---
title: "Bunyi: Penghasilan dan Perambatan"
book: "Fisika Sekolah Dasar dan Menengah Pertama"
subject: physics
language: id
chapter: 53
exercises: 12
source: https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/53-bunyi-penghasilan-dan-perambatan
---

# Bab 53 — Bunyi: Penghasilan dan Perambatan

Kamu sudah tahu sejak masa kecil bahwa [bunyi](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/19-bunyi-di-sekitar-kita#def-g3-sound-around-us-sound) lahir di dalam sebuah [getaran](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/19-bunyi-di-sekitar-kita#def-g3-sound-around-us-vibration) lalu mati di dalam kehampaan — butiran berasnya menari, belnya di dalam toples terdiam. Yang belum kamu punyai adalah nama pengantar pesannya. Kini kamu memiliki dunia [molekul](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/45-wujud-zat-dan-perubahan-wujud#def-g7-states-of-matter-molecule), dan seluruh perjalanan [bunyi](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/19-bunyi-di-sekitar-kita#def-g3-sound-around-us-sound) — dari sehelai dawai gitar sampai ke gendang telingamu, menembus [udara](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/10-udara-di-sekitar-kita#def-g2-air-around-us-air), air, atau baja — akhirnya dapat ditonton dari dalam.

## 53.1 Para pengantar pesan

**Definisi 53.1 (Medium).**

*Medium* (bentuk jamaknya *media*) adalah zat yang dilewati [bunyi](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/19-bunyi-di-sekitar-kita#def-g3-sound-around-us-sound) ketika berjalan: [udara](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/10-udara-di-sekitar-kita#def-g2-air-around-us-air), air, kayu, baja — wujud mana pun sanggup melayani, karena semuanya kerumunan [molekul](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/45-wujud-zat-dan-perubahan-wujud#def-g7-states-of-matter-molecule). Yang tidak dapat diseberangi [bunyi](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/19-bunyi-di-sekitar-kita#def-g3-sound-around-us-sound) mana pun adalah ketiadaan kerumunan: hampa [udara](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/10-udara-di-sekitar-kita#def-g2-air-around-us-air), panggung yang kosong.

**Proposisi 53.2 (Bagaimana bunyi berjalan).**

Sumber yang bergetar mendorong [molekul](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/45-wujud-zat-dan-perubahan-wujud#def-g7-states-of-matter-molecule) di sampingnya; [molekul](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/45-wujud-zat-dan-perubahan-wujud#def-g7-states-of-matter-molecule) itu berdesak pada tetangganya lalu memantul; tetangganya mendorong barisan berikutnya pada gilirannya. Dorongannya — perasan kerumunan yang berjalan — melesat ke luar dari sumbernya ke segala arah, [molekul](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/45-wujud-zat-dan-perubahan-wujud#def-g7-states-of-matter-molecule) mengestafetkan [molekul](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/45-wujud-zat-dan-perubahan-wujud#def-g7-states-of-matter-molecule), walaupun tiap [molekul](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/45-wujud-zat-dan-perubahan-wujud#def-g7-states-of-matter-molecule) sendiri hanya bergoyang di sekitar tempatnya. [Bunyi](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/19-bunyi-di-sekitar-kita#def-g3-sound-around-us-sound) adalah *estafetnya*, bukan pelarinya: pesannya berjalan; para pengantar pesannya tinggal di rumah.

![Bunyi di dalam udara: dorongan sumbernya berjalan sebagai estafet perasan menembus kerumunan molekulnya — tiap molekul bergoyang di tempatnya, polanya yang melesat terus.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/physics-1/g7-sound-production/fig-f70e4f018452.svg)

*[Bunyi](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/19-bunyi-di-sekitar-kita#def-g3-sound-around-us-sound) di dalam [udara](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/10-udara-di-sekitar-kita#def-g2-air-around-us-air): dorongan sumbernya berjalan sebagai estafet perasan menembus kerumunan [molekulnya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/45-wujud-zat-dan-perubahan-wujud#def-g7-states-of-matter-molecule) — tiap [molekul](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/45-wujud-zat-dan-perubahan-wujud#def-g7-states-of-matter-molecule) bergoyang di tempatnya, polanya yang melesat terus.*

**Contoh 53.3 (Toplesnya, akhirnya terjelaskan).**

Bel yang termasyhur dibungkam itu kini mengakui mekanismenya. Memompa keluar [udaranya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/10-udara-di-sekitar-kita#def-g2-air-around-us-air) menyingkirkan kerumunannya: dinding bel yang bergetar mendorong ketiadaan, tidak terbentuk estafet, dan tidak ada pesan yang menyeberangi kacanya. Belnya tidak pernah berhenti — ia kehilangan para pengantar pesannya. Dan kesunyian besar antariksa langsung menyusul: di antara [bintang](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/26-tata-surya#def-g4-solar-system-star) tidak ada kerumunan yang membawa jeritan.

