LKPD Praktikum Virtual - Taraf Intensitas
LEMBAR KERJA PESERTA DIDIK (LKPD)
Praktikum Virtual: Taraf Intensitas Bunyi & Efek Doppler
- Mengukur tingkat kebisingan atau Taraf Intensitas Bunyi ($TI$) di berbagai lingkungan dan variasi jarak dari sumber bunyi menggunakan alat ukur Sound Meter.
- Memahami hubungan matematis antara jarak ($r$) terhadap nilai Intensitas Bunyi ($I$) dan Taraf Intensitas Bunyi ($TI$) yang dihasilkan.
- Menganalisis fenomena Efek Doppler (perubahan frekuensi terdeteksi) serta dampak tingkat kebisingan terhadap kenyamanan lingkungan berdasarkan ambang pendengaran manusia.
- Laboratorium Virtual / Aplikasi Simulasi Efek Doppler & TI
- Sound Level Meter (SLM) Virtual / Aplikasi Sound Meter (Satuan $dB$)
- Sumber Bunyi Virtual / Speaker (Daya $P = 100\text{ mW}$, Frekuensi awal $f = 440\text{ Hz}$)
- Meteran (Pita Ukur Virtual) (Untuk mengukur jarak $r$ dalam meter)
- Perangkat Komputer / Smartphone & Alat Tulis
- Buka aplikasi simulasi virtual Taraf Intensitas Bunyi & Efek Doppler.
- Tarik komponen Sumber Bunyi, Sound Meter, dan Meteran dari rak ke kanvas simulasi.
- Atur Daya Sumber Bunyi pada nilai konstan $P = 100\text{ mW}$ ($0{,}1\text{ Watt}$) dan frekuensi $f_s = 440\text{ Hz}$.
- Percobaan 1 (Variasi Jarak): Letakkan Sound Meter pada jarak $r_1 = 1{,}0\text{ m}$ dari sumber bunyi. Catat Taraf Intensitas Pengukuran ($TI_{\text{ukur}}$) yang terbaca pada layar Sound Meter ke dalam tabel pengamatan.
- Ulangi langkah 4 untuk variasi jarak $r_2 = 2{,}0\text{ m}$, $r_3 = 3{,}0\text{ m}$, $r_4 = 4{,}0\text{ m}$, dan $r_5 = 5{,}0\text{ m}$.
- Percobaan 2 (Efek Doppler): Aktifkan opsi Efek Doppler, jalankan sumber bunyi dengan kecepatan $v_s = 20\text{ m/s}$ mendekati Sound Meter. Catat nilai frekuensi pendengar ($f_p$) yang terdeteksi.
Isikan data nilai Jarak ($r$), $TI$ Pengukuran, dan Frekuensi Sumber ($f_s$) pada kolom berwarna putih. Sistem akan menghitung Intensitas ($I$), $TI$ Teoritis, dan Frekuensi Doppler ($f_p$) secara otomatis.
| No | Jarak $r$ (meter) |
Intensitas $I$ Teoritis ($\text{W/m}^2$) |
Taraf Intensitas $TI$ ($\text{dB}$) | Freq Sumber $f_s$ ($\text{Hz}$) |
Freq Doppler $f_p$ Teoritis ($\text{Hz}$) |
|
|---|---|---|---|---|---|---|
| $TI$ Teoritis | $TI$ Ukur | |||||
| 1 | - | - | - | |||
| 2 | - | - | - | |||
| 3 | - | - | - | |||
| 4 | - | - | - | |||
| 5 | - | - | - | |||
Rumus-Rumus Acuan Fisika:
- Intensitas Bunyi ($I$): $$I = \frac{P}{A} = \frac{P}{4 \pi r^2}$$ Keterangan: $P = 100\text{ mW} = 0{,}1\text{ W}$, $I_0 = 10^{-12}\text{ W/m}^2$ (Ambang Pendengaran).
- Taraf Intensitas Bunyi ($TI$): $$TI = 10 \log_{10}\left(\frac{I}{I_0}\right) \quad \text{atau} \quad TI_2 = TI_1 - 20 \log_{10}\left(\frac{r_2}{r_1}\right)$$
- Persamaan Efek Doppler ($f_p$): $$f_p = \left(\frac{v \pm v_p}{v \pm v_s}\right) f_s$$ Asumsi: Cepat rambat bunyi di udara $v = 340\text{ m/s}$, Pendengar diam ($v_p = 0$), Sumber bergerak mendekat ($v_s = +20\text{ m/s}$).
Contoh Perhitungan (Data Percobaan 1: $r = 1{,}0\text{ m}$):
$$\begin{aligned} I_1 &= \frac{0{,}1}{4 \cdot 3{,}1416 \cdot (1{,}0)^2} = \frac{0{,}1}{12{,}566} \approx 7{,}96 \times 10^{-3} \text{ W/m}^2 \\[6pt] TI_1 &= 10 \log_{10}\left(\frac{7{,}96 \times 10^{-3}}{10^{-12}}\right) = 10 \log_{10}(7{,}96 \times 10^9) \approx 89{,}01 \text{ dB} \\[6pt] f_p &= \left(\frac{340}{340 - 20}\right) \times 440 = \left(\frac{340}{320}\right) \times 440 = 467{,}5 \text{ Hz} \end{aligned}$$
Bandingkan hasil $TI$ Teoritis dengan $TI$ Ukur. Mengapa nilai Taraf Intensitas ($TI$) semakin menurun seiring bertambahnya jarak ($r$)? Jelaskan pula mengapa frekuensi terdeteksi ($f_p$) lebih tinggi saat sumber mendekat!
Tuliskan kesimpulan praktikum secara sistematis yang menjawab ketiga Tujuan Praktikum di poin B!
Komentar