Bagikan:
Apa itu Kecepatan Suara?
Di atmosfer bumi, itu kecepatan suara 343 meter per detik; atau satu kilometer pada 2,91 per detik atau satu mil pada 4,69 per detik.
Kecepatan suara dalam gas ideal hanya bergantung pada suhu dan komposisinya. Kecepatan memiliki ketergantungan yang lemah pada frekuensi dan tekanan di udara biasa, sedikit menyimpang dari perilaku ideal.
Berapa kecepatan suara?
Biasanya, kecepatan suara mengacu pada kecepatan di mana gelombang suara berjalan di udara. Namun, kecepatan suara bervariasi sesuai dengan substansi. Misalnya, suara bergerak lebih lambat dalam gas, bergerak lebih cepat dalam cairan, dan bahkan lebih cepat dalam zat padat.
Jika kecepatan suara 343 meter per detik di udara, itu berarti bahwa ia berjalan pada 1.484 meter per detik dalam air dan sekitar 5.120 meter per detik dalam besi. Dalam material yang sangat keras, seperti berlian misalnya, suara bergerak pada 12.000 meter per detik. Ini adalah kecepatan tertinggi di mana suara dapat bergerak dalam kondisi normal.
Gelombang suara dalam benda padat terdiri dari gelombang kompresi - seperti gas dan cairan -, dan dari jenis gelombang berbeda yang disebut gelombang rotasi, hanya ada dalam benda padat. Gelombang rotasi dalam benda padat biasanya bergerak dengan kecepatan yang berbeda.
Kecepatan gelombang kompresi dalam padatan ditentukan oleh kompresibilitas, densitas dan modulus elastisitas transversal medium. Kecepatan gelombang rotasi hanya ditentukan oleh kepadatan dan modulus elastisitas transversal modul.
Dalam fluida dinamis, kecepatan suara dalam medium fluida, baik gas atau cairan, digunakan sebagai ukuran relatif untuk kecepatan suatu benda yang bergerak melalui medium tersebut..
Rasio kecepatan benda terhadap kecepatan cahaya dalam fluida disebut Jumlah Maret suatu benda. Objek yang bergerak lebih cepat dari 1 Maret disebut sebagai objek yang bergerak dengan kecepatan supersonik.
Konsep dasar
Transmisi suara dapat diilustrasikan menggunakan model yang terdiri dari serangkaian bola yang saling berhubungan oleh kabel.
Dalam kehidupan nyata, bola mewakili molekul dan benang mewakili hubungan di antara mereka. Suara melewati model menekan dan memperluas benang, mentransmisikan energi ke bola tetangga, yang pada gilirannya mentransmisikan energi ke benang mereka dan seterusnya..
Kecepatan suara melalui model tergantung pada kekakuan benang dan massa bola.
Selama jarak antar bola konstan, benang yang lebih kaku mentransmisikan energi lebih cepat, dan bola dengan massa lebih banyak mentransmisikan energi lebih lambat. Efek seperti hamburan dan refleksi juga dapat dipahami dengan model ini.
Dalam setiap bahan nyata, kekakuan benang disebut modulus elastis dan massa sesuai dengan kepadatan. Jika semua hal lain sama, bunyinya akan berjalan lebih lambat dalam material sepon dan lebih cepat dalam material yang lebih keras.
Sebagai contoh, suara bergerak 1,59 kali lebih cepat melalui nikel daripada perunggu karena kekakuan nikel lebih besar pada kepadatan yang sama.
Demikian pula, suara bergerak 1,41 kali lebih cepat dalam gas hidrogen ringan (protium) daripada dalam gas hidrogen berat (deuterium), karena gas berat memiliki sifat yang serupa tetapi memiliki kepadatan dua kali lipat..
Pada saat yang sama, suara "tipe kompresi" akan bergerak lebih cepat dalam padatan daripada cairan dan bergerak lebih cepat dalam cairan daripada dalam gas.
Efek ini disebabkan oleh fakta bahwa padatan memiliki lebih banyak kesulitan dalam mengompresi daripada cairan, sedangkan cairan, di sisi lain, lebih sulit untuk dikompres daripada gas..
Gelombang kompresi dan gelombang rotasi
Dalam gas atau cairan, suara terdiri dari gelombang kompresi. Dalam benda padat, gelombang merambat melalui dua jenis gelombang yang berbeda. Gelombang longitudinal dikaitkan dengan kompresi dan dekompresi dalam arah perjalanan; itu adalah proses yang sama dalam gas dan cairan, dengan gelombang kompresi analog dalam padatan.
Hanya gelombang kompresi yang ada di gas dan cairan. Jenis gelombang tambahan, yang disebut gelombang transversal atau gelombang rotasi, hanya terjadi pada benda padat karena hanya benda padat yang dapat tahan terhadap deformasi elastis..
Ini karena deformasi elastis medium tegak lurus terhadap arah gerak gelombang. Arah rotasi cacat ini disebut polarisasi jenis gelombang ini. Umumnya, gelombang transversal terjadi sebagai sepasang polarisasi ortogonal.
Berbagai jenis gelombang ini dapat memiliki kecepatan berbeda pada frekuensi yang sama. Karena itu, mereka dapat menjangkau pengamat pada waktu yang berbeda. Contoh dari situasi ini terjadi pada gempa bumi, di mana gelombang kompresi akut tiba lebih dulu dan gelombang transversal yang berosilasi tiba beberapa detik kemudian.
Kecepatan kompresi gelombang dalam fluida ditentukan oleh kompresibilitas dan kepadatan medium.
Dalam padatan, gelombang kompresi analog dengan yang ditemukan dalam cairan, tergantung pada kompresibilitas, kepadatan dan faktor tambahan dari modulus transversalitas elastisitas.
Kecepatan gelombang rotasi, yang hanya terjadi pada benda padat, hanya ditentukan oleh modulus elastisitas transversal dan kepadatan modul..
Referensi
- Kecepatan Suara di Berbagai Media Massal. Fisika Hiper Diperoleh dari hyperphysics.phy-astr.gsu.edu.
- Kecepatan Suara. Diperoleh dari mathpages.com.
- Master Handbook of Acoustics. (2001). New York, Amerika Serikat. McGraw-Hill. Diperoleh dari wikipedia.com.
- Kecepatan suara dalam air pada suhu. Kotak Alat Teknik. Diperoleh dari engineeringtoolbox.com.
- Kecepatan Suara di Udara. Fisik catatan musik. Diperoleh dari phy.mtu.edu.
- Efek Atmosfer pada Kecepatan Suara. (1979). Laporan teknis Pusat Informasi Teknis Pertahanan. Diperoleh dari wikipedia.com.