Kecepatan Bunyi: Aplikasinya dalam Soal Fisika

Kecepatan bunyi, bagaimana cara menyelesaikannya? Bentuk soal dalam permasalahan kecepatan rambat bunyi adalah soal menghitung besaran, dan soal perbandingan. Kata kunci dalam soal menghitung besaran adalah konversi satuan menjadi sangat penting, dalam hal ini harus sesuai dengan satuan SI. Berbeda dengan soal perbandingan, yang hanya perlu memahami kesebandingan besaran dalam persamaan. Misalkan dalam kecepatan bunyi di udara sebanding akar dari temperature udara saat itu. Menhetahui hubungan yang tepat, akan memudahkan dalam menyelesaikan permasalahan terkait kecepatan bunyi. Sekali lagi, pemahaman konsep adalah modal dasar dalam rangka menyelesaikan permasalahan fisika.

Ada dua jenis permsalahan yang sering muncul dalam konteks kecepatan bunyi yaitu membandingkan nilai laju bunyi pada dua keadaan dan menghitung besaran yang tidak diketahui. Tips untuk menyelesaikannya dapat melakukan langkah-langkah seperti ini. Pertama, ketika soal perbandingan muncul, pilah dua kejadian yang berbeda yang dimuat dalam soal. Kedua, tuliskan setiap besaran berdasarkan kejadian yang muncul dalam soal-perlu  diingat bahwa besaran yang diketahui harus dipisah mana yang menunjukkan kejadain satu atau dua. Terakhir, dalam penyelesaian soal perbandingan, kita cukup membandingkan dua besaran yang ingin diketahui terhadap faktor yang mempengaruhinya. Sedangkan untuk menghitung besaran kita wajib mensubstitusi semua besaran yang diketahui. Jangan lupa untuk mengkonversi satuan kedalam satuan Internasional atau SI jika hal tersebut memang diperlukan.

Kaji-1: 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!

Jawab:
Besaran yang diketahui.


Kelajuan bunyi pada logam adalah


Latih-1: Sebatang logam mempunyai modulus Young 9. 10¹² N/m/m dan massa jenis 360000 kg/m/m/m. Tentukan kelajuan bunyi jika bunyi merambat dalam logam tersebut!

Kaji-2: 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.

Besaran yang diketahui.

Kalajuan bunyi pada air adalah


Latih-2: Air mempunyai modulus Bulk 2.10⁹ N/m/m/m dan kerapatan 1 gram/cm/cm/cm. Hitunglah kelajuan bunyi dalam air jika bunyi tersebut merambat di air!

Kaji-3: Laju rambat bunyi diudara 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!

Jawab:

Besaran yang diketahui.

Dalam permasalahan ini, dapat diselelsaikan dengan metode perbandingan.


 

Latih-3: Laju rambat bunyi diudara ketika 77 derajat Celcius adalah 330 m/s. Jika udara tersebut naik suhunya hingga mencapai 217 derajat celcius, tentukanlah laju bunyi saat terjadi perubahan suhu tersebut!

Kaji-4: 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)!

Jawab:
Besaran yang diketahui.


Karena bunyi merambat konstan, maka jarak orang ke tebing dapat dihitung dengan menghitung jarak mengggunakan GLB.


Digunakan tp karena waktunya hanya untuk satu kali balikan saja, tidak untuk pulang pergi.

Latih-4: Modulus Bulk untuk air adalah B dan rapat massa air adalah A. Sebuah eksperimen dilakukan untuk menguji kedalaman laut menggunakan gema pantulan yang terdeteksi. Gema terdeteksi setelah 4 detik dari bunyi mulai dirambatkan. Hitunglah kedalaman laut tersebut (nyatakan dalam A dan B).

Kaji-5: 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!

Jawab:
Besaran yang diketahui.


Rapat massa gas dapat dihitung dari laju bunyi di gas.

Latih-5: Pada suatu keadaan tertentu, suatu gas mempunyai suhu 27 derajat celcius dan beterkanan 1 atm. Kelajuan bunyi yang merambat dalam gas saat itu adalah 340 m/s dan diketahui konstanta Laplace sebesar 1.4. Hitunglah rapat massa medium gas tersebut!