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.vx
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(wsmax)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 ∆Pmax, dalam hal ini, kita menggunakan Persamaan 17.10 untuk memperoleh:
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 ∆Pmax, dalam hal ini, kita menggunakan Persamaan 17.10 untuk memperoleh:
I = (∆Pmax )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)
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.//
Post a comment for "INTENSITAS GELOMBANG SUARA"