Soal dan Penyelesaian Interferensi Bunyi

Soal 1
Pada percobaan Quincke di dalam pipa diisi udara (kecepatan bunyi di udara 340 m/s dan frekuensi sumber getarnya 440 Hz. Berapakah selisih panjang pipa variabel (yang dapat digerakan) dengan panjang pipa tetap jika (a) fase gelombang yang berinterferensi berbeda λ/4, (b) terjadi interferensi konkruktif dan (c) terjadi interferensi deskruktif.

Jawab:
(a) Misalkan selisih waktu antara gelombang yang merambat melalui pipa yang variabel dan tetap adalah = Δt. Anggap selisih panjang lintasan kedua gelombang yang berinterferensi (= selisih panjang kedua pipa) adalah Δx. Jika cepat rambat gelombang v maka Δx dapat dicari dengan

Δφ = Δt/T = (Δx/v)/T
Δφ = Δx/(vT)
Δφ = Δx/λ

Maka
Δx = Δφ.λ = ¼ (340 m/s/440 Hz) = 17/88 m

(b) besar Δx ketika terjadi interferensi saling menguatkan (konkruktif) adalah

Δx = (n + 1)λ/2 = (n + 1)v/2f , dengan (n = 0, 1, 2, 3, . . . , )
     = (n + 1)(340 m/s)/2(440 Hz) = 17/44 m; 51/44 m, . . . dst

(b) besar Δx ketika terjadi interferensi saling melemahkan (deskruktif) adalah

Δx = nλ = nv/f , dengan (n = 0, 1, 2, 3, . . . , )
     = n(340 m/s)/(440 Hz) = 0, 17/22 m; 34/22 m, . . . dst

Soal 2
Pada percobaan Quincke frekuensi sumber getarnya 340 Hz. Kecepatan bunyi di udara 340 m/s. Berapakah kita harus menggeser pipa yang variabel (yang dapat digeser) agar selisih fase gelombang yang berinterferensi naik dari ¼ menjadi ½.

Jawab:
Misalkan selisih panjang kedua pipa ketika beda fasenya Δφ1 = ¼ adalah Δx1 dan selisih panjang kedua pipa ketika beda fasenya Δφ2 = ½ adalah Δx2, pada gambar tampak bahwa


Δx1 = BCA – BEA dan Δx2 = BDA – BEA

Perubahan beda lintasan ADB dan ACB adalah 2xd di mana xd = CD adalah bagian variabel yang harus digeser, maka

2xd = Δx2 – Δx1
2xd = Δφ2λ – Δφ1λ
       = (1/2 – 1/4)v/f = ¼ (340/340) = ¼
xd = 1/8 m

Soal 3
Interferometer bunyi seperti gambar di samping dijalankan oleh sebuah pengeras suara yang memancarkan frekuensi 500 Hz. Cepat rambat bunyi di udara 340 m/s. Jika interferensi destruktif terjadi pada suatu saat tertentu, berapa jauh pipa U harus digeser agar terdengar: (a) interferensi konstruktif dan (b) interferensi destruktif sekali lagi.


Jawab:
Frekuensi bunyi, f  = 500 Hz, kecepatan rambat bunyi di udara, v = 340 m/s, maka panjang gelombang bunyi adalah λ = v/f = (340 m/s)/(500 Hz) = 17/25 m = 68 cm

(a) Interferensi konkruktif terjadi jika r2r1 = nλ

Jadi, interferensi konkruktif terjadi untuk
r2r1 = λ, 2λ, 3λ, ...., = 68 cm, 136 cm, 204, cm . . . .

Jadi, agar terjadi interferensi maksimum, beda jarak lintasan gelombang pada kedua pipa harus memenuhi,

Δr = 68 cm, 136 cm, 204, cm . . . .

Agar terjadi interferensi konkruktif ke- 1, maka
r2r1 = 68 cm
r2 = 68 cm + r1

artinya pipa U bagian atas harus digeser ke atas sejauh 68 cm/2 = 34 cm
begitupula dengan interferensi konkruktif ke-2, maka pipa U harus digeser sejauh 136 cm/2 = 68 cm dan seterusnya.

Jadi, secara umum, agar terjadi interferensi konkruktif, maka pipa U harus di geser sejauh
Δr = /2

(b) Interferensi deskruktif terjadi jika r2r1 = (n – ½)λ

Jadi, interferensi deskruktif terjadi untuk
r2r1 = ½ λ, 3λ2, 5λ/2, ....,

karena λ = 68 cm, maka
r2r1 = 34 cm, 102 cm, 170, cm . . . .

Jadi, agar terjadi interferensi minimum, beda jarak lintasan gelombang pada kedua pipa harus memenuhi,

Δr = 34 cm, 102 cm, 170, cm . . . .

Agar terjadi interferensi deskruktif ke- 1, maka
r2r1 = 34 cm
r2 = 34 cm + r1

artinya pipa U bagian atas harus digeser ke atas sejauh 34 cm/2 = 17 cm
begitupula dengan interferensi konkruktif ke-2, maka pipa U harus digeser sejauh 102 cm/2 = 51 cm dan seterusnya.

Jadi, secara umum, agar terjadi interferensi konkruktif, maka pipa U harus di geser sejauh
Δr = (n – ½)λ/2

Soal 4
Dua pengeras suara yang koheren, P dan Q, di pisahkan pada jarak 6,0 m. Seorang pendengar berada sejauh 8,0 m dari pengeras suara Q. Segitiga PQR adalah segitiga siku-siku. Kedua pengeras suara mengeluarkan bunyi frekuenasi sama 100 Hz, dan cepat rambat bunyi di udara adalah 340 m/s. Apakah pendengar mendengar bunyi kuat atau sama sekali tidak mendengar bunyi?

Jawab:
Pendengar mendengar bunyi kuat atau sama sekali tak mendengar bunyi di R bergantung apakah di R terjadi interferensi konstruktif atau destruktif. Interferensi konstruktif atau destruktif ditentukan oleh hubungan beda lintasan Δs = PR – QR terhadap panjang gelombang bunyi λ.

Jawab:
Perhatikan segitiga siku-siku PQR,
PR2 = PQ2 + QR2
       = (6,0 m)2 + (8,0 m)2
PR = 10,0 m

Beda lintasan kedua gelombang bunyi yang bertemu di R adalah
Δs = PRQR = 10,0 m – 8,0 m = 2,0 m

Sekarang mari kita hitung panjag gelombang bunyi, λ, dengan persamaan dasar gelombang.

v = λf ↔ λ = v/f = 6,0 m
Δs = 2,0 = λ/3, maka
Δs = λ/3
Jadi, ketika Δs = λ/3 akan terjadi interferensi deskruktif dan pendengar akan mendengar bunyi yang lemah atau sama sekali tidak mendengar bunyi.

0 Response to "Soal dan Penyelesaian Interferensi Bunyi"

Post a Comment

Sobat ASF! Berikan Komentar di kolom komentar dengan bahasa yang sopan dan sesuai isi konten...Terimasih untuk kunjunganmu di blog ini, semoga bermanfaat!

Note: Only a member of this blog may post a comment.

Iklan Atas Artikel

Iklan Tengah Artikel 1

Iklan Tengah Artikel 2

Iklan Bawah Artikel