Kita dapat berkomunikasi dengan manusia lainnya melalui suara yang menghasilkan bunyi. Kita juga dapat menikmati lagu yang merdu melalui bunyi. Setiap hari kita mendengar bermacam-macam bunyi. Bunyi yang kita dengar ada yang menyenangkan
dan
ada
pula
yang
membisingkan.
Bunyi
yang
membisingkan ini dapat merugikan kesehatan manusia, seperti juga bunyi mesin di pabrik-pabrik industri tertentu. Kita harus dapat mengatasi kebisingan tersebut dan menguranginya. Bunyi tersebut ada yang keras, lemah, tinggi, rendah, dan sebagainya. Sebenarnya apakah yang menyebabkan timbulnya bunyi? Apakah bunyi dapat berpindah seperti halnya panas? Beberapa aspek yang perlu diperhatikan terkait dengan bunyi, yaitu: pertama, sumber bunyi dihasilkan dari benda yang bergetar. Kedua, energi bunyi dipindahkan dalam bentuk gelombang-gelombang longitudinal. Ketiga, bunyi dapat dideteksi oleh suatu instrumen, seperti pada manusia dapat dideteksi melalui telinga. Dalam materi ini kita akan membahas tentang beberapa sifat dan hakekat bunyi. A. Gelombang Bunyi sebagai Gelombang Longitudinal 1.
Bunyi merambat sebagai gelombang Bunyi dihasilkan oleh suatu sumber bunyi. Bunyi tersebut terdengar oleh
telinga kita karena bunyi merambat sebagai gelombang. Gelombang bunyi yang kita dengar dari suatu sumber bunyi tidak dapat kita lihat, berbeda dengan gelombang permukaan air yang merambat melalui medium. Kita dapat mendengar bunyi dari alat musik. Alat musik
akan
mengeluarkan bunyi jika dimainkan. Dalam keadaan diam, alat musik tidak
0
mengeluarkan bunyi. Apa yang sesungguhnya terjadi pada saat alat musik dimainkan sehingga dapat timbul bunyi? Pada saat berbicara, pita suara yang terdapat didalam tenggorokan kita bergetar. Untuk membuktikan hal tersubut rabalah tenggorokanmu dan berteriaklah agak keras, pasti terasa tenggorokan bergetar. Demikian pula yang terjadi pada sebuah gitar. Apabila kita petik dawainya, maka dawai bergetar. Getaran dawai inilah yang menimbulkan bunyi. Contoh lainnya adalah bunyi gong yang dipukul dan bunyi seruling yang ditiup. Bunyi-bunyi tersebut dihasilkan oleh getaran. Semua getaran benda yang dapat menghasilkan bunyi disebut sumber bunyi. Getaran bunyi merambat ke segala arah sebagai gelombang, mirip seperti gelombang air. Jika kita melempar batu ke air yang tenang, maka gelombang air bergerak ke segala arah. Makin jauh dari tempat batu jatuh, gelombang makin kecil demikian pula dengan bunyi makin jauh dari sumber bunyi, bunyi terdengar semakin lemah. Bagaimanakah perambatan bunyi? 2.
Perambatan Bunyi Bunyi yang kita dengar merambat dalam bentuk gelombang. Gelombang
bunyi termasuk dalam gelombang longitudinal, yaitu gelombang yang mempunyai arah getaran searah dengan arah perambatan gelombang. Gelombang longitudinal terdiri dari rapatan dan renggangan. yaitu gelombang yang terdiri atas partikelpartikel yang berosilasi searah dengan gerak gelombang tersebut, membentuk daerah bertekanan tinggi dan rendah (rapatan dan renggangan). Partikel yang saling berdesakan akan menghasilkan gelombang bertekanan tinggi, sedangkan molekul yang meregang akan menghasilkan gelombang bertekanan rendah. Kedua jenis gelombang ini (rapatan dan renggangan) menyebar dari sumber bunyi dan bergerak secara bergantian pada medium.
