab :
TI2 = TI1 + 10*log ((10/1000)^2)
TI2 = 110 – 10*log (10^-4)
TI2 = 110 – 10*(-4)
TI2 = 110 – (-80)
TI2 = 110 + 80
TI2 = 190 dB
Semakin mendekat jarak suatu titik dari sumber bunyi maka taraf intensitas bunyi akan mengecil. 
Untuk pengamat yang menjauh dari sumber, dapat dicontohkan sebagai berikut:
Contoh soal:
Taraf intensitas dari sebuah pabrik sejauh 100 m adalah 300 dB. tentukan taraf intensitas bunyi apabila pendengar berada pada 10000 m dari pabrik tersebut.
Diketahui :
TI1 = 300 dB, r1 = 100 m, r2 = 10000 m
Ditanya :
TI2 . . . ?
Jawab :
TI2 = TI1 - 10*log ((10000/100)^2)
TI2 = 300 – 10*log (100^2)
TI2 = 300 – 10*(4)
TI2 = 300 – (80)
TI2 = 300 - 80
TI2 = 390 dB
Sebenarnya, persamaan untuk menghitung taraf intensitas tersebut dapat diubah ke dalam bentuk lain dengan mengubah nilai kuadrat ke dalam logaritmanya, sehingga persamaan tersebut akan menjadi:
TI2 = TI1 – 20*log (r2/r1)
Sebagai latihan, kerjakanlah soal di atas dengan menggunakan rumus taraf intensitas yang telah diubah. Semoga tulisannya bermanfaat, selamat belajar.

0 Response to "Intensitas dan Taraf Intensitas Gelombang Bunyi: Fisika Kelas XI"

Post a Comment

Popular Posts