Hukum Hooke, Bunyi, Rumus, dan Contohnya

Pada tahun 1678, ilmuwan asal Inggris bernama Robert Hooke mempublikasikan Hukum Hooke atau yang disebut sebagai Hukum Elastisitas. Bagaimana konsep hukum tersebut?

Gue tiba-tiba teringat, akan momen menarik yang terjadi tahun 2021 lalu. Saat itu, ada seorang anggota girl group Korea bernama Tzuyu, yang sempat viral karena dikira merupakan seorang atlet panah di olimpiade.

Busur panah merupakan contoh implementasi Hukum Hooke.
Busur panah merupakan contoh implementasi Hukum Hooke. (Arsip Zenius)

Selain terkagum-kagum dengan kecantikannya, gue juga jadi penasaran sama satu hal. Kenapa ya, busur panah itu nggak bengkok atau rusak setelah digunakan, dan bisa kembali lagi seperti semula?

Aha! Ternyata jawabannya kita pelajari di mata pelajaran Fisika kelas 11 ketika membahas bab Elastisitas dan Hukum Hooke, lho. 

Oleh karena itu, yuk kita bedah konsep Hukum Hooke, dimulai dari pengertian, rumus, hingga contoh soalnya.

Apa itu Hukum Hooke

Sebelum membahas lebih jauh soal hukum yang satu ini, ada baiknya kita mengetahui gimana sih awalnya hukum ini ditemukan.

Gue mau rekomendasi salah satu video Zenius yang keren banget. Video ini membahas tentang sejarah Hukum Hooke, gimana seorang ilmuwan asal Inggris menemukan suatu hukum dari rasa penasarannya.

Untuk mengakses videonya, langsung saja klik link di bawah ini.

Video: Sejarah Hukum Hooke

Video sejarah hukum hooke Zenius Education.
Yuk nonton Sejarah Hukum Hooke! (Arsip Zenius)

Oke, menarik banget ya kisah dalam video tersebut. Kita jadi mengetahui percobaan hukum hooke pada pegas yang menghasilkan bunyi Hukum Hooke seperti ini.

Bunyi hukum hooke.
Bunyi Hukum Hooke. (Arsip Zenius; Dok. Wikimedia Commons)

Biasanya, susunan kata dalam bunyi Hukum Hooke itu bisa berbeda-beda ya, Sobat Zenius. Namun, intisarinya sama, bahwa ketika gaya pegas itu makin besar, ya bendanya juga makin panjang.

Selain itu, hukum ini juga berbunyi bahwa kalau gaya yang diberikan pada suatu pegas nggak ngelebihin batas elastisitasnya, pertambahan panjangnya akan berbanding lurus sama gaya tadi.

Terus, gimana kalau seandainya gaya yang diberikan melebihi batas elastisitas? Yah, benda yang menerima gaya tersebut bisa mengalami perubahan.

Misalnya, meja yang kita tindih dengan tangan tidak terlihat berubah, kan? Namun, jika kita duduki, bisa saja patah.

Sampai sini, kira-kira Sobat Zenius bisa nggak nih menyimpulkan pengertian hukum ini dengan satu kalimat saja? 

Hukum Hooke adalah sebuah hukum dalam bidang Fisika yang ditemukan oleh Robert Hooke, yang membahas mengenai sifat elastisitas benda (pegas).

Oh ya, hukum ini terkadang juga disebut sebagai law of elasticity, atau dalam bahasa Indonesia berarti hukum elastisitas.

Next, kita bahas rumusnya, yuk.

Baca Juga: Rumus Elastisitas Gaya Pegas – Materi Fisika Kelas 11

Rumus Hukum Hooke

Secara umum, rumus Hukum Hooke dapat dituliskan sebagai berikut.

F = k. Δx

Berikut ini keterangannya.

F = gaya yang diberikan (N)

k = tetapan gaya atau konstanta pegas (N/m)

Δx = pertambahan/perubahan panjang (m)

Sekarang, kita bahas komponen dalam persamaan tersebut satu per satu ya. Dimulai dari F yang merupakan gaya. Gaya ini merujuk pada gaya yang diberikan pada benda (pegas), sehingga menyebabkan perubahan panjang.

Baca Juga: Gaya Normal – Pengertian, Rumus, dan Contoh Soal

Lalu untuk k, itu merupakan konstanta (tetapan gaya) benda (pegas). Maksudnya gimana tuh? Jadi, setiap benda itu memiliki karakteristik elastisitas tersendiri.

Misalnya, ada benda (pegas) yang gampang merenggang, seperti karet gelang dapur. Benda seperti itu mudah mengalami perubahan panjang dengan gaya yang relatif cukup kecil.

Beda lagi kasusnya dengan benda lain, misalnya busur panah tadi. Bila dibandingkan dengan karet gelang, busur panah relatif lebih sulit mengalami perubahan panjang. Sehingga, konstanta pegas busur panah dengan gelang dapur itu berbeda.

Selanjutnya Δx, yang mengacu pada pertambahan panjang benda (pegas). Seperti pada umumnya, simbol segitiga di sini melambangkan adanya perubahan panjang atau jarak.

Oke, barusan gue sudah tunjukkan rumus Hukum Hooke secara umum. Tapi Sobat Zenius, nggak asyik ya kalau belajar rumus itu cuma ngafalin doang.

