PERAMBATAN GELOMBANG BUNYI

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Akustik merupakan salah satu bidang atau instrumen Kelautan yang mendekteksi target di permukaan, kolom perairan dan dasar perairan dengan memanfaatkan gelombang suara sebagai medianya. Dalam mendekteksi target, akustik menerapakn teori gelombang suara dan perambatannya dalam suatu medium, khususnya medium elastis seperti air.

Bunyi, sebagai alat pendekteksi, memerlukan media elastis dalam perambatannya. Media tersebut dapat berupa benda gas, padat, maupun cair. Setiap bunyi yang merambat di media itu, memiliki kecepatan sendiri tergatung pada kerapatan medium itu. Artinya, bunyi (suara) merupakan gelombang mekanik yag memerlukan media dalam perambatanya.

Untuk itu, sebelum membahas terlalu jauh tentang akustik dan prinsip-prinsipnya, kita perlu memahami terlebih dahulu perihal perambatan gelombang, terutama gelombang bunyi pada beberapa medium (gas, padat dan cair). Dalam dunia akustik, medium perambatan gelombang yang paling berperan ialah zat cair.

Dalam makalah ini, akan dibahas cepat rambat gelombang, cepat rambat gelombang pada zat cair, faktor-faktornya, bagaimana gelombang dapat merambat, serta persamaan-persamaan dalam perambatan gelombang.

1.2. Tujuan

1.      Memahami mekanisme perambatan gelombang.

2.      Memahami cepat rambat gelombang bunyi dalam medium padat, cair dan gas.

3.      Mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi cepat rambat gelombang bunyi dalam medium cair.

4.      Mengetahui persamaan-persamaan dalam kaitannya dengan perambatan gelombang.

BAB II

PEMBAHASAN

2.1. Perambatan Gelombang

Gelombang merupakan suatu getaran (gangguan) yang merambat. Sedangkan getaran itu sendiri merupakan gerakan bolak-balik dalam suatu interval waktu tertentu. Gelombang berbeda dengan materi. Selama perambatannya (selama menjalar), gelombang hanya memindahkan energi, sementara materi selama berpindah selalu memindahkan massa dan energinya.

Misalnya saja kita meletakkan sebuah gabus di permukaan air yang datar, kemudian sebuah batu dijatuhkan tidak jauh dari gabus itu. Batu jatuh di permukaan air berperan sebagai pengganggu (pemberi usikan) sehingga munculah gelombang permukaan air yang merambat menjauhi tempat usikan itu. Gelombang yang merambat itu hanya memindahkan energi saja tanpa menggeser medium gelombangnya, yaitu air. Hal itu dibuktikan, gabus yang semula diam kemudian bergerak naik-turun, namun tidak hanyut.

Berdasarkan medium rambatnya, gelombang terbagi atas gelombang mekanis dan gelombang elektromagnetik. Gelombang elektromagnetik merupakan gelombang yang dapat merambat baik melalui media maupun tanpa media. Sedangkan gelombang mekanis ialah gelombang yang hanya dapat merambat melalui medium. Gelombang mekanis biasanya merambat melalui media elastis, seperti gas, zat padat, ataupun zat cair. Media elastis ialah suatu medium yang dapat mengalami deformasi.

Gelombang mekanis ditimbulkan oleh adanya pergeseran energi dari sumber getaran dari kedudukan normalnya. Karena sifat elastis medium, maka gangguan tersebut akan ditransmisikan (dipindahkan) dari suatu lapis ke lapis berikutnya. Sebagai akibatnya, gangguan atau gelombang ini akan bergerak maju melalui medium tersebut, sedangkan medium itu sendiri tidak secara keseluruhan bersama-sama gerak gelombang tersebut, namun bagian medium tersebut hanya berosilasi di dalam jalan yang terbatas. Gelombang akan membuat objek bergerak, yang berarti gelombang memindahkan energi (tenaga) ke benda/objek. Setelah gangguan (gelombang) ini lewat, keadaan medium akan kembali ke keadaan semula seperti sebelum gangguan ini datang.

