GELOMBANG STASIONER

GELOMBANG BUNYI BERDIRI (GELOMBANG STASIONER)

Syarat gelombang berdiri untuk system ini sama seperti untuk tali yang terikat pada kedua ujungnya, dan semua persamaan berlaku. Panjang tabung L harus merupakan suatu bilangan bulat kali setengah panjaang gelombang. Dengan kata lain, paanjang gelombang yang diperbolehkan adalah panjang gelombang yang sesuai dengan panjang tabung sedemikian rupa sehingga terdapat simpul-simpul simpangan pada tiap-tiap ujung.

L = nl_n / 2 , dengan n = 1, 2, 3, …

Dengan demikian, frekuensi yang diperoleh adalah :

f_n = nV/4L = n f₁ , dengan n = 1, 2, 3, …

dengan,

f₁ = nV/4L

Gelombang bunyi dapat dianggap sebagai gelombang titik tekanan ; yaitu, getaran longitudinal molekul-molekul udara maju mundur Karena variasi tekanan udara. Variasi tekanan udara ini bersifat sinusoida seperti dalam gelombang harmonic. Namun variasi tekanan dan simpangan gelombang bunyi berbeda fase 90⁰. Jadi, dalam gelombang berdiri simpul simpangan merupakan perut takanan dan sebaliknya.

Jika ujung tabung pada bagian kanan tidak tertutup namun terbuka keatmosfir, ujung terbuka ini merupakan perut simpangan. Syarat gelombang berdiri untuk system ini sama seperti untuk tali dan salah satu ujung tetap dan ujung lain bebas. Panjang tabung harus sama dengan bilangan bulat ganjil kali l/4.  

L = nl_n / 4, dengan n = 1, 2, 3, …

Oleh karena itu, frekuensi yang diperbolehkan adalah :

f_n = nV/4L   = n f₁ , dengan  n = 1, 2, 3, …

dengan

f₁ =  V/4L

sebagai frekuensi dasar.

Ujung tabung terbuka merupakan simpangan yang didasarkan pada asumsi bahwa gelombangg bunyi dalam tabung merupakan gelombang satu dimensi, yang mendekati kebenaran jika diameter taabung sangat kecil dibandingkan panjang gelombang dari gelombang bunyi. Ppada kenyataannya, perut simpangan dan simpul tekanan berada sedikit diujung tabung yang terbuka. oleh karena itu, panjang efektif tabung agak lebih panjang dari pada panjang sebenarnya. Jika L adalah panjang tabung sebenarnya, dan DL adalah koreksi uujung dari posissi perut simpangan dan simpul tekanan yang sesungguhnya. Panjang efektif tabung adalah

L_ef = L + DL

Koreksi ujung DL seorde dengan jari-jari. Jarak antara dua simpul atau dua perut yang berurutan tetap 1/2l, namun jarak dari ujung terbuka ke simpul simpangan pertama sedikit lebih kecil dari pada 1/4l karena adanya koreksi ujung.

Bila tinggi permukaan air mengakibatkan syarat gelombang bunyi terpenuhi, resonansi terjadi dan energy gelombang bunyi yang bertambah dapat dideteksi oleh telinga. Jika DL merupakan koreksi ujung tabung, tabung akan beresonansi bila panjangnya adalah L₁, yang diberikan oleh :

L₁ + DL = 1/2 l₀

Tabung juga akan beresonansi pada panjang L₃, L₅, dan seterusnya, yang diberikan oleh :

L₃ + DL = 3/4 l₀

L₅ + DL = 5/4 l₀

Dan seterusnya. Panjang gelombang dapat diukur dengan mengukur jarak antara dua panjang gelombang resonansi berurutan.

Misalnya :

L₃ – L₁ = 1/2 l₀

Selanjutnya, laju dapat dicari dari :

V = f₀ l₀ = 2f₀ (L₃ – L₁)

Sumber :

Tipler. 1999. Fisika Untuk Sains dan Teknik. Jakarta : Erlangga.