Kecepatan rambatan gelombang bunyi ini dapat berbeda tergantung medium yang dilewati (sifat-sifat medium tersebut, dan suhu). Namun, istilah ini lebih banyak dipakai untuk kecepatan bunyi di udara.
Pada ketinggian air laut, dengan suhu 21 °C dan kondisi atmosfer normal, kecepatan bunyi adalah 344 m/detik (1238 km/jam). Kecepatan suara akan lebih cepat melaju di air dan di benda padat. Kecepatan suara di air adalah 4.3 kali lipat kecepatan di udara, yaitu 1.484 m/detik.
Kecepatan suara pada besi adalah 15 kali lipat kecepatan di udara, yaitu 5.120 m/detik.
Berikut persamaan cepat rambat bunyi pada medium tertentu :
Cepat rambat bunyi pada zat cair
\[v=\sqrt{\frac{B}{\rho}}\]B = konstanta bulk zat cair
ρ = massa jenis
Cepat rambat bunyi pada zat Padat
\[v=\sqrt{\frac{E}{\rho }}\]E = konstanta elastisitas
ρ = massa jenis
Cepat rambat bunyi pada zat Padat
\[v=\sqrt{\gamma \; \frac{RT}{M_{r}}}\] Soal Dan Penyelesaian
01. Dua batang logam A dan B masing-masing memiliki modulus Young sekitar 0,2 × 1011 Pa dan 4 × 1011 Pa. Apabila perbandingan antara massa jenis logam A dan B adalah 20 : 1, maka perbandingan cepat rambat gelombang bunyi pada logam A dan B adalah ....
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
\[\\v=\sqrt{\frac{E}{\rho }}\Rightarrow v\, \approx \, \sqrt{E}\\\frac{v_A}{v_B}=\sqrt{\frac{E_A}{E_B}\times \frac{\rho _B}{\rho _A}}\\\frac{v_{A}}{v_{B}}=\sqrt{\frac{0,2\times 10^{11}}{\, \, \, \, 4\times 10^{11}}\times \frac{1}{20}}\\\frac{v_{A}}{v_{B}}=\sqrt{\frac{1}{400}}\\\frac{v_{A}}{v_{B}}=\frac{1}{20}=1:20\]
02. Tentukan cepat rambat bunyi dalam gas dengan massa jenis 3,5 kg/m3, dengan tekanan 215 kPa (1 kPa = 103 Pa = 103 N/m2) jika konstanta Laplace untuk gas tersebut 1,40!
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
Persamaan Gas Ideal:
\[P.V=n.R.T\\P \, V=\frac{m}{M_{r}}\, R\, T\\P\, \, \frac{V}{m}=\frac{R\, T}{M_{r}}\\\frac{R\, T}{M_{r}}=\frac{P}{\rho}\, \,\] Kecepatan Gelombang bunyi di udara: \[\\v=\sqrt{\gamma \frac{R\, T}{M_{r}}}\\v=\sqrt{\gamma \frac{P}{\rho }}\\v=\sqrt{\frac{1,40\, \, \, \, 2,15\times 10^{5}}{3,5 }}\\v=293\, \, m.s^{-1}\]
03. Sebatang logam mempunyai modulus Young 7. 1010 N/m/m dan massa jenis 2800 kg/m/m/m. Tentukan kelajuan bunyi jika bunyi merambat dalam logam tersebut!
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
Kelajuan bunyi pada logam adalah
\[\\v_{b}=\sqrt{\frac{Y}{\rho }}\\v_{b}=\sqrt{\frac{7.10^{10}}{28.10^{2}}}\\v_{b}=5.10^{3}ms^{-1}\]
04. Air mempunyai modulus Bulk 3.109 N/m/m/m dan kerapatan 1 gram/cm/cm/cm. Hitunglah kelajuan bunyi dalam air jika bunyi tersebut merambat di air! Jawab.
\[\\v_{b}=\sqrt{\frac{\beta }{\rho }}\\v_{b}= \sqrt{\frac{3.10^{9} }{10^{3} }}\\v_{b}=\sqrt{3}.10^{3}ms^{-1}\]
05 Cepat rambat gelombang bunyi paling cepat dalam medium ….
A. Udara04. Air mempunyai modulus Bulk 3.109 N/m/m/m dan kerapatan 1 gram/cm/cm/cm. Hitunglah kelajuan bunyi dalam air jika bunyi tersebut merambat di air! Jawab.
\[\\v_{b}=\sqrt{\frac{\beta }{\rho }}\\v_{b}= \sqrt{\frac{3.10^{9} }{10^{3} }}\\v_{b}=\sqrt{3}.10^{3}ms^{-1}\]
05 Cepat rambat gelombang bunyi paling cepat dalam medium ….
B. Zat cair
C. Zat padat
D. Gas nitrogen
E. Ruang hampa
Jawaban Fisika Pak Dimpun: C
Bunyi membutuhkan medium untuk bisa merambat, cepat rambatnya tergantung dari medium yang dilewatinya. Bunyi merambat paling cepat melalui zat padat.
