GLOMBANG DAN BUNYI 8.2 RINIE PRATIWI

Dari Crayonpedia

Langsung ke: navigasi, cari

Daftar isi

Gelombang dan Bunyi

Riak-riak air dan bunyi tampaknya dua gejala yang tidak ada keterkaitannya. Dalam bab ini kamu akan mempelajari bahwa keduanya memiliki keterkaitan ciri-ciri fisiknya. Setelah mempelajari bab ini, kamu diharapkan mampu mendeskripsikan getaran, yang menjadi dasar bagi timbulnya gejala gelombang. Selanjutnya kamu akan mempelajari ciri fisis gelombang serta berbagai aspek tentang bunyi. Sebagai langkah awal, marilah kita selidiki apa yang menyebabkan adanya bunyi dengan melakukan Kegiatan Penyelidikan berikut ini.

A Getaran

Seperti yang telah kamu amati dalam Kegiatan

Penyelidikan, ujung penggaris yang kamu tarik ke bawah dan kamu lepaskan tersebut bergetar. Getaran adalah gerak bolak-balik melalui titik kesetimbangan. Perhatikan kursi ayunan yang diduduki seorang anak pada Gambar 10.1. Pada saat kursi ayunan tersebut belum disimpangkan, posisi kursi ada di titik O. Titik O ini disebut titik kesetimbangan. Apabila kursi itu kamu tarik hingga posisi A, lalu kamu lepas, maka kursi tersebut akan bergerak bolak-balik melalui titik-titik A,O,B,O,A,O, dan seterusnya. Kursi ayunan tersebut dikatakan bergetar, dan gerak ayunan ini adalah contoh getaran. Contoh getaran yang lain adalah getaran batang penggaris dan getaran bandul pada ujung pegas. Tunjukkan contoh-contoh lain getaran!

Image:ayunnan.jpg

Kursi ayunan yang bergetar memiliki kemampuan untuk bergerak, yakni bergerak bolak-balik. Setiap benda yang memiliki kemampuan untuk bergerak pastilah memiliki energi. Jadi pada hakekatnya getaran adalah suatu perwujudan energi. Energi getaran kursi ayunan itu berasal dari energi yang kamu kerahkan untuk menyimpangkan kursi itu dari titik kesetimbangannya.

Amplitudo Suatu Getaran

Gambar 10.1 dapat disederhanakan menjadi Gambar 10.2. Titik O adalah titik kesetimbangan. Jarak antara benda yang bergetar dengan titik kesetimbangan disebut simpangan. Misalkan suatu ketika beban yang bergetar berada di posisi C, dan jarak CO adalah 3 cm. Maka simpangan getaran pada saat itu adalah 3 cm. Simpangan terbesar getaran pada Gambar 10.2 adalah jarak OA atau OB. Simpangan terbesar ini disebut amplitudo suatu getaran. Misalnya, jarak OB pada Gambar 10.2 adalah 5 cm. Maka amplitudo getaran itu 5 cm. Bagaimana cara yang kamu lakukan untuk memperbesar amplitudo getaran itu? Tentu saja kamu harus mengerahkan energi untuk memperbesar simpangan maksimum beban itu. Jadi amplitudo suatu getaran berkaitan erat dengan energi getaran tersebut. Jika amplitudo suatu getaran besar, maka energi getarannya juga besar. Sebaliknya jika amplitudo suatu getaran kecil, maka energi getarannya juga kecil.

Image:getaran ayunan.jpg

Periode Suatu Getaran

Perhatikan lagi bagan getaran ayunan pada Gambar 10.2. Gerakan beban tersebut akan melewati titik-titik A,O,B,O,A,O, dan seterusnya. Yang dimaksud dengan satu getaran adalah satu lintasan tertutup, yakni lintasan gerakan yang kembali ke tempat semula. Satu getaran pada Gambar 10.2 adalah lintasan beban melalui titik-titik A, O, B, O, A, atau O, B, O, A, O, atau B, O, A, O, B.

Waktu yang diperlukan untuk melakukan satu getaran disebut periode, dilambangkan dengan T. Periode diukur dalam satuan sekon. Misalkan untuk melakukan 1 getaran diperlukan waktu 0,5 sekon, maka T = 0,5 sekon.

Frekuensi Suatu Getaran

Apabila kamu menggetarkan ujung penggaris yang menjulur melebihi tepi meja beberapa kali dengan panjang yang berbeda-beda, kamu akan melihat bahwa banyaknya getaran tiap sekonnya berbeda pula. Banyaknya getaran yang terjadi setiap sekon disebut frekuensi getaran. Besar frekuensi getaran ujung penggaris tersebut berbeda dengan frekuensi getaran sayap lebah pada Gambar 10.3.

Image:Tawon.jpg

Satuan frekuensi (f) adalah 1/sekon, disebut juga hertz atau Hz, untuk menghormati ilmuwan Jerman Heinrich Hertz. Frekuensi 1000 hertz disebut juga 1 kilohertz atau 1 kHz. Hubungan frekuensi dengan periode suatu getaran adalah: F = 1/T Cermati contoh di bawah ini agar kamu dapat memahami hubungan frekuensi dan periode. Selanjutnya kamu kerjakan soal latihan.

