Materi Pelayangan Bunyi beserta Contoh Soal

Pelayangan (beats) merupakan fenomena yang menerapkan prinsip interferensi gelombang. Pelayangan akan terjadi jika dua sumber bunyi menghasilkan frekuensi gelombang yang mempunyai beda frekuensi yang kecil. Kedua gelombang bunyi akan saling berinterferensi dan tingkat suara pada posisi tertentu naik dan turun secara bergantian. Peristiwa menurun atau meningkatnya kenyaringan secara berkala yang terdengar ketika dua nada dengan frekuensi yang sedikit berbeda dibunyikan pada saat yang bersamaan disebut pelayangan. Gelombang akan saling memperkuat dan memperlemah satu sama lain bergerak di dalam atau di luar dari fasenya.

Fenomena pelayangan terjadi sebagai akibar superposisi 

dua gelombang bunyi dengan beda frekuensi yang kecil.

Gambar diatas bagian (a) menunjukkan pergeseran yang dihasilkan sebuah titik di dalam ruang di mana rambatan gelombang terjadi, dengan dua gelombang secara terpisah sebagai sebuah fungsi dari waktu. Kita anggap kedua gelombang tersebut mempunyai amplitudo sama. Pada Gambar diatas bagian (b) menunjukkan resultan getaran di titik tersebut sebagai fungsi dari waktu. Kita dapat melihat bahwa amplitudo gelombang resultan di titik yang diberikan tersebut berubah terhadap waktu (tidak konstan). Pergeseran pada titik tersebut yang dihasilkan oleh sebuah gelombang dapat dinyatakan:

y₁ = A cos 2 π f₁ t

Sementara itu, pergeseran di titik tersebut yang dihasilkan gelombang lain dan amplitudo sama adalah:

y₂ = A cos 2 π f₂ t

Berdasarkan prinsip superposisi gelombang, maka pergeseran resultan adalah:

y = y₁ +y₂ = A(cos 2π f₁ t + cos 2π f₂ t )

Karena,

Maka:

sehingga getaran yang dihasilkan dapat ditinjau sebagai getaran yang mempunyai frekuensi:

yang merupakan frekuensi rata-rata dari kedua gelombang tersebut dengan amplitudo yang berubah terhadap waktu dengan frekuensi:

Jika f₁ dan f₂ adalah hampir sama, maka suku ini adalah kecil dan amplitudo akan berfluktuasi secara lambat. Sebuah pelayangan, yaitu sebuah maksimum amplitudo, akan terjadi bila:

Karena masing-masing nilai ini terjadi sekali di dalam setiap siklus, maka banyaknya pelayangan per detik adalah dua kali frekuensi amplitudo, yaitu:

Jadi, banyaknya pelayangan per detik setara dengan perbedaan frekuensi gelombang-gelombang komponen.

Contoh Soal :

Dua buah garputala dengan frekuensi nada dasar 340 Hz masing-masing digerakkan relatif ke seorang pengamat yang diam. Garputala pertama dibawa lari menjauh dari pengamat, sedangkan garputala lainnya dibawa lari menuju pengamat dengan kelajuan yang sama. Pengamat mendengar layangan dengan frekuensi 5 Hz. Jika diketahui cepat rambat bunyi di udara 340 m/s, berapakah kelajuan lari tersebut?

Penyelesaian:

Diketahui:

v_p = 0

v = 340 m/s

f_s = 340 Hz

Ditanya:

x = ... ?

Jawab:

Demikianlah materi tentang Pelayangan Bunyi ini saya sampaikan, semoga bermanfaat ...