Cepat rambat bunyi, atau kecepatan bunyi, adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan seberapa cepat gelombang bunyi merambat melalui medium elastis. Pada ketinggian permukaan laut, dengan suhu 20 derajat Celcius dan kondisi atmosfer normal, kecepatan bunyi adalah 343 meter per detik, atau sekitar 1238 kilometer per jam. Namun, kecepatan ini dapat bervariasi tergantung pada medium yang dilalui, sifat-sifat medium tersebut, dan suhu.
Sebagai contoh, bunyi merambat lebih cepat melalui air daripada udara. Ini karena molekul-molekul dalam air lebih dekat satu sama lain daripada molekul-molekul di udara, sehingga getaran dapat ditransmisikan lebih cepat. Selain itu, kecepatan bunyi juga dipengaruhi oleh suhu. Semakin tinggi suhu, semakin cepat molekul-molekul bergerak, dan semakin cepat getaran dapat ditransmisikan.
Dalam pembahasan sehari-hari, kecepatan bunyi biasanya mengacu pada kecepatan gelombang bunyi di udara. Namun, penting untuk diingat bahwa kecepatan bunyi berbeda-beda di berbagai medium. Misalnya, kecepatan bunyi di udara adalah 343 meter per detik, sedangkan di air adalah 1484 meter per detik (sekitar 4,3 kali lebih cepat). Di besi, kecepatan bunyi bahkan lebih cepat lagi, mencapai 5120 meter per detik. Pada beberapa benda yang sangat keras seperti berlian, bunyi merambat dengan kecepatan 12.000 meter per detik, yang merupakan kecepatan maksimum bunyi pada kondisi normal.
Gelombang kompresi terjadi ketika partikel-partikel dalam medium bergerak maju mundur searah dengan arah rambatan gelombang. Gelombang geser, di sisi lain, terjadi ketika partikel-partikel bergerak tegak lurus terhadap arah rambatan gelombang. Gelombang geser hanya muncul pada benda padat karena hanya benda padat yang dapat menahan gaya geser.
Kecepatan gelombang kompresi dalam benda padat ditentukan oleh kompresibilitas, modulus geser, dan densitas. Kompresibilitas adalah ukuran seberapa mudah suatu benda dapat dimampatkan. Modulus geser adalah ukuran seberapa kuat suatu benda dapat menahan gaya geser. Densitas adalah ukuran massa per satuan volume. Semakin tinggi kompresibilitas, semakin rendah modulus geser, dan semakin rendah densitas, semakin cepat gelombang kompresi merambat.
Penelitian tentang kecepatan rambat bunyi telah dilakukan oleh berbagai ilmuwan, termasuk Miller, yang melakukan percobaan untuk mengukur kecepatan bunyi di udara dengan menembakkan peluru sebagai sumber bunyi. Percobaan ini menunjukkan bahwa kecepatan bunyi tergantung pada temperatur atau suhu. Semakin rendah suhu udara, semakin besar kecepatan bunyi. Hal ini menjelaskan mengapa pada malam hari bunyi terdengar lebih jelas daripada siang hari. Pada siang hari, gelombang bunyi dibiaskan ke arah udara yang lebih panas (ke arah atas) karena suhu udara di permukaan bumi lebih dingin dibandingkan dengan udara pada bagian atasnya. Sebaliknya, pada malam hari, gelombang bunyi dibiaskan ke arah udara yang lebih dingin (ke arah bawah) karena suhu udara di permukaan bumi lebih hangat dibandingkan dengan udara pada bagian atasnya.
Ringkasan
- Kecepatan bunyi adalah kecepatan gelombang bunyi merambat melalui medium, dan dipengaruhi oleh medium, sifat medium, dan suhu.
- Bunyi merambat lebih cepat melalui medium yang lebih padat, seperti air dan besi, dibandingkan dengan udara.
- Kecepatan bunyi juga dipengaruhi oleh suhu, dengan suhu yang lebih tinggi menghasilkan kecepatan bunyi yang lebih tinggi.
Kosakata
elastis adjective
Mampu kembali ke bentuk aslinya setelah diregangkan atau ditekan.
Contoh kalimat: : Karet adalah bahan yang elastis, sehingga dapat digunakan untuk membuat ban.
kompresibilitas noun
Ukuran seberapa mudah suatu benda dapat dimampatkan.
Contoh kalimat: : Kompresibilitas udara lebih tinggi daripada kompresibilitas air.
modulus noun
Ukuran seberapa kuat suatu benda dapat menahan gaya.
Contoh kalimat: : Modulus geser baja lebih tinggi daripada modulus geser aluminium.
densitas noun
Ukuran massa per satuan volume.
Contoh kalimat: : Densitas air lebih tinggi daripada densitas udara.
dibiaskan verb
Berubah arah saat melewati medium yang berbeda.
Contoh kalimat: : Cahaya dibiaskan saat melewati air.
