EXACT 2's BLOG

Pengantar

Pernah nonton balap sepeda motor GP ? belum ? sama dunk… diriku  juga belum pernah nonton secara langsung. Kalau nonton GP di TV sich pernah pernah nonton GP di TV ? wah, kalau dirimu suka kebut2an di jalan, pasti sering nonton… asyik ya kalau nonton balap motor. Balap di tikungan tajam kelihatan santai sekali… padahal motornya sedang ngebut… caranya bagaimana ya… dirimu bisa balap seperti itu ?

Btw, selain tontonan balap yang asyik dan mendebarkan, sebenarnya ada juga yang menarik… sempat dengar bunyi sepeda motor ketika sedang kebut-kebutan ? yupz.. ketika sepeda motor mendekati orang yang shooting balap (sepeda motor mendekati alat shooting –  ingat ya, kita nonton hasil shooting melalui TV), bunyi motor melengking tinggi… ketika sepeda motor menjahui alat shooting, bunyinya menurun… mirip seperti bunyi efek gitar… jadi nada gitar meninggi lalu menurun. Kalau dirimu gitaris pasti nyambung …

Bingun karena belum pernah mendengar bunyi balap sepeda motor ? nonton video di bawah terlebih dahulu biar nyambung…

Volume video dinaikkan terlebih dahulu biar bunyi terdengar jelas. Dengarkan bunyi motor ketika motor mendekati dan menjahui orang yang shooting (kita nonton video hasil shooting)…  bunyi yang meninggi lalu menurun… sudah mendengar ? belum tuch… speakernya gak ada kali

Jika dirimu pernah nonton gp pasti sering mendengar bunyi seperti itu… nada bunyi motor meninggi ketika mendekati orang yang shooting lalu nada bunyi motor menurun ketika menjahui orang yang shooting…  Nadanya meninggi dan menurun dengan cepat karena motornya ngebut. Kok bisa ? akan dijelaskan kemudian… Nah, bunyi yang nadanya meninggi lalu menurun seperti yang dibahas sebelumnya, dalam fisika dikenal dengan julukan efek Doppler (efek Doppler pada gelombang bunyi)… Istilah nada biasa digunakan dalam dunia musik; nada menyatakan ketinggian suatu bunyi…  Sebaliknya dunia fisika menggunakan istilah frekuensi… istilahnya beda tapi maksudnya sama… Jadi jika dijelaskan dalam bahasa fisika, frekuensi bunyi motor meninggi ketika mendekati orang yang shooting lalu frekuensi bunyi motor menurun ketika menjahui orang yang shooting…  ouww, gitu ya… yupz…

Masih banyak contoh efek Doppler gelombang bunyi dalam kehidupan sehari-hari… Bisa bantu aya menyebutkan contoh efek Doppler gelombang bunyi dalam kehidupan sehari-hari ? masukkan lewat kolom komentar ya…

Btw mengapa nada bunyi motor balap atau frekuensi bunyi motor balap bisa berubah-ubah ? mengapa ketika motor mendekati orang yang shooting, frekuensi bunyi motor tersebut meninggi, sebaliknya ketika motor menjahui orang yang shooting, frekuensi bunyi motor menurun ? aneh ya… motor waktu balapan kok bisa berubah menjadi seperti senar gitar “normalnya” hanya frekuensi bunyi yang dihasilkan oleh alat musik, baik alat musik petik seperti gitar atau alat musik tiup seperti suling yang bisa berubah-ubah… oya, termasuk rongga suara kita. Ini dikarenakan rongga suara atau alat musik tersebut bisa menghasilkan gelombang berdiri. Gelombang berdiri bisa mempunyai banyak frekuensi… Kita bisa memainkan nada do re mi fa sol la si do pada alat musik. Kita manusia juga bisa menyanyikan do re mi fa sol la si do… do re mi fa sol dkk itu mempunyai nada alias frekuensi yang berbeda. Nah, sebaliknya frekuensi bunyi motor itu “normalnya” selalu tetap… yang berubah cuma keras lemahnya saja alias intensitasnya saja yang berubah…  demikian juga sumber bunyi lainnya… Lalu mengapa orang yang menonton balapan bisa mendengar nada atau frekuensi bunyi  motor berubah-ubah ? bagaimana menjelaskan keanehan ini ?