Berdasarkan arah getar terhadap arah rambatnya gelombang mekanik terbagi lagi menjadi gelombang transversal dan gelombnag longitudinal. Gelombang transversal merupakan gelombang yang arah getarnya tegak lurus dengan arah rambatnya. Sedangkan di dalam gelombang longitudinal, partikel medium bergetar di dalam arah yang sama seperti arah di dalam mana gelombang itu sendiri dijalarkan. Artinya gelombang longitudinal akan merambat searah (sejajar) dengan arah getarnya.

_{Contoh Gelombang Transversal}

Misalnya, sebuah tali horizontal dibuat berosilasi bolak-balik di sebuah ujung, maka sebuah gelombang transversal akan berjalan sepanjang tali tersebut. Gangguan bergerak sepanjang tali tetapi partikel-partikel tali bergetar di dalam arah yang tegak lurus kepada arah penjalaran gangguan. Sederhananya ialah terlihat ketika kita menggerakkan tali secara tegak lurus dari ujung tali sebelah kiri, maka akan tampak bahwa tali bergerak naik turun dalam arah yang tegak lurus dengan arah rambat gelombang ke kanan.

Namun, jika gerak partikel yang mengangkut sebuah gelombang mekanis adalah bolak-balik sepanjang arah penjalaran, maka kita mempunyai sebuah gelombang longitudinal (longitudinal wave). Panjang satu gelombang yang selanjutnya disebut panjang gelombang (λ) pada gelombang longitudinal tersusun oleh satu renggangan  dan satu rapatan, sedangkan pada gelombang transversal tersusun oleh satu bukit dan satu lembah.

                                                                                        Rapatan                                  Renggangan

                 

                   _{Contoh Gelombang Longitudinal}

         

Misalnya, bila sebuah pegas vertikal di bawah tegangan dibuat berosilasi ke atas dan ke bawah di sebuah ujung, maka sebuag gelombang longitudinal berjalan sepanjang pegas tersebut, koil-koil tersebut bergetar bolak-balik di dalam arah di mana gangguan berjalan sepanjang pegas.

Rapatan merupakan daerah di mana kumparan pegas saling mendekat. Renggangan merupakan daerah di mana kumparan pegas saling menjauhi. Contoh gelombang longitudinal ialah gelombang bunyi (yang akan dibahas pada sub bab berikutnya).

Gelombang berjalan (merambat) memiliki kecepatan, frekuensi, periode, panjang gelombang, dan waktu tempuh. Frekuensi menyatakan banyaknya gelombang yang terjadi dalam satu detik. Satuan dari frekuensi adalah Hertz (Hz). 1 Hertz sama dengan 1 siklus per detik atau satu gelombang sempurna dalam satu detik. Periode adalah waktu yang diperlukan untuk membentuk saru gelombang sempurna, satuannya dalam detik (second). Periode ditentukan oleh sumber suara dan bukan oleh medium yang dilaluinya. Periode berbanding terbalik dengan frekuensi, periode akan meningkat  atau bertambah bila frekuensi menurun.

                                Dimana :

P = 1/f                     P = Periode gelombang (detik)

                                f  = frekuensi (Hz)

Panjang gelombang menyatakan jarak satu siklus gelombang (jarak satu buah gelombang sempurna) dengan satuan meter. Jika pada gelombang transversal panjang gelombang berupa jarak dari suatu titik puncak ke pucak berikutnya (dari suatu lembah ke lembah berikutnya), namun pada gelombang longitudinal, panjang gelombang ialah jarak antara rapatan yang berurutan atau renggangan yang berurutan. Besarnya panjang gelombang dipengaruhi oleh cepat rambat gelombang pada medium dan frekuensi.

Cepat rambat gelombang adalah kecepatan gelombang suara ketika berjalan menembus medium. Kecepatannya dipengaruhi oleh sifat dan kerapatan medium yang dilaluinya dan dinyatakan dalam meter per detik (m/detik). Pada medium yang sama cepat rabat gelombang akan sama walaupun frekuensinya berbeda.