1
Gambar I. Gelombang Longitudinal pada Slinki, mempunyai arah getaran sejajar dengan arah perambatan gelombang. Pada pengeras suara menghasilkan variasi tekanan getaran yang berbeda pada medium udara. Jika pulsa bunyi merambat melalui udara, maka akan terjadi tekanan yang merambat melalui molekul-molekul udara yang akan saling mendesak molekul yang berdekatan, sehingga terjadi tumbukan antar molekul yang bertetangga. Pulsa bunyi yang merambat menjauhi sumber bunyi, begitu sumber bunyi sudah melewati maka molekul udara akankembali seperti semula. Jadi ketika pulsa bunyi merambat melalui molekul udara, molekul tersebut hanya bergetar dan tidak ikut merambat.
Gambar 2. Gelombasng bunyi di udara pada pengeras suara, rapatan menunjukkan massa jenis yang lebih besar daripada renggangan. Bunyi merambat melalui medium Bunyi hanya dapat merambat melalui medium (zat padat, gas dan cair, tidak bisa melalui vakum (hampa udara), karena di tempat vakum tidak ada partikel zat yang mentransmisikan getaran. Di luar angkasa tidak ada udara. Keadaan ini sering
2
disebut juga hampa udara saat astronot pergi keluar angkasa, mereka membuktikan bahwa mereka tidak dapat bercakap-cakap tanpa alat bantu. Mereka bercakap-cakap melalui radio. Gelombang radio dapat melalui ruang hampa. Hal ini membuktikan bahwa bunyi tidak dapat terjadi dan tidak dapat terdengar tanpa perantara (media). Bunyi dapat merambat dari sumber bunyi ke tempat lain melalui media. Media perambatan bunyi adalah benda gas, cair dan padat. Bunyi guntur dapat kita dengar karena ada udara. Demikian pula pada lonceng. Bila dipukul, lonceng akan bergetar. Ketika lonceng bergetar, getaran lonceng menyebabkan tekanan udara berubah, yaitu naik dan turun. Perubahan tekanan ini terus berpindah melalui zat gas yaitu udara. Dengan demikian, gelombang bunyi merambat dari lonceng ke segala penjuru sehingga bunyi dapat terdengar dari berbagai arah.
Cepat rambat bunyi dalam berbagai zat Bunyi memerlukan waktu untuk merambat dari suatu tempat ke tempat lain. Definisi cepat rambat bunyi sama dengan definisi kecepatan pada materi terdahulu, yaitu perbandingan jarak yang ditempuh gelombang bunyi dengan waktu yang diperlukan untuk merambat. kemampuan gelombang bunyi untuk menempuh jarak tertentu dalam satu waktu disebut kecepatan bunyi. Kecepatan bunyi
di udara bervariasi, tergantung temperatur udara
dan kerapatannya.
Apabila temperatur udara meningkat, maka kecepatan bunyi akan bertambah. Semakin tinggi kerapatan udara, maka bunyi semakin cepat merambat. Kecepatan bunyi dalam zat cair lebih besar daripada cepat rambat bunyi di udara. Sementara itu, kecepatan bunyi pada zat padat lebih besar dari pada cepat rambat bunyi dalam zat cair dan udara. Salah satu bukti bahwa bunyi memerlukan waktu dalam perambatannya adalah kilat dan guntur. Kilat dan guntur terjadi secara bersamaan, namun kita melihat kilat dan mendengar guntur tidak bersamaan. Kita melihat kilat terlebihdahulu, baru mendengar bunyi guntur. Hal ini menunjukkan bahwa bunyi merambat dari sumber bunyi sampai ke telinga kita memerlukan waktu. Bunyi
3
dapat merambat dalam berbagai zat, baik zat padat, cair maupun gas. Di bawah ini tabel cepat rambat bunyi dalam berbagai zat. Tabel 1 Cepat rambat bunyi di berbagai materi pada suhu 20 C dan 1 atm
a) Bunyi Merambat Melalui Benda Cair Bunyi dapat merambat melalui zat cair. Hal ini dimanfaatkan manusia untuk mencari harta karun atau kapal yang tenggelam di dasar laut. Ahli sains bangsa Prancis yang bernama Paul Langevin membuat alat bernama sonar. Sonar menggunakan bunyi yang dipantulkan untuk mengetahui posisi suatu benda atau menghitung kedalaman air di bawah kapal. Bunyi dapat dipantulkan, seperti bola yang memantul jika mengenai tembok. Waktu yang diperlukan untuk menempuh jarak dari sumber bunyi ke suatu benda dan kembali ke sumber bunyi dicatat pada alat itu. Makin lama waktu yang diperlukan menunjukkan bahwa jarak benda itu makin jauh. b) Bunyi Merambat Melalui Benda Padat Kecepatan perambatan bunyi melalui berbagai jenis benda tidak sama. Berdasarkan penelitian para ahli, bunyi yang merambat melalui benda padat lebih cepat terdengar daripada melalui benda cair atau benda gas. Kecepatan perambatan bunyi disebut juga cepat rambat bunyi. Berdasarkan adalah 343 m/s, cepat rambat bunyi di air kira-kira 1500 m/s, dan cepat rambat bunyi di baja kira-kira 6000 m/s.