Image:pear.jpg

Gaya Pada Getaran

Telah kita ketahui bahwa benda yang bergetar akan bergerak bolak-balik. Kita telah mengetahui pula bahwa gaya dapat menyebabkan arah gerak berubah. Gaya seperti apakah yang menyebabkan benda bergetar? Agar sebuah benda bergetar, pada benda tersebut harus bekerja gaya pemulih. Gaya pemulih adalah gaya yang selalu mendorong atau menarik benda ke titik kesetimbangannya. Perhatikan getaran balok pada ujung pegas pada Gambar 10.4. Jika balok berada di kiri titik kesetimbangan, pegas memampat dan mendorong balok ke kanan. Sebaliknya jika balok di kanan titik kesetimbangan, pegas meregang dan menarik balok ke kiri. Gaya pemulih pada pegas yang bergetar ini berupa gaya pegas.

Image:amplitudo ayunan.jpg

Resonansi

Perhatikan orang yang mendorong anak yang sedang berayun pada Gambar 10.5. Bagaimanakah dorongan orang itu, agar amplitudo ayunan bertambah besar? Orang itu harus mendorong ke arah gerak ayunan dan menyesuaikan dorongannya dengan frekuensi ayunan. Peristiwa semacam ini disebut resonansi. Resonansi adalah turut bergetarnya sebuah benda akibat getaran benda lain. Akibat resonansi berupa membesarnya amplitudo getaran benda itu. Peristiwa resonansi berperan penting dalam kehidupan kita. Kamu dapat mendengar bunyi, karena telingamu beresonansi dengan bunyi itu. Pernahkah kamu memutar tuner radiomu untuk mencari pemancar radio kesukaanmu? Pada saat itu berarti kamu berupaya agar radiomu beresonansi dengan frekuensi pemancar itu. Peristiwa resonansi tidak selalu menguntungkan. Pada tahun 1831 sebuah jembatan gantung di Inggris runtuh karena beresonansi dengan derap sepatu pasukan yang berbaris di atasnya! Perhatikan Gambar 10.10. Jembatan Tahoma di Amerika Serikat runtuh pada tahun 1940 karena jembatan itu beresonansi dengan hembusan angin kencang.

Image:jembatan roboh.jpg

Jam Antik

Seperti yang telah kamu pelajari dalam kegiatan di atas, periode sebuah ayunan tidak bergantung pada besarnya amplitudo ayunan tersebut. Dengan kata lain walaupun amplitudo ayunan tersebut mengecil, tetapi periode ayunan tetap. Mungkin di rumahmu masih terdapat jam bandul antik yang ada ayunannya, seperti diperlihatkan pada Gambar 10.7. Jam ini memanfaatkan prinsip periode ayunan tidak bergantung amplitudo seperti di atas. Akibat gesekan dengan udara dan putaran jarum jam, amplitudo ayunan jam tersebut makin lama semakin kecil. Walaupun amplitudonya mengecil, tetapi periode ayunan jam tersebut tetap, sehingga penunjukan waktunya relatif tetap. Apabila amplitudonya sudah terlalu kecil, maka pemiliknya memperbesar amplitudonya.

Image:jam anntik.jpg

B Gelombang

Apa yang terlintas di dalam benakmu ketika mendengar kata gelombang? Mungkin kamu membayangkan gelombang air laut yang silih berganti menghempas pantai seperti ditunjukkan Gambar 10.8. Benar. Tetapi itu bukanlah satu-satunya contoh gelombang. Mungkin kamu akan heran saat mengetahui bahwa bunyi dan cahaya adalah gelombang pula. Apakah gelombang itu? Apa yang dibawanya? Bagaimana kita memanfaatkan gelombang? Kita akan mendiskusikan hal-hal itu di dalam subbab ini.

Apakah Gelombang itu?

Kamu dapat membuat gelombang pada seutas tali tambang, seperti Gambar 10.9. Kamu menggerakkan ujung tambang yang kamu pegang ke kiri dan ke kanan, sedangkan temanmu menahan ujung tambang yang lain. Kamu dapat mengamati gelombang yang timbul pada tambang dan bergerak menuju temanmu. Tambang itu merupakan tempat merambatnya gelombang tersebut, disebut medium. Apakah partikel medium ini turut merambat bersama gelombang? Tambang hanya bergerak bolak-balik pada saat gelombang melintas. Jadi partikel-partikel medium tidak ikut bergerak maju bersama gelombang, tetapi hanya bergetar pada saat gelombang melintas.

Image:gelombang ar laut.jpg

Image:membuat glombang dg tambang.jpg

Gelombang pada tambang itu berasal dari gerak bolak-balik atau getaran tanganmu. Apakah hanya getaran saja yang dapat menghasilkan gelombang? Perhatikan Gambar 10.10. Misalkan kamu menjatuhkan kerikil pada kolam air yang tenang. Kerikil itu akan menimbulkan usikan pada air, dan usikan tersebut merambat pada permukaan air dalam bentuk gelombang. Jadi, secara umum gelombang berasal dari sebuah usikan. Jika saat bergerak tidak membawa partikel-partikel medium, apa yang dibawa gelombang? Gelombang membawa energi dari satu tempat ke tempat lain. Ingatlah bahwa gelombang berasal dari gerak usikan, dan benda yang bergerak memiliki energi. Untuk memahami bagaimana gelombang membawa energi, lihatlah Gambar 10.11. Apabila kita memberikan energi dengan mendorong roboh kotak korek api yang berada di ujung,

Image:Krikil yg di jatuhkan ke air.jpg

Image:Menimpa kotak.jpg

energi tersebut akan berpindah melalui kotak korek api yang tertimpa dan menimpa kotak yang lain. Jadi gelombang adalah usikan yang merambat dengan energi tertentu dari satu tempat ke tempat lain. Gelombang air meneruskan energi melalui air. Gempa bumi meneruskan energi yang besar dalam bentuk gelombang yang merambat melalui lapisan bumi. Gelombang bunyi meneruskan energi bunyi dari sumber bunyi ke telingamu, gelombang ini akan kamu pelajari lebih mendalam pada Bab selanjutnya. Contoh-contoh gelombang yang kita telah bahas ini memerlukan medium untuk memindahkan energi. Gelombanggelombang yang memerlukan medium disebut gelombang mekanik.

