1 / 55

GELOMBANG AKUSTIK

GELOMBANG AKUSTIK. ANALOGI ELEKTROMAGNETIK-AKUSTIK REFLEKSI DAN TRANSMISI REFRAKSI (PEMBIASAN) TRANSMISI MELALUI TIGA MEDIUM JALA-JALA TRANSMISI AKUSTIK ATENUASI GELOMBANG. ANALOGI ELEKTROMAGNETIK -AKUSTIK. Gelombang Elektromagnetik :. Gelombang Akustik di dalam gas :.

willem
Télécharger la présentation

GELOMBANG AKUSTIK

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. GELOMBANG AKUSTIK • ANALOGI ELEKTROMAGNETIK-AKUSTIK • REFLEKSI DAN TRANSMISI • REFRAKSI (PEMBIASAN) • TRANSMISI MELALUI TIGA MEDIUM • JALA-JALA TRANSMISI AKUSTIK • ATENUASI GELOMBANG

  2. ANALOGI ELEKTROMAGNETIK -AKUSTIK Gelombang Elektromagnetik :

  3. Gelombang Akustik di dalam gas :

  4. Gelombang Akustik di dalam cairan :

  5. Gelombang Akustik di dalam padatan :

  6. REFLEKSI DAN TRANSMISI pi, ui pt, ut pr, ur Z1 Z2 Impedansi Akustik : Faktor refleksi R dan Faktor transmisi T :

  7. Intensitas Akustik : Koefisien refleksi daya R dan koefisien transmisi daya T :

  8. Contoh Soal 4.1 : Sebuah pesawat jet terbang rendah di atas laut (udara = 1,21 kg/m3, cudara = 343 m/s). Seorang pengamat yang sedang berada di atas perahu mengukur tingkat tekanan suaranya menggunakan Sound Pressure Level Meter (SPL Meter) dan alat ini menunjukkan 100 dB (re 20 Pa). Seorang pengamat lain yaitu seorang penyelam yang berada di dalam laut (air laut = 998 kg/m3, cair laut = 1480 m/s) juga mengukur tingkat tekanan suaranya menggunakan SPL Meter khusus untuk medium air (re 0,1 Pa). Berapa dB yang akan ditunjukkan oleh SPL Meter yang dibawa oleh penyelam ? 

  9. Jawab : Pi Udara Air Pt

  10. Pi Pr Udara Air Pt

  11. Pi Pr Ii Ir Pt It

  12. REFRAKSI(PEMBIASAN ) y pr pt r t x i pi Medium 1 Z1 Z2 Medium 2 x = 0

  13. Syarat batas pada x = 0  tekanan akustik kontinyu Hukum Snellius

  14. Syarat batas pada x = 0  Kecepatan partikel normal

  15. Hal khusus 1  c1 > c2 Mendekati normal

  16. c Hal khusus 2  c1 < c2 Menjauhi normal 90o Sudut kritis Pemantulan sempurna

  17. Contoh Soal 4.2 Suatu gelombang akustik menjalar melalui tiga medium, yaitu plastik (plastik = 1180 kg/m3, cplastik = 2670 m/s), baja (baja = 7800 kg/m3, cbaja = 5850 m/s) dan air (air = 998 kg/m3, cair = 1481 m/s). Bila sudut datang pada bidang batas plastik-baja adalah 20o • Hitung sudut bias pada bidang batas baja-air. • Hitung persentase intensitas yang diteruskan ke air

  18. Plastik c1 = 2670 m/s 20o baja c2 = 5850 m/s 48,6o 48,6o air c3 = 1481 m/s 11o

  19. 1=1180 kg/m3 c1 = 2670 m/s 20o Z1 = 3,15 MRayl 2 = 7800 kg/m3 c2 = 5850 m/s 48,6o Z2 = 45,6 MRayl 48,6o 3=998 kg/m3 c3 = 1481 m/s Z3 = 1,48 MRayl 11o