                        s          

            V  =             dimana, s adalah jarak (m) dan t adalah waktu (detik).         

                        t   

Namun, karena kita bicara dalam konteks gelombang, maka s akan digantikan dengan jarak tempuh gelombang (λ) dan t digantikan dengan periode (T), sehingga persamaan tersebut menjadi :

                           λ                   Dimana :

V =                                                 f = 1/T

           T                   Maka   :

V =  λ . f                 f = frekuensi gelombang (Hz)

Simpangan gelombang diberikan oleh :

                        y  =   ± A sin (ωt ± kx)

·         A (+)                   awal getar ke atas

·         A (-)                    awal getar ke bawah

·         (ωt +  kx)                 arah rambat ke kiri

·         (ωt +  kx)                 arah rambat ke kanan

         2π                                             2 π

ω =           = 2πf                      k  = 

          T                                                λ

                        ω

V =  λ . f  = 

                        k

Bentuk lain persamaan gelombang :

            y  =  ± A sin 2 π  ﴾ ± ﴿

Contoh :

1)      Saat hujan berlangsung, di langit terjadi kilat, kemudian setelah 10 sekon terdengar suara gemuruh. Jika kecepatan bunyi ditempat itu 340 m/s, berapakah jarak pendengar ke sumber bunyi ?

Penyelesaian :

Dik      : t = 10 sekon

              v = 340 m/s

Dit       : s = …..?

Jawab  :           s  =  v . t

    = (340 m/s) x (10 s)

    =  3.400 meter

            Jadi, jarak pendengar ke sumber bunyi adalah 3.400 meter.

2)      Gelombang bunyi merambat di udara dengan kecepatan 300 m/s. Jika panjang gelombangnya 25 cm, berapakah frekuensi gelombang tersebut ?

Penyelesaian :

Dik      : v  = 300 m/s

              λ  =  25 cm = 0,25 cm

Dit       :  f  =  …..?

Jawab  :

                        v  =  λ . f                        f  = v / λ

                                  300 m/s

                            = 

                                   0,25 m

                            =  1.200 Hz

Jadi, frekuensi gelombang tersebut adalah 1.200 Hz.

3)      Gelombang transversal merambat dari A ke B dengan cepat rambat 12 m/s pada frekuensi 4 Hz dan amplitude 5 cm. Jika jarak AB = 18 cm, maka banyaknya gelombang yang terjadi sepanjang AB adalah …

Penyelesaian    :

Dik      : v   = 12 m/s

              f    = 4 Hz      

            X_AB = 18 m

Jawab  :           v         12

               λ  =         =           =  3 m

                        f           4

                            _maka                          panjang gelombang AB

X_AB = 18 m                        n  = 

                                                                       λ

                                                      18

                                                = 

                                                       3

            Untuk mentransmisikan gelombang mekanis, maka kita perlu mempunyai sebuah medium (bahan) perantara. Sifat-sifat medium yang menentukan laju sebuah gelombang melalui medium tersebut. Semua medium bahan, termasuk katakanlah, udara, gas, dan padatan seperi baja misalnya, memiliki sifat-sifat ini dan dapat mentransmisikan gelombang mekanis. Elastisitasnyalah yang menimbulkan gaya-gaya pemulih pada setiap bagian medium yang dipindahkan dari kedudukan kesetimbangannya. Yang akan dibahas selanjutnya ialah gelombang mekanik berupa gelombang bunyi.

2.2. Kecepatan Gelombang Suara (Bunyi) Pada Medium Padat, Gas dan Cair

Suara atau bunyi merupakan suatu perjalanan energi dari gelombang mekanik yang melalui suatu medium. Selain merupakan gelombang mekanik, bunyi juga termasuk dalam kelompok gelombang longitudinal. Artinya, bunyi (suara) merambat sejajar dengan arah getarnya dan hanya dapat merambat bila melalui suatu medium tertentu.

Bunyi berasal dari benda yang mengalami gesekan lalu bergetar. Karena adanya gangguan gelombang bunyi yang bersifat longitudinal, molekul melakukan getaran dengan arah sejajar terhadap arah penjalaran bunyi. Proses merambatnya bunyi pada saat benda yang bergetar akan menggetarkan molekul zat perantara/ medium di sekitarnya, lalu molekul yang bergetar akan merambatkan ke molekul-molekul yang lainnya, dan begitu seterusnya hingga getaran itu terdengar di telinga kita. Apabila gelombang bunyi merambat di udara, perantaranya ialah partikel-partikel udara, dan begitu juga pada medium lainnya.

Gelombang mekanik ini merupakan getaran dari partikel-partikel di dalam suatu medium. Gelombang udara yang melewati suatu medium akan menyebabkan perubahan-perubahan partikel dalam medium tersebut dan bergerak secara longitudinal. Gerakan ini menyebabkan terjadinya pemadatan dan perenggangan dari partikel-partikel yang berdekatan. Jarak antara dua kelompok partikel yang memadat (compression) dan merenggang (rarefaction) disebut panjang gelombang (λ).

Sederhananya, mekanisme terjadinya gelombang bunyi ialah berawal saat getaran (gerakan objek) menyentuh partikel zat yang ada di dekatnya (baik berupa gas, padat, ataupun cair). Partikel zat pertama tersentuh akan meneruskan energi yang diterimanya ke partikel sebelahnya. Demikian seterusnya partikel-partikel zat akan saling bersentuhan sehingga membentuk rapatan dan renggangan yang dapat digambarkan sebagai gelombnag yang merambat.

Bunyi/ suara dapat terdengar karena adanya gangguan yang menjalar ke telinga pendengar. Gangguan yang menjalar ini menyebabkan perubahan tekanan pada selaput pendengaran manusia akibat dari penjalaran gelombang mekanik. Saat sampai di selaput gendang telinga, getaran / gangguan ini diubah menjadi denyut listrik yang akan dilaporkan ke otak melalui urat syaraf pendengaran.

Gelombang suara dapat merambat (secara cepat atau perlahan) karena adanya perbedaan dorongan yang kuat yang disebut variabel gelombang. Gelombang ini membawa energi yang tidak bermuatan, dari satu tempat ke tempat lain. Ini adalah suatu bukti adanya gelombang. Gelombang ini merambat karena adanya perbedaan tekanan yang disebut juga dengan variabel akustik (acustic variable). Variabel ini termasuk tekanan, densitas, temperature, dan gerakan partikel.

Bunyi dijalarkan sebagai gelombang mekanik longitudinal yang dapat menjalar dalam medium padat, gas dan cair. Jelas bahwa bunyi tidak akan terdengar pada ruang vakum (hampa udara), karena tidak ada molekul yang dapat bertindak sebagai medium gelombang. Untuk tetap dapat menjalarkannya di ruang vakum, perlu digunakan gelombang lain yaitu gelombang elektromagnetik (seperti cahaya) sebagai perantaranya.

Hal ini pertama kali dibuktikan melalui percobaan Robert Boyle, di mana dalam eksperimennyaia memperlihatkan bel yang dideringkan di dalam tabung hampa udara tidak akan terdengar dari luar. Sehingga didapatkan bahwa bunyi tidak akan dapat terdengar bila tidak ada benda yang saling bergesekan (bergetar) dan tidak ada medium.

Terdapat 3 aspek terjadinya bunyi, yaitu adanya sumber bunyi, medium yang merambatkan bunyi dan adanya penerima yang berada di alam jangkauan sumber bunyi.

a)      Sumber Bunyi

Sumber bunyi merupakan benda-benda yang bergetar dan menghasilkan suara merambat melalui medium atau zat perantara hingga dapat terdengar. Sumber bunyi berhubungan erat dengan frekuensi bunyi. Frekuensi bunyi adalah banyaknya gelombang bunyi setiap detik. Semakin besar frekuensi gelombang bunyi, berarti, semakin banyak pula pola rapatan dan renggangan sehingga bunyinya akan terdengar semakin nyaring (nadanya lebih tinggi). Berdasarkan frekuensinya, bunyi dapat digolongkan menjadi tiga :

·         Infrasonik    : bunyi yang frekuensinya di bawah 20 Hz

·         Audiosonik  : bunyi yang frekuensinya antara 20-20.000 Hz

·         Ultrasonik    : bunyi yang frekuensinya di atas 20.000 Hz

Daerah                            Daerah                         Daerah

      Infrasonik                       Audiosonik                  Ultrasonik

 

                                         20 Hz                            20.000 Hz

b)     Pendengar

Pendengar merupakan objek yang dikenai oleh gelombang suara (gelombang bunyi). Suara yang di hasilkan elemen tersebut bergetar ke depan dan merenggangkan udara sewaktu bergerak ke belakang. Udara kemudian mentransmisikan gangguan-gangguan yang ke luar dari sumber tersebut sebagai gelombang. Sewaktu memasuki telinga, gelombang-gelombang ini menimbulkan sensasi bunyi                (Halliday dan Resnick. 1978).

c)      Medium Perambatan Bunyi

Gelombang-gelombang bunyi, jika tidak dirintangi, akan menyebar di dalam semua arah dari sebuah sumber (gelombang bunyi bersifat tiga dimensi), tapi agar lebih sederhana akan dibahas penjalaran dalam satu dimensi saja. Cepat rambat bunyi berbeda-beda untuk setiap material, yang menjadi medium perambatan gelombang. Di udara yang bersuhu 0^oC dan bertekanan 1 atm, bunyi merambat dengan kecepatan 331 m/s.

Kecepatan bunyi dalam beberapa material ditunjukkan oleh tabel berikut :

Medium	Temperatur (oC)	Laju (m/s)
Udara	0	331,3
Udara	15	340
Hidrogen	0	1286
Oksigen	0	317,2
Air	15	1450
Air	25	1490
Timah	20	1230
Aluminium	20	5100
Tembaga	20	3560
Besi	20	5130
Helium	20	1005
Air Laut	25	1530
Nilai-Nilai Ekstrim
Granit		6000
Karet yang diasapi	0	54

LAJU GELOMBANG BUNYI

Bunyi mempunyai cepat rambat yang terbatas. Bunyi memerlukan waktu untuk berpindah. Cepat rambat bunyi sebenarnya tidak terlampau besar. Cepat rambat bunyi jauh lebih kecil dibadingkan dengan cepat rambat cahaya. Karena bunyi termasuk gelombang, cepat rambat bunyi juga memenuhi persamaan cepat rambat gelombang. Cepat rambat bunyi merupakan jarak yang ditempuh bunyi tiap satuan waktu, yang secara matematis dapat ditulis sebagai berikut :

v = s / t

Oleh karena bunyi merupakan suatu bentuk gelombang, maka :

       

          λ

v =             = f . λ

          T

Seperti untuk gelombang transversal di dalam sebuah tali, maka digunakan hukum-hukum gerak Newton, untuk menyatakan laju penjalaran gelombang longitudinal ini di dalam sifat elastis dan sifat inersia dari suatu medium. Kecepatan jalar gelombang bunyi ini bergantung pada interaksi dan sifat inersia  medium. Konstanta perbandingan perubahan tekanan pada sebuah benda, Δp, kepada bagian perubahan volume yag dihasilkan, yakni –ΔV/V, dinamakan modulus lenting elastisitas (bulk modulus of elasticity) B dari benda tersebut.

B menyatakan interaksi antar molekul. Yakni :

               V . Δp

B = -

             ΔV

B adalah positif (+) karena suatu penambahan tekanan akan menyebabkan suatu pengurangan volume. Dengan menyatakannya di dalam B, maka laju denyut longitudinal di dalam medium adalah :

v = √ B / ρ_o

            Jika medium tersebut adalah sebuah gas, seperti udara, maka kita mungkin menyatakan B di dalam tekanan gas yang tak terganggu ρ_o. Untuk sebuah gelombang bunyi di dalam suatu gas, maka di dapatkan :

v = √γ ρ_o / ρ_o

Di mana γ adalah sebuah konstanta yang dinamakan perbandingan kalor jenis-kalor jenis untuk gas tersebut. Jika medium tersebut adalah sebuah benda padat, maka modulus lenting digantikan oleh modulus regang (yang dinamakan modulus Young). Jika benda padat tersebut diperluas, maka harus diperhitungkan kenyataan bahwa, tidak seperti fluida, sebuah benda padat akan memancarkan resistans kepada gaya tangensial atau gaya geser dan laju gelombang longitudinal akan bergantung pada modulus geser seperti juga pada modulus lenting.

CEPAT RAMBAT BUNYI PADA MEDIUM PADAT, GAS, DAN CAIR

Cepat rambat bunyi pada berbagai medium perantara berbeda-beda. Bunyi akan paling baik dalam zat padat dan paling buruk dalam gas. Cepat rambat bunyi tergantung pada modulus elastisitas dan kerapatan material. Di dalam zat cair dan zat padat, yang tingkat kompresibilitasnya lebih kecil sehingga modulus elastisitasnya jauh lebih besar, bunyi merambat dengan kecepatan yang cukup tinggi.

1.      Cepat Rambat Bunyi Dalam Zat Padat

Cepat rambat bunyi dalam zat padat tergantung pada modulus Young dan massa jenis zat padat.

                                    Dengan :  E = modulus Young (N/m²)

 v  =  √E / ρ                

                                                    ρ  = massa jenis (kg/m³)

2.      Cepat Rambat Bunyi Dalam Gas

     Cepat rambat bunyi dalam gas tergantung pada suhu dan jenis gas.

                      R . T                                   Cp

 v  =  √ γ                                  γ  =  

                               Mr                                                Cv

Dengan :

                 γ  =  konstanta Laplace

                 R =  konstanta umum gas = 8,31 J/ mol K

               Mr =  massa molekul relative gas

                 T  =  suhu gas (K)

                 v  = cepat rambat bunyi (m/s)

Pada gas, cepat rambat bunyi sangat bergantung pada temperature. Sebagai contoh, cepat rambat bunyi di udara meningkat sebesar 0,60 m/detik untuk setiap derajat celcius kenaikan suhu.

v  =  331 + 0,60 T (m/detik)

Di mana T adalah temperature (^oC). Sebagai contoh, pada temperature 20^oC, bunyi akan merambat di udara dengan kecepatan :

v = [331 + (0,60)(20)] m/detik = 343 m/detik.

Dalam medium udara, bunyi mempunyai sifat khusus, antara lain :

a)      Cepat rambat bunyi tidak tergatung pada tekanan udara, artinya jika terjadi perubahan tekanan udara, sepat rambat bunyi tidak akan berubah.

b)      Cepat rambat bunyi bergantung pada suhu. Makin tinggi suhu udara, makin besar cepat rambat bunyi.

3.      Cepat Rambat Bunyi Dalam Zat Cair

Cepat rambat bunyi dalam zat cair tergantung pada modulus Bulk dan massa jenis zat cair.

              B

v  =  √

              ρ

Dengan :   v  =  cepat rambat bunyi (m/s)

B  =  modulus Bulk (N/m²)

ρ   =  massa jenis zat (kg/m³)

Contoh :

Sebuah gelombang bunyi mempunyai frekuensi sebesar 440 Hz. Berapakah panjang gelombang bunyi ini :

(a)    Di dalam udara

(b)   Di dalam air

Penyelesaian :

Dik : f = 440 Hz

Dit  : a)   λ di udara ?

b)      λ di air?

Jawab :

a)      kecepatan bunyi di udara (v) = 331,3 m/s

          v            331,3

λ =             =                  =  0,753 m = 75,3 cm

          f               440

b)      kecepatan bunyi di air (v) = 1450 m/s

          v            1450

λ =             =                  =  3,3 m

          f               440

2.3. Kecepatan Gelombang Suara (Bunyi) Pada Medium Cair

Saat kita berada di kolam atau di dalam laut, maka kita dapat mendengar bunyi dua buah batu yang saling beradu atau bunyi-bunyi lainnya. Air merupakan salah satu medium yang dapat dilalui oleh rambatan gelombang bunyi. Semua bunyi hasil vibrasi (contohnya vibrasi bunyi hewan laut dalam). Gelombang-gelombang bunyi tidak sinusoidal seperti yang kita ketahui sebagai gelombang normal, tetapi tekanan akustik naik dan turun secara sinusoidal.

Pada laut, suara dirambatkan melalui medium air. Kecepatan rambat suara di laut berbeda dengan kecepatan rambat udara ataupun daratan. Jika dibandingkan dengan cepat rambat udara, di laut kecepatan rambatnya empat kali lebih cepat dibandingkan dengan cepat rambat bunyi di udara. Hal tersebut diakibatkan partikel laut lebih rapat dibandingkan dengan di udarayang lebih renggang. Sedangkan di darat (zat padat) lebih cepat di bandingkan di laut karena benda padat memiliki kerapatan yang paling tinggi dibandingkan dengan medium gas dan cair.

Kecepatan bunyi di air laut diasumsikan sebesar ± 1.500 m/s. Karakteristik utama kecepatan gelombang bunyi di lautan diberikan :

             axial modulus

v  =  √

                 densitas

KOMPONEN YANG MEMPENGARUHI KECEPATAN BUNYI DI LAUT

            Yang dapat mempengaruhi cepat rambat bunyi di laut antara lain suhu, tekanan dan kedalaman, salinitas, densitas (kerapatan).

·         Suhu / Temperatur (T)

Pada prinsipnya, semakin tinggi suhu suatu medium, maka semakin cepat perambatan bunyi dalam medium tersebut. Dikarenakan makin tinggi suhu, maka semakin cepat getaran partikel-partikel dalam medium tersebut. Akibatnya, proses perpindahan getaran makin cepat.

Di laut sendiri, pada lapisan Mix-Layer, pengaruh suhu sangat besar karena pada lapisan ini pengaruh dari sinar matahari terhadap suhu permukaan sangat besar sehingga mengakibatkan suhu pada lapisan Mix-Layer tinggi. Pada lapisan termoklin pun suhu masih sangat berpengaruh, hal tersebut dikarenakan adanya perubahan suhu yang sangat mencolok. Akan tetapi pada lapisan Deep-Layer, suhu tidak begitu mempengaruhi karena perubahan suhu yang tidak mencolok.

·         Tekanan dan Kedalaman (P)

Setiap penambahan kedalaman maka tekanan akan semakin tinggi. Semakin tinggi tekanan, akan semakin tinggi cepat rambat bunyinya. Hal tersebut karena partikel-partikel zat yang bertekanan tinggi terkompresi sehingga cepat rambat yang dihasilkan lebih besar. Pengaruh tekanan akan lebih besar dari suhu dan salinitas pada lapisan Deep-Layer.

·         Salinitas (S)

Kenaikan salinitas meningkatkan modulus axial, sehingga tiap kenaikan salinitas akan meningkatkan cepat rambat bunyi.

·         Densitas atau Kerapatan (ρ)

Makin rapat medium umumnya semakin besar cepat rambat bunyi dalam medium tersebut. Penyebabnya adalah makin rapat medium maka makin kuat gaya kohesi antar-partikel, akibatnya pengaruh suatu bagian medium kepada bagian yang lain akan mengikuti getaran tersebut dengan segera sehingga perpindahan getaran terjadi sangat cepat.

PROFIL KECEPATAN BUNYI DI LAUT

            Pada lapisan permukaan (surface layer), kecepatan bunyi cenderung meningkat karena suhu dan salinitas relative konstan dan kecepatan suara hanya dipengaruhi oleh tekanan yang meningkat. Pada lapisan termoklin (Thermocline), di mana terjadi perubahan suhu dan salinitas yang lebih dominan daripada perubahan tekanan, maka kecepatan bunyi mengalami penurunan.