Gelombang Melalui Benda dan Ruang

Seperti yang telah kita diskusikan di atas, gelombang mekanik memerlukan benda-benda sebagai medium untuk bergerak. Semua wujud benda (padat, cair, dan gas) dapat bertindak sebagai medium. Sekarang pikirkan cahaya matahari yang dapat sampai ke bumi. Cahaya ini melewati ruang hampa, yakni ruang yang tidak ada partikel-partikel benda sebagai mediumnya. Gelombang yang tidak memerlukan medium ini disebut gelombang elektromagnetik. Karena tidak bergantung pada keberadaan partikel-partikel benda, gelombang elektromagnetik dapat menjalar dengan atau tanpa adanya medium. Perhatikan Gambar 10.12. Cahaya matahari dapat mencapai bumi walaupun melewati ruang hampa. Cahaya adalah salah satu contoh gelombang elektromagnetik.

Image:gelombang cahaya matahari.jpg

Jenis-jenis Gelombang Gelombang Transversal

Perhatikan lagi gambar gelombang tali pada Gambar 10.13. Pada saat gelombang bergerak maju, tali bergerak bolak-balik (bergetar) dari sisi ke sisi. Arah gerak gelombang ternyata tegak lurus dengan arah getarnya. Gelombang semacam ini disebut gelombang transversal. Jadi pada gelombang transversal arah getar gelombang tegak lurus dengan arah rambat gelombangnya.

Image:Arah getaran.jpg

Image:panjang glombang.jpg

Bagian-bagian yang mencirikan gelombang transversal dapat kamu lihat pada Gambar 10.14. Titik tertinggi pada gelombang disebut puncak, dan titik terendahnya disebut dasar. Gelombang dapat diukur panjang gelombangnya. Panjang gelombang adalah jarak antara sebuah titik pada suatu gelombang dengan titik yang serupa pada gelombang di dekatnya. Sebagai contoh, sesuai Gambar 10.14 panjang gelombang adalah jarak dari puncak ke puncak (jarak AC), atau dari lembah ke lembah (jarak BD). Bagaimanakah cara mengukur panjang gelombang dari bagian gelombang yang lain? Panjang gelombang diberi lambang l, diambil dari huruf Yunani, dibaca lamda. Gelombang laut biasanya dinyatakan dengan seberapa tinggi gelombang itu dari permukaan air dikala tenang. Amplitudo adalah jarak dari puncak (atau lembah) gelombang sampai dengan posisi setimbang medium. Amplitudo gelombang ini juga diperlihatkan pada Gambar 10.14. Amplitudo gelombang menunjukkan besarnya energi yang dibawa gelombang tersebut. Gelombang yang membawa energi besar memiliki amplitudo besar, dan gelombang yang membawa energi kecil memiliki amplitudo kecil pula.

Gelombang Longitudinal

Bertepuk tanganlah di dekat wajahmu. Apakah kamu mendengar bunyinya? Apakah kamu dapat merasakan udara yang menerpa wajahmu? Ketika kamu bertepuk

tangan, kamu menggerakkan partikel-partikel udara menjauh dari posisi setimbangnya dan membentuk gelombang yang kamu dengar sebagai bunyi. Gelombang apakah yang terbentuk? Misalkan kamu memiliki sebuah pegas yang cukup panjang (slinki). Pegas itu kamu rentangkan di lantai dan temanmu memegang salah satu ujungnya. Apabila beberapa gulungan di ujung yang lain kamu rapatkan, lalu kamu lepas, kamu akan melihat pola gelombang yang berbeda dengan yang kita diskusikan sebelumnya. Pola gelombang yang timbul ditunjukkan Gambar 10.15. Daerah pada pegas yang lebih rapat dibanding sekitarnya disebut rapatan, sedangkan daerah yang lebih renggang dari sekitarnya disebut renggangan. Gelombang semacam ini disebut gelombang longitudinal. Pada gelombang logitudinal arah getar gelombang sejajar dengan arah rambat gelombangnya. Gelombang bunyi yang kamu dengar juga berupa gelombang longitudinal. Sesuai dengan definisi panjang gelombang, maka panjang gelombang pada gelombang longitudinal adalah jarak antara dua rapatan atau dua renggangan yang berdekatan. Perhatikan Gambar 10.16 . Partikel-partikel pegas tidak ikut merambat bersama gelombang, tetapi hanya bergetar maju mundur saat gelombang melaluinya. Tingkat kerapatan pada pegas mirip dengan amplitudo pada gelombang transversal. Semakin kuat kamu merapatkan pegas, maka energi gelombangnya semakin besar.