**Contoh 53.4 (Nyaring, lirih, dan kehabisan tenaga).**

Dorongan yang lebih keras membuat perasan yang lebih kuat: [bunyi](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/19-bunyi-di-sekitar-kita#def-g3-sound-around-us-sound) yang lebih nyaring. Dan selagi estafetnya menyebar — riak kolam dalam tiga dimensi — tiap perasannya dibagikan atas kulit kerumunan yang kian luas dan kian luas, sehingga melemah menurut jarak: itulah sebabnya teriakan memudar, dan mengapa musik tetangga hanya gumam menembus dua tembok. Tidak satu pun dari hal ini memerlukan hukum baru: fisika kerumunanlah yang membayar segalanya.

![Sehelai dawai yang dipetik, dipotret di tengah lagunya: getarannya mengaburkannya menjadi pita yang lebar, paling lebar di tengah, dan diam pada kedua ujungnya yang terpancang.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/physics-1/g7-sound-production/img-9ce0cd788564.jpg)

*Sehelai dawai yang dipetik, dipotret di tengah lagunya: [getarannya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/19-bunyi-di-sekitar-kita#def-g3-sound-around-us-vibration) mengaburkannya menjadi pita yang lebar, paling lebar di tengah, dan diam pada kedua ujungnya yang terpancang.*

## 53.2 Tiap medium mempunyai langkahnya

**Proposisi 53.5 (Kelajuan bunyi bergantung pada mediumnya).**

[Kelajuan](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/52-grafik-gerak-dan-kelajuan-rata-rata#def-g7-motion-average-speed-formula) estafetnya adalah sifat kerumunannya:

1. di dalam [udara](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/10-udara-di-sekitar-kita#def-g2-air-around-us-air) : kira-kira $340\,\mathrm{m}/\mathrm{s}$ ;
2. di dalam air: kira-kira $1500\,\mathrm{m}/\mathrm{s}$ — empat kali lebih cepat;
3. di dalam baja: kira-kira $5000\,\mathrm{m}/\mathrm{s}$ — lima belas kali lebih cepat daripada [udara](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/10-udara-di-sekitar-kita#def-g2-air-around-us-air) .

Polanya: makin rapat [molekul](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/45-wujud-zat-dan-perubahan-wujud#def-g7-states-of-matter-molecule) sebuah [medium](#def-g7-sound-production-medium) bersentuhan, makin cepat mereka mengoperkan dorongannya. [Molekul](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/45-wujud-zat-dan-perubahan-wujud#def-g7-states-of-matter-molecule) [udara](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/10-udara-di-sekitar-kita#def-g2-air-around-us-air) yang beterbangan harus menyeberangi celah lebih dahulu untuk mengantar; kerumunan air yang bersentuhan mengestafet dengan sigap; barisan baja yang terkunci mengoper pesannya hampir dari tangan ke tangan.

![Tiga kerumunan, tiga langkah: makin rapat persentuhan molekulnya, makin cepat estafetnya.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/physics-1/g7-sound-production/fig-8ac6e35bc927.svg)

*Tiga kerumunan, tiga langkah: makin rapat persentuhan [molekulnya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/45-wujud-zat-dan-perubahan-wujud#def-g7-states-of-matter-molecule), makin cepat estafetnya.*

**Contoh 53.6 (Adegan lama, bilangan baru).**

Telinga sang perisik pada relnya: estafet bajanya melampaui estafet [udaranya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/10-udara-di-sekitar-kita#def-g2-air-around-us-air) dengan faktor lima belas — peringatan relnya tiba jauh sebelum gemuruhnya. Nyanyian paus yang menyeberangi lautan: estafet air yang cepat dan murah hati. Dan suaramu sendiri terdengar aneh pada rekaman sebagiannya karena, ketika berbicara, kamu mendengar dirimu lewat estafet tulang tengkorakmu di samping lewat [udara](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/10-udara-di-sekitar-kita#def-g2-air-around-us-air) — dua [medium](#def-g7-sound-production-medium), dua versi, dan hanya orang lain yang pernah mendengar versi [udara](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/10-udara-di-sekitar-kita#def-g2-air-around-us-air) saja.

## 53.3 Bunyi dengan stopwatch

**Metode 53.7 (Mengukur kelajuan bunyi).**

Cara yang tertua masih berhasil di lapangan olahraga mana pun:

1. seorang kawan berdiri sejauh $680\,\mathrm{m}$ yang terukur (dua panjang lapangan dan sedikit lagi — langkahilah atau pakailah garis lapangannya) dengan dua tutup panci;
2. mereka membenturkan tutupnya di atas kepala: kamu *melihat* benturannya seketika (perjalanan [cahaya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/3-cahaya-dan-bayang-bayang#def-g1-light-and-shadows-source) sama saja dengan seketika), lalu mulailah stopwatchnya pada kilatan geraknya;
3. hentikan pada dentang yang tiba: harapkan hampir tepat $2\,\mathrm{s}$ ;
4. hitunglah: $v = d/t = 680 \div 2 = 340\,\mathrm{m}/\mathrm{s}$ .

Ulangi lalu rata-ratakan — waktu tanggap berserak, sebagaimana diajarkan bab pengukuran yang jujur. Menghitung guruh adalah cara ini yang dijalankan terbalik: dengan mengetahui $v$, sekon yang sunyi menyerahkan jaraknya kepadamu.

**Contoh 53.8 (Gemanya, dihitung).**

Sebuah tepukan ke arah sebuah tebing kembali dalam $3\,\mathrm{s}$. [Bunyinya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/19-bunyi-di-sekitar-kita#def-g3-sound-around-us-sound) berjalan ke tebingnya lalu kembali: $d_{\text{pulang pergi}} = 340 \times 3 =
1020\,\mathrm{m}$, sehingga tebingnya berdiri pada separuhnya: $510\,\mathrm{m}$. Aturan setiap hitungan [gema](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/27-bagaimana-bunyi-merambat#ex-g4-how-sound-travels-echo): waktu yang terukur membayar perjalanan pulang perginya — melupakan “lalu kembali” adalah kekeliruan yang klasik, dan menggandakan setiap jawaban secara keliru.

**Contoh 53.9 (Sonar, dengan sungguh-sungguh).**

Sonar kapal survei berdetak ke bawah; [gema](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/27-bagaimana-bunyi-merambat#ex-g4-how-sound-travels-echo) dasar lautnya kembali dalam $0.6\,\mathrm{s}$. Di dalam *air*, $d = 1500 \times 0.6 =
900\,\mathrm{m}$ pulang pergi: kedalamannya $450\,\mathrm{m}$. Lumba-lumba dan kelelawar menjalankan hitungan yang sama menurut naluri; kapal mencetaknya pada peta. Perhatikan disiplinnya: mediumlah yang memilih [kelajuannya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/52-grafik-gerak-dan-kelajuan-rata-rata#def-g7-motion-average-speed-formula) — memberikan angka $340$ milik [udara](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/10-udara-di-sekitar-kita#def-g2-air-around-us-air) kepada [gema](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/27-bagaimana-bunyi-merambat#ex-g4-how-sound-travels-echo) bawah air adalah kekeliruan klasik yang kedua pada bab ini.

**Catatan 53.10 (Apa yang masih belum berarti “cepat”).**

Angka $5000\,\mathrm{m}/\mathrm{s}$ milik baja terdengar gagah — sampai [cahaya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/3-cahaya-dan-bayang-bayang#def-g1-light-and-shadows-source) diingat kembali. Pada badai, perjalanan kilatnya terhitung seketika sementara guruhnya berlari kecil sekilometernya dalam tiga sekon; dan tidak ada [medium](#def-g7-sound-production-medium), baik baja maupun intan, yang membawa [bunyi](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/19-bunyi-di-sekitar-kita#def-g3-sound-around-us-sound) mendekati jarak teriak dari langkah [cahaya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/3-cahaya-dan-bayang-bayang#def-g1-light-and-shadows-source). Persis secepat apa [cahaya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/3-cahaya-dan-bayang-bayang#def-g1-light-and-shadows-source) berlari — dan bagaimana manusia akhirnya mencatat waktu sesuatu yang menyeberangi ruangan dalam seperseratus juta sekon — adalah cerita tahun depan, dengan sebuah bab tersendiri.