Seharusnya, kita benar-benar memahami konsep gimana rumus tersebut bisa tercipta, sehingga kita nggak terpaku sama hafalan saja.

Nah, kebetulan banget nih, di Zenius, ada video tentang Hukum Hooke yang menjelaskan konsep rumus-rumus, percobaan Hukum Hooke, dan hubungannya dengan modulus elastisitas dengan seru dan jelas banget.

Kuy, langsung saja klik link di bawah ini, dan nonton videonya!

Video: Hukum Hooke

Wah, setelah nonton video tadi, kita bisa menyadari bahwa simpelnya, Hukum Hooke tentang pegas menjelaskan hubungan antara besar gaya dengan pertambahan panjang benda (pegas).

Menariknya, selain mempelajari rumus tadi, elo juga bisa mempelajari soal jenis pegas, lho. Umumnya, ada dua tipe pegas yang kita pelajari di kelas 10, yaitu rangkaian pegas seri dan paralel.

Nah, berhubung pegasnya itu lebih dari satu, kita perlu mencari konstanta tetapnya dong. Elo bisa melihat ilustrasi di bawah ini untuk rumus secara umumnya.

Mencari konstanta pada rangkaian pegas.
Mencari konstanta pada rangkaian pegas. (Arsip Zenius)

Nah, buat elo yang ingin benar-benar memahami bagaimana cara mendapatkan rumus di atas, elo wajib banget nonton video di bawah ini.

Video: Rangkaian Pegas Paralel

Wow, sejauh ini kita telah membahas sejarah, definisi, serta rumus Hukum Hooke. Selanjutnya, kita coba kerjakan contoh soal dan lihat pembahasannya, yuk.

Baca Juga: Perbedaan Tegangan dan Regangan Elastisitas – Materi Fisika Kelas 11

Contoh Soal Hukum Hooke

Berikut ini contoh soal dan pembahasannya.

Contoh Soal 1

Sebuah pegas sepanjang 30 cm digantungkan beban dengan massa 1 kg sehingga pegas memanjang menjadi 50 cm. Konstanta kekakuan pegas tersebut adalah… N/m.

A. 10

B. 50

C. 100

D. 150

E. 500

Pembahasan:

Jawaban contoh soal Hukum Hooke mencari konstanta pegas.
Jawaban contoh soal Hukum Hooke mencari konstanta pegas. (Arsip Zenius)

Contoh Soal 2

Sebuah pegas yang digantung vertikal pada sebuah statif diberi beban bermassa 300 gram. Jika panjang pegas mula-mula 20 cm dan konstanta pegas sebesar 75 N/m, maka panjang pegas setelah digantungi beban adalah….

A. 24 cm

B. 25 cm

C. 30 cm

D. 36 cm

E. 40 cm

Pembahasan:

Jawaban contoh soal Hukum Hooke mencari panjang pegas.
Jawaban contoh soal Hukum Hooke mencari panjang pegas. (Arsip Zenius)

Untuk contoh soal lainnya, elo bisa mengakses video di bawah ini, serta mengerjakan fitur contoh soal dan tes evaluasi di aplikasi Zenius, ya!

Video: Contoh Soal Hukum Hooke

Video contoh soal Hukum Hooke.
Video contoh soal Hukum Hooke. (Arsip Zenius)

*********

Oke Sobat Zenius, itulah pembahasan singkat mengenai Hukum Hooke . Kalau elo ingin mempelajari materi Fisika lainnya dengan lebih dalam dan asyik, coba deh nonton video materi Zenius dan akses soal-soalnya.

belajar materi fisika di video pembahasan zenius

Pastikan elo log in akun Zenius elo ya supaya bisa akses video dan soalnya. Sampai di sini dulu artikel kali ini, dan sampai jumpa di artikel selanjutnya!

Hukum Gauss, Bunyi, Rumus, dan Contoh Soal

Kenapa ya rambut yang digosok-gosok dengan penggaris bisa berdiri? Ternyata, ini ada kaitannya dengan medan listrik yang dibahas di Hukum Gauss. Seperti apa?

Pernah nggak sih, elo lagi asyik-asyik jalan di mal, lalu memegang pagar pembatas lantai yang berbentuk silinder, dan tiba-tiba merasa seperti tersetrum?

Atau di lain waktu, elo pernah memegang sebuah gagang pintu bulat, yang tiba-tiba mengalirkan listrik? Wah, pasti elo tersentak kaget ya, untung biasanya aliran listriknya nggak besar.

Lalu ada lagi kasus menarik lainnya, nih. Elo pernah melihat seorang anak yang menggosok-gosok rambutnya dengan balon, terus rambutnya jadi berdiri?

Semua fenomena itu merupakan aplikasi Hukum Gauss dalam kehidupan sehari-hari, lho. Memangnya, apa itu Hukum Gauss?

Di mata pelajaran Fisika kelas 12, kita mempelajari Hukum Gauss pada Bab Listrik Statis. Nah, makin penasaran kan, apa sih sebenarnya Hukum Gauss itu?

Mari kita bahas apa itu Hukum Gauss, dengan membedah bunyi, rumus, dan contoh soalnya.

Bunyi Hukum Gauss

Jadi, apa itu Hukum Gauss? Hukum Gauss adalah hukum yang dikemukakan oleh seorang ahli matematika dan fisika asal Jerman, Carl Friedrich Gauss.

