Kecepatan Suara dan komponen - komponen Kecepatan Suara

1.      Definisi

Istilah yang digunakan untuk menyebut kecepatan gelombang suara yang melalui medium elastis merpakan kecepatan suara. Kecepatan ini dapat berbeda tergantung medium yang dilewati (misalnya suara lebih cepat melalui air daripada udara), sifat-sifat medium tersebut, dan suhu. Namun, istilah ini lebih banyak dipakai untuk kecepatan suara di udara. Pada ketinggian air laut, dengan suhu 21 °C dan kondisi atmosfer normal, kecepatan suara adalah 344 m/detik (1238 km/jam). Kecepatan suara akan lebih cepat melaju di air dan di benda padat. Kecepatan suara di air adalah 4.3 kali lipat kecepatan di udara, yaitu 1.484 m/detik.

2.      Faktor-faktor

Faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan suara di perairan laut, sebagai berikut:

a.       Suhu, Pada prinsipnya semakin tinggi suhu suatu medium, maka semakin cepat rambat bunyi dalam medium tersebut. Dikarena makin tinggi suhu, maka semakin cepat getaran partikel-partikel dalam medium tersebut. Akibatnya, proses perpindahan getaran makin cepat. Temperatur yang lebih panas atau lebih dingin mempengaruhi kecepatan bunyi di udara.

b.      Tekanan, setiap penambahan kedalaman maka tekanan akan semakin tinggi. Semakin tinggi tekanan maka akan semakin tinggi cepat rambat bunyinya. Pengaruh tekan akan lebih besar dari suhu dan salinitas pada lapisan Deep Layer. Hal tersebut karena partikel-partikel zat yang bertekanan tinggi terkompresi sehingga cepat rambat yang dihasilkan lebih besar. Pada kedalaman berdasarkan kecepatan suara dibagi dalam 3 zona, yaitu :

·         Zona 1 (mix layer) : Kecepatan suara cenderung meningkat akibat faktor perubahan tekanan mendominasi faktor perubahan suhu

·         Zona 2 (termochline) : Kecepatan suara menurun dan menjadi zona minimum kecepatan suara akibat terjadinya perubahan suhu yang sangat drastis dan mendominasi faktor perubahan tekanan.

·         Zona 3 (deep layer) : Kecepatan suara meningkat kembali akibat faktor perubahan tekanan mendominasi kembali faktor perubahan suhu.

c.     Salinitas, Kenaikan salinitas meningkatkan modulus axial (larutan menjadi kurang kompres), sehingga tiap kenaikan salinitas akan meningkatkan cepat rambat bunyi. Cepat rambat bunyi terhadap salinitas seharusnya berkurang seiring kenaikan salinitas karena meningkatnya densitas.

d.    Densitas, makin rapat medium umumnya semakin besar cepat rambat bunyi dalam medium tersebut. Penyebabnya adalah makin rapat medium maka makin kuat gaya kohesi antarpartikel. Akibatnya pengaruh suatu bagian medium kepada bagian yang lain akan mengikuti getaran tersebut dengan segera sehingga perpindahan getaran terjadi sangat cepat.

Kecepatan perambatan gelombang suara di air adalah antara 1450 m per detik sampai dengan 1540 meter per detik. Kecepatan perambatan gelombang suara ini sangat dipengaruhi oleh temperatur, salinitas dan kedalaman air laut. ada juga persamaan yang menggambarkan dan membuktikan bahwa ada pengaruh ini, yaitu:

           

C = (1449.2 + 4.6T) – (0.055 T²) + 0.00029T³ + (1.34 – 0.010T)(S-35) + 0.016z

Keterangan :

            C = kecepatan suara [m/s]

            T = suhu [^oC]

            Z = kedalaman [m]

            S = salinitas [psu]

3.    Komponen-komponen dalam metode akustik, antara lain:

a.     Backscattering strength adalah rasio antara intensitas yang direfleksikan oleh suatu kelompok single target yang diukur dari target. Scattering volume (SV) merupakan rasio antara intensitas suara yang direfleksikan oleh suatu grup single target yang berada pada suatu volume air tertentu (1m³).

V = 10 log pV + TS

Keterangan:

                  SV = Scattering Volume

                  ρ    = Densitas perairan

                  V   = Volume perairan

                  TS = Target Strength

b.    Absorbsi dapat diartikan sebagai transmisi yang hilang sejak berada di echosouder dari transducer. Absorbsi bergantung pada banyak hal, antara lain: suhu, salinitas, pH, kedalaman dan frekuensi. Proses absorbsi yaitu menjauh dari tranducer.

c.     Target strength adalah kekuatan pantulan gema yang dikembalikan oleh target dan relative terhadap intensitas suara yang mengenai target. Target strength didefinisikan sebagai sepuluh kali nilai logaritma dari intensitas yang mengenai ikan (Ii).

TS = 10log (Ir/Ii)

         Keterangan:

                        Ir = energy suara yang dipantulkan yang diukur

                        Ii = energy suara yang mengenai ikan

             d. Lapisan Sofar

       Pada lautan, ada satu titik dimana laju gelombang minimum. perbedaan laju gelombang analog dengan perbedaan indeks refraksi. Sehingga bisa dinyatakan pada tiap kedalaman lautan memiliki medium yang berbeda bagi gelombang. Pada lapisan medium dimana titik laju gelombang minimum ini, gelombang akan merambat mengikuti Huygens principle. Oleh karena itu gelombang juga akan merambat sepanjang lapisan tersebut. lapisan dimana gelombang merambat dengan laju yang minimum inilah yang disebut 'sound channel'. Sound channel sering disebut sound fixing and ranging (SOFAR) channel. Suara akan bergerak dengan sangat efesien dalam sound channel. Kedalaman sound channel bervarisai tergandung pada kondisi geografisnya. Sound channel sering kali ditemukan pada kedalaman 1500m pada lintang – lintang menengah, pada kedalaman 500m pada 50^o sampai dengan 60^o utara (dekat inggris). Dan mencapai permukaan didaerah kutub. Kedalaman rata – rata sound channel ialah 1000m. Kedalaman sound cahnnel juga dipengaruhi oleh bentuk topografi.

Sumber :
http://id.wikipedia.org/wiki/Kecepatan_suara
http://andrynugrohoatmarinescience.wordpress.com/2011/03/21/sifat-fisika-dan-faktor-yang-mempengaruhi-suara-di-laut/
 http://www.dosits.org/science/soundmovement/sofar/sofartravel/