4
Jika kamu memukul batu di dalam air, kamu akan mendengar suara pukulan tersebut. Demikian juga ikan yang berenang di dalam kolam yang jernih,kamu tentu akan beranggapan ikan-ikan tersebut tidak bersuara. Akan tetapi jika kamu menyelam kedalam air kamu akan mendengar suara kibasan ekor dan sirip ikan tersebut. Hal ini membuktikan bahwa bunyi dapat mermbat di dalam zat cair. Dengan bantuan alat seismograf. Para ahli gempa dapat mendeteksi getaran gempa bumi. Getaran lebih kuat jika jaraknya lebih dekat pada sumber getar. Dari contoh-contoh tersebut, kamu dapat menyimpulkan bahwa bunyi yang terdengar bergantung pada jarak antara sumber bunyi dan pendengar. Jarak yang ditempuh bunyi tiap satuan waktu disebut cepat rambat bunyi (v). Secara matematis hal itu dituliskan sebagai berikut. v=s/t Keterangan: v=cepat ranbat gelombang bunyi(m/s) s=jarak yang ditempuh(m) t=waktu tempuh (s) Oleh karena itu merupakan suatu bentuk gelombang dapat di tuliskan. V = /T = f. Keterangan: T=periode bunyi(s) =Panjang gelombang bunyi(m)
Contoh soal Pada suatu saat terlihat kilat, dan 20 sekon kemudian terdengar guntur. Bila cepat rambat bunyi di udara 340 m/s, berapakah jarak tempat asal kilat t dari pengamat? Penyelesaian : Kilat dan guntur terjadi secara bersamaan/serentak. Akan tetapi, karena cahaya (kilat) merambat dengan kecepatan sangat tinggi (??), maka waktu terjadinya kilat dianggap sama dengan waktu pengamat melihatnya. Waktu
5
yang diperlukan guntur yang berasal dari S sampai terdengar oleh pengamat di A dapat dihitung dengan rumus cepat rambat bunyi.
3.
Pemantulan bunyi Bunyi merambat dalam bentuk gelombang, jika gelombang mengenai suatu bidang penghalang makasebagian bunyi akan diserap dan sebagaian lagi akan dipantulkan tergantung pada keras atau lunaknya bidang penghalang. Semakin keras bidang penghalang maka semakin banyak gelombang bunyi yang dipantulkan. Pemantulan pada gelombang bunyi mengikuti hukum pemantulan, yaitu Bunyi datang, garis normal, dan bunyi pantul terletak pada satu bidang datar. Sudut bunyi datang sama dengan sudut bunyi pantul.
Gambar 3. Sudut datang dan sudut pantul pada hukum pemantulan
Kita dapat mendengarkan bunyi pantul jika jarak kita dengan dinding pemantul palin sedikit 50 m, berapa waktu yang diperlukan gelombang bunyi untuk merambat??? ( coba hitunglah !!!). Pemantulan bunyi dalam hal tertentu dapat menimbulkan masalah namun dapat pula bermanfaat. Pemantulan bunyi pada ruang tertutup dapat menimbulkan gaung atau kerdam, yaitu sebagian bunyi pantul bersamaan dengan bunyi asli sehingga bunyi asli menjadi tidak jelas. Untuk menghindarkan terjadinyagaung, maka dalam bioskop, studio radio atau
6
televisi, studio rekaman, dan gedung konser musik,dindingnya dilapisi oleh bahan peredam suara atau kedap suara. Contoh bahan kedap suara, seperti kain wol, kapas, karton, gelas, karet, atau besi. Banyak gedung konser musik memiliki panel-panel peredam suarapada dinding dan langit-langitnya untuk mengurangi gaung. Ruang besar yang tidak menimbulkan efek gaung disebut ruang berakustik baik.