## 53.4 Latihan

**Latihan 53.1 ★.**

Apa itu [medium](#def-g7-sound-production-medium)? Sebutkan tiga, dan satu “bukan [medium](#def-g7-sound-production-medium)” yang tidak dapat diseberangi [bunyi](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/19-bunyi-di-sekitar-kita#def-g3-sound-around-us-sound) mana pun.

**Solusi Latihan 53.1.**

Zat yang dilewati [bunyi](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/19-bunyi-di-sekitar-kita#def-g3-sound-around-us-sound) ketika berjalan — [udara](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/10-udara-di-sekitar-kita#def-g2-air-around-us-air), air, kayu, baja, kerumunan [molekul](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/45-wujud-zat-dan-perubahan-wujud#def-g7-states-of-matter-molecule) mana pun. Yang bukan [medium](#def-g7-sound-production-medium): hampa [udara](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/10-udara-di-sekitar-kita#def-g2-air-around-us-air).

**Latihan 53.2 ★.**

Pada gambaran estafetnya, apa yang berjalan dari sumbernya ke telinga — dan apa yang dilakukan tiap [molekulnya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/45-wujud-zat-dan-perubahan-wujud#def-g7-states-of-matter-molecule) sendiri-sendiri?

**Solusi Latihan 53.2.**

Estafetnyalah yang berjalan: pola perasan yang melesat, yang dioperkan dari barisan ke barisan kerumunannya. Tiap [molekul](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/45-wujud-zat-dan-perubahan-wujud#def-g7-states-of-matter-molecule) hanya bergoyang di sekitar tempat tinggalnya — pesannya bergerak, pengantar pesannya tinggal.

**Latihan 53.3 ★.**

Jelaskan bel yang dibungkam di dalam toples itu dengan [molekul](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/45-wujud-zat-dan-perubahan-wujud#def-g7-states-of-matter-molecule) — dan mengapa pertempuran antariksa yang menggelegar di dalam film adalah fisika khayalan.

**Solusi Latihan 53.3.**

Tanpa kerumunan, tanpa estafet: toples yang dipompa kosong itu membiarkan dinding bel yang bergetar mendorong ketiadaan, sehingga tidak terbentuk pesan. Pertempuran antariksa sunyi karena alasan yang sama — ledakan di antara [bintang](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/26-tata-surya#def-g4-solar-system-star) tidak mempunyai kerumunan yang membawa raungannya.

**Latihan 53.4 ★.**

Berikan ketiga [kelajuan](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/52-grafik-gerak-dan-kelajuan-rata-rata#def-g7-motion-average-speed-formula) pada tabel babnya, dan pola yang menghubungkan susunan [molekul](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/45-wujud-zat-dan-perubahan-wujud#def-g7-states-of-matter-molecule) sebuah [medium](#def-g7-sound-production-medium) dengan langkahnya.

**Solusi Latihan 53.4.**

[Udara](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/10-udara-di-sekitar-kita#def-g2-air-around-us-air) kira-kira $340\,\mathrm{m}/\mathrm{s}$; air kira-kira $1500\,\mathrm{m}/\mathrm{s}$; baja kira-kira $5000\,\mathrm{m}/\mathrm{s}$. Makin rapat [molekulnya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/45-wujud-zat-dan-perubahan-wujud#def-g7-states-of-matter-molecule) bersentuhan, makin cepat dorongannya dioperkan: terbang, bersentuhan, terkunci.

**Latihan 53.5 ★.**

Mengapa pesan lewat rel milik sang perisik melampaui pesan lewat [udara](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/10-udara-di-sekitar-kita#def-g2-air-around-us-air)? Kira-kira dengan faktor berapa?

**Solusi Latihan 53.5.**

Barisan baja yang terkunci mengestafet hampir dari tangan ke tangan: kira-kira lima belas kali langkah [udaranya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/10-udara-di-sekitar-kita#def-g2-air-around-us-air), sehingga pesan relnya tiba jauh sebelum gemuruh yang lewat [udara](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/10-udara-di-sekitar-kita#def-g2-air-around-us-air).

**Latihan 53.6 ★.**

Pada pengukuran di lapangan itu, mengapa menonton benturan tutupnya sama baiknya dengan pistol pemberangkatan di sumbernya sendiri?

**Solusi Latihan 53.6.**

Perjalanan [cahaya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/3-cahaya-dan-bayang-bayang#def-g1-light-and-shadows-source) menyeberangi lapangan mana pun terhitung seketika di samping perjalanan [bunyi](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/19-bunyi-di-sekitar-kita#def-g3-sound-around-us-sound): benturan yang terlihat menandai awal yang sejati dengan kecermatan jauh lebih baik daripada yang dapat dipakai tangan pemegang stopwatchnya.

**Latihan 53.7 ★.**

[Gema](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/27-bagaimana-bunyi-merambat#ex-g4-how-sound-travels-echo) sebuah tepukan dari dinding sebuah gudang kembali dalam $1\,\mathrm{s}$. Berapa jauh dindingnya? Sebutkan kekeliruan yang akan menjawab $340\,\mathrm{m}$.

**Solusi Latihan 53.7.**

$340 \times 1 = 340\,\mathrm{m}$ pulang pergi: dindingnya berdiri pada $170\,\mathrm{m}$. Menjawab $340\,\mathrm{m}$ melupakan bahwa sekonnya membayar perjalanan pergi *dan* pulang.

**Latihan 53.8 ★.**

[Gema](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/27-bagaimana-bunyi-merambat#ex-g4-how-sound-travels-echo) sonar sebuah kapal kembali dalam $2\,\mathrm{s}$. Berapa kedalamannya? Sebutkan kekeliruan yang akan memakai $340\,\mathrm{m}/\mathrm{s}$.

**Solusi Latihan 53.8.**

Di dalam air: $1500 \times 2 = 3000\,\mathrm{m}$ pulang pergi — kedalamannya $1500\,\mathrm{m}$. Kekeliruannya: meminjam $340\,\mathrm{m}/\mathrm{s}$ milik [udara](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/10-udara-di-sekitar-kita#def-g2-air-around-us-air) untuk perjalanan bawah air.

**Latihan 53.9 ★★.**

Kembang api di atas teluk: kamu melihat ledakannya, lalu mendengarnya $2.5\,\mathrm{s}$ kemudian. Berapa jauh peluru kembang apinya? Mengapa perhitungan yang sama tidak berguna untuk menilai jarak sebuah *jet* yang dapat kamu dengar tetapi tidak dapat kamu lihat?

**Solusi Latihan 53.9.**

$d = 340 \times 2.5 = 850\,\mathrm{m}$. Kilatan kembang apinya memberi pistol pemberangkatan yang sejati; jet yang tidak terlihat tidak menawarkan apa pun — tidak ada saat pemancaran untuk dijadikan pangkal pencatatan waktu — dan lebih buruk lagi, raungan yang terdengar meninggalkan jetnya beberapa sekon yang lalu: telinganya menunjuk ke tempat jetnya *dahulu* berada.

**Latihan 53.10 ★★.**

Seorang perenang dengan satu telinga di bawah air mendengar pengeras suara bawah air kolamnya sebelum seorang kawan di tepi kolam mendengarnya lewat [udara](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/10-udara-di-sekitar-kita#def-g2-air-around-us-air) — padahal kawannya berdiri lebih dekat. Rukunkan dengan tabelnya.

**Solusi Latihan 53.10.**

Telinga yang di bawah air dilayani estafet $1500\,\mathrm{m}/\mathrm{s}$ milik air, telinga di tepi kolam dilayani $340\,\mathrm{m}/\mathrm{s}$ milik [udara](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/10-udara-di-sekitar-kita#def-g2-air-around-us-air) — dan sebagian besar [bunyi](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/19-bunyi-di-sekitar-kita#def-g3-sound-around-us-sound) pengeras suaranya sama sekali tidak menyeberangi perbatasan permukaannya ke [udara](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/10-udara-di-sekitar-kita#def-g2-air-around-us-air). [Medium](#def-g7-sound-production-medium) yang lebih cepat, pesan yang pribadi: perenangnya menang walaupun jaraknya.

**Latihan 53.11 ★★.**

Cerita rakyat kereta api yang lama: tempelkan telingamu ke relnya dan kamu mendengar keretanya *dua kali*. Jelaskan kedua kedatangannya, lalu hitunglah selangnya untuk kereta yang berada $3\,\mathrm{km}$ jauhnya (baja pada $5000\,\mathrm{m}/\mathrm{s}$, [udara](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/10-udara-di-sekitar-kita#def-g2-air-around-us-air) pada $340\,\mathrm{m}/\mathrm{s}$ — satu angka di belakang koma sudah cukup).