Pada hakikatnya, hukum ini berhubungan dengan distribusi muatan listrik yang kemudian menghasilkan medan listrik.

Simpelnya nih, menurut hukum ini, ada garis muatan listrik pada benda yang membentuk medan listrik dengan bentuk tertentu.

Umumnya, Hukum Gauss ini digunakan untuk menghitung kekuatan medan listrik pada objek simetris. Soalnya, kalau bendanya nggak simetris, medan listriknya jadi lebih sulit dihitung, Sobat Zenius.

Lantas, gimana ya bunyi Hukum Gauss? Elo bisa melihat bunyi Hukum Gauss pada ilustrasi di bawah ini.

Bunyi hukum gauss.
Bunyi Hukum Gauss. (Arsip Zenius)

Bisa dilihat di situ, Gauss menggunakan istilah “fluks listrik”, apa itu? Fluks listrik di sini dapat didefinisikan sebagai banyaknya garis medan listrik yang menembus permukaan luas. Coba deh lihat ilustrasi di bawah ini.

Fluks listrik.
Fluks listrik. (Arsip Zenius)

Tanda panah kuning yang bisa dilihat di ilustrasi tersebut, merupakan fluks listrik. Fluks listrik ini dipengaruhi oleh besar medan listrik.

Nah, fluks listrik ini bisa digunakan buat mengukur kekuatan medan listrik pada luas tertentu yang disebut permukaan Gauss. Luasnya bagaimana? Silahkan lihat ilustrasi di bawah ini.

Permukaan Gauss
Ilustrasi permukaan Gauss. (Arsip Zenius)

Permukaan tiga dimensi tersebut biasa disebut sebagai permukaan Gauss. Gampangnya, permukaan inilah tempat fluks listrik dihitung.

Wah, sampai sini sudah jelas nih, ternyata setiap benda itu memiliki medan listrik, dengan fluks listrik yang bisa dihitung ya. Lantas gimana ya cara menghitung kekuatan medan listrik pada suatu benda? 

Mari kita cari tahu dengan membahas rumusnya.

Baca Juga: 2 Rumus Medan Listrik dan Efeknya

Rumus Hukum Gauss

Sebelum membahas rumusnya, gue ingin kasih lihat gimana rumus Hukum Gauss yang dipelajari di SMA.

Ilustrasi rumus hukum gauss.
Ilustrasi rumus Hukum Gauss. (Arsip Zenius)

Berikut ini penjelasan komponen rumus tersebut.

Hukum Gauss, Bunyi, Rumus, dan Contoh Soal - Materi Fisika Kelas 12 9 = fluks listrik

Q = muatan yang dikelilingi oleh permukaan tertutup

εo = permitivitas ruang hampa

E = medan listrik (N/C)

A = luas permukaan (m2)

θ = sudut antara vektor medan listrik dengan garis normal

Oh ya, rumus yang berhubungan dengan Hukum Gauss itu sebenarnya bermacam-macam tergantung kasusnya, lho. Nggak cuma rumus itu saja.

Kira-kira, apa saja persamaan yang terdapat pada Hukum Gauss? Nah, kebetulan banget nih, ada video yang membahas rumus dan persamaan-persamaan dalam Hukum Gauss dengan asyik di aplikasi Zenius.

Elo tinggal klik link di bawah ini saja, agar langsung diarahkan ke playlist mengenai Hukum Gauss yang punya banyak fitur menarik seperti video materi, contoh soal, flashcard, dan latihan soal!

Video: Hukum Gauss

Gimana, Sobat Zenius? Sekarang elo sudah paham kan akan konsep Hukum Gaus dan rumus-rumusnya? Next, kita coba lihat contoh soalnya, yuk!

Baca Juga: Rumus Medan Magnet Akibat Arus Listrik

Contoh Soal Hukum Gauss

Berikut ini contoh soal dan pembahasannya.

Contoh Soal 1

Medan listrik sebesar 2.000 N/C melewati suatu bidang dengan luas permukaan sebesar 10 m2 secara tegak lurus. Besarnya fluks listrik yang melewati permukaan bidang tersebut adalah… Nm2/C.

A. 2 x 102

B. 2 x 103

C. 2 x 104

D. 2 x 105

E. 2 x 106

Pembahasan

Pembahasan contoh soal mencari fluks listrik
Pembahasan contoh soal mencari fluks listrik. (Arsip Zenius)

Jadi, jawabannya adalah C

Contoh Soal 2

Medan listrik sebesar 3.500 N/C melewati suatu bidang persegi dengan panjang sisi 2 m. Jika vektor medan listrik tersebut membentuk sudut 60o terhadap garis normal, besar fluks listrik besar fluks listrik yang melalui permukaan bidang tersebut adalah… Nm2/C.

A. 3.500

B. 3.5003

C. 7.000

D. 7.0003

E. 14.000

Pembahasan

Besar fluks listrik bisa kita cari dengan rumus → =E.A.cosθ

Luas permukaan pada soal diketahui A =22 = 4m2

Maka, = 3500 . 4 . cos 60°

= 7.000 Nm2/C

Jadi, jawabannya adalah C.

Untuk contoh soal dengan berbagai kasus lainnya, elo bisa coba nonton video contoh soal dan mengerjakan fitur contoh soal di Zenius, lho.