Gambar 4. Ruangan konser musik menggunakan peredam suara berbentuk piringan yang digantung di langit-langit ruangan untuk menghilangkan gaung. Pemantulan bunyi dapat pula dimanfaatkan untuk mengukur jarak antara dua tempat, yaitu untuk mengukur kedalaman lautdengan ultrasonik yang akan kita bahas selanjutnya. 4.
Difraksi bunyi Difraksi bunyi adalah pembelokan bunyi karenamenemui rintangan atau penghalang. Perhatikan gambar di bawah ini.
7
Gambar 5. Difraksi bunyi Ketika seseorang di A berteriak memanggil orang lain di B, maka orang yang berada di B dapat mendengar teriakantersebut. Hal ini membuktikan bahwa gelombang bunyi dapat memberlok atau berdifraksi.
B. Pemantulan Pada Kehidupan Sehari-hari 1. Telinga sebagai penerima bunyi Bunyi dihasilkan oleh sumber bunyi yang bergetar. Getaran dari sumber bunyi menggetarkan udara disekitarnya, dan merambat ke segala arah sebagai gelombang longitudinal. Getaran tersebut merambat sampai ke telinga kita dan menggetarkan selaput telinga. Getaran yang diterimaselaput telinga selanjutnya diubahmenjadi isyarat-isyarat listrik dan diteruskan ke otak. Otaklah yang menghayati bunyi dan membedakan/mengidentifikasikan sumber, jenis, kuat, dan frekuensinya. Ketika kita tidur, kita pasti pernah terganggu oleh suara nyamuk. Suara itu kadang-kadang nyaring di dekat telinga kita. Pada bagian tubuh nyamuk yang manakah yang menjadi sumber bunyi? Sayap bergetar sangat cepat sehingga menimbulkan bunyi. Sayap nyamuk dapat bergetar kurang lebih 1000 kali setiap sekon sehingga menghasilkan suara yang unik. Jadi,setiap sekon terjadi 1000 kali gelombang bunyi merambat di udara. Banyaknya gelombang bunyi disetiap sekon disebut frekuensi. Semakin besar frekuensi gelombang bunyi, berarti semakin banyak pola rapatan dan ranggangan, sehingga bunyi akan terdengar semakin nyaring ( nadanya lebih tinggi ). Tuhan menciptakan telinga kita dengan sempurna. Dengan telinga ini, kamu dapat mendengar bunyi pada frekuensi tertentu. Coba kita bayangkan jika kita dapat mendengar bunyi pada rentang frekuensi rendah. Tentunya hidup akan
8
merasa terganggu dan tidak nyaman. Jika kita dapat mendengar semua rentang frekuensi, kita tidak akan beristirahat dengan tenang karena getarangetaran rendah dari binatang tertentu atau getaran-gtetaran tinggi sekalipun akan terdengar.
Gambar 6. Bagian-bagian telinga. Berdasarkan hasil penelitian pendengaran manusia normal berada pada frekuensi 20 Hz sampai 20.000 Hz. Daerah ini disebut daerah audiosonik (frekuensi dengar) frekuensi dibawah 20 Hz disebut Infrasonik, Sedangkan daerah diatas frekuensi 20.000 Hz disebut Ultrasonik. Daerah infrasonik tidak dapat di dengar oleh manusia, tetapi hanya binatangbinatang tertentu saja yang dapat mendengarnya. Binatang yang mampu mendengar suara infrasonik adalah anjing, Sedangkan binatang yang dapat mendengar suara ultrasonik adalah antara lain: lumba-lumba, burung robin, jangkrik, dan kelelawar. Manusia hanya mampu mendengarkan gelombang bunyi dalam daerah yang sempit, yaitu sekitar 85 Hz sampai 1.100 Hz (audiosonik). Beberapa binatang tertentu dapat memancarkan gelombang bunyi denagn frekuensi yang tinggi (ultrasonik). Di antranya lumba-lumba, kelelawar dan jangkrik. Anjing
9
memiliki pendengaran yang sangat peka terhadap frekuensi bunyi. Dia dapat mendengar bunyi daerah infrasonik sampai daerah ultrasonik, inilah yang menyebabkan anjing sering dimanfaatkan manusia sebagai penjaga.