  20. PEMANDU GELOMBANG n2 n1 n2 Pemantulan sempurna

  21. SERAT OPTIK n2 n1 n3 = 1 n2 NA = Numerical Aperture

  22. Contoh Soal 4.3 Ditengah-tengah suatu deep sound channel setebal 40 m diledakan sebuah dinamit yang menghasilkan sound pressure level (SPL) sebesar 100 dB. Kecepatan gelombang akustik di dalamnya adalah 1460 m/s sedangkan koefisien atenuasinya adalah 0,001 dB/km. Kecepatan gelombang di sekitarnya adalah 1480 m/s. Gelombang akustik yang ditimbulkan akan menyebar ke segala arah. Bila perangkat akustik di stasiun penerima sanggup mendeteksi SPL sebesar 40 dB, hitung jangkauan maksimumnya untuk : a). Gelombang yang menyebar dengan sudut kritis b). Gelombang yang menyebar dengan setengah sudut kritis

  23. Jawab : c2 = 1480 m/s i c1 = 1460 m/s 100 dB Deep Sound Channel 40 m dinamit SPL = 40 dB c2 = 1480 m/s Pemantulan sempurna i = k Jangkauan maksimum = ? i = 0,5 k Jangkauan maksimum = ?

  24. X = L sin i i 100 dB L 40 m dinamit

  25. t i 100 dB L 40 m dinamit X = L sin i

  26. t i 100 dB H=40 m dinamit X = H tg i

  27. TRANSMISI MELALUI TIGA MEDIUM Pi Pa Pt Pr Pb Z2 Z1 Z3 x = 0 x = L Koefisien transmisi daya : Syarat batas di x=0 dan x=L Eliminasi B1, A2 dan B2

  28. Pada x = 0 : Pada x = L :

  29. Contoh soal 4.4 Di atas pasir di dasar laut ( = 1700 kg/m3, c = 1600 m/s) terdapat lumpur ( = 2000 kg/m3, c = 1000 m/s) setebal 5 cm. Suatu gelombang akustik berfrekuensi 10 kHz yang datang tegak lurus dari air laut di atasnya ( = 998 kg/m3, c = 1481 m/s) mempunyai amplituda tekanan akustik sebesar 100 Pa. Tentukan intensitas gelombang yang dipantulkan Jawab :

  30. JALA-JALA TRANSMISI AKUSTIK 1 2 Zi ZL Zo x = - d x = 0

  31. IMPEDANSI INPUT

  32. Lapisan setengah panjang gelombang Lapisan seperempat panjang gelombang Medium 2 = Lapisan penyesuai impedansi

  33. Contoh Soal 4.5 Suatu gelombang akustik berfrekuensi 20 kHz akan ditransmisikan dari air (air = 998 kg/m3, cair = 1480 m/s) ke dalam baja (baja = 7800 kg/m3, cbaja = 5064 m/s). Hitung koefisien transmisi dayanya. Bila diinginkan agar gelombang akustik ini dapat ditransmisikan tanpa refleksi ( = 1), berapa tebal dan kecepatan dari suatu lapisan plastik (plastik = 1500 kg/m3) yang harus disisipkan diantara air dan baja tersebut ? Jawab :

  34. Contoh Soal 4.6Persoalan utama yang harus ditanggulangi pada saat merancang suatu transduser ultrasonik yang digunakan pada bidang kedokteran adalah terlalu besarnya perbedaan impedansi akustik antara bahan transduser (33 Mrayl) dan jaringan tubuh (1,63 Mrayl). Salah satu cara untuk menanggulangi persoalan matching impedance ini adalah dengan memasang suatu lapisan penyesuai impedansi diantara transduser dan jaringan tubuh. Idealnya diinginkan agar semua daya dapat ditransmisikan tanpa ada refleksi dan hal ini dapat dicapai bila lapisan tersebut memenuhi persyaratan tertentu, baik tebalnya maupun impedansi akustiknya. Persoalan yang muncul adalah tidak tersedianya bahan yang mempunyai impedansi akustik yang tepat sebesar yang dipersyaratkan. Biasanya harus dipilih salah satu dari berbagai bahan yang mempunyai impedansi akustik diantara 1,63 Mrayl dan 33 Mrayl, misalnya empat jenis bahan di bawah ini. Jenis bahan Rapat massa [kg/m3] Kecepatan [m/s] Kuarsa 2650 5750 Gelas 2300 5600 Plastik 1200 2650 Karet 1100 2400 Pilih salah satu bahan yang akan memberikan koefisien transmisi daya yang paling besar