Yuk, langsung saja klik link di bawah ini, dan nonton pembahasan contoh soal variasi bola konduktor.

Video: Contoh Soal Variasi Bola Konduktor

Contoh soal hukum gauss zenius education.
Yuk, nonton video contoh soal di Zenius! (Arsip Zenius)

*********

Oke Sobat Zenius, itulah pembahasan singkat mengenai Hukum Gauss kelas 12. Kalau elo ingin mempelajari materi Fisika lainnya dengan lebih dalam dan asyik, coba deh nonton video materi Zenius dan akses soal-soalnya.

belajar materi fisika di video pembahasan zenius

Pastikan elo log in akun Zenius elo ya supaya bisa akses video dan soalnya. Sampai di sini dulu artikel kali ini, dan sampai jumpa di artikel selanjutnya!

Referensi

Radar: Gauss’s Law – Shmoop (n.d.)

Karakteristik Gelombang Bunyi, Rumus & Penerapannya

Hi Sobat Zenius, kali ini gue mau berbagi materi gelombang bunyi kelas 11, nih, lengkap dengan karakteristik, ciri, sifat-sifat dan rumusnya. Yuk simak tulisan ini sampai selesai.

Elo pernah kepikiran gak mengapa bunyi bisa terdengar? Mengapa bunyi yang dihasilkan di dalam studio musik tidak terdengar keras sampai ke luar ruangan? Mengapa kalau lagi di pesisir pantai harus bersuara lantang agar bisa didengar orang lain? Pertanyaan-pertanyaan ini dapat dijawab dengan konsep gelombang bunyi, Sobat Zenius. 

Sebenarnya gelombang bunyi itu apa sih? Bukannya kita bisa mendengar bunyi karena punya telinga ya? Apa itu saja belum cukup? Penasaran kan? Lanjut yuk!

Apa Itu Gelombang Bunyi?

Suara atau bunyi merupakan gelombang merambat yang dihasilkan dari benda bergetar sebagai sumber bunyinya. 

Sehingga gelombang bunyi adalah gelombang yang merambat melalui medium tertentu. Gelombang bunyi merupakan gelombang mekanik yang digolongkan sebagai gelombang longitudinal.

Kenapa gelombang longitudinal? Karena, arah rambat bunyi itu searah. Dan dikatakan sebagai gelombang mekanik, karena bunyi membutuhkan medium perambatan.

Jadi, sebelum sampai ke telinga kita, bunyi yang berasal dari sumber bunyi tersebut akan merambat terlebih dahulu di udara ataupun air.

Syarat bunyi dapat didengar ada 3: sumber bunyi, medium perambatan, dan pendengar.

Medium perambatan bunyi yang paling umum itu udara. Misalnya, temen elo lagi curhat, elo bisa dengar curhatan temen itu karena bunyi atau suara yang dia katakan merambat lewat udara. Bayangkan kalau kalian berdua curhatannya lagi di tempat kedap udara, suara temen elo itu tidak akan bisa didengar.

Sebelum lanjut bahas karakteristik, sifat sifat, dan rumus gelombang bunyi, yuk download dulu aplikasi Zenius. Elo bisa dapetin akses ke ribuan materi pelajaran, latihan soal, dan fitur-fitur gratis Zenius. Tinggal klik aja gambar di bawah sesuai gadget elo, ya!umus gelombang bunyi, 

cta banner donwload apps zenius

Download Aplikasi Zenius

Tingkatin hasil belajar lewat kumpulan video materi dan ribuan contoh soal di Zenius. Maksimaln persiapanmu sekarang juga!

icon download playstore
icon download appstore
download aplikasi zenius app gallery

Klasifikasi Bunyi

Elo tau gak kalau normalnya kita hanya dapat mendengar bunyi di rentang frekuensi 20 – 20.000 Hz? Yap, jadi gelombang bunyi juga ada rentang frekuensinya gitu, Sobat Zenius. Nah, lihat rentangnya di bawah ini.

  • Infrasonik: bunyi yang memiliki frekuensi < 20 Hz. Normalnya, manusia tidak bisa mendengar bunyi ini. Yang bisa mendengar bunyi ini adalah hewan seperti anjing, jangkrik, gajah, hiu, dan laba-laba. Selain itu, bunyi infrasonik juga dimanfaatkan oleh seismometer untuk mendeteksi gempa bumi.
  • Audiosonik: bunyi yang memiliki frekuensi di kisaran 20 – 20.000 Hz. Nah, bunyi inilah yang bisa didengar oleh manusia.
  • Ultrasonik: bunyi yang memilki frekuensi > 20.000 Hz (20 KHz). Wah, tinggi banget frekuensinya! Berhubung bunyi ini sangat tinggi, jadi kita tidak bisa mendengarnya, guys. Yang bisa mendengar bunyi ini adalah kelelawar dan lumba-lumba. Selain itu, bunyi ini juga dimanfaatkan untuk USG (ultrasonografi) yang digunakan untuk mendiagnosa janin di dalam kandungan.
gelombang bunyi
Ilustrasi Gelombang Bunyi (Dok. Pixabay oleh Geralt)

Nah, sekarang elo sudah mengetahui apa itu gelombang bunyi dan klasifikasinya. Sekarang lanjut ke karakteristik gelombang bunyi, yuk!