Kanal pendengaran (auditory canal) pada telinga luar bertindak sebagai penguat frekuensi tertentu. Kanal tersebut dianalogikan seabagai kolom udara tertutup yang ujungnya tertutup oleh selaput telinga. Dengan panjangkanal pendengaran kira-kira 2,5 cm, maka frekuensi bunyi sekitar 3 400 Hz. Grafik di samping menunjukkan intensitas bunyi (dB) dari bunyi yang bpaling lembut dari berbagai frekuensi. Daerah paling rendah menunjukkan frekuensi paling peka yang di dengar manusia, yaitu daerah 3 000 - 4 000 Hz. Hal ini sesuai frekuensi resonansi kanal pendegaran sebesar 3 400 Hz. Gambar 7. Tanggapan frekuensi telinga manusia
C. Aplikasi Bunyi Ultrasonik a) Kelelawar Sifat pemantulan bunyi sangat penting bagi beberapa hewan, seperti kelelawar. Kelelawar dapat memancarkan gelombang bunyi ultrasonik sehingga dengan memanfaatkan peristiwa pemantulan
bunyi,
menghindari
dinding
kelelawar
dapat
penghalang ketika
terbang di malam hari dan dapat mengetahui jarak
suatu
benda
terhadap
dirinya
berdasarkan selang waktu yang diperlukan oleh gelombang pancar untuk kembali.
Selain itu, kelelawar dapat
mengetahui mangsa yang akan disantapnya. Oleh karena itu kelelawarkelelawar yang terbang di malam hari tidak pernah mengalami tabrakan.
10
b) Kacamata Tunanetra Prinsip yang sama pada kelelawar dimanfaatkan pada
kacamata
tunanetra.
Kacamata
ini
dilengkapi dengan pengirim dan penerima ultrasonik
sehingga
kacamata
ini
dapat
menentukan jarak benda yang ada di sekitarnya.
c) Mengukur Kedalaman Laut Pemantulan gelombang ultrasonik dapat dimanfaatkan untuk mengukur kedalaman laut. Pulsa elektronik yang dipancarkan oleh suatu instrumen yang disebut fathometer. Ketika pulsa mengenai dasar laut, pulsa tersebut akan dipantulkan. Dengan mengukur selang waktu antara saat pulsa dikirim dan saat pulsa pantul diterima, kedalaman laut di bawah kapal dapat dihitung.
Gambar 8. Mengukur kedalaman dasarlaut dengan fathometer. Contoh soal. Alat fathometer mencatat dalam selang waktu 4 sekon mulai dari pulsa ultrasonik dikirim sampai diterima kembali. Jika cepat rambat bunyi dalam air 1 500 m/s, berapakah kedalaman air di bawah kapal? Penyelesaian: Diket: Cepat rambut bunyi v= 1 500 m/s
11
Selang waktu t = 4 sekon Ydt: Kedalaman laut di bawah kapal? Jawab: Jarak yang ditempuh pulsa elektronik dapat dihitung dengan rumus jarak: Jarak s = v.t = (1 500 m/s) (4 s) = 6 000m Kedalaman laut =
=
= 6 000 m
Jadi kedalaman laut di bawah kapal sebesar 3.000 m Latihan 1) Selang waktu mulai pulsa ultrasonik dipancarkan sampai diterima kembali adalah 0,8 s. Jika cepat rambat bunyi dalam air adalah 1 500 m/s, berapakah kedalaman laut di bawah kapal? 2) Kedalaman laut tertentu adalah 1 200 m. Jika cepat rambatbunyi di air adalah 1 500 m/s, berapakah selang waktu yang dicatat fathometer mulai pulsa ultrasonik dikirim sampai diterima kembali? 3) Kedalaman laut tertentu adalah 2 100 m. Alat fathometer mencatat selang waktu 3 sekon untuk pengiriman pulsa ultrasonik. Jika cepat rambat bunyi dalam air adalah 1 500 m/s. Berapakah waktu yang dicatat fathometer untuk selang waktu pulsa pantul yang diterima alat tersebut?
d) Mendeteksi Kerusakan Logam Keretakan-keretakan pada titik-titik sambungan las pada logam dapat dideteksi menggunakan pulsa ultrasonik. Dalam industri, berbagai bentuk lubang atau ukuran pada gelas dan baja juga dibuat dengan menggunakan bor-bor ultrasonik.