Image:gelombang longitudinal pada pegas.jpg

Image:Frekuensi getaran.jpg

Frekuensi Gelombang

Frekuensi gelombang adalah banyaknya gelombang yang melewati titik tertentu selama satu sekon. Untuk gelombang transversal, satu gelombang dapat ditunjukkan oleh satu puncak ke puncak berikutnya.Seperti halnya pada getaran, frekuensi dilambangkan dengan f dan dalam SI diukur dalam satuan hertz yang disingkat Hz. Frekuensi suatu gelombang bergantung pada frekuensi getar sumbernya. Bayangkan pembuatan gelombang pada tali yang pernah kamu lakukan. Jika kamu menggerakkan tanganmu dengan pelan, maka tali tersebut bergetar pelan pula. Jika tanganmu bergerak dengan cepat, maka getaran tali tersebut juga cepat. Perhatikan gelombang dengan berbagai frekuensi yang terbentuk pada seutas tali pada Gambar 10.17.

Image:glombang2.jpg

Image:sambaran kilat.jpg

Gelombang manakah yang memiliki frekuensi lebih besar, dan manakah yang frekuensinya lebih kecil? Hubungan antara frekuensi dan panjang gelombang kita diskusikan pada Cepat Rambat Gelombang.

Cepat Rambat Gelombang

Pernahkah kamu memperhatikan kilat dan bunyi guntur? Seperti halnya Gambar 10.18, kamu mendengar bunyi guntur beberapa detik setelah kilat terlihat. Walaupun guntur dan kilat timbul dalam waktu yang sama, kamu melihat kilat lebih dulu karena cahaya bergerak jauh lebih cepat daripada bunyi. Gelombang yang berbeda bergerak dengan cepat rambat yang berbeda pula. Cepat rambat gelombang dilambangkan dengan v, dalam SI diukur dalam satuan m/s. Ingatlah kembali bahwa untuk benda yang bergerak dengan kecepatan tetap, kecepatan adalah perpindahan dibagi waktu, atau Image:ust.jpg

Jika gelombang itu menempuh jarak satu panjang gelombang (l), maka waktu tempuhnya adalah periode gelombang itu (T), sehingga rumus di atas dapat ditulis Image:uat.jpg Karena , dengan mengganti T rumus T = 1/f kecepatan itu, cepat rambat gelombang dapat dirumuskan

Image:ufxa.jpg

Bagaimanakah jika kamu membuat gelombang tali dengan frekuensi yang berbeda? Kamu akan menemukan jika frekuensi gelombang tali diperbesar, ternyata panjang gelombangnya mengecil. Mengapa? Dalam medium yang sama, cepat rambat gelombang adalah tetap. Misalkan cepat rambat gelombang pada tali adalah 12 m/s. Jika frekuensi gelombang 4 Hz, maka panjang gelombangnya 3 m (4 Hz x 3 m = 12 m/s). Namun jika frekuensi gelombangnya diperbesar menjadi 6 Hz, maka panjang gelombangnya mengecil menjadi 2 m (6 Hz x 2 m = 12 m/s). Apa yang terjadi jika frekuensi gelombangnya diperkecil? Pada Gambar 10.19, terlihat pelangi yang terdiri dari berbagai warna. Apakah frekuensi setiap warna tersebut sama? Dalam Lab Mini 10.1, kamu dapat berlatih membandingkan gelombang transversal secara matematis. Soal-soal contoh berikut ini memperlihatkan bagaimana kamu dapat menggunakan persamaan cepat rambat gelombang untuk menemukan besaran yang belum diketahui.

Image:pelangi pelangi.jpg

Pemantulan Gelombang

Kamu mungkin telah terbiasa dengan peristiwa pemantulan gelombang dalam kehidupan sehari-hari. Sebagai contoh, pada saat kamu melihat cermin, kamu memanfaatkan pemantulan cahaya untuk melihat dirimu sendiri.Pada saat kamu ke pantai, kamu dapat melihat gelombang air laut terpantul oleh tebing di tepi pantai. Ruang konser dan teater dirancang menggunakan pemantulan untuk membuat bunyi terdengar lebih kuat. Perhatikan Gambar 10.20. Kamu dapat menikmati sinar bulan di malam hari, karena permukaan bulan memantulkan sinar matahari. Peristiwa pemantulan diperlihatkan dengan jelas oleh Gambar 10.21. Seberkas cahaya laser dipantulkan oleh tiga cermin, lalu memasuki sebuah botol. Pemantulan gelombang adalah membaliknya gelombang setelah mengenai penghalang. Dapatkah kamu memberikan contoh-contoh lain peristiwa pemantulan gelombang? Dalam Kegiatan 10.2, kamu dapat berlatih mengamati ciri-ciri pemantulan gelombang tali.

