Oleh: alljabbar | Januari 19, 2013

PERMASALAHAN FISIKA BAB BUNYI

Jika kita belajar bab bunyi dengan mendalam maka akan timbul beberapa permasalahan yang cukup janggal untuk kita pikirkan. Berikut ini  bab bunyi yang bisa penulis sampaikan :

Bunyi merambat paling cepat pada zat padat. Tahukah anda mengapa demikian? jika anda membaca buku pasti dijelaskan bahwa karena zat padat memiliki kerapatan partikel yang rapat sehingga dia mampu menghantarkan bunyi dengan cepat. Jawaban ini sekilas memang masuk akal, tetapi jika kita cermati dan kita bandingkan dengan rumus tentang cepat rambat bunyi di zat padat maka kita akan memperoleh kejanggalan. Pada rumus cepat rambat disana jelas sekali dinyatakan bahwa cepat rambat berbanding terbalik dengan akar massa jenis (rapat partikel suatu benda) arti dari rumus ini adalah semakin rapat suatu zat maka semakin lambat laju bunyi maka seharusnya jika kerapatan partikel zat padat besar akibatnya laju bunyi dizat padat harusnya kecil, tapi kenyataanya lajunya lebih besar dibanding dengan zat yang lain? Mengapa hal ini bisa terjadi?.

Melihat kejanggalan ini penulis berpikiran bahwa gelombang bunyi di dalam zat padat tidak dirambatkan dalam bentuk gelombang longitudinal tetapi dirambatkan dalam bentuk tranfer energi. Istilah ini lebih cocok untuk menjelaskan mengapa bunyi merambat paling cepat pada zat padat. Contoh tranfer energi adalah perpindahan kalor pada zat padat. Kemungkinan besar gelombang bunyi dirambatkan tidak jauh beda dengan perambatan kalor, mengapa mungkin? karena anda pasti tahu bahwa gelombang adalah energi getaran yang dirambatkan. Ketika kita memukul rel kereta api dengan palu maka energi pukulan ini akan dirambatkan dengan cepat oleh partikel rel dengan cara getaran partikel tetapi tidak dalam bentuk rapatan atau regangan. Karena energi yang dihasilkan dari pukulan tidak akan cukup untuk memampatkan partikel di rel. Getaran partikel inilah yang merambatkan bunyi menuju tempat yang lain. Ingat getaran ini bukan dalam bentuk rapatan dan regangan.

Apakah semua bunyi bisa dirambatkan pada zat padat? kalau kita mengacu pada kalimat bahwa bunyi dirambatkan paling cepat pada zat padat maka seolah-olah semua bunyi bisa dirambatkan pada zat padat. Menurut penulis tidak semua bunyi bisa dirambatkan pada zat padat. Apa buktinya? bayangkan anda berdiri di dalam ruangan berdinding  tembak yang sangat tebal dan teman anda diluar tembok. Silakan anda berteriak sekeras mungkin, dan setelah itu keluarlah dan tanyakan apakah temanmu mendengar suaramu? Pastinya dia akan menjawab tidak akan medengar. Sekarang mari kita berfikir bukannya tembok adalah zat padat mengapa suara kita tidak bisa didengar? Jawabnya pasti karena dipantulkan oleh tembok. Lalu bunyi apa yang bisa dirambatkan oleh tembok? Jawabnya adalah bunyi yang mempunyai frekuensi lebih besar atau sama dengan frekuensi dasar tembok. Kesimpulannya tidak semua bunyi dirambatkan oleh zat padat tetapi hanya bunyi yang mempunyai frekuensi lebih besar atau sama dengan frekuensi dasar zat padat.

tobe continue…


Responses

  1. Silakan baca buku SOUND PROPAGATION THEORY & METHODOLOGIES sebelum melanjutkan.

  2. Pak, mungkin saya agak sedikit tidak setuju. Saya juga sebenarnya masih belum mengerti tentang bunyi ini, karena saya masih SMP🙂 jadi kalau ada salah-salah mohon dikoreksi ya, saya minta pencerahannya

    Menurut saya rapat massa (mass density) tidak berhubungan langsung dengan kerapatan partikel (sebenarnya istilah ini adalah istilah yang “dibuat-buat”), rapat massa menyatakan banyak massa tiap volume sementara yang dimaksud dalam buku-buku pada umumnya (mungkin) adalah banyak partikel tiap volume.