06. Laju rambat bunyi di udara ketika 27 derajat Celcius adalah 340 m/s. Jika udara tersebut naik suhunya hingga mencapai 87 derajat Celcius, tentukanlah laju bunyi saat terjadi perubahan suhu tersebut!
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
\[\\v_{b}=\sqrt{\frac{\gamma RT}{M}}\\v_{b}\sim \sqrt{T}\\\frac{v_{2}}{v_{1}}=\sqrt{\frac{T_{2}}{T_{1}}}\\ \frac{v_{2}}{340}=\sqrt{\frac{350}{300}}\\v_{2}=(1.07)(340)ms^{-1} \\v_{2}=364 m/ss^{-1}\]
07. Seseorang mendengarkan kembali suara sebagai gema dari sebuah tebing setelah waktu 6 detik. Apabila b adalah konstanta Laplace yang menunjukkan perbandingan kalor jenis pada tekanan dan suhu konstan dan orang tersebut mengetahui bahwa suhu saat itu T dalam Kelvin dan M adalah massa molekul relative. Tentukanlah jarak orang ke tebing (nyatakan dalam persamaan matematis)!
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
Karena bunyi merambat konstan, maka jarak orang ke tebing dapat dihitung dengan menghitung jarak mengggunakan GLB.
\[\\s=v_{b}.t_{p}\\s=\sqrt{\frac{\gamma RT}{M}}.t_{p}\\ s=3\sqrt{\frac{\gamma RT}{M}}\]
08. Pada suatu keadaan tertentu, suatu gas mempunyai suhu nol derajat celcius dan beterkanan 1 atm. Kelajuan bunyi yang merambat dalam gas saat itu adalah 330 m/s dan diketahui konstanta Laplace sebesar 1.4. Hitunglah rapat massa medium gas tersebut!
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
Rapat massa gas dapat dihitung dari laju bunyi di gas.
\begin{align*} v_{b}=\sqrt{\frac{\gamma P}{\rho }}\\ \rho =\frac{\gamma P}{v_b^2}\\\rho =1.4 kgm^{-3}\end{align*}
09. Gelombang bunyi dengan panjang gelombang 2 m merambat di udara dengan kecepatan 330 m/s. kecepatan rambat gelombang bunyi dengan panjang gelombang 4 m di udara adalah….
A. 82,5 m/s
B. 165 m/s
C. 330 m/s
D. 660 m/s
E. 1.320 m/s
Jawaban Fisika Pak Dimpun: E
kecepatan rambat gelombang bunyi di udara tidak dipengaruhi oleh frekuensi atau panjang gelombang, tetapi hanya dipengaruhi oleh jenis udara dan temperatur udara. $\begin{align*} v=\sqrt{\frac{\varphi RT}{M_R}} \end{align*}$
Karena bunyi merambat konstan, maka jarak orang ke tebing dapat dihitung dengan menghitung jarak mengggunakan GLB.
\[\\s=v_{b}.t_{p}\\s=\sqrt{\frac{\gamma RT}{M}}.t_{p}\\ s=3\sqrt{\frac{\gamma RT}{M}}\]
08. Pada suatu keadaan tertentu, suatu gas mempunyai suhu nol derajat celcius dan beterkanan 1 atm. Kelajuan bunyi yang merambat dalam gas saat itu adalah 330 m/s dan diketahui konstanta Laplace sebesar 1.4. Hitunglah rapat massa medium gas tersebut!
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
Rapat massa gas dapat dihitung dari laju bunyi di gas.
\begin{align*} v_{b}=\sqrt{\frac{\gamma P}{\rho }}\\ \rho =\frac{\gamma P}{v_b^2}\\\rho =1.4 kgm^{-3}\end{align*}
09. Gelombang bunyi dengan panjang gelombang 2 m merambat di udara dengan kecepatan 330 m/s. kecepatan rambat gelombang bunyi dengan panjang gelombang 4 m di udara adalah….
A. 82,5 m/s
B. 165 m/s
C. 330 m/s
D. 660 m/s
E. 1.320 m/s
Jawaban Fisika Pak Dimpun: E
kecepatan rambat gelombang bunyi di udara tidak dipengaruhi oleh frekuensi atau panjang gelombang, tetapi hanya dipengaruhi oleh jenis udara dan temperatur udara. $\begin{align*} v=\sqrt{\frac{\varphi RT}{M_R}} \end{align*}$