Image:menikmati cahaya bulan.jpg

Image:pemantulan sinar laser.jpg

Gempa dan Tsunami

Pada tanggal 26 Desember 2004 terjadi gempa berkekuatan 6,8 skala Richter dengan pusat gempa terletak di dasar Samudera Hindia. Gempa tersebut memicu terjadinya tsunami yang menghempas Aceh dan Nias di Indonesia, Malaysia, Pantai Pukhet di Thailand, serta Andaman dan Nicobar di Bangladesh. Apakah tsunami itu? Bagaimana kita dapat menghindarinya? Tsunami berasal dari bahasa Jepang yang berarti Ombak Pelabuhan. Tsunami, seperti terlihat dalam Gambar 10.22, terjadi karena adanya gejolak di bawah permukaan laut, seperti gempa bumi dan letusan gunung berapi. Kekuatan yang dihasilkan gempa bumi tadi menciptakan dua gelombang besar yang terbelah dua. Satu mengarah ke tengah laut dan satu mengarah ke daratan. Sebagian besar tsunami tidak menghasilkan ombak besar yang pecah di pantai. Tapi menghasilkan gelombang yang amat cepat dan kuat hingga membuat permukaan laut pasang dengan sangat cepat. Di laut dalam, gelombang kecepatan gelombang tsunami bisa mencapai 700 km per jam tapi

Image:Gempa & tsunami.jpg

ketinggiannya hanya beberapa puluh sentimeter saja. Sedangkan tsunami yang mengarah ke daratan, kecepatannya berkurang namun ketinggiannya semakin meningkat. Peristiwa ini dapat kamu bayangkan seperti Gambar 10.23. Daerah-daerah di Indonesia termasuk kategori daerah rawan tsunami, karena berupa kepulauan dan berada di pertemuan lempeng Eurasia, Hindia-Australia, dan lempeng Pasifik. Daerah-daerah tersebut antara lain daerah kepala burung Papua, Nabire, Wamena, Sepanjang pantai selatan Jawa dan Bali, Lampung, dan pantai barat Sumatera. Akibat tsunami di Aceh dapat kamu lihat dalam Gambar 10.24. Untuk menghindar dari tsunami, kamu dapat mempelajari kemudian mengikuti panduan di samping.

Image:proses terjadinya tsunami.jpg

Selain dapat menimbulkan tsunami, gelombang gempa bumi itu sendiri bersifat merusak, seperti Gambar 10.25. Kekuatan gempa diukur dalam skala Richter. Setiap peningkatan satu angka pada skala Richter menunjukkan adanya peningkatan amplitudo gelombang gempa sebesar 10 kali.

Image:Banda aceh.jpg

Image:Gempa bumi.jpg

C Apakah Bunyi itu

Ingat-ingatlah seluruh bunyi yang telah kamu dengar sejak kamu bangun pagi ini. Apakah kamu mendengar bunyi desiran angin, kicauan burung, suara-suara manusia, atau pintu yang dihempaskan? Telingamu memungkinkan kamu mengenali bunyi yang berbeda-beda itu. Apakah kamu mengetahui persamaan yang dimiliki oleh semua bunyi tersebut? Lakukan kegiatan Lab Mini 10.2 untuk mengeksplorasi berbagai hal tentang bunyi.

Bagaimanakah Terjadinya Bunyi?

Dalam Lab Mini 10.2, kamu mengamati bahwa setelah karet dipetik, karet akan bergerak bolak-balik dengan cepat, dan kamu dapat mendengar bunyi dari karet itu. Kejadian serupa dapat kamu amati pada Gambar 10.26. Selaput gendang yang dipukul akan bergerak maju mundur dengan cepat. Gelang karet dan selaput gendang tersebut adalah contoh-contoh benda yang menghasilkan bunyi. Apa persamaan contoh-contoh tersebut? Benda-benda itu bergetar saat menghasilkan bunyi. Pada saat sebuah benda bergetar, benda tersebut memberikan energi kepada partikel-partikel di sekitarnya. Energi ini menyebabkan partikel-partikel tersebut ikut bergetar. Dan dalam bentuk rapatan (daerah yang pertikelnya rapat) dan renggangan (daerah yang pertikelnya kurang rapat), getaran itu merambat meninggalkan sumber bunyi. Ingatlah kembali apa yang telah kamu pelajari. Rangkaian gerakan rapatan dan renggangan disebut gelombang longitudinal. Bunyi dihasilkan oleh benda yang bergetar, merambat dalam bentuk gelombang longitudinal. Gambar

Image:bunyi dri getaran.jpg

Merambat Melalui Medium

Bagaimana bunyi merambat ketika kamu bertepuk tangan? Getaran yang dihasilkan oleh tepukan tanganmu menimbulkan gelombang longitudinal yang merambat melalui udara menuju temanmu. Proses ini serupa dengan apa yang kamu lihat ketika kamu membuat gelombang longitudinal pada pegas. Seperti diilustrasikan dalam Gambar 10.27, Tepukan tanganmu menyebabkan terjadinya rapatan dan renggangan di antara partikel-partikel di udara. Apakah bunyi hanya merambat melalui udara saja? Bunyi dapat merambat melalui zat padat, cair dan gas (sebagai contoh kayu, gelas, baja, air, udara). Kamu dapat menyelidiki hal ini melalui kegiatan dalam Lab Mini 10.3. Pikirkan lagi tentang radiomu. Pengeras suara dalam radiomu sebenarnya menggerakkan udara di depannya sehingga partikel-partikel udara itu bergetar. Jika tidak ada udara (medium) di depan pengeras suara itu, tidak akan terjadi bunyi. Tanpa medium untuk merambatkan getaran, tidak akan terjadi bunyi. Di permukaan bulan tidak ada atmosfer, sehingga tidak ada medium untuk merambatkan gelombang. Jadi tidak ada bunyi di bulan maupun di ruang hampa di tempat lain.