**Solusi Latihan 53.11.**

Satu pukulan, dua estafet: lewat baja dan lewat [udara](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/10-udara-di-sekitar-kita#def-g2-air-around-us-air). Baja: $3000 \div 5000 = 0.6\,\mathrm{s}$; [udara](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/10-udara-di-sekitar-kita#def-g2-air-around-us-air): $3000 \div 340 \approx
8.8\,\mathrm{s}$ — dentangnya mendahului dentumnya kira-kira $8.2\,\mathrm{s}$.

**Latihan 53.12 ★★★.**

Rancanglah sebuah pengukuran [kelajuan](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/52-grafik-gerak-dan-kelajuan-rata-rata#def-g7-motion-average-speed-formula) [bunyi](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/19-bunyi-di-sekitar-kita#def-g3-sound-around-us-sound) *di dalam air* untuk sebuah danau yang tenang, dengan memakai sebuah pengetuk tahan air, sebuah hidrofon (mikrofon bawah air) sejauh $750\,\mathrm{m}$, dan sebuah perekam yang juga menangkap tepukan pengetuknya yang lewat [udara](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/10-udara-di-sekitar-kita#def-g2-air-around-us-air) menembus sebuah mikrofon biasa di sampingnya. Jelaskan bagaimana membandingkan kedua waktu kedatangan yang terekam itu menghasilkan [kelajuan](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/52-grafik-gerak-dan-kelajuan-rata-rata#def-g7-motion-average-speed-formula) airnya — lalu hitunglah selang yang diharapkan di antara kedua kedatangannya.

**Solusi Latihan 53.12.**

Satu ketukan mengirim saat yang sama ke dalam kedua [mediumnya](#def-g7-sound-production-medium); pada $750\,\mathrm{m}$ perekamnya menangkap kedatangan lewat air (pada hidrofonnya) dan kedatangan lewat [udara](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/10-udara-di-sekitar-kita#def-g2-air-around-us-air) (pada mikrofonnya). Waktu yang diharapkan: air $750 \div 1500 = 0.5\,\mathrm{s}$, [udara](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/10-udara-di-sekitar-kita#def-g2-air-around-us-air) $750 \div 340
\approx 2.2\,\mathrm{s}$ — selangnya kira-kira $1.7\,\mathrm{s}$. Jalankan terbalik: dengan $d$ dan [kelajuan](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/52-grafik-gerak-dan-kelajuan-rata-rata#def-g7-motion-average-speed-formula) [udaranya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/10-udara-di-sekitar-kita#def-g2-air-around-us-air) diketahui, selang yang terukur memberi waktu kedatangan lewat airnya ($t_{\text{udara}} -
\text{selang}$), dan $v = 750 \div 0.5 = 1500\,\mathrm{m}/\mathrm{s}$ — langkah airnya terukur tanpa pernah mencatat waktu ketukan yang sunyi itu sendiri.

## 53.5 Soal: Survei Ngarai

**Soal 53.1.**

Soal akhir pekan — memetakan ngarai yang sunyi dengan telinga; gema, rel, dan kedalaman sungai; perlengkapan sang juru ukur

Sebuah regu survei memetakan sebuah ngarai terpencil dengan stopwatch, satu unit sonar, dan fisika bab ini. [Kelajuannya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/52-grafik-gerak-dan-kelajuan-rata-rata#def-g7-motion-average-speed-formula): [udara](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/10-udara-di-sekitar-kita#def-g2-air-around-us-air) $340\,\mathrm{m}/\mathrm{s}$, air $1500\,\mathrm{m}/\mathrm{s}$, baja $5000\,\mathrm{m}/\mathrm{s}$.