Sebelum melangkah lebih jauh, terlebih dahulu kita bahas hubungan antara frekuensi (f), panjang gelombang (lambda) dan laju gelombang (v)…

Hubungan antara frekuensi (f), panjang gelombang (lambda) dan

laju gelombang (v) bunyi

Dalam pembahasan pembahasan sebelumnya kita sering berhubungan dengan tiga besaran ini, yakni frekuensi (f), panjang gelombang (lambda) dan laju gelombang (v). Frekuensi menyatakan banyaknya getaran yang terjadi selama selang waktu tertentu. Satuan sistem internasional dari frekuensi adalah hertz (hz) = 1/sekon. Dari satuan ini bisa dikatakan bahwa frekuensi menyatakan banyaknya getaran yang terjadi selama 1 sekon atau 1 detik.

Sebaliknya panjang gelombang (lambda) menyatakan jarak dari satu puncak gelombang ke puncak gelombang berikutnya atau jarak dari satu lembah gelombang ke lembah gelombang berikutnya atau jarak dari satu titik ke titik yang bersangkutan pada pengulangan berikutnya. Untuk memperjelas, silahkan amati gambar di bawah (lebih cocok untuk gelombang pada tali atau dawai).

Gelombang bunyi merupakan gelombang tiga dimensi. Gelombang dua dimensi atau tiga dimensi biasa digambarkan dalam bentuk muka gelombang. Untuk kasus ini, panjang gelombang menyatakan jarak dari satu muka gelombang ke muka gelombang berikutnya… Untuk memperjelas, silahkan amati gambar di bawah.

Diandaikan titik hitam pada pusat lingkaran merupakan sumber bunyi. Lingkaran lingkaran berwarna hitam merupakan muka gelombang. Untuk gelombang air, muka gelombang mewakili gundukan atau onggokan atau bukit gelombang atau satu lebar penuh puncak. Untuk gelombang bunyi, muka gelombang mewakili rapatan (sebut saja puncak). Garis yang tegak lurus dengan muka gelombang adalah sinar. Sinar menyatakan arah perambatan gelombang.

Dalam pembahasan mengenai laju gelombang, sudah dijelaskan bahwa laju gelombang mekanik bergantung pada medium yang dilaluinya. Gelombang mekanik tuh gelombang yang membutuhkan medium untuk merambat. Gelombang bunyi termasuk gelombang mekanik karenanya laju gelombang bunyi juga tergantung pada medium yang dilaluinya. Apabila medium yang dilaluinya selalu sama maka laju gelombang bunyi juga selalu tetap. Lajunya berubah hanya jika gelombang bunyi memasuki medium yang lain, misalnya dari udara ke tembok. Jika medium yang dilalui oleh gelombang bunyi adalah udara maka laju gelombang bunyi biasanya berkurang terhadap ketinggian. Ini dikarenakan semakin tinggi udara dari permukaan bumi, maka kerapatan dan tekanan udara semakin kecil. Jika perubahan ketinggian udara tidak terlalu besar maka kita bisa menganggap laju gelombang bunyi selalu tetap.

Hubungan antara frekuensi (f), panjang gelombang (lambda) dan laju gelombang (v) dinyatakan melalui persamaan di bawah :

Keterangan :

Karena laju gelombang selalu tetap maka dari persamaan ini bisa disimpulkan bahwa jika frekuensi bertambah, maka panjang gelombang harus berkurang sehingga hasil kali antara panjang gelombang dan frekuensi selalu tetap. Demikian juga sebaliknya, jika panjang gelombang bertambah maka frekuensi harus berkurang sehingga hasil kali antara panjang gelombang dan frekuensi selalu tetap.

Gerak relatif

Pernah berdiri di tepi jalan sambil mengamati kendaraan yang lalu lalang hilir mudik ke sana kemari ?  kurang kerjaan kali Ketika berdiri di tepi jalan dan melihat kendaraan yang lalu lalang, menurutmu kendaraan tersebut sedang bergerak ya ? Bagaimana dengan om sopir yang mengendarai kendaraan tersebut. Apakah om sopir tersebut bergerak atau tidak ? yupz.. menurutmu yang sedang berdiri di tepi jalan, kendaraan dan semua penumpang di dalamnya, termasuk om sopir sedang bergerak.