Image:bunyi ke telinga.jpg

Cepat Rambat Bunyi

Jika seruling dan gitar dimain-kan bersamaan, kedua gelombang bunyi itu akan sampai di telingamu dalam waktu yang sama. Cepat rambat bunyi tidak bergantung pada jenis sumber bunyinya. Cepat rambat bunyi bergantung pada dua hal: jenis medium yang dilalui gelombang bunyi dan suhu medium. Udara merupakan medium yang paling sering dilalui gelombang bunyi yang kamu dengar, seperti bunyi angklung pada Gambar 10.28. Seperti telah kamu amati dalam Lab Mini 10.3, gelombang bunyi dapat merambat melalui berbagai jenis medium. Zat cair dan zat padat merupakan penghantar yang lebih baik daripada udara sebab partikel-partikel di dalam zat cair atau zat padat saling mempengaruhi lebih kuat daripada partikel-partikel udara. Hal ini mengakibatkan perpindahan energi gelombang bunyi di dalam zat padat atau zat cair menjadi lebih mudah daripada di udara. Perhatikan cepat rambat bunyi pada berbagai jenis bahan dalam Tabel 10.1.

Berkas:Angklung.jpg

Suhu medium juga merupakan faktor penting dalam menentukan cepat rambat bunyi. Pada saat suhu zat meningkat, molekul-molekulnya bergerak lebih cepat sehingga frekuensi tumbukan antar partikel lebih banyak. Meningkatnya tumbukan molekul ini akan lebih banyak memindahkan energi dalam waktu yang lebih singkat. Ini memungkinkan gelombang bunyi berpindah lebih cepat. Bunyi merambat melalui udara dengan cepat rambat 344 m/s, pada suhu 20° C, namun hanya dengan cepat rambat 332 m/s, pada suhu 0° C. Setelah membahas faktor-faktor yang mempengaruhi cepat rambat bunyi, jawablah pertanyaan dalam Gambar 10.29. Cepat rambat bunyi untuk medium tertentu dan suhu tertentu besarnya tetap. Gerak dengan kecepatan tetap ini disebut gerak lurus beraturan (GLB). Seperti yang telah kamu pelajari pada tentang gerak, dalam GLB hubungan antara cepat rambat dengan jarak tempuhnya adalah:

Cepat rambat = Jarak Tempuh / Waktu

Image:ust.jpg

Perhatikan soal contoh di bawah ini, kemudian berlatihlah dengan mengerjakan soal latihan.

D. Ciri-Ciri Fisik Bunyi

Sekarang kamu telah mengetahui bahwa semua bunyi dihasilkan dengan cara yang pada dasarnya sama. Bunyibunyi itu dihasilkan oleh getaran dan merambat sebagai gelombang longitudinal. Meskipun demikian, terdapat berjuta-juta bunyi yang berbeda dalam kehidupan seharihari. Tiap-tiap bunyi memiliki ciri tertentu, yang membuat suatu bunyi berbeda dengan bunyi lain, seperti telah kamu selidiki dalam Lab Mini 10.2. Bagaimana kamu mendengar dan mendeskripsikan sebuah bunyi bergantung pada ciriciri fisik gelombang bunyi tersebut. Seperti yang kamu pelajari tentang gelombang, ciri-ciri fisik sebuah gelombang adalah amplitudo, frekuensi, dan panjang gelombang. Ternyata ciri-ciri fisik gelombang bunyi menentukan ciriciri fisik bunyi yang dapat kamu dengar.

Nada Bunyi

Dalam pelajaran seni musik, kamu diperkenalkan dengan not musik “do, re, mi, fa, so, la, si, do.“ Pada saat kamu menyanyikan not musik ini, suaramu pada awalnya rendah dan menjadi semakin tinggi untuk setiap not. Kamu mendengar suatu perubahan nada. Nada adalah tinggi atau rendahnya bunyi. Nada yang kamu dengar bergantung pada frekuensi gelombang bunyi tersebut. Semakin besar frekuensinya, semakin tinggi nadanya, dan semakin kecil frekuensinya, semakin rendah nadanya. Gambar 10.30 memperlihatkan temanmu mengatur nada bunyi yang dihasilkan alat musiknya.

Image:nada suatu bunyi.jpg

Seorang penyanyi wanita dapat menyanyikan nada tinggi dengan frekuensi 1000 Hz. Bunyi guntur memiliki nada rendah, dengan frekuensi kurang dari 50 Hz. Rentang frekuensi bunyi yang dapat didengar manusia berkisar antara 20 Hz sampai dengan 20.000 Hz.

Gelombang Ultrasonik dan Infrasonik

Kebanyakan manusia tidak dapat mendengar bunyi dengan frekuensi di atas 20.000 Hz, yang dinamakan gelombang ultrasonik. Hewan-hewan tertentu, seperti anjing, kucing, dan lumba-lumba dapat mendengar gelombang ultrasonik. Kelelawar dapat menghasilkan dan mendengar frekuensi setinggi 100.000 Hz untuk mengetahui posisi makanan dan menghindari benda-benda saat terbang di kegelapan. Gelombang ultrasonik digunakan pada sonar di samping pada diagnosis kesehatan dan pengobatan.