**Bagian I — Lebar menurut [gema](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/27-bagaimana-bunyi-merambat#ex-g4-how-sound-travels-echo).**

1. Dari bibir sebelah timur, [gema](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/27-bagaimana-bunyi-merambat#ex-g4-how-sound-travels-echo) sebuah tepukan dari dinding sebelah barat kembali dalam $4\,\mathrm{s}$ . Berapa lebar ngarainya di sini?
2. Pada titik yang lebih sempit, [gemanya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/27-bagaimana-bunyi-merambat#ex-g4-how-sound-travels-echo) kembali dalam $1.5\,\mathrm{s}$ . Berapa lebarnya?
3. Seorang juru ukur yang berdiri *di antara* dua dinding yang sejajar bertepuk sekali lalu mendengar dua [gema](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/27-bagaimana-bunyi-merambat#ex-g4-how-sound-travels-echo) yang jelas terpisah: sesudah $1\,\mathrm{s}$ dan sesudah $2\,\mathrm{s}$ . Berapa jauh tiap dindingnya, dan berapa lebar ngarainya pada garis ini?
4. Mengapa kesalahan pengukuran terbesar pada Bagian I datang dari tangan pemegang stopwatchnya, bukan dari rumusnya? (Sebutkan kebijaksanaan aturan pengukuran berulangnya.)

**Bagian II — Sungai di bawahnya.**

5. Unit sonarnya, yang diapungkan di sungai, mendetak dasarnya: [gemanya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/27-bagaimana-bunyi-merambat#ex-g4-how-sound-travels-echo) dalam $0.2\,\mathrm{s}$ . Berapa kedalaman sungainya?
6. Unit yang sama yang didetakkan menyamping ke arah sebuah batu besar yang terendam mengembalikan [gemanya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/27-bagaimana-bunyi-merambat#ex-g4-how-sound-travels-echo) dalam $0.4\,\mathrm{s}$ . Berapa jarak ke batunya?
7. Seorang rekan menyarankan penghematan [baterai](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/16-rangkaian-listrik-pertama#def-g3-first-electric-circuit-battery) : “berteriaklah dari perahunya lalu catat waktu [gema](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/27-bagaimana-bunyi-merambat#ex-g4-how-sound-travels-echo) dasarnya dengan telinga.” Berikan dua alasan fisika mengapa ini gagal di tempat sonarnya berhasil. (Pikirkan perbatasan di antara [medium](#def-g7-sound-production-medium) , dan apa yang harus dilakukan estafet [udara](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/10-udara-di-sekitar-kita#def-g2-air-around-us-air) sebuah teriakan pada permukaannya.)
8. Dasar sungainya turun tajam di tengah alurnya: ramalkan apa yang dilakukan waktu [gema](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/27-bagaimana-bunyi-merambat#ex-g4-how-sound-travels-echo) sonarnya selagi perahunya hanyut menyeberangi terjunannya.

**Bagian III — Rel tambang yang tua.** Sebuah rel terbengkalai yang lurus membentang $2\,\mathrm{km}$ di sepanjang dasar ngarainya sampai ke gerbang tambangnya.

9. Sebuah pukulan palu pada relnya di gerbangnya: hitunglah kedua waktu kedatangannya di ujung para juru ukurnya — lewat baja, dan lewat [udara](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/10-udara-di-sekitar-kita#def-g2-air-around-us-air) .
10. Regunya mendengar dentang rel dan dentum [udara](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/10-udara-di-sekitar-kita#def-g2-air-around-us-air) yang terpisah oleh selang itu. Jelaskan bagaimana *selangnya saja* dapat [mengukur](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/37-pengukuran-dalam-sains-satuan-dan-alat-ukur#def-g6-measurement-in-science-measuring) jarak ke gerbangnya seandainya $2\,\mathrm{km}$ -nya tidak diketahui (gambarkan penalarannya; perhitungannya adalah hadiah Bagian III bagi yang bersemangat).
11. Kabut memenuhi ngarainya semalaman — tidak berguna bagi lampu dan [cermin](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/32-cermin-dan-pemantulan#def-g5-mirrors-reflection-reflection) . Saluran pengukuran yang mana di antara ketiganya ( [bunyi](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/19-bunyi-di-sekitar-kita#def-g3-sound-around-us-sound) [udara](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/10-udara-di-sekitar-kita#def-g2-air-around-us-air) , [bunyi](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/19-bunyi-di-sekitar-kita#def-g3-sound-around-us-sound) air, [bunyi](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/19-bunyi-di-sekitar-kita#def-g3-sound-around-us-sound) rel) yang paling sedikit diganggu kabut, dan mengapa?
12. Tulislah buku harian juru ukurnya: tiga kalimat — aturan pulang perginya, aturan medium-memilih-kelajuannya, dan alat tunggal yang mana (mata atau telinga) yang memulai setiap pencatatan waktu di ngarainya, dan mengapa ia boleh dipercaya sebagai “seketika”.