Soal Pilihan Ganda
1. Manakah pernyataan yang BENAR mengenai kecepatan bunyi di berbagai medium?
A) Kecepatan bunyi paling cepat di udara karena molekul udara bergerak paling bebas.
B) Kecepatan bunyi paling cepat di air karena molekul air lebih rapat.
C) Kecepatan bunyi paling cepat di besi karena besi merupakan benda padat yang kuat.
D) Kecepatan bunyi paling cepat di berlian karena berlian memiliki struktur yang sangat padat dan kaku.
Jawaban: D) Kecepatan bunyi paling cepat di berlian karena berlian memiliki struktur yang sangat padat dan kaku.
2. Berdasarkan teks, bagaimana suhu udara memengaruhi kecepatan bunyi?
A) Suhu udara tidak memengaruhi kecepatan bunyi.
B) Suhu udara yang lebih tinggi menyebabkan kecepatan bunyi lebih lambat.
C) Suhu udara yang lebih tinggi menyebabkan kecepatan bunyi lebih cepat.
D) Suhu udara tidak memiliki hubungan langsung dengan kecepatan bunyi.
Jawaban: C) Suhu udara yang lebih tinggi menyebabkan kecepatan bunyi lebih cepat.
3. Apa yang dimaksud dengan gelombang geser dalam konteks kecepatan bunyi?
A) Gelombang yang merambat melalui medium padat dengan partikel bergerak searah dengan arah rambatan.
B) Gelombang yang merambat melalui medium cair dengan partikel bergerak tegak lurus dengan arah rambatan.
C) Gelombang yang merambat melalui medium padat dengan partikel bergerak tegak lurus dengan arah rambatan.
D) Gelombang yang merambat melalui medium gas dengan partikel bergerak searah dengan arah rambatan.
Jawaban: C) Gelombang yang merambat melalui medium padat dengan partikel bergerak tegak lurus dengan arah rambatan.
4. Berdasarkan teks, mengapa kecepatan bunyi lebih cepat di air daripada di udara?
A) Karena air memiliki molekul yang lebih besar daripada udara.
B) Karena air memiliki densitas yang lebih tinggi daripada udara.
C) Karena air memiliki kompresibilitas yang lebih rendah daripada udara.
D) Karena air memiliki suhu yang lebih tinggi daripada udara.
Jawaban: C) Karena air memiliki kompresibilitas yang lebih rendah daripada udara.
5. Manakah pernyataan yang BENAR mengenai percobaan Miller yang disebutkan dalam teks?
A) Miller menembakkan peluru untuk mengukur kecepatan bunyi di air.
B) Miller membuktikan bahwa kecepatan bunyi lebih cepat di malam hari daripada siang hari.
C) Miller menemukan bahwa kecepatan bunyi tidak dipengaruhi oleh suhu.
D) Miller menunjukkan bahwa kecepatan bunyi lebih cepat pada suhu yang lebih rendah.
Jawaban: D) Miller menunjukkan bahwa kecepatan bunyi lebih cepat pada suhu yang lebih rendah.
Isian Singkat
1. Jelaskan bagaimana kompresibilitas, modulus geser, dan densitas memengaruhi kecepatan gelombang kompresi dalam benda padat.
Jawaban: Kompresibilitas, modulus geser, dan densitas merupakan faktor-faktor yang menentukan kecepatan gelombang kompresi dalam benda padat. Semakin tinggi kompresibilitas, semakin rendah modulus geser, dan semakin rendah densitas, semakin cepat gelombang kompresi merambat.
2. Berdasarkan teks, apa perbedaan antara gelombang kompresi dan gelombang geser dalam konteks kecepatan bunyi?
Jawaban: Gelombang kompresi terjadi ketika partikel-partikel dalam medium bergerak maju mundur searah dengan arah rambatan gelombang, sedangkan gelombang geser terjadi ketika partikel-partikel bergerak tegak lurus terhadap arah rambatan gelombang.
3. Jelaskan bagaimana percobaan Miller membuktikan bahwa kecepatan bunyi dipengaruhi oleh suhu.
Jawaban: Percobaan Miller dengan menembakkan peluru sebagai sumber bunyi menunjukkan bahwa kecepatan bunyi dipengaruhi oleh suhu. Semakin rendah suhu udara, semakin besar kecepatan bunyi.
4. Jelaskan mengapa kecepatan bunyi di besi lebih cepat daripada di udara.
Jawaban: Kecepatan bunyi di besi lebih cepat daripada di udara karena molekul-molekul dalam besi lebih dekat satu sama lain daripada molekul-molekul di udara, sehingga getaran dapat ditransmisikan lebih cepat.
5. Berdasarkan teks, bagaimana kecepatan bunyi di udara dipengaruhi oleh suhu?
Jawaban: Kecepatan bunyi di udara dipengaruhi oleh suhu. Semakin tinggi suhu, semakin cepat molekul-molekul bergerak, dan semakin cepat getaran dapat ditransmisikan.