Cepat Rambat Suatu Bunyi Akan Bergantung Pada

Cepat Rambat Suatu Bunyi Akan Bergantung Pada

Umur kita tidak dapat dilepaskan dengan bunyi sebab dengan bunyi alias suara kita dapat berkomunikasi secara oral. Tanpa bunyi sungguh sunyinya dunia ini. Bunyi yakni salah satu contoh dari gelombang listrik longitudinal, yaitu jenis gelombang yang sebelah getarannya sepikiran dengan sisi rambat gelombangnya.

Berapakah kecepatan rambat gelombang elektronik bunyi di udara?

Cepat rambat bunyi di udara bergantung pada temperatur. Untuk situasi impitan dan hawa kriteria (STP), kejadian STP adalah keadaan dimana tekanan p = 1 atm = 1,01 x 105

pa dan temperatur Kaki langit = 0o

C = 273 K, cepat rambat bunyi di udara yakni sebesar 331 m/s. Plong kondisi udara kering, dengan tekanan udara sebesar 1 atm atau 1,01 x 105

pa, cepat rambat bunyi di udara adalah sebesar 343 m/s.

Sebelum eksperimen memberikan kita skor cepat rambat mega seperti dikutip di atas, Newton, salah seorang peletak radiks Mekanika, telah menghitung secara teoritis kelancaran rambat bunyi tersebut di gegana. Perhitungan Newton dilakukan dengan menganalogikan perilaku unsur-zarah mega saat bunyi merambat melaluinya dengan perilaku pegas.

Bagaimana analisis cepat rambat suara miring di peledak ala Newton?

Misalkan kita mempunyai sebuah pegas dengan janjang awal Lo. Salah satu ujung pegas tersebut diikatkan pada dinding setia, sedangkan pegas lainnya dibiarkan independen. Andaikan pegas tersebut didorong ke arah kanan sehingga panjangnya berubah menjadi L dan dipertahankan tegar dalam keadaan ini, sehingga situasinya seperti mana pada rancangan berikut.

Karena panjang pegas berubah berasal Lo menjadi L dimana Lo > L, maka pegas terpaksa dengan persilihan tataran Lo – L. Gaya yang dirasakan oleh tangan akibat tekanan ini adalah $$F = k\left( {{L_o} – L} \right)$$

Seandainya L diubah dengan mandu menekannya bertambah jauh maka besar gaya F juga akan berubah. Transisi kecondongan F akibat pertukaran L, boleh ditulis dalam bentuk persamaan adalah

(1.1)

Menurut Newton, perilaku pegas di atas identik dengan perilaku udara dalam sebuah rubrik udara nan salah suatu ujungnya terkatup dan ujung lainnya terlayang oleh sebuah piston yang dapat digeser-geser.

Misalkan kita punya kolom peledak sama dengan yang disebutkan di atas, seperti mana ditunjukkan privat gambar berikut.

kolom udara yang mengalamai tekanan

Sekiranya piston digerakkan ke kanan sejauh x, dan misalkan luas penampang tabung ialah A maka udara dalam tabung akan menekan piston, misalkan dengan tekanan sebesar p. Gaya nan dialami oleh piston oleh tekanan sebesar p ini adalah

Jikalau piston digerakkan makin jauh ke kanan, maka tekanan pun akan bertambah samudra sehingga gaya yang dirasakan piston lagi akan bertambah. Pertambahan ki akbar gaya yang dirasakan oleh piston karena kenaikan tekanan dapat dituliskan kerumahtanggaan bentuk pertepatan sebagai berikut.

                                                             (1.2)

Pada proses di atas, tekanan bertambah detik pergeseran piston, merupakan x, kian. Kejadian ini berkaitan dengan pergantian volume udara internal tabung. Debit udara n domestik tabung dapat dituliskan dalam rancangan persamaan berikut

Jika x berubah, maka volume V sekali lagi akan berubah yang dapat dituliskan intern tulangtulangan persamaan

                                                          (1.3)

Tanda negatif pada persamaan di atas ditambahkan, menghafaz persilihan volume dV yang terjadi yaitu pengurangan debit.

Kini, jika kita kalikan persamaan (1.2) dengan faktor pengali


sehingga diperoleh

Pertepatan di atas secara esensial bukan memungkiri persamaan sebelumnya, yaitu paralelisme (1.2), karena faktor pengali yang digunakan adalah faktor yang bernilai 1. (Tatap kemiripan (1.3)). Dengan demikian, kita akan peroleh:

                                                      (1.4)

Bandingkan persamaan (1.4) yang dolan cak bagi peledak internal kolom dengan paralelisme (1.1) yang berlaku kerjakan pegas. Tampak bahwa skor “k” cak bagi awan adalah

                                                           (1.5)

Bagi sebuah pegas, persuasi maju memulur pada ujungnya (osilasi longitudinal) boleh merambat sepanjang pegas tersebut secara longitudinal dengan cepat rambat nan dinyatakan dengan persamaan

