GELOMBANG AKUSTIK

1
GELOMBANG AKUSTIK

• PENGERTIAN AKUSTIK
• PERSAMAAN GELOMBANG AKUSTIK
• IMPEDANSI AKUSTIK
• INTENSITAS AKUSTIK
• BESARAN-BESARAN AKUSTIK
• REFLEKSI DAN TRANSMISI GELOMBANG
• REFRAKSI GELOMBANG

2
PENGERTIAN AKUSTIK

• Bila tidak ada gelombang di udara
• tekanan udara Po (tekanan atmosfir)
• Bila ada gelombang di udara
• tekanan udara P (tekanan udara sesaat)
• Tekanan Akustik
• p P Po
• Gelombang Akustik (Suara, Bunyi)
• gelombang tekanan akustik
• tekanan akustik berubah-ubah

3
Gelombang akustik di udara
Tekanan
P
p P - Po
Jarak
Po
4
PERSAMAAN GELOMBANG AKUSTIK
dx
x
x dx
A
u
5
Massa tetap
Kondensasi fraksi perubahan rapat massa
6
Udara dianggap sebagai gas ideal

• stress (tegangan)
• Y modulus Young
• ? strain (regangan)

7
A
m
p
Hukum Newton
8
Proses dianggap sebagai adiabatik
Perbandingan panas jenis
9
Kecepatan di dalam gas
? perbandingan panas jenis
Kecepatan di dalam cairan
B modulus bulk isotermal
Kecepatan di dalam padatan
Y modulus Young ? perbandingan Poisson
10
Contoh 2.1 Hitung kecepatan gelombang akustik
di udara pada tekanan 1 atm dan 20oC.
Jawab
11
Contoh 2.2 Hitung kecepatan gelombang akustik
di air pada tekanan 1 atm dan 20oC.
Jawab
12
Kecepatan gelombang akustik di dalam gas pada
tekanan 1 atmosfir
Gas Temperatur oC Rapat Massa kg/m3 Perbandingan Panas Jenis Kecepatan m/s
Udara 0 1,293 1,402 331,5
Udara 20 1,21 1,402 343
O2 0 1,43 1,400 317,2
CO2 0 1,98 1,304 258
H2 0 0,09 1,410 1269,5
Uap air 100 0,6 1,324 404,8
13
Kecepatan gelombang akustik di dalam cairan
Cairan Temperatur oC Rapat Massa kg/m3 Modulus Bulk G Pa Kecepatan m/s
Air 20 998 2,18 1481
Air 13 1026 2,28 1500
Alkohol 20 790 1,05 1150
Minyak 20 950 2,25 1540
Air Raksa 20 13600 25,3 1450
Terpentin 20 870 1,07 1250
Gliserin 20 1260 4,94 1980
14

• IMPEDANSI AKUSTIK

Gelombang dalam arah x positip
Rayl
15
Impedansi karakteristik dari berbagai gas
Gas Temperatur oC Rapat Massa kg/m3 Kecepatan m/s Impedansi Karakteristik Rayls
Udara 0 1,293 331,5 428
Udara 20 1,21 343 415
O2 0 1,43 317,2 512
CO2 0 1,98 258 532
H2 0 0,09 1269,5 114
Uap air 100 0,6 404,8 242
16
Impedansi karakteristik di dalam berbagai cairan
Cairan Temperatur oC Rapat Massa kg/m3 Kecepatan m/s Impedansi Karakteristik MRayls
Air 20 998 1481 1,48
Air 13 1026 1500 1,54
Alkohol 20 790 1150 0,91
Minyak 20 950 1540 1,46
Air Raksa 20 13600 1450 19,72
Terpentin 20 870 1250 1,09
Gliserin 20 1260 1980 2,50
17
Impedansi karakteristik di dalam berbagai padatan
Padatan Rapat Massa kg/m3 Kecepatan m/s Impedansi Karakteristik MRayls
Karet 1100 2400 2,64
Plastik 1180 2670 3,15
Tembaga 8900 5000 44,5
Baja 7800 5850 45,63
Alumunium 2700 6300 17,01
Beton 2600 3100 8,06
Kayu 450 3500 1,58
18

• INTENSITAS AKUSTIK

Perpindahan partikel
Kecepatan partikel
Tekanan akustik
P ? tegangan listrik V ? arus listrik Z ?
impedansi I ? daya listrik
Analogi antara Akustik dan Listrik
W/m2
19
BESARAN-BESARAN AKUSTIK