Sekarang kita andaikan dirimu berada dalam sebuah mobil yang sedang bergerak di jalan tersebut… menurut dirimu yang sekarang berada di dalam mobil, om sopir yang mengendarai kendaraan tersebut sedang bergerak atau tidak ? bingun… biar semakin jelas, kita andaikan semua bagian mobil tersebut tertutup rapat sehingga dirimu tidak bisa melihat ke luar… mobil juga dilengkapi dengan peredam suara sehingga tidak ada bunyi yang terdengar dalam mobil tersebut… andaikan saja sebelumnya dirimu pingsan sehingga ketika sadar, dirimu sudah berada di dalam mobil tersebut Mobil itu tertutup rapat dan tidak ada bunyi yang di dengar… sekarang menurutmu yang baru sadar dari pingsan, om sopir atau penumpang lainnya dalam mobil tersebut sedang diam atau bergerak ? yupz… menurutmu, om sopir dan semua penumpang lainnya sedang diam alias tidak bergerak…

Ingat ya, menurut orang yang berdiri di tepi jalan, mobil yang dirimu tumpangi dan semua penumpang di dalamnya, termasuk dirimu dan om sopir sedang bergerak… tetapi menurutmu, semua orang dalam mobil tersebut, termasuk om sopir, tidak bergerak alias diam. Nah, sekarang siapa yang benar… dirimu atau orang yang berada di tepi jalan ?

Contoh di atas menunjukkan bahwa gerak itu bersifat relatif… sesuatu dikatakan bergerak atau tidak sangat bergantung pada di mana kita mengamatinya. Istilah kerennya, bergantung pada kerangka acuan pengamatan… Untuk itu kita perlu menentukan kerangka acuan pengamatan… ketika orang yang berdiri di tepi jalan melihat kendaraan bergerak, ia melihatnya dari permukaan jalan. Dalam hal ini dia menggunakan permukaan jalan atau permukaan bumi sebagai kerangka acuan. Ketika berada di dalam mobil, dirimu melihat  semua penumpang termasuk om sopir sedang diam alias tidak bergerak. Dalam hal ini, dirimu menggunakan mobil sebagai kerangka acuan. Dalam kehidupan sehari-hari, ketika kita mengatakan suatu benda bergerak, kita jarang menyertakan kerangka acuan. Tapi sebenarnya maksud kita adalah benda tersebut bergerak relatif terhadap permukaan bumi sebagai kerangka acuan. Kita mengamatinya dari permukaan bumi sehingga kerangka acuan pengamatannya adalah permukaan bumi.

Sebelumnya kita sudah berkenalan dengan gerak relatif… sekarang mari kita bahas beberapa contoh gerak relatif satu dimensi (lintasan lurus). Kita andaikan terdapat dua sepeda motor, sebut saja sepeda motor A dan sepeda motor B, sedang bergerak pada lintasan yang lurus… sama pengemudinya juga… masa sepeda motor bisa bergerak sendiri

Kasus pertama, sepeda motor A bergerak dengan laju 100 km/jam, sepeda motor B juga bergerak dengan laju 100 km/jam. Ini artinya sepeda motor A bergerak sejauh 100 km selama 1 jam. Demikian juga sepeda motor B bergerak sejauh 100 km selama 1 jam. Laju kedua sepeda motor sama dan kedua sepeda motor ini bergerak searah…. Menurut orang yang berdiri di tepi jalan, kedua sepeda motor tersebut bergerak ya ? yupz… menurut orang yang berdiri di tepi jalan, kedua sepeda motor tersebut bergerak dengan laju 100 km/jam relatif terhadap permukaan bumi sebagai kerangka acuan pengamatan…

Sekarang bagaimana dengan orang yang sedang mengendarai sepeda motor A. Menurutnya, sepeda motor B bergerak atau tidak ?  Orang yang mengendarai sepeda motor A melihat sepeda motor B sedang diam relatif terhadapnya… nah, bagaimana dengan orang yang mengendarai sepeda motor B. Menurutnya sepeda motor A bergerak atau tidak ? Orang yang mengendarai sepeda motor B juga melihat sepeda motor A sedang diam relatif terhadapnya… Ini karena kedua sepeda motor tersebut bergerak dengan kecepatan konstan (lajunya sama, yakni 100 km/jam dan arah geraknya juga sama).