Karakteristik Gelombang Bunyi

Berikut ini yang merupakan karakteristik gelombang bunyi, yaitu:

  • Bunyi merupakan gelombang longitudinal.
  • Hanya merambat melalui medium padat, cari, dan gas. Dengan kata lain tidak dapat merambat pada ruang hampa.
  • Cepat rambat bunyi dipengaruhi oleh kerapatan medium perambatannya. Bunyi akan lebih cepat merambat pada medium yang memiliki kerapatan tinggi, yaitu medium padat.
  • Bunyi dapat memantul kalau gelombangnya mengenai suatu benda.

Sifat Sifat Gelombang Bunyi

Ternyata bunyi juga punya sifat-sifat ya, Sobat Zenius? Kira-kira apa saja sifat sifat dasar gelombang bunyi? Ada 6 sifat dan rumus gelombang bunyi yang harus elo ketahui.

Nah, sifat sifat gelombang bunyi sebenarnya sama dengan sifat dari gelombang. Masih ingat apa saja sifat gelombang? Mari kita bahas!

Refleksi

Tahu kan arti lainnya dari refleksi? Yap, refleksi atau pemantulan adalah sifat bunyi yang akan pertama dibahas. Ketika bunyi merambat melalui mediumnya, maka bunyi akan dipantulkan apabila mengenai permukaan benda yang keras. Misalnya, bunyi tersebut mengenai permukaan batu, kaca, ataupun besi.

Oh iya, contoh kasusnya begini, ketika elo berada di dalam gua, maka suara elo akan terdengar lebih keras akibat pantulan dari dinding gua. Tapi, sebelumnya gue akan sebutkan faktor yang mempengaruhi pemantulan bunyi dulu, antara lain:

  • Sudut bunyi yang datang sama dengan sudut bunyi yang terpantulkan. Nah lho, gimana tuh? Gini deh, misal bunyi datang 60° dari arah kiri, nah bunyi tersebut akan terpantulkan pada arah kanan sebesar 60° juga.
  • Arah datang, arah pantulan, dan garis normal bunyi di antara keduanya berada dalam satu bidang yang sama.
Reflaksi gelombang bunyi
Ilustrasi pemantulan bunyi.

Refraksi

Sifat selanjutnya adalah refraksi atau pembiasan. Sifat ini terjadi ketika ada bunyi yang melewati dua medium perambatan yang berbeda, misalnya melewati air dan udara, maka bunyi tersebut akan dibiaskan atau dibelokkan.

Difraksi

Sifat difraksi atau pelenturan ini berlaku apabila ada bunyi yang melewati celah sempit, maka bunyi tersebut akan dilenturkan.

Contohnya begini, ketika elo melewati gang sempit, elo akan tetap bisa mendengar orang-orang berbicara dari dalam ruangan atau di seberang gang, karena bunyi bisa melewati celah-celah sempit.

Efek Doppler

Sifat yang satu ini bakal menjelaskan kalau ada sumber bunyi yang menjauhi atau mendekati pendengar, maka frekuensi yang didengar oleh si pendengar akan naik turun (perubahan frekuensi). Bingung ah! 

Oke gue coba kasih contoh. Misalnya elo lagi berdiri di pinggir jalan, tiba-tiba elo mendengar suara sirine ambulance dari kejauhan. Nah, ketika ambulance tersebut berjalan menjauh, maka suara sirine yang elo dengar akan lebih rendah. Berikut ini rumusnya:

Rumus efek dopler
Sumber: Zenius Video

Keterangan:

Fp: frekuensi yang didengar oleh pendengar (Hz).

Fs: frekuensi sumber bunyi (Hz).

v: cepat rambat bunyi di udara (m/s).

vp: kecepatan pendengar (m/s) à bernilai positif kalau pendengar mendekati sumber bunyi, negatif kalau pendengar menjauhi sumber bunyi, dan 0 kalau pendengar diam.

vs: kecepatan sumber bunyi (m/s) à Kebalikan dari vp: bernilai positif kalau sumber bunyi menjauhi pendengar, negatif kalau sumber bunyi mendekati pendengar.

Nah, efek doppler itulah yang menyebabkan frekuensi sirine ambulance berubah ketika mendekati atau menjauhi kita sebagai pendengar. Efek doppler juga akan berpengaruh ketika sumber bunyi dan pendengar bergerak relatif satu sama lainnya, lho Sobat Zenius.

Interferensi

Rumus interferensi
Rumus interferensi

Interferensi atau perpaduan ini terjadi apabila ada dua bunyi yang saling padu. Kalau keduanya memiliki frekuensi yang sama, maka bunyi yang dihasilkan akan semakin kuat. Namun, jika salah satu bunyi tersebut frekuensinya lebih rendah, maka bunyi yang akan terdengar hanya satu, yaitu yang lebih nyaring atau frekuensinya tinggi. Rumusnya adalah sebagai berikut:

Rumus (a) untuk perpaduan yang frekuensinya saling menguatkan (interferensi konstruktif).

Rumus (b) untuk perpaduan yang frekuensinya saling melemahkan (interferensi destruktif).

Pelayangan Gelombang

Sifat yang terakhir adalah pelayangan bunyi. Sifat yang satu ini menjelaskan apa sih? Jadi, sifat ini akan menjelaskan kalau ada dua bunyi yang berbunyi secara bersamaan, tetapi memiliki frekuensi yang berbeda. Berikut ini merupakan ilustrasi bunyi yang memiliki frekuensi berbeda.