• Besaran Acuan (di udara)
• Tekanan Pref 20 ? Pa
• Intensitas Iref 10-12 W/m2
• Satuan dB (desibel)
• Tingkat tekanan suara (Sound Pressure level)
• Tingkat intensitas suara (Intensity Level)

20
Some sound levels (dB)
Threshold of hearing 0
Rustle of leaves 10
Whisper (at 1 m) 20
City street, no traffic 30
Office, classroom 50
Normal conversation (at 1 m) 60
Jackhammer ( at 1 m) 90
Rock group 110
Threshold of pain 120
Jet engine (at 50 m) 130
Saturn rocket (at 50 m) 200
21
Ambang pendengaran (threshold of hearing)
dan ambang kesakitan (threshold of pain)
pada frekuensi 1000 Hz
Tingkat intensitas suara 0 dB 120 dB
Tingkat tekanan suara 0 dB 120 dB
Intensitas suara 10-12 W/m2 1 W/m2
Tekanan suara 20 ?Pa 20 Pa
Kecepatan partikel 48 nm/s 48 mm/s
Perpindahan partikel 8 pm 8 ?m
22

• REFLEKSI DAN TRANSMISI GELOMBANG

Pt
Pi
Pr
Medium 1 Z1
Z2 Medium 2
x 0
Syarat batas pada x 0
23
Faktor Refleksi
Faktor Transmisi
24
(No Transcript)
25
Contoh 2.3 Sebuah pesawat jet terbang rendah di
atas laut (?udara 1,21 kg/m3, cudara 343
m/s). Seorang pengamat yang sedang berada di atas
perahu mengukur tingkat tekanan suaranya
menggunakan Sound Pressure Level Meter (SPL
Meter) dan alat ini menunjukkan 100 dB (re 20
?Pa). Seorang pengamat lain yaitu seorang
penyelam yang berada di dalam laut (?air laut
998 kg/m3, cair laut 1480 m/s) juga mengukur
tingkat tekanan suaranya menggunakan SPL Meter
khusus untuk medium air (re 0,1 Pa). Berapa dB
yang akan ditunjukkan oleh SPL Meter yang dibawa
oleh penyelam ? 
26
Jawab
Pi
Udara
Air
Pt
27
Pi
Pr
Udara
Air
Pt
28
Koefisien Refleksi Daya
Koefisien Transmisi Daya
29
(No Transcript)
30
Pi
Pr
Ii
Ir
Pt
It
31
Contoh 2.4 Suatu gelombang akustik datang tegak
lurus dari baja (?baja 7700 kg/m3, cbaja 5850
m/s) ke dalam air (?air 998 kg/m3, cair 1480
m/s). Hitung koefisien transmisi dan refleksi
dayanya.
Jawab
32

• REFRAKSI GELOMBANG

y

pr
pt
?r
?t
x
?i
pi
Medium 1 Z1
Z2 Medium 2
33
Syarat batas pada x 0 ? tekanan akustik
Hukum Snellius
34
Syarat batas pada x0 ? Kecepatan partikel normal
A1
35
Koefisien refleksi Rayleigh
36
Hal khusus 1 ? c1 gt c2
baja
Mendekati normal
?t
?i
Normal
air
37
Hal khusus 2 ? c1 lt c2
plastik
Menjauhi normal
?t
?i
Normal
baja
38
Hal khusus 3 ? c1 lt c2
plastik
Pemantulan sempurna
?t
?i
Normal
baja
39
Contoh 2.5
Suatu gelombang akustik menjalar melalui tiga
medium, yaitu plastik (?plastik 1180 kg/m3,
cplastik 2670 m/s), baja (?baja 7800 kg/m3,
cbaja 5850 m/s) dan air (?air 998 kg/m3, cair
1481 m/s). Bila sudut datang pada bidang batas
plastik-baja adalah 20o

1. Hitung sudut bias pada bidang batas baja-air.
2. Hitung persentase intensitas yang diteruskan ke
   air

40
Plastik c1 2670 m/s
20o
baja c2 5850 m/s
48,6o
48,6o
air c3 1481 m/s
11o
41
(No Transcript)
42
Koefisien refleksi Rayleigh
Pemantulan sempurna
43
Transmisi sempurna
44
(No Transcript)
45
?I sudut intromission
46
Contoh 2.6
Suatu gelombang akustik datang dari suatu cairan
ke suatu padatan. Bila datangnya tegak lurus
(sudut datang 0o), maka koefisien transmisi
dayanya adalah 97,6 sedangkan bila sudut
datangnya sebesar 15,4o akan terjadi pemantulan
sempurna. Pada sudut datang berapa akan terjadi
transmisi sempurna ?
47
(No Transcript)