**Solusi Soal 53.1.**

**1.** $340 \times 4 = 1360\,\mathrm{m}$ pulang pergi: lebarnya $680\,\mathrm{m}$. **2.** $340 \times 1.5 = 510$; separuhnya: $255\,\mathrm{m}$. **3.** Dinding pertama: $340 \times 1 \div 2 = 170\,\mathrm{m}$; yang kedua: $340 \times 2 \div 2 = 340\,\mathrm{m}$; ngarainya membentang $170 + 340 = 510\,\mathrm{m}$ di sepanjang garis itu. **4.** Rumusnya persis; tangannya tidak: memulai dan menghentikan oleh manusia berserak sepersepuluhan sekon — puluhan [meter](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/7-mengukur-panjang#def-g2-measuring-length-units) pada $340\,\mathrm{m}/\mathrm{s}$. Karena itu aturan lamanya: ulangi, perhatikan bacaannya berdesak, laporkan desakannya. **5.** $1500 \times 0.2 = 300\,\mathrm{m}$ pulang pergi: kedalamannya $150\,\mathrm{m}$. **6.** $1500 \times 0.4 \div 2 = 300\,\mathrm{m}$. **7.** Pada perbatasan udara–air sebagian besar teriakan dibalikkan — sedikit yang masuk ke sungainya, dan [gema](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/27-bagaimana-bunyi-merambat#ex-g4-how-sound-travels-echo) dasar yang lemah itu harus menyeberangi perbatasannya lagi untuk mencapai telinga di [udara](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/10-udara-di-sekitar-kita#def-g2-air-around-us-air): hampir tidak ada yang selamat. Dan bahkan kalau [gemanya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/27-bagaimana-bunyi-merambat#ex-g4-how-sound-travels-echo) diterima pun, perjalanan pulang pergi sepersepuluhan sekon mengalahkan pencatatan waktu dengan telinga mana pun. **8.** Waktu [gemanya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/27-bagaimana-bunyi-merambat#ex-g4-how-sound-travels-echo) memanjang mendadak selagi perahunya menyeberangi terjunannya — dasar yang lebih dalam, perjalanan pulang pergi yang lebih panjang: sonarnya menggambar tebing bawah airnya. **9.** Baja: $2000 \div 5000 = 0.4\,\mathrm{s}$; [udara](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/10-udara-di-sekitar-kita#def-g2-air-around-us-air): $2000
\div 340 \approx 5.9\,\mathrm{s}$. **10.** Kedua estafetnya mulai bersama, sehingga selangnya bertumbuh sebanding dengan jaraknya: tiap kilometer menambahkan kelambatan tambahan yang tetap pada estafet yang lambat terhadap yang cepat. Ukurlah selangnya, bagilah dengan selisih tiap kilometernya, dan jaraknya pun jatuh keluar — satu pukulan palu, tanpa perlu stopwatch di ujung yang jauh. **11.** [Bunyi](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/19-bunyi-di-sekitar-kita#def-g3-sound-around-us-sound) relnya: kabut adalah kerumunan tetesan yang menghamburkan *[cahaya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/3-cahaya-dan-bayang-bayang#def-g1-light-and-shadows-source)* tanpa harapan tetapi nyaris tidak mengganggu estafet yang terkunci di dalam baja pejal ([bunyi](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/19-bunyi-di-sekitar-kita#def-g3-sound-around-us-sound) [udaranya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/10-udara-di-sekitar-kita#def-g2-air-around-us-air) pun selamat melewati kabut dengan baik — tetapi pesan relnya yang paling bersih dan paling cepat di antara ketiganya). **12.** Misalnya: “Setiap [gema](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/27-bagaimana-bunyi-merambat#ex-g4-how-sound-travels-echo) membayar perjalanan pulang perginya: paruhlah sebelum memercayainya. Setiap [medium](#def-g7-sound-production-medium) menetapkan langkahnya sendiri: pilihlah [kelajuannya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/52-grafik-gerak-dan-kelajuan-rata-rata#def-g7-motion-average-speed-formula) bersama kerumunannya, jangan pernah menurut kebiasaan. Dan setiap pencatatan waktu di ngarai ini dimulai dengan mata — perjalanan [cahaya](https://one-course.com/books/physics/1/id/chapter/3-cahaya-dan-bayang-bayang#def-g1-light-and-shadows-source) terhitung seketika di sini, dan itulah sebabnya melihat palunya jatuh boleh berlaku sebagai pistol pemberangkatannya.”