BUNYI
1. Pendahuluan.
Bunyi
dihubungkan dengan indera pendengaran kita, dan berarti juga dengan fisiologi
telinga dan fisiologi otak yang menerjemahkan sensasi yang mencapai telinga.
Istilah bunyi juga berhubungan dengan sensasi fisik yang merangsang telinga
kita, yaitu : Gelombang Longitudinal.
Kita
dapat membedakan tiga aspek bunyi. Pertama, pasti ada sumber bunyi; dan
seperti halnya dengan semua gelombang, sumber gelombang bunyi merupakan benda
yang bergetar. Kedua, energi yang dipindahkan dari sumber dalam bentuk
gelombang bunyi longitudinal. Dan ketiga, bunyi dideteksi oleh telinga
atau sebuah alat.
Ada
dua aspek dari setiap bunyi yang dirasakan oleh pendengaran manusia mendengar.
Aspek ini adalah ”Kenyaringan” dan ”Ketinggian”, dan masing-masing menyatakan
sensasi subyektif. Kenyaringan berhubungan dengan energi pada gelombang bunyi. Dan Ketinggian bunyi
menyatakan apakah bunyi tersebut tinggi, seperti bunyi suling atau biola, atau
rendah, seperti bunyi bass drum atau senar bass. Atau dengan kata lain
Ketinggian merupakan Intensitas Gelombang. Intensitas
didefinisikan sebagai energi yang dibawa sebuah gelombang per satuan
waktu melalui satuan luas dan sebanding dengan kuadrat amplitudo gelombang.
Karena energi per satuan waktu adalah daya, intensitas memiliki satuan daya per
satuan luas atau watt/meter2 (W/m2).
2. Sifat-sifat
Bunyi.
Bunyi ditimbulkan oleh benda yang bergetar, dan
dirambatkan berupa rapatan dan renggangan molekul‑molekul medium yang dilaluinya.
Tanpa medium (hampa/vakum), bunyi tak dapat merambat. Gelombang bunyi termasuk
gelombang longitudinal. Bunyi hanya dapat didengar jika ada penerima yang
berada di dekat atau dalam jangkauan sumber bunyi.
Syarat‑syarat untuk terjadi
dan terdengarnya bunyi antara lain:
- Ada benda yang bergetar (sumber bunyi).
- Ada zat antara (medium) tempat merainbat nya bunyi.
- Ada penerima yang berada di dekat atau dalam jangkauan sumber bunyi.
3. Cepat Rambat
Bunyi.
3.1. Definisi
Cepat rambat bunyi didefinisikan sebagai hasil bagi antara
jarak sumber bunyi ke pendengar dan selang waktu yang dibutuhkan bunyi untuk
merambat sampai ke pendengar. Secara matematis :
Dengan v = cepat rambat
bunyi (m/s), s = jarak sumber bunyi ke pendengar (m), dan t = selang waktu yang diperlukan bunyi
untuk merambat sampai ke pendengar (s). Seperti halnya berlaku untuk gelombang lain,
pada gelombang bunyi pun berlaku rumus :
dengan v = cepat rambat bunyi (m/s), λ = panjang
gelombang bunyi (m), dan f = frekuensi bunyi (Hz).
2.2. Pengaruh Suhu Pada
Cepat Rambat Bunyi
Cepat rambat bunyi bergantung pada suhu
udara. Semakin tinggi suhu udara, semakin besar cepat rambat bunyi, atau
semakin rendah suhu udara, semakin kecil cepat rambat bunyi. Dalam hal ini berlaku rumus:
dengan V = cepat rambat bunyi pada
suhu T 0C, V0 = cepat rambat bunyi
pada suhu 0 0C, dan T = suhu
udara (0C).
3.3. Perambatan Bunyi
Pada Berbagai Zat
Bunyi dapat merambat pada
zat padat, zat cair, dan gas. Bunyi merambat paling baik dalam zat padat dan
paling buruk dalam gas. Hal ini disebabkan, dalam padatan jarak antar
partikelnya sangat berdekatan sehingga energi yang dibawa oleh getaran mudah
dipindahkan dari satu partikel ke partikel lainnya.
4. Audiosonik,
Infrasonik, Ultrasonik dan Ultrasonik.
Audiosonik adalah
bunyi yang frekuensinya berkisar antara 20 Hz – 20.000 Hz. Infrasonik adalah bunyi yang frekuensinya di bawah 20 Hz. Ultrasonik adalah bunyi yang
frekuensinya di atas 20.000 Hz. Manusia hanya dapat mendengar audio sonik.
Infrasonik dapat didengar oleh jangkrik dan anjing, sedangkan ultrasonik dapat
di dengar oleh kelelawar dan juga anjing. Ultrasonik digunakan oleh manusia di
antaranya untuk kacamata tunanetra, mengukur kedalaman laut, dan ultrasonografi
(USG).
5. Nada Bunyi, Kuat Bunyi dan Warna Bunyi.
5.1. Nada dan Desah
Nada adalah
bunyi yang frekuensinya tetap. Desah adalah bunyi yang frekuensinya tidak teratur. Nada bunyi
bergantung pada frekuensi sumber bunyi. Semakin tinggi frekuensi sumber bunyi,
semakin tinggi nada bunyi yang dihasilkannya. Sebaliknya, semakin rendah
frekuensi sumber bunyi, semakin rendah nada bunyi yang dihasilkannya.
5.2. Kuat Bunyi
Kuat Bunyi
(Intensitas Bunyi) adalah keras atau lemahnya bunyi yang
terdengar. Kuat bunyi bergantung pada amplitudo. Semakin besar amplitudo
getaran sumber bunyi, semakin keras bunyi yang dihasilkan. Sebaliknya, semakin
kecil amplitudo getaran sumber bunyi, semakin lemah bunyi yang dihasilkannya.
Telinga manusia dapat mendeteksi bunyi dengan intensitas serendah 10-12
W/m2 dan setinggi 1 W/m2. Tingkat Intensitas, β, dari bunyi didefinisikan dalam
intensitasnya, I, sebagai berikut :
(dalam dB)
dimana I0 adalah
intensitas tingkat acuan, dan logaritma adalah dari basis 10. I0 biasanya diambil dari
intensitas minimum yang dapt didengar manusia (ambang pendengaran).
5.3. Kualitas Bunyi atau
Timbre
Umumnya, sumber nada tidak
bergetar hanya pada nada dasarnya, tetapi disertai pula oleh nada‑nada atasnya.
Gabungan nada dasar dan nada‑nada atas menghasilkan bentuk gelombang tertentu
untuk setiap sumber nada yang menunjukkan kualitas bunyi atau timbre dari
sumber nada. Sebagai contoh, nada suling dan nada terompet pada frekuensi yang
dibedakan bunyinya.
5. