BAB II TINJAUAN PUSTAKA Binatang menggunakan gelombang ...

86 downloads 164 Views 3MB Size Report
Gelombang bunyi adalah gelombang yang dirarnbatkan sebagai gelombang ... Gelombang bunyi ini merupakan variasi/getaran molekul-molekul zat dan saling.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA

PengertianGelombangBunyi (Akustik) [ 3, 4, -S,6, 7, S] Gelombang bunyi adalah gelombang yang dirarnbatkan sebagai gelombang mekaniklongitudinalyang dapat berjalandalam medium padat, cair dan gas. Gelombangbunyi ini merupakanvariasi/getaranmolekul-molekul zat dan saling beradusatusamalain namum demikianzat tersebutterkoordinasirnenghasilkan gelombangserta mentrasmisienergi bahkan tidak pernah terjadi perpindahan partikel.

Binatangmenggunakan gelombangbunyi/suarauntuk memperoleh perubahan informasidan untuk mendeteksilokasi dari suatu objek. Misalnya tikus menggunakan gelombangbunyi untuk mengemuclidan menentukanlokasi makanan.

PengertianGelombangUltrasonik Karakteristikgelombangultrasonikyang rnelalui medium mengakibatkangetaran partikeldenganmedium amplitudo sejajardenganarah rambat secaralonEudinal sehingga menyebahkan partikel medium membentuk rapatan (strain) dan tegangan(s/rcss).Propseskontinyu yang menyebabkanterjadinya rapatan dan regangandi dalam medium disebabkanoleh getaran pertikel secara periodik selamagelombangultrasonikmelaluinya.

Fnergi dan IntensitasGelombangUltrasonik Jikagelombangultrasonikmerambatdalam suatumedium, ma.kapartikel medium mengalamiperpindahanenergi. Besarnya energi gelombang ultrasonik yang dimiliki partikelmediumadalah:

E=Ep+Ek

. (2.1)

(Joule) Ep = energiPotensial Ek: energikinetik(Joule) itensitasgelombangultrasonikperlu diketahuienergiyang iiitlntrt menghitung ultrasonik (f adalah dibawaoleh gelombangultrasonik.lntensitasgelombang

medium1 m2lsatauwatt/m2'untuk sebuah melewatiluaspermukaan r::€nergiyong (D diberikan dalam bentuk ;rpermukaan,intensitas gelombang ultrasonik (22)

I = | I 2pvA'(zof)' = | I 2z(A'ai' (Kg/*') :i massa jenismedium/jaringan

,f:fr ekuensi( Hz)

gelombangultrasonik (m/s') , V: volume(m') Vi,+.ltAecepatan ' . ' ' ' (m) maksimum A =;amplitudo =',p y = impedansiakustik(kg/m2.s)

--?d = frekuensi sudut(rad/s) dan Gelombang Ultrasonik dihubungkan dengan Amplitudo

medium ultrasonikmerambatmembawaenergidari satumediumke energigetarandari pertikel ke partikel ,lnergiyangdipindahkansebagai Besarnyaenergiyangdibawapartikeltersebutadalah: m tersebut. E=,1,12kA2

"""(2'3)

4tm lTz = 412mf2 k: konstanta= (s) T: periode (m) A = amplitudogerakannYa pertikelpadamedium(kg) M = massa

uE =2frmf'A' .fir= pV = pSI= psvt= massa(kg) l''y ='vslurne= luas.tabel= S I (m')

l:'t

, ::,

(2 4)

s - luaspermukaan penampang lintangyangclilaluigelombang (m2) I = v t: jarakyangdtempuhgelombang dalamwaktut (m) t = waktu(s) E =D] pSvtf'A'

. (2.5)

persamaan2.5 diperoleh hasil bahwa energi yang akan dibawa oleh

ultrasoniksebanding dengankuadratamplitudo.Besarnyadayayang flibawagelombang ultrasonik(p) adalah: F , = a7t - ' . rASt,f u ' r A, ..

t

..

.. (2.6)

.

gelombangultrasonikadalahdaya yang dibawa melalui luas permukaan

tegaklurusterhadap aliranenergi,maka: p

1 = ; = 2 A ' N t f =4 2 . . .

. (2.7)

2.7 menyatakan hubungan secaraeksplisitbahwaintensitas gelombang sebanding dengankuadratamplitudo(A) dandengankuadratfrekuensi

Gelombang t$ngitas ultrasonikdihubungkandenganJarak ultrasonikyang keluar dari sumbertransdusermengalirkeluar ke arahdalamarahtiga dimensi.Gelombangultrasonikmerambatkeluar. yang dibawanyaterbesarke permukaanyang makin lama makin luas, tngrambat dalamarahtiga dimensi,makaluaspermukaan merupakan luas bola dengan radius r adalah 4m"2. Berarti intensitas selombans

lkeluarandayaP dari sumberkonstan,maka intensitasberkurangsebagai ibdlikandarikuadratjarak dari sumber:

(2e)

:,:

jika kita ambil dua titik denganjarak 11clan12dari sumber,maka I, = p I 4m",, danI, = P /4tr' I, _ f,' z trr rz

(2 10)

dengandemikian,jika jarak digunakan misalnya (r/r2:2).

maka intensitas

m e n j a d iY + d a r i n i l a i m u l a - m u l a ( l . l l t ; = ( l / 2 ) . = 1 1 4 .

Jika amplitudo

gelombangultrasonik berkurang terhadap jarak, maka amplitudo gelombang ultrasonikmengecil sebesar1/r. karena intensitassebanclingdengan amplitudo makaakansebandingdengankebalikandari kuadratjarak, sehingga: ,, (211) i,jika kita ambil duajarak yang berbedadari sumbertransduser,rr dan rz maka "A 1

( 2.12)

'r2

ultrasonikdua kali lipar lebih dari sumbertransduser.maka iketikagelombang i,amplitudo akanmenjadisetengahnya. GeJombang Bunyi pada SistemPendengaran adalah tanggapan terhadap rangsanganvabrasi mekanik. Tidak ;Pendengaran

rangsangan menghasilkan perasaanpendengaran. :se*lnlla Agar dapat clidengar, suahl buyi haruscukup keras dan cukup tinggi intensitasnyasesuaidaerah peridengaran. Keadaanini secarafisika dikatakanbahwagerakanbunyi itu harus ber dadi dalamdaerahfrekuensiyangdapatdidengar. ,Fadafrekuensiyang terlalu rendahuntuk didengar,getaran itu dapat dirasakan n alat peraba,diperlukanamplitudo yangjauh lebih besaragar dapat diraba

yang diperlukanuntuk pendengaran. Getarandenganlrekuensiyang tidak dapat dirasakankarenaenerginya ilffi tinggi dari daerahpendengaran menyebabkan pemanasan iiH,,dhiuunbesarsehingga lokaldanrasasakit.

9

t-._

i: : I

semua vertebrata mempunyai alatpendengaran yangmirip dengantelinga sistembunyi/akustik padaikan danamfibiatidak hanyadapatmemberi ,terhadap bunyitetapijuga terhadaprangsangan kimia, gerakanfluida.

I

I

I i L

I I

i\

beberapahal terdapatrangsanganmedan listrik. Sistem pendengaran

!{a reptiliadan keluargaburunglebih_dekat padatelinganmanusia.Banyak .lain, misalnyatikus peka terhadapenergivabriasiyang beradapada yangcukuptinggi sesuidenganfrekuensipendengarannya. Jadibanyak ,antsensoryangpekaterhadapenergivabriasimekanik.

tl)

;f:

;i.:i:

FrekuensiGelombangBunyi perbedaanfrekuensiyang dimiliki manusiadenganbinatang, memiliki rentangkepekaanakustik yang lebih pendek dan batas ,atasyangrelatif rendahyaitu sekitarz0 KHz. Denganmenggunakan kita akan menggunakanistilah ultrasonik untuk menyatakan

padafrekuensidi atasZ0 KlIz.

i,:

l;

1.

li,:r,::

rit..

,. ..

ir.5

ii;

|.il

r.rr

l.rl

tit

lil

sir

l.:il

:iril

Fre*rrsrsi t&Il;t

1.1 l ll:i,

ll2.1 Ketergantungan Frekuensipendengaranuntuk Bermacam-macam

k

vb

n4' P

binatang [6]

L

ir,

F i' t! 1n I \-'

$. F1,

Ei 8..

#,.,

E--

I t I

i .f I

f!

iI

'J t; I I I i

pita gelap meriunjukkanrentangkepekaanterbesar.Garis vertikal 2nrcnz menunjukkan batasfrekuensitinggi bagi manusia.Skalafrekuensi

i t

.

; i

logaritma.Skalalogaritmadari frekuensiitu ditunjukkanseperti Lp.,,,Skala

2.t. '

gambar2.1 tersebutmenunjukkanbahwatikus mempunyaikepekaandi sinyal-sinyaloleh tikus ini sebenarnya rentangultrasonik.Penggunaan 'dapatdirekamdenganmenggunakan rangkaianlistrik denganmemakai

m'pirantielektronik.