Image:lum2.jpg

Sonar atau Sound Navigation and Ranging merupa-kan suatu metode penggunaan gelombang ultrasonik untuk menaksir ukuran, bentuk, dan kedalaman benda-benda di bawah air. Metode ini digunakan antara lain untuk menentukan posisi kawanan ikan di bawah air, seperti Gambar 10.29. Infrasonik atau subsonik merupakan gelombang yang mempunyai frekuensi di bawah 20 Hz. Gelombang-gelombang ini dihasilkan oleh sumber bunyi seperti mesin berat dan gempa. Meskipun kamu mungkin tidak dapat mendengar bunyi itu, kamu dapat merasakan gelombang-gelombang ini sebagai getaran yang mengganggu di dalam badanmu. Kawanan gajah berkomunikasi dengan gelombang infrasonik.

Kuat Bunyi

Bayangkan kamu memukul bedug, seperti yang dilakukan orang pada Gambar 10.33. Apa yang kamu dengar, bila kamu memukul dengan lemah? Selanjutnya, apa perbedaan bunyi yang terjadi jika kamu memukul bedug dengan keras? Bedug tersebut menghasilkan nada yang sama, baik ketika kamu pukul dengan lemah maupun keras. Akan tetapi, kamu tetap mendengar ada perbedaan antara kedua bunyi tersebut. Kedua bunyi tersebut berbeda dalam kekuatannya. Bedug yang kamu pukul dengan lemah menghasilkan kuat bunyi kecil. Sebaliknya, bedug yang kamu pukul dengan keras menghasilkan kuat bunyi yang besar. Kuat bunyi merupakan ukuran keras lemahnya bunyi yang didengar oleh teling. Kuat bunyi berhubungan dengan energi gelombang bunyi. Gelombang bunyi yang berenergi besar akan menghasilkan bunyi yang kuat. Sebaliknya, gelombang bunyi berenergi kecil menghasilkan kuat bunyi yang kecil. Kuat bunyi diukur dalam satuan desibel, disingkat dB. Tabel 10.2 memperlihatkan kuat bunyi beberapa kejadian.

Image:bedug besar.jpg

Pemantulan Bunyi

Pada saat gelombang bunyi menumbuk sebuah permukaan seperti dinding, lantai, atau langit-langit, sebagian energi bunyi tersebut diserap dan sebagian lagi dipantulkan. Permukaan yang keras memantulkan lebih banyak bunyi. Bahan yang lunak seperti karpet dan busa menyerap energi gelombang bunyi lebih banyak. Pernahkah kamu berteriak di depan sebuah gua atau tebing, seperti Gambar 10.34? Setelah kamu berteriak, sesaat kemudian seperti ada yang membalas teriakanmu. Sebenarnya balasan teriakan itu berasal dari teriakanmu yang dipantulkan kembali. Pada kejadian ini kamu telah mendengar gema. Gema adalah perulangan bunyi yang terdengar setelah bunyi ditimbulkan, terjadi ketika gelombang bunyi dipantulkan oleh suatu permukaan. Seberapa cepat kamu mendengar gema bergantung seberapa jauh kamu dari permukaan yang memantulkan bunyi itu. Pernahkah kamu mengikuti sebuah pidato dengan menggunakan pengeras suara di salah satu ruangan di sekolahmu? Mungkin kamu dapat mendengar sisa bunyi sesaat setelah sebuah kata diucapkan, sehingga mengganggu bunyi aslinya. Peristiwa ini disebut gaung. Gaung adalah perulangan bunyi yang terdengar hampir bersamaan dengan bunyi dari sumber, dihasilkan oleh bunyi yang terpantul berkali-kali pada sebuah ruangan. Ruang

Image:yunani kuno.jpg

konser dan teater seperti Gambar 10.31 dirancang oleh ahli akustik, ilmu tentang bunyi. Bahan-bahan yang lunak, menyerap bunyi, dan bentuk dinding atau langit langit tertentu dapat mengurangi gaung, seperti Gambar 10.35. Sonar dapat digunakan untuk mengukur kedalaman laut. Sonar menerapkan prinsip pemantulan bunyi. Gelombang bunyi dipancarkan ke dalam air dari sebuah kapal. Gelombang bunyi merambat menurut garis lurus hingga mengenai sebuah penghalang, misalnya dasar laut. Ketika gelombang bunyi itu mengenai penghalang, sebagian gelombang itu dipantulkan kembali ke kapal sebagai gema. Waktu yang diperlukan gelombang bunyi untuk bergerak turun ke dasar dan kembali ke atas diukur dengan cermat. Perhatikan Gambar 10.36. Dengan menggunakan data waktu dan cepat rambat bunyi di air laut, orang dapat menghitung jaraknya (ingat: jarak = cepat rambat ´ waktu). Kedalaman laut dapat ditemukan dengan membagi jarak total dengan 2 (separuh untuk turun dan separuhnya untuk naik). Perhatikan contoh permasalahan untuk dapat memahami penerapan sonar untuk mengukur jarak, kemudian kerjakan soal latihannya. Kegiatan 10.3 dapat kamu lakukan untuk menerapkan pemahamanmu tentang nada bunyi dan kuat bunyi.

E. Pemanfaatan Bunyi

Apabila kamu memikirkan pentingnya bunyi dalam hidupmu, berbagai macam pikiran boleh jadi muncul. Suara-suara sebagai bagian pergaulan sehari-hari dengan temanmu, hingar-bingar dan bisingnya perkotaan, kicauan burung di pedesaan, dan merdunya lagu yang kamu nikmati hanyalah sedikit contoh. Namun selain membuat hidup menjadi lebih menyenangkan, bunyi juga memiliki sejumlah pemanfaatan penting. Dalam subbab sebelumnya kamu telah mempelajari salah satu pemanfaatan bunyi, yakni sonar. Masih ingatkah kamu akan kegunaannya? Sonar memanfaatkan gelombang ultrasonik, yakni gelombang bunyi yang frekuensinya lebih besar dari 20.000 Hz. Berikut ini kita akan membahas beberapa pemanfaatan bunyi yang lain.