                                                          (1.6)

Dengan demikian, karena perilaku pegas boleh diidentikkan dengan perilaku udara dalam sebuah ruangan udara, maka gerak osilasi pada salah suatu ujung kolom udara, yang boleh ditimbulkan oleh celaan, akan dirambatkan dengan cepat rambat yang menyerupai persamaan (1.6). Makara, cak bagi udara

                                                    (1.7)

Pada persamaan di atas, kita memerlukan poin dp/dV nan dapat diperoleh jika kita mengetahui interelasi antara tekanan p dengan volume V. Oleh Newton, interelasi ini diperoleh dari syariat Boyle, nan mengatakan bahwa lega temperatur konstan, hasil mungkin antara tekanan dengan tagihan adalah konstan. Atau internal susuk paralelisme,

Beralaskan gabungan p dengan V di atas, maka dp/dV adalah

Jikalau kita substitusi V = Vo pada persamaan di atas maka diperoleh

Bagi udara, data konsistensi molekul yang berikan biasanya privat bentuk massa per ketengan tagihan, sementara itu pada paralelisme (1.7), kerapatan dinyatakan intern tulang beragangan komposit persatuan panjang. Dengan demikian, untuk kerapatan kerumahtanggaan rajah komposit per satuan volume yang diberikan, kita harus mengubahnya menjadi kerapatan privat susuk massa per satuan tingkatan dengan mandu mengalikan kerapatan volume tersebut dengan luas penampang A. Jadi bakal udara,

Dengan memasukkan nilai-nilai yang dibutuhkan ini ke kerumahtanggaan persamaan (1.7) kita songsong $$v = \sqrt {\frac{{ – {A^2}\left( { – \frac{{{p_o}}}{{{V_o}}}} \right)L}}{{{\rho _{vol}}\ A}}} = \sqrt {\frac{{{p_o}}}{{{\rho _{vol}}}}}\ \ \ (1.8)$$
Pada persamaan (1.8) di atas, kita gunakan AL = Vo.

Takdirnya kita masukkan kredit po

yaitu impitan peledak sahih sebesar 1,01 x 105

pa dan konglomerat sendirisendiri satuan piutang peledak pada master 20oC ialah 1,20 kg/m3 maka diperoleh

Ternyata hasil perhitungan Newton tidak sesuai dengan hasil eksperimen, merupakan sebesar 343 m/s.

Mengapa dapat berbeda?

Ketika gelombang suara minor rembet di udara, molekul-molekul udara tertekan sehingga volumenya termampatkan. Impitan bilamana itu makin sehingga temperatur juga harus panjat. Ketika anasir-molekul udara tersebut kembali ke keadaan setimbangnya, hawa penis musim untuk mengalami kesetimbangan dengan mileu, tetapi beberapa saat kemudian molekul-anasir udara memampat lagi menyebabkan suhu bertambah lagi. Kejadian ini menunjukkan bahwa kalor “seolah-olah” tidak dapat keluar bermula mega untuk mengalami kesetimbangan dengan lingkungannya. Dengan kata enggak, proses perambatan gelombang elektronik suara melalui peledak, prosesnya boleh dianggap terjadi secara adiabatik. Oleh karena itu, kita tidak sebaiknya memperalat syariat Boyle yang sahaja berlaku pada temperatur yang konstan. Seumpama gantinya, maka kita bisa menggunakan persamaan kejadian gas ideal cak bagi kondisi adiabatik, yaitu

Untuk menentukan dp/dV dari paralelisme adiabatik di atas, kita diferensialkan persamaan tersebut terhadap p dan V sehingga diperoleh

Alias

                                                              (1.9)

Dengan mengegolkan kredit dp/dV ini, diperoleh $$v = \sqrt {\frac{{ – {A^2}\left( { – \gamma \frac{{{p_o}}}{{{V_o}}}} \right)L}}{{{\rho _{vol}}A}}} = \sqrt {\gamma \frac{{{p_o}}}{{{\rho _{vol}}}}}\ \ \ (1.10)$$
Untuk udara,

sehingga $$v = \sqrt {1,4\left( {\frac{{1,01 \times {{10}^5}}}{{1,20}}} \right)} = 343,3\ {\rm{m/s}}$$
Hasil yang sangat sesuai dengan eksperimen!

Nah, demikianlah bagaimana kecerdasan Newton berasio dalam menentukan kecepatan rambat bunyi di udara itu. Meskipun Newton sedikit “terpeleset” karena menganggap temperatur konstan selama proses perambatan bunyi itu, semata-mata metodenya sungguh tepat.

Cepat Rambat Suatu Bunyi Akan Bergantung Pada

Sumber: https://blog.unbrick.id/cepat-rambat-suatu-bunyi-akan-bergantung-pada/

Check Also

Harga Beras 10 Kg Di Pasar

Harga Beras 10 Kg Di Pasar 4 menit Kamu pasti sudah sering sekali mendengar ungkapan, …