    Rumusan kecepatan bunyi yang berbanding terbalik dengan akar rapat massa masih konsisten dengan kenyataan. Mungkin saya ambil contoh perbandingan aluminium dan emas yang punya modulus Young yang hampir sama (70 GPa dan 79 GPa) tapi rapat massa yang berbeda (2,7 gr/cm^3 dan 19,3 gr/cm^3). Silakan Bapak masukkan ke persamaan itu menghasilkan 5.091,75 m/s untuk aluminium dan 2.023,18 m/s untuk emas. Emas yang punya rapat massa 7 kali lipat lebih dari aluminium bisa punya kecepatan suara yang lebih rendah daripada aluminium membuktikan bunyi TIDAK merambat lebih cepat di material dengan rapat massa lebih besar.

    Sekarang masalahnya adalah (yang mungkin Bapak pikirkan juga :D) apakah nilai 5.091,75 m/s untuk aluminium dan 2.023,18 m/s untuk emas adalah nilai yang BENAR untuk KENYATAAN? Ternyata hanya benar untuk BATANG aluminium dan emas yang tipis (luas penampangnya kecil). Jadi persamaan yang ada di buku sekolah SMA (yang pernah saya baca) seingat saya akar(Y/rho) hanya benar untuk batang tipis.

    Pertanyaannya sekarang, berapakah nilai yang benar untuk bukan batang tipis? Setelah saya cari, nilainya tergantung modulus Bulk dan modulus geser atau rasio Poisson.

    Nah, untuk pendapat Bapak mengenai bunyi yang bukan gelombang longitudinal di material padat menurut saya ada benarnya, karena sebenarnya ada 2 cara perambatan bunyi melalui material padat yaitu gelombang longitudinal dan gelombang geser (yang mungkin Bapak maksud). Bunyi jarang sekali merambat dalam bentuk gelombang longitudinal (dengan alasan seperti yang Bapak bilang, tidak cukupnya energi pemampatan atau untuk membentuk deformasi volume, kecuali gelombang skala besar seperti gempa bumi, dsb).

    Kemudian timbul pertanyaan, untuk cara perambatan yang satunya lagi, faktor apa yang memengaruhi? Setelah saya cari, ternyata kecepatan bunyi berbanding lurus dengan akar modulus geser dan berbanding terbalik dengan akar rapat massa. Nah, lho? Ya, lagi-lagi kita mendapatkan sebuah pernyataan “kecepatan bunyi berbanding terbalik dengan rapat massa” untuk material padat. Jadi kesimpulannya, benda yang lebih rapat MASSA-nya tidak memiliki kecepatan bunyi yang lebih tinggi.

    Jika Bapak bertanya berapa modulus geser aluminium dan emas yang saya contohkan tadi, jawabannya adalah 26 GPa dan 27 GPa yang akan menghasilkan kecepatan 3.103,16 m/s dan 1.182,78 m/s, lagi-lagi emas kalah kecepatannya😀

    Maaf jika ada kata” yang kurang enak, tolong dikoreksi jika ada kesalahan, soalnya saya juga belum selesai belajar untuk bab Bunyi ini

    • terimakasih banyak mas..komentarnya sangat bagus dan saya sepakat. Sepertinya generasi seperti Anda yang dibutuhkan sekarang ini untuk menggali lebih dalam tentang fisika. Bravo fisika dan semoga sampean tambah sukses amin..


Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

Kategori

%d blogger menyukai ini: