INTENSITAS GELOMBANG SUARA

17.3 Intensitas Gelombang Suara Periodik

Dalam Bab 16, kita menunjukkan bahwa gelombang berjalan pada tali tegang membawa energi, konsisten dengan gagasan transfer energi oleh gelombang mekanik dalam Persamaan 8.2. Tentu, kita akan mengharapkan gelombang suara juga merupakan transfer energi. Memperhatikan unsur gas ditindak lanjuti oleh piston pada Gambar 17.5. Bayangkan bahwa piston bergerak bolak-balik dalam gerak harmonik sederhana pada frekuensi sudut w Bayangkan juga bahwa panjang elemen menjadi sangat kecil sehingga seluruh elemen bergerak dengan kecepatan yang sama seperti piston. Kemudian kita dapat memodelkan elemen sebagai partikel yang piston lakukan kerja. Tingkat di mana piston melakukan usaha pada elemen pada setiap instan waktu diberikan oleh Persamaan 8.19:

Daya = F.v_x

di mana kita telah menggunakan Daya daripada P sehingga kita tidak bingung daya P dengan tekanan p! Gaya F pada elemen gas berhubungan dengan tekanan dan kelajuan v dari elemen adalah turunan dari fungsi perpindahan, sehingga kita menemukan

Sekarang kita menemukan daya rata-rata waktu selama satu periode osilasi. Untuk setiap nilai yang diberikan x, yang dapat kita pilih untuk menjadi x = 0, nilai rata-rata sin²(kx- wt) selama satu periode T adalah:

Oleh karena itu,

Kita mendefinisikan intensitas I dari gelombang, atau daya per satuan luas, seperti tingkat di mana energi yang diangkut oleh transfer gelombang melalui satuan luas A tegak lurus terhadap arah perjalanan gelombang:

I = (Power)_avg/A                                                            (17.11)

Dalam hal ini, intensitas adalah:

I = ½ rv(ws_max)²

Oleh karena itu, intensitas gelombang suara periodik adalah sebanding dengan kuadrat dari amplitudo perpindahan dan dengan kuadrat frekuensi sudut. Ungkapan ini juga dapat ditulis dalam hal amplitudo tekanan ∆P_max, dalam hal ini, kita menggunakan Persamaan 17.10 untuk memperoleh:

I = (∆P_max )² /2rv                                                             (17.12)

Gelombang string yang kita pelajari dalam Bab 16 yang dibatasi untuk bergerak sepanjang string satu dimensi, seperti yang dibahas dalam pendahuluan bab ini. Gelombang suara yang telah kita pelajari berkaitan dengan gambar 17.1 melalui 17.3 dan 17.5 dibatasi untuk bergerak dalam satu dimensi sepanjang tabung. Seperti yang telah disebutkan dalam pendahuluan, bagaimanapun, gelombang suara dapat bergerak melalui media massal tiga dimensi, jadi mari kita menempatkan sumber suara di udara terbuka dan mempelajari hasil.

Pertimbangkan kasus khusus dari titik sumber yang memancarkan gelombang suara sama ke segala arah. Jika udara di sekitar sumber sempurna seragam, daya suara yang terpancar ke segala arah adalah sama, dan kecepatan suara dalam segala arah adalah sama. Hasil dalam situasi ini disebut gelombang yang menyerupai bola. Gambar 17.6 menunjukkan gelombang  bola sebagai rangkaian lingkaran konsentris dengan busur sumbernya. Setiap busur mewakili permukaan di mana fase gelombang adalah konstan. Kita menyebutnya permukaan seperti fase konstan permukaan gelombang. Jarak radial antara permukaan gelombang yang berdekatan yang memiliki fase yang sama adalah l (lamda) panjang gelombang dari gelombang. Garis radial yang menunjuk ke arah luar dari sumbernya, mewakili arah propagasi gelombang, disebut sinar.

Daya rata-rata yang dipancarkan oleh sumber harus didistribusikan secara merata ke setiap muka gelombang bola yang luasnya 4pr². Oleh karena itu, intensitas gelombang pada jarak r dari sumber tersebut adalah:

I = (Daya)_avg/A =(Daya)_avg/4pr²                                             (17.13)

Intensitas menurun dengan kuadrat jarak dari sumber. Hukum inversesquare ini mengingatkan perilaku gravitasi di Bab 13 (Serway,2010:493-494).

 Baca Juga Tentang: Efek Doppler Dan Gelombang Kejut

//Anda baru saja membaca artikel tentang INTENSITAS GELOMBANG SUARA, jika ada kekeliruan, kurang jelas, kritik dan saran silahkan isi di kolom komentar.//