            Pada lapisan dalam (Depp-Layer), suhu dan salinitas kembali konstan dan terjadi perubahan tekanan terhadap kedalaman sehingga kecepatan bunyi relative meningkat.

Kecepatan Bunyi di Setiap Kolom Air :

 

                                    0

          Depth

     (kedalaman)         100

                                  200

                                                                1000                        2000              

                                                                        Speed of Sound

                                                                                 (m/s)

PERHITUNGAN KECEPATAN BUNYI DI LAUT

            Perhitungan kecepatan bunyi menjadi suatu nilai pendekatan kecepatan bunyi, di laut yang dipengaruhi oleh tiga variable yaitu Suhu (T), Salinitas (S) dan Kedalaman (z). Kecepatan bunyi di setiap kolom air berbeda-beda, tergantung daripada karakteristik (elstisitas) dari kolom air itu sendiri.

Perhitungan Kecepatan Bunyi Rata-Rata diberikan oleh :

                           x Δzi

            v  =    

                               Σ Δzi

     

 Dari gambaran di atas :

                        (1000 m/s) (1000 m) + (2000 m/s) (100 m)

v  =  

                                            (100 m) + (100 m)

                       

   =  1500 m/s

FUNGSI GELOMBANG BUNYI DI LAUT

Gelombang bunyi di laut dapat digunakan untuk :

1.      Mengukur kedalaman laut.

2.      Mengetahui topografi dasar laut.

3.      Stok Ikan.

4.      Menemukan kapal-kapal yang karan di dasar laut.

5.      Penggunaan kapal selam.

BAB III

KESIMPULAN

1.      Gelombang bunyi merupakan gelombang mekanik longitudinal yang artinya gelombang bunyi membutuhka medium untuk merambat secara sejajar getarannya.

2.      Gelobambang paling baik merambat pada medium padat dan paling buruk pada medium gas. Cepat rambat ini dipengaruhi oleh kerapatan medium-medium tersebut.

3.      Cepat rambat bunyi di laut (medium cair) dipengaruhi oleh suhu, salinitas, tekanan dan kedalaman, serta densitas atau kerapatan.

4.      Secara umum, kecepatan gelombang ditentukan oleh panjang gelombang dan frekuensinya atau jarak tempuh dan waktu (v = λ.f). Dalam zat cair, kecepatan ini dipengaruhi oleh modulus axial dan densitas.

DAFTAR PUSTAKA

Adiwarsito. 2009. Gelombang Bunyi. http://www.adiwarsito.files.wordpress.com. Diakses tanggal 20/02/2012/pukul 21.00 WIB

Anonim. 2009. Cepat Rambat Gelombang Bunyi. http://www.crayonpedia.org. Diakses tanggal 20/02/2012/pukul 20.00 WIB

Anonim. 2011. Cepat Rambat Gelombang. http://www.blogger.com. Diakses tanggal 20/02/2012/ pukul 21.00 WIB

Anonim. 2012. Gelombang Bunyi. http://id.wikipedia.org/wiki/bunyi. Diakses tanggal 20/02/2012/pukul 20.00 WIB

Kurniawati. 2011. Cepat Rambat Gelombang Bunyi. http://blog.unnes.ac.id. Diakses tanggal 20/02/2012/pukul 19.35 WIB

Pusat Kajian Radiografi dan Imajing. 2010. Gelombang Bunyi. http://puskaradim.blogspot.com. Diakses tanggal 20/02/2012/ pukul 21.00 WIB

Ramawijaya dan Shifa Dwi Fitriani. 2012. UNPAD : Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan

Sari, Eka Mulya. 2010. Kecepatan Gelombang Pada Medium Cair. http://tugasfisikaeka.bolg.com. Diakses tanggal 21/02/2012/pukul 21.00 WIB

Supangat, Agus. Pegantar Oseanografi. Riset Kelautan dan Perikanan Non Hayati

Tim Penyusun. 2010. Speed of Sound in the Water Column. ITB : Bahan Kuliah Hydro Acoustic