Kasus kedua, bagaimana jika situasinya kita ubah… arah gerak kedua sepeda motor berlawanan. Andaikan saja lintasannya lurus atau jalan raya nya lurus… sepeda motor A bergerak dari garis start menuju garis finish, sebaliknya sepeda motor B bergerak dari garis finish menuju garis start. Laju kedua sepeda motor tidak sama. Misalnya sepeda motor A bergerak dengan laju 100 km/jam sedangkan sepeda motor B bergerak dengan laju 20 km/jam.

Orang yang berdiri di tepi jalan tetap melihat kedua sepeda motor bergerak, relatif terhadap permukaan bumi sebagai kerangka acuan pengamatan.. bedanya, ia melihat sepeda motor A bergerak dengan laju 100 km/jam relatif terhadap permukaan bumi sebagai kerangka acuan pengamatan. Sebaliknya ia melihat sepeda motor B bergerak dengan laju 20 km/jam relatif terhadap permukaan bumi sebagai kerangka acuan pengamatan. Jadi menurutnya sepeda motor A lebih kencang dibandingkan dengan sepeda motor B…

Bagaimana dengan orang yang mengendarai sepeda motor A, menurutnya sepeda motor B bergerak atau tidak ? jika bergerak, bergerak dengan laju berapa ? Menurut orang yang mengendarai sepeda motor A, sepeda motor B bergerak mendekatinya dengan laju 100 km/jam + 20 km/jam = 120 km/jam  relatif terhadap sepeda motor A sebagai kerangka acuan pengamatan. Bagaimana dengan orang yang mengendarai sepeda motor B ? orang yang mengendarai sepeda motor B juga melihat sepeda motor A bergerak mendekatinya dengan laju 120 km/jam relatif terhadap sepeda motor B sebagai kerangka acuan pengamatan. Ingat ya, keduanya bergerak saling mendekati, sastunya dari garis start menuju garis finish, satunya dari garis finish menuju garis start… Pahami perlahan-lahan ya…

Kasus ketiga, situasinya kita ubah… Andaikan saja lintasannya lurus atau jalan raya nya lurus… arah gerak kedua sepeda motor sama. Laju kedua sepeda motor tidak sama. Misalnya sepeda motor A bergerak dengan laju 100 km/jam sedangkan sepeda motor B bergerak dengan laju 20 km/jam. Bedanya, sepeda motor A mulai bergerak dari garis start, sedangkan sepeda motor B mulai bergerak dari ratusan meter dari garis start… arah gerak kedua sepeda motor sama, yakni menuju garis finish.

Bagaimana dengan orang yang mengendarai sepeda motor A, menurutnya sepeda motor B bergerak atau tidak ? jika bergerak, bergerak dengan laju berapa ? Menurut orang yang mengendarai sepeda motor A, sepeda motor B bergerak mendekatinya (seolah-olah sepeda motor B bergerak mundur) dengan laju 100 km/jam – 20 km/jam = 80 km/jam  relatif terhadap sepeda motor A sebagai kerangka acuan pengamatan. Bagaimana dengan orang yang mengendarai sepeda motor B ? orang yang mengendarai sepeda motor B melihat sepeda motor A bergerak maju mendekatinya dengan laju 100 km/jam – 20 km/jam = 80 km/jam relatif terhadap sepeda motor B sebagai kerangka acuan pengamatan. Pahami perlahan-lahan…

Sudah punya gambaran mengenai gerak relatif ya ? sebelumnya hanya dibahas gerak relatif satu dimensi… maksudnya gerak relatif yang terjadi pada lintasan lurus. Sekarang mari kita lanjutkan perjalanan ….