Melihat dengan Bunyi

Suatu teknik yang mirip dengan sonar digunakan dalam bidang kedokteran untuk mendiagnosis masalah kesehatan. Gelombang ultrasonik diarahkan ke dalam tubuh. Gelombang itu dipantulkan oleh organ-organ di dalam tubuh, misal nya organ dan tulang. Gelombang

Image:si kembar.jpg

pantul itu kemudian dideteksi. Dengan menggunakan teknik ini pertumbuhan yang tidak normal dapat ditemukan. Teknik ini dikenal dengan nama ultrasonografi. Bayangan seperti hasil sinar-X dihasilkan selama proses ini. Namun tidak seperti sinar-X, yang hanya menghasilkan satu gambar untuk tiap pemotretan, ultrasonografi dapat dipergunakan secara terus menerus mirip dengan video. Hal ini berguna untuk memperlihatkan gerakan dalam tubuh. Mungkin kamu pernah melihat gambar pertumbuhan janin dengan teknik ultrasonografi, seperti Gambar 10.37. Dokter mengamati gerakan janin itu pada layar serupa TV selama beberapa menit. Ultrasonografi memiliki keunggulan karena gelombang ultrasonik tidak mempengaruhi sel-sel tubuh.

Menghindari Pembedahan dengan Ultrasonik

Kadang-kadang endapan kalsium oksalat terbentuk dalam ginjal. Endapan ini biasa disebut batu ginjal. Operasi bedah ginjal merupakan pilihan utama untuk mengambil batu ginjal itu. Namun gelombang ultrasonik yang diarahkan pada batu ginjal tersebut seringkali dapat memecahkan batu itu tanpa pembedahan. Pecahan-pecahan batu itu selanjutnya dapat keluar secara alami bersama air seni. Perlakuan yang sama dapat dikenakan pada batu empedu. Pasien yang berhasil ditangani dengan cara ini lebih cepat sembuh dibandingkan dengan cara pembedahan.

Pembersih Ultrasonik

Image:pembersih ultrasonic.jpg

Benda-benda tertentu, seperti permata dan komponen elektronik, terlalu lembut untuk dibersihkan dengan sikat atau sabun. Herankah kamu bila mengetahui bahwa kamu dapat membersihkan bendabenda itu dengan bunyi? Gelombang ultrasonik dapat digunakan untuk membersihkan permata, komponen elektronik, dan bagian-bagian mesin yang halus. Perhatikan Gambar 10.38. Untuk melakukan hal ini, benda tersebut dimasukkan ke dalam cairan pembersih yang lembut. Gelombang bunyi selanjutnya diarahkan ke dalam cairan itu, menyebabkan cairan itu bergetar dengan intensitas yang besar. Getaran ini akan merontokkan kotoran yang menempel pada benda itu tanpa merusaknya.

Pengayaan Pendengaran Manusia

Detektor bunyi, seperti mikropon, menangkap dan mengubah energi kinetik dari gerak partikel dalam gelombang bunyi menjadi bentuk energi lain, biasanya energi listrik. Telingamu merupakan suatu detektor bunyi yang canggih. Telinga itu peka terhadap suatu rentang intensitas dan frekuensi bunyi. Telinga manusia seperti tampak pada Gambar 10.39, memiliki tiga bagian: telinga bagian luar, telinga bagian tengah, dan telinga bagian dalam. Bagaimana kamu dapat mendengar? Pendengaran dimulai pada saat gelombang bunyi memasuki telinga bagian luar. Telinga bagian luar berlaku seperti corong untuk gelombang bunyi itu. Gelombang tersebut merambat melalui saluran telinga hingga mengenai gendang telinga, yang merupakan selaput tipis liat. Getaran partikel-partikel udara menyebabkan gendang ini bergetar.

iMAGE:bagian teLinga.JPG

Getaran dari gendang telinga masuk telinga bagian tengah. Telinga bagian tengah itu berisi tiga tulang terkecil dalam tubuh manusia. Gendang telinga menggetarkan tiga tulang tersebut. Ketiga tulang itu adalah martil, landasan, dan sanggurdi. Tulang-tulang ini berfungsi sebagai sistem pengungkit yang melipatgandakan gaya dan tekanan gelombang bunyi. Tiga tulang tersebut meneruskan getaran bunyi ke telinga bagian dalam. Telinga bagian dalam berisi rumah siput yang berisi cairan. Sel-sel rambut yang kecil di dalam rumah siput bergetar menyebabkan impuls-impuls syaraf dikirim ke otak melalui syaraf auditori. Kerusakan pendengaran yang disebabkan oleh bunyi keras tiba-tiba atau terusmenerus umumnya diakibatkan kerusakan pada bagian sel-sel seperti rambut yang kecil ini. Apakah kamu senang mendengarkan musik keras-keras? Ingat, bunyibunyi keras dapat mengakibatkan kerusakan pendengaran selamanya.


Beri Penilaian

Rating : 4.5/5 (31 votes cast)


Peralatan pribadi