Contoh soal Pelayangan Bunyi

Contoh Soal Pelayangan Bunyi

Pelayangan bunyi adalah fenomena fisika yang terjadi ketika dua gelombang suara dengan frekuensi yang hampir sama digabungkan. Fenomena ini menyebabkan variasi periodik dalam amplitudo suara yang dihasilkan, terdengar sebagai pola suara yang naik dan turun yang dikenal sebagai “pelayangan” atau “beating.” Fenomena ini sering digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk dalam penyetelan instrumen musik dan dalam teknik audio. Artikel ini akan membahas konsep pelayangan bunyi dan menyajikan beberapa contoh soal untuk membantu memperdalam pemahaman Anda mengenai topik ini.

Dasar Teori Pelayangan Bunyi

Ketika dua gelombang suara dengan frekuensi f1 dan f2 digabungkan, suara yang dihasilkan akan memiliki frekuensi rata-rata dan amplitude yang bervariasi pada frekuensi yang setara dengan perbedaan antara dua frekuensi asli tersebut. Dengan kata lain, frekuensi pelayangan (beat frequency) fb dapat dihitung dengan rumus:

\[ f_b = |f_1 – f_2| \]

Pelayangan ini terdengar seperti fluktuasi dalam volume suara, dan fenomena ini dapat dinyatakan dalam persamaan matematis yang menggambarkan superposisi dari dua gelombang sinusoidal. Misalkan dua gelombang tersebut dijelaskan sebagai berikut:

\[ y_1(t) = A \sin(2\pi f_1 t) \]
\[ y_2(t) = A \sin(2\pi f_2 t) \]

BACA JUGA  Contoh soal energi potensial dan energi kinetik

Maka, hasil gabungan dari kedua gelombang tersebut adalah:

\[ y(t) = y_1(t) + y_2(t) = A \sin(2\pi f_1 t) + A \sin(2\pi f_2 t) \]

Dengan menggunakan identitas trigonometri untuk sum of sines, persamaan ini dapat ditulis ulang menjadi:

\[ y(t) = 2A \cos\left(2\pi \frac{f_1 + f_2}{2} t\right) \sin\left(2\pi \frac{f_1 – f_2}{2} t\right) \]

Dari persamaan di atas, terlihat bahwa amplitude variabilitasnya ditentukan oleh sinus dari frekuensi pelayangan.

Contoh Soal Pelayangan Bunyi

Untuk memahami lebih dalam mengenai pelayangan bunyi, mari kita coba beberapa contoh soal berikut:

Contoh Soal 1:
Dua garpu tala berbunyi secara bersamaan. Garpu tala pertama memiliki frekuensi 256 Hz, dan garpu tala kedua memiliki frekuensi 260 Hz. Berapakah frekuensi pelayangan yang terdengar?

Penyelesaian:
Frekuensi pelayangan dapat dihitung dengan:

\[ f_b = |f_1 – f_2| = |260 \, \text{Hz} – 256 \, \text{Hz}| = 4 \, \text{Hz} \]

Jadi, frekuensi pelayangan yang terdengar adalah 4 Hz.

Contoh Soal 2:
Sebuah musisi mendengar pelayangan sebanyak 5 kali per detik ketika ia membandingkan nada dari dua dawai gitar. Jika salah satu dawai bergetar pada 440 Hz, tentukan frekuensi kemungkinan dari dawai lainnya.

BACA JUGA  Contoh soal besaran turunan rumus dimensi dan satuan internasional

Penyelesaian:
Karena pelayangan terjadi 5 kali per detik, maka frekuensi pelayangan adalah 5 Hz. Ini berarti:

\[ |f_1 – f_2| = 5 \, \text{Hz} \]

Jika salah satu frekuensinya adalah 440 Hz, frekuensi lainnya bisa jadi:

\[ f_2 = 440 \, \text{Hz} + 5 \, \text{Hz} = 445 \, \text{Hz} \]

atau

\[ f_2 = 440 \, \text{Hz} – 5 \, \text{Hz} = 435 \, \text{Hz} \]

Jadi, frekuensi kemungkinan dari dawai lainnya adalah 435 Hz atau 445 Hz.

Contoh Soal 3:
Dua pembicara mengeluarkan suara dengan frekuensi yang berbeda sedikit. Jika frekuensi dari pembicara pertama adalah 512 Hz dan orang mendengar pelayangan dengan frekuensi 2 Hz, tentukan dua kemungkinan frekuensi dari pembicara kedua.

Penyelesaian:
Karena orang mendengar pelayangan dengan frekuensi 2 Hz, berarti:

\[ |f_1 – f_2| = 2 \, \text{Hz} \]

Jika frekuensi pembicara pertama adalah 512 Hz, maka frekuensi pembicara kedua dapat berupa:

\[ f_2 = 512 \, \text{Hz} + 2 \, \text{Hz} = 514 \, \text{Hz} \]

atau

\[ f_2 = 512 \, \text{Hz} – 2 \, \text{Hz} = 510 \, \text{Hz} \]

Jadi, dua kemungkinan frekuensi pembicara kedua adalah 510 Hz atau 514 Hz.

Aplikasi Pelayangan Bunyi

BACA JUGA  Efek Fotolistrik

Pelayangan bunyi tidak hanya akademis; dalam praktik, ini digunakan dalam berbagai bidang:

1. Penyetelan Instrumen Musik: Dalam dunia musik, pelayangan digunakan untuk menyetel instrumen. Misalnya, ketika dua nada hampir serupa dimainkan bersama, musisi mendengarkan pelayangan dan mengatur salah satu instrumen hingga pelayangan menghilang, menandakan bahwa keduanya sudah sinkron frekuensinya.

2. Teknik Audio: Dalam teknik rekaman dan desain suara, pelayangan kadang digunakan untuk menciptakan efek suara tertentu. Penyusunan yang serupa dapat menambah tekstur dan kedalaman dalam sebuah track audio.

3. Diagnostik Teknologi: Beberapa alat diagnostik suara dalam teknik mesin atau listrik menggunakan pelayangan untuk mendiagnosis ketidaklurusan atau kelainan dalam sistem berputar atau bergetar dengan mendeteksi variasi dalam suara mesin.

Kesimpulan

Memahami pelayangan bunyi adalah penting baik di level teori maupun praktik. Dengan menggali konsep ini lebih dalam melalui contoh soal dan aplikasi nyata, kita dapat melihat bagaimana pelayangan tidak hanya fenomena fisika yang menarik tetapi juga alat praktis dalam berbagai disiplin ilmu. Pembelajaran melalui pelayaran bunyi membuka pintu bagi peningkatan efisiensi dalam penyetelan instrumen musik, teknik rekaman suara, dan berbagai teknologi diagnostik lainnya.

Tinggalkan komentar