12
Gambar 9. Alat untuk mendeteksi kerusakan logam. e) Penggunaan dalam bidang kedokteran Pulsa ultrasonik dapat dimanfaatkan dalam bidang kedokteran. Prinsip kerjanya menggunakan pemantulan gelombang. Ketika pulsa ultrasonik menumbuk suatu dinding, pulsa-pulsa tersebut sebagian dipantulkan dan sebagian lagi diteruskan. Pulsa-pulsa dipantulkan ketika mengenai permukaan yang mempunyai perbedaanmassa jenis, yaitu pada bidang batas antara udara dan dinding. Dalam tubuh manusia, pulsa-pulsa ultrasonik dipantulkan oleh jaringanjaringan,
tulang-tulang,
cairan
tubuh
dengan
massajenis
berbeda.
Membaliknya pulsa-pulsa ultrasonik yang dipancarkan dapat menghasilkan gambar-gambar bagian dalam tubuh manusia yang dijumpai atau dilalui pulsa ultrasonik pada layar osiloskop. Pemeriksaan
untuk
melihat
bagian
dalam
tubuh
manusia
dengan
menggunakan pulsa ultrasonik dinamakan USG (ultrasonografi). Gambar di bawah ini menunjukkan bagaimana seorang dokter melakukan USG untuk memeriksa bagian dalam tubuh pasien ibu hamil.
13
Gambar 9. USG dan monitor osiloskop
Gambar 10. Gambar ultrasonik janis dalam kandungan Ultrasonik digunakan dalam dunia kedokteran atau medis karena beberapa hal sebagai berikut: a. Ultrasonik jauh lebih aman daripada sinar X, yang dikenal merusak sel karena ionisasi. b. Ultrasonik dapat digunakan terus menerus untuk melihat pergerakan organ tubuh dalam manusia tanpa melukai atau menimbulkan resiko pada pasien.
14
c. Ultrasonik dapat digunakan untuk mengukur kedalaman di bawah permukaan kulit dari selang waktu pulsa pulang-pergi. Sedangkan gambar sinar X datar tanpa petunjuk kedalaman. d. Ultrasonik dapat mendeteksi perbedaan jaringan-jaringan lunak dalam tubuh yang tidak dapat dilakukan sinar X. Dengan cara ini kadangkala ultrasonik dapat mendeteksi tumor atau kanker dalam tubuh manusia.
D. Tinggi Nada dan Kuat Bunyi Sesuai materi sebelumnya telah dijelaskan frekuensi adalah banyaknya gelombang tiap satu sekon. Banyaknya gelombang tiap satu sekon ada yang teratur dan ada yang tidak teratur. Bunyi alat musik adalah salah satu contoh dari bunyi yang frekuensinya teratur. Bunyi kendaraan di jalan, frekuensinya tidak teratur sehingga tidak enak didengar. Gelombang bunyi yang frekuensinya teratur disebut nada. Sedangkana gelombang bunyi yang frekuensinya tidak teratur disebut desah. 1) Frekuensi Nada Pada Senar Jika kita berbicara musik, maka kita sering berbicara tentang tinggi nada yang sangat berhubungan dengan frekuensi. Nada tinggi memilki frekuensi tinggi dan nada rendah memiliki frekuensi rendah. Jika kamu sedang memetik gitar, jari tanganmu tidak pernah diam untuk mendapatkan suatu nada. Kamu sudah mengetahui bahwa setiap kunci nada memiliki frekuensi yang berbeda-beda. Jadi, perpindahan jari tanganmu adalah untuk
mendapatkan frekuensi
yang diharapkan.
Misalnya, salah satu senar dipetik tanpa ditekan mendapatkan nada A yang frekuensinya 440 Hz. Jika senar ditekan pada jarak 8 cm dari ujung papan pegangan, berarti kamu sudah mengurangi panjang tali dan bagian massa tali yang bergetar. Akibatnya, frekuensi akan naik. Umumnya suara wanita memiliki nada tinggi dan suara pria memiliki nada rendah.
15
Gambar di bawah ini menunjukkan perbedaan nada rendah dan nada tinggi yang terlihat pada layar osiloskop. Nada tinggi memilki getaran yang lebih banyak dan memiliki panjang gelaombang yang pendek dibandingkan nada rendah.
Gambar 11. Nada tinggi (atas) dan nada rendah (bawah).
2) Kuat Lemahnya Nada Bergantung pada Amplitudo Pada saat memetik gitar, bunyi yang dihasilkannya akan semakin keras jika petikannya lebih kuat. Sebaliknya, bunyi senar menjadi lemah jika memetiknya dengan lembut. Hal ini menunjukan bahwa ada sesuatu yang mempengaruhi lemah kuatnya nada. Amplitudo mempengaruhi kuatnya nada, amplitudo senar akan semakin besar jika bunyi terdengar lebih kuat. Jadi, kuat bunyi ditentukan oleh besar kecilnya amplitudo. Bunyi yang kuat (nyaring) memiliki amplitudo besar dan bunyi yang lemah memiliki amplitudo yang kecil. Amplitudo yang terlihat pada layar osiloskop adalah tinggi puncak gelombang dari garis mendatar, semakin tinggi amplitudo akan semakin kuat bunyi.
16
Gambar 12. Bunyi dengan amplitudo lemah 9atas) da bunyi dengan amplituodo kuat (bawah) 3) Desah Suara ombak di pinggir pantai memiliki frekuensi tidak teratur. Gelombang bunyi yang frekuensinya tidak teratur disebut desah. Contoh lain dari desah adalah bunyi angin, bunyi kendaraan bermotor, dan bunyi suara mesin.
E. Pemantulan Bunyi pada Kehidupan Sehari-hari Pada saat bernyanyi di kamar mandi, suara kita terdengar lebih keras dan enak didengar daripada kita bernyanyi di ruangan yang luas dan terbuka. Suara music di ruangan tertutup terdengar lebih keras daripada suara music di ruangan terbuka. Ini disebabkan karena pada ruangan kecil, bunyi yang datang pada dinding dengan bunyi yang dipantulkan sampai ketelinga hampir bersamaan sehingga bunyi pantul akan memperkuat bunyi aslinya yang menyebabkan suara kita terdengar lebih keras.
17
1) Gaung atau Kerdam Gaung atau kerdam adalah bunyi pantul yang hanya terdengar sebagian bersamaan dengan bunyi asli.
2) Gema Gema terjadi jika bunyi dipantulkan oleh suatu permukaan, seperti tebing pegunungan, dan kembali kepada kita segera setelah bunyi asli dikeluarkan.Kejernihan dan music dalam ruangan atau gedung konser tergantung pada cara bunyi merambat melalui medium. Medium atau zat perantara ini dapat berupa zat padat, cair dan gas. Jadi gema adalah gelombang pantul/reaksi dari gelombang yang dipancarkan bunyi.
F. Asas Doppler Bila sebuah mobil bergerak mendekati kita sambil membunyikan klason maka kita mendengar nada bunyi klakson tersebut semakin tinggi. Sebaliknya, jika klakson masih berbunyi setelah mobil melewati dan bergerak menjauhi kita, maka kita mendengar nada bunyi klakson semakin rendah. Pada pembahasan sebelumnya kita sudah membahas tingi rendahnya nada yang berhubungan dengan frekuensi gelombang bunyi, yaitu banyaknya gelombang yang masuk ke telinga kita. Maka, dapat kita simpulkan bahwa sumber bunyi dan pendengar bergerak relatif (menjauhi atau mendekati). Sehingga hal ini mengakibatkan frekuensi yang didengar oleh pendengar tidak sama dengan frekuensi yang dipancarkan sumber bunyi. Jika pendengar dan sumber bunyi bergerak saling mendekati maka frekuensi yang didengar pendengar lebih besar daripada frekeunsi sumber bunyi. Sebaliknya, jika pendengar dan sumber bunyi bergerak saling menjauhi maka frekuensi yang didengar pendengar lebih kecil daripada frekeunsi sumber bunyi, inilah yang disebut Efek Doppler. Fenomena tersebut pertama
18
kali dikemukan oleh Christian Johann Doppler (1803-1855) seorang berkebangsaan Austria. Persamaan asas doppler sebagai berikut:
Dengan, fp = frekuensi bunyi yang terdengar (Hz) v = cepat rambat bunyi (m/s) vp = kecepatan pendengar (m/s) vs = kecepatan sumber bunyi (m/s) fs = frekuensi sumber bunyi (Hz) Perhatikan, dalam persamaan di atas
cepat rambat bunyi (v)
selalu bertanda positif, sedangkan vp dan vs bertanda positif jika searah dengan arah sumber bunyi (s) ke pendengar (p), dan bertanda negatif jika berlawanan arah. Untuk sumber diam
vs = 0, dan untuk pendengar
diam vp = 0.
(b) S di kiri, P di kanan, arah + dari S ke P yaitu ke kanan.
(a) S di kanan, P di kiri, arah + dari S ke P yaitu ke kiri.
Gambar 12. Tanda positif atau negatif vs dan vp selalu ditetapkan berdasarkan arah dari S ke P yang ditetapkan positif.
19
a. Kereta bergerak dengan kelajuan 72 km/jam menuju stasiun sambil membunyikan peluitnya. Bunyi peluit kereta api tersebut terdengar oleh kepala stasiun dengan frekuensi 765 Hz. Berapa frekuensi peluit kereta tersebut? Penyelesaian: vs
Arah dari S ke P Positif (+)
Stasiun (P) Vp = 0
Sumber bunyi (S)
fp = 720 Hz
fs …?
Diketahui: Cepat rambat bunyi v = 340 m/s vp = 0, vs = 72 km/jam fp = 720 Hz Ditanya : fs …? Jawab
: Arah (+) adalah arah dari S ke P, yaitu ke kanan, sehingga: Kecepatan sumber vs = +72 km/jam = +72 x
= 20 m/s
Jadi, frekuensi peluit kereta adalah 720 Hz
20
SOAL 1. Sebuah kereta api bergerak mendekati stasiun dengan kecepatan 30 m/s. Pluit kereta api yang frekuensinya 2 000 Hz dibunyikan. Cepat rambat bunyi di udara 340 m/s. Berapa frekuensi bunyi yang didengar oleh orang yang berada di stasiun? 2. Suatu sumber bunyi berupa kenthongan pedagang sate bergerak dengan kecepatan 10 m/s menjauhi Aliyang diam. Jika frekuensi bunyi adalah 400 Hz dan cepat rambat buni 390 m/s, berapakah frekuensi gelombang bunyibyang didengar oleh pendengar? 3. Seorang Pedagang puthu ayu mengeluarkan bunyi dengan kecepatan 85 m/s menuju pendengar yang diam. Frekuensi yang diterima oleh pendengar adalah 64 Hz. Berapa frekuensi yang diterima oleh pendengar bila sumber bunyi itu diam dan pendengar bergerak dengan kecepatan 85 m/s mendekati sumber bunyi? Cepat rambat bunyi di udara 340 m/s. 4. Sebuah ambulans bergerak dengan kecepatan 80 m/s sambil membunyikan sirine dengan frekuensi 400 Hz. Cepat rambat bunyi di udara adalah 340 m/s. Seorang pengendara motor mula-mula mendekati kemudian menjauhi dengan kecepatan 20 m/s. Berapa frekuensi sirine yang didengar oleh pengendara ketika ia mendekati ambulas dan ketika manjauhi ambulans?
(1). Halliday, D., Resnick, R. 1994. Physics, terjemahan: Pantur Silaban dan Edwin Sucipto. Jakarta: Erlangga. (2). Tipler, A., Paul. 1998. Fisika untuk Sains dan Teknik, terjemahan: Lea Prasetio dan Rahmad W. Adi. Jakarta: Erlangga. (3). Kanginan, Marthen. 1994. Fisika untuk SMU. Jakarta: Erlangga.
21
22