  35. Jenis Bahan Rapat Massa Kecepatan Z Zin  Zin Zo Z Zo Zin Kuarsa 2650 5750 15,238 142,443 0,61 ZL Gelas 2300 5600 12,88 101,776 0,74 Plastik 1200 2650 3,18 6,2 0,53 Karet 1100 2400 2,64 4,276 0,41 Zo = 33 Mrayl ZL = 1,63 MRayl

  36. Contoh Soal 4.7 Biasanya koefisien transmisi daya menggunakan satu lapisan penyesuai impedansi ini masih terlalu kecil dan untuk memperbesarnya dapat digunakan dua lapisan penyesuai impedansi. Pilih kombinasi dua bahan yang akan memberikan koefisien transmisi daya yang paling besar.

  37. Z1 Z2 Zin1 Zin1 Zin2  Zin2 Kuarsa Gelas Zo Z1 Z2 ZL Zo Z1 Zin1 Zo Zin2 Kuarsa Plastik Kuarsa Karet Gelas Plastik Gelas Karet Plastik Karet

  38. Z1 Z2 Zin1 Zin2  Kuarsa Gelas 101,776 2,28 0,242 Kuarsa Plastik 6,2 37,45 0,996 Kuarsa Karet 4,276 54,3 0,941 Gelas Plastik 6,2 26,74 0,989 Gelas Karet 4,276 38,8 0,993 Plastik Karet 4,276 2,365 0,250

  39. Contoh Soal 4.8 Sebuah transduser ultrasonik yang dipakai dalam bidang kedokteran menggunakan bahan keramik barium titanate dengan impedansi sebesar 25,8 Mrayls. Untuk mempertinggi koefisien transmisi dayanya, permukaan transduser ini dilapisi oleh dua lapisan masing-masing terbuat dari bahan kuarsa ( = 2650 kg/m3, c = 5750 m/s) dan bahan karet ( = 1100 kg/m3, c = 2400 m/s) yang bertindak sebagai transformator seperempat gelombang. Hitung koefisien transmisi dayanya. Jawab :

  40. Zin1 Zin2 Zo Z1 Z2 ZL Zo Z1 Zin1 Zo Zin2

  41. Contoh Soal 4.9 Karena sering dipakai, maka tebal lapisan paling luar (karet) berkurang 20 %. Bila impedansi jaringan tubuh rata-rata adalah 1,63 Mrayls, hitung berapa dB penurunan level intensitas akibat pengurangan tebal ini.

  42. V I Zo Vo ZL

  43. ATENUASI GELOMBANG • Penyebaran gelombang • Akibat ukuran berkas gelombang berubah • Pola berkas gelombang tergantung pada perbandingan antara diameter sumber gelombang dan panjang gelombang medium • Gelombang bidang datar • Gelombang bola • Absorbsi gelombang • Akibat penyerapan energi selama menjalar di dalam medium (penurunan intensitas • Tergantung pada jenis medium

  44. A1 A2 D d1 d2 Penyebaran gelombang bidang datar (D >> )

  45. A2 A1 R1 R2 Penyebaran gelombang bola

  46. Absorbsi Gelombang

  47. Contoh Soal 4.10 Sebuah grup musik sedang melakukan pertunjukan di atas panggung. Seseorang yang menonton pada jarak 10 m mendengarnya dengan tingkat tekanan suara sebesar 90 dB. Karena suara yang didengarnya dianggap terlalu keras, maka ia mundur sampai jaraknya menjadi 50 m dari panggung. Tetapi ternyata suara musik yang didengarnya sekarang menjadi terlalu lemah, yaitu sebesar 65 dB. Pada jarak berapa dari panggung ia harus menonton agar suara yang didengarnya mempunyai tingkat tekanan sebesar 75 dB ?. Pada suatu saat ia harus pergi meninggalkan panggung karena ada keperluan lain yang harus dilakukan. Pada jarak berapa dari panggung ia mulai tidak mendengar suara musik tersebut ?

More Related