Ilustrasi pelayangan bunyi
Pelayangan bunyi dengan frekuensi berbeda

Cara mencari frekuensi layangan itu bagaimana? Di bawah ini aku tulis rumusnya.

Frekuensi layangan (fL) = |f1 – f2|

Karena mutlak, jadi hasil dari frekuensi layangan selalu positif.

Menghitung Cepat Rambat Bunyi

Pada prinsipnya, rumus cepat rambat bunyi adalah sebagai berikut:

rumus cepat rambat bunyi
Cara menghitung cepat rambat bunyi.

Keterangan: v (cepat rambat bunyi), s (jarak tempuh), dan t (waktu).

Seperti yang sudah dibahas di atas, kalau bunyi melalui medium perambatannya terlebih dahulu sebelum sampai ke gendang telinga. Nah, cepat rambatnya bunyi juga tergantung medium perambatannya.

Cepat rambat bunyi yang dipengaruhi oleh mediumnya, itulah mengapa suara di permukaan bumi dapat didengar dengan mudah. Karena di bumi terdapat medium perambatan bunyi, yaitu udara, sementara di luar angkasa tidak ada medium perambatan ini. 

Bunyi tidak dapat merambat tanpa adanya medium sehingga tidak bisa merambat di luar angkasa.

Medium Padat

Elo ingat kan kalau bunyi akan lebih cepat merambat pada medium yang memiliki kerapatan tinggi. Nah, medium padat ini akan lebih cepat merambatkan bunyi dibandingkan dengan medium lainnya, karena penyusun zat padat itu sangat rapat. Persamaan dari cepat rambat bunyi yang melalui medium padat adalah sebagai berikut:

Rumus cepat rambat bunyi medium padat
Cara menghitung cepat rambat bunyi yang melalui medium padat.

Keterangan: v (cepat rambat bunyi), E (modulus young), ρ (massa jenis).

Medium Cair

Medium selanjutnya adalah cair. Contohnya apa nih kira-kira? Yap, ada air tawar, air laur, air raksa, dll. Kecepatan rambat bunyi yang melalui medium cair lebih rendah dibandingkan dengan medium padat. Kenapa? karena, kerapatan molekul penyusunnya lebih longgar. Jadi, simpelnya bunyi yang diterima oleh pendengar akan lebih lama sampai dibandingkan melalui zat padat. Rumus persamannya begini:

Rumus cepat rambat medium cair
Cara menghitung cepat rambat bunyi yang melalui medium cair.

Keterangan: v (cepat rambat bunyi), E (modulus young), ρ (massa jenis).

Medium Gas

Terakhir adalah medium gas. Contohnya adalah udara. Medium ini merupakan medium yang memiliki kecepatan rambat paling rendah dibandingkan kedua medium di atas. Hal ini dikarenakan molekul penyusun gas berubah-ubah dan menyebar.

Rumus cepat rambat medium gas
Cara menghitung cepat rambat bunyi yang melalui medium gas.

Keterangan: v (cepat rambat bunyi), y (konstanta laplace), R (konstanta gas umum), T (suhu gas), M (massa molekul relatif gas).

Penerapan Gelombang Bunyi dalam Kehidupan Sehari-hari

Nah, barusan sudah membahas mengenai seluk-beluk gelombang bunyi nih. Sekarang, gue mau mengajak elo untuk mengeksplor lagi mengenai penerapan gelombang bunyi bagi kehidupan kita. Kira-kira sudah ada yang kepikiran belum apa saja sih penerapan dari gelombang bunyi ini? Kita bahas satu-satu ya.

Ultrasonografi (USG)

gelombang bunyi
Ilustrasi Ultrasonage (USG) Mesin (Dok. freepik.com)

Di awal sudah dibahas kalau USG ini salah satu penerapan dari gelombang bunyi yang memanfaatkan frekuensi ultrasonik, yaitu yang frekuensinya lebih dari 20.000 Hz atau setara dengan 20 KHz.

Alat ini digunakan untuk melihat gambaran dari organ dalam, contohnya untuk melihat janin dalam kandungan. Kerja alat ini yaitu dengan menempelkan transducer ke permukaan tubuh yang akan dilihat gambaran dalamnya. 

Kemudian, pada alat tersebut akan disalurkan listrik yang dapat menghasilkan gelombang ultrasonik dengan frekuensi dan panjang gelombang tertentu. Nah, di sini juga memanfaatkan sifat gelombang bunyi yaitu pemantulan atau refleksi, di mana gelombang ultrasonik tersebut akan dipantulkan kembali menuju transducer

Selanjutnya, gelombang tersebut akan diproses oleh mesin USG, sehingga akan muncul gambaran organ pada monitor.

Menghitung Kedalaman Laut

Pernah ngebayangin tidak bagaimana caranya mengukur kedalaman laut yang super duper dalam itu? Kalau pakai meteran ya tidak bisa dong. Lalu pakai apa?

Menghitung jarak kedalaman laut itu dengan memanfaatkan gelombang bunyi, yaitu ultrasonik. Gelombang ultrasonik akan dipancarkan ke dalam lautan secara garis lurus hingga mengenai penghalang, sehingga gelombang bunyi tersebut akan dipantulkan kembali ke kapal sebagai gema. 

Nah, waktu yang dibutuhkan gelombang tersebut untuk bergerak turun ke bawah hingga memantul lagi dan kembali ke atas itulah yang akan dihitung untuk mendapatkan jarak kedalaman laut.

Rumus menghitung kedalaman laut
Menghitung kedalaman laut menggunakan gelombang ultrasonik (sumber gambar: sumber.belajar.kemdikbud.go.id)

Cara menghitungnya bagaimana? Begini persamaannya:

Rumus menghitung kedalaman laut
Cara menghitung kedalaman dengan gelombang.

Keterangan: s (kedalaman laut), v (kecepatan gelombang ultrasonik), dan t (waktu tiba gelombang ultrasonik).

Latihan Soal Gelombang Bunyi

Kamu sudah tahu konsep dari gelombang bunyi. Nah, biar lebih paham lagi kita latihan soalnya yuk!

Soal 1

Dengan menggunakan garpu tala berfrekuensi 1.368 Hz dan tabung resonator, bunyi keras pertama terjadi jika panjang kolom udara di atas permukaan air 6,25 cm. Kecepatan bunyi di udara pada saat itu adalah….

Pembahasan

latihan soal gelombang bunyi

Soal 2

Sebuah sirine pada mobil pemadam kebakaran dengan frekuensi 2.000 Hz mendekati seseorang yang memancarkan bunyi dengan frekuensi yang sama. Bergerak mendekati mobil pemadam kebakaran (saling mendekati). Jika pemadam kebakaran mendekat dengan kecepatan 30 m/s dan pendengar mendekat dengan kecepatan 20 m/s, maka pelayangan bunyi yang didengar oleh pendengar adalah….

Pembahasan

latihan soal gelombang bunyi

Nah itulah materi gelombang bunyi kelas 11. Semoga elo dapat memahami materi ini dengan baik ya Sobat Zenius. Gitu Sobat Zenius, kalau elo masih ingin tahu materi fisika lainnya langsung aja ya klik banner, ya!

Pelajari materi Fisika di video materi belajar Zenius

Kalo elo mau ganti cara belajar biar lebih efektif, gue mau rekomendasiin elo untuk langganan paket belajar Aktiva Sekolah. Elo bisa belajar dari video materi premium, ngerjain tryout, tanya jawab sama Zen Tutor di live class dan berbagai fasilitas seru lainnya. Klik gambar di bawah ini buat info lengkapnya, ya!

Langganan Zenius

Baca Juga Artikel Fisika Lainnya

Materi Konsep Dasar Termodinamika

Konsep Energi Fisika

Ngerjain Soal Fisika, First You Have to Think

Originally Published: December 25, 2020
Updated by: Arieni Mayesha & Arum Kusuma Dewi

Bunyi, Rumus, Penerapan, dan Contoh Soal

Howdy, Sobat Zenius! Elo tau nggak tentang rumus hukum Charles. Apa sih itu? Yuk pelajari mulai dari bunyi, persamaan, penerapan sampai ke contoh soal hukum Charles di artikel ini ya!

Elo pernah naik balon udara nggak, nih? Iya, yang gede banget itu. Tapi bukan, bukan yang kayak ada di film Up.

Balon Udara sebagai Contoh Penerapan Hukum Charles
Balon udara (dok. Francesco Ungaro)

Nah, elo tahu nggak sih, apa yang bikin balon udara itu bisa bawa elo naik tinggi? Itu karena kedapatan balon yang berkurang akibat adanya ekspansi gas. Selain itu, balon yang elo naikin bisa mengembang karena gas di dalamnya yang dipanaskan. Cara kerja balon udara ini merupakan salah satu contoh penerapan dari Hukum Charles, lho. Buat pembahasan lebih lanjutnya, bisa elo cek di artikel ini ya!

Jacques Alexandre César Charles

Jacques Alexandre César Charles merupakan seorang ahli fisika, sekaligus penemu dan matematikawan yang lahir di Beaugency, Loiret, Prancis pada 12 November 1746 dan wafat di Paris, Prancis pada 7 April 1823.

Jacques Alexandre César Charles
Dok. Zenius

Pada mulanya, Charles sempat bekerja untuk kementerian keuangan, namun kemudian banting setir untuk bekerja di bidang sains. Beberapa penemuannya di bidang sains adalah hidrometer, aerometer untuk Fahrenheit, dan masih banyak lagi.

Pada tahun 1783, Charles membangun balon hidrogen pertama di dunia bersama dengan rekan-rekannya Robert bersaudara, Nicolas, dan Anne-Jean. Percobaannya mengenai hidrogen yang dipandangnya mampu mengangkat balon ke udara tersebut terinspirasi dari Hukum Boyle.

Percobaannya tentang balon udara tersebut berlanjut pada tahun 1787, dimana ia mengisi gas yang berbeda ke dalam 5 balon yang memiliki volume yang sama dan menaikkan suhunya hingga 80 derajat Celcius. Alhasil, kelima balon tersebut mengalami kenaikan volume yang sama.

Percobaan inilah yang menjadi landasan dari tercetusnya Hukum Charles. Seorang ahli fisika lain bernama Gay-Lussac pernah melakukan referensi atas hasil penelitiannya tersebut.

Coba deh elo cek bunyi hukum Charles di bawah ini.

Bunyi Hukum Charles

“Apabila tekanan gas yang berada di dalam suatu ruangan tertutup bersifat konstan, maka suhu mutlaknya akan berbanding lurus dengan volume gas tersebut.”

Hukum Charles merupakan salah satu dari hukum mengenai gas ideal yang ada di dalam termodinamika dan kimia fisik yang membahas hubungan antara tekanan gas yang berbanding lurus dengan suhunya.

Lanjut ke rumus hukum Charles, yuk. Eits sebelum lanjut di-download dulu dong aplikasi Zenius. Pake aplikasi Zenius elo bisa nikmati fitur gratisnya yang nggak kalah seru lho, kayak ZenCore, ZenBot hingga akses ke video pembelajaran Zenius. Klik di bawah ini ya!

cta banner donwload apps zenius

Download Aplikasi Zenius

Tingkatin hasil belajar lewat kumpulan video materi dan ribuan contoh soal di Zenius. Maksimaln persiapanmu sekarang juga!

icon download playstore
icon download appstore
download aplikasi zenius app gallery

Rumus Hukum Charles

Dari bunyi hukum Charles tadi, persamaan matematika yang sesuai dengan hukum Charles adalah sebagai berikut:

* Hukum Charles: Bunyi, Rumus, Penerapan, dan Contoh Soal 49

* Hukum Charles: Bunyi, Rumus, Penerapan, dan Contoh Soal 50

Keterangan:

V1 = Volume gas awal (Hukum Charles: Bunyi, Rumus, Penerapan, dan Contoh Soal 51)

T1 = Suhu gas awal (Kelvin)

V2 = Volume gas akhir (Hukum Charles: Bunyi, Rumus, Penerapan, dan Contoh Soal 52)

T2 = Suhu gas akhir (Kelvin)

Pahami dan cermati ya rumus hukum Charles di atas. Tenang aja bakal ada latihan soal kok biar elo bisa menerapkan rumus tadi. Lanjut baca dulu ya!

Grafik Hukum Charles

Grafik Hukum Charles
Dok. Zenius

Grafik Hukum Charles ini disebut dengan proses isobarik, yakni sebuah kondisi hubungan antara suhu dan volume gas yang terjadi pada tekanan konstan.

Penerapan Hukum Charles dalam Kehidupan Sehari-Hari

Udah paham tentang bunyi sampai rumus hukum Charles kan. Ada yang kalah penting nih, elo perlu tahu nih kapan hukum Charles ini berlaku atau diterapkan.

  1. Balon Udara. Seperti yang udah sempet gue singgung sebelumnya di awal nih.
  2. Ban. Saat lo baru aja nyalain mesin mobil dan mengemudikan mobil tersebut, volume ban akan mengalami peningkatan. Begitu juga dengan suhu di dalam ban.
  3. Pelampung. Ketika lo mendorong pelampung ke dalam kolam renang, volume udara di dalam pelampung tersebut akan berkurang akibat suhu di dalam kolam renang yang lebih rendah daripada suhu di luar air.
  4. Bola pingpong. Lo mungkin sadar bahwa suhu bola pingpong akan ikut meningkat ketika diletakkan ke dalam air panas hingga bola tersebut mengapung. Selain itu, volume gas yang ada di dalam bola juga menjadi meningkat.
  5. (dan masih banyak lagi). Coba deh, lo amati sekitar lo dan cari tahu contoh penerapan lain dari Hukum Charles.

Contoh Soal dan Pembahasan

Nah ini kan yang tunggu-tunggu. Gue bakal kasih contoh soal hukum Charles yang bisa elo kerjakan sebelum cek pembahasannya. Langsung aja yuk dicoba!

Diketahui sebuah gas memiliki volume awal sebesar V, dengan volume akhir sebesar 4V. Sementara itu, gas tersebut memiliki suhu sebesar T. Berapakah besar suhu akhir dari gas tersebut?

Pembahasan:

Hukum Charles: Bunyi, Rumus, Penerapan, dan Contoh Soal 50

V / T = 4V / T2

1 / T = 4 / T2

T2 = 4T

Jadi, suhu akhir gas tersebut adalah sebesar 4 kali dari suhu awal.

***

Nah, itu dia pembahasan tentang rumus hukum Charles kali ini. Jangan cuma baca materinya aja ya, elo tetap perlu banyak latihan juga. Yuk langganan paket belajar Zenius untuk coba latihan-latihan soal yang bisa menguji seberapa paham elo. Klik banner di bawah dan langsung beli!

Hukum Charles: Bunyi, Rumus, Penerapan, dan Contoh Soal 54
Klik dan langganan sekarang!

Semoga artikel ini bisa bermanfaat dan bantu elo, plus bikin elo makin ketagihan buat cari tahu lebih banyak lagi. Elo juga bisa cek tautan-tautan di bawah ini buat penjelasan lebih lengkapnya. See you in another time, Sobat Zenius!

Pelajari materi Fisika di video materi belajar Zenius
Lanjut belajar yuk!

Hukum Charles – Gay Lussac

Hukum Boyle – Gay Lussac

Hukum Charles Part 1

Hukum Charles Part 2

Baca Juga

Hukum Boyle: Rumus, Contoh Soal, dan Penerapan

Hukum Gay Lussac: Bunyi, Rumus, Contoh, dan Penerapan

Originally published: September 11, 2021
Updated by: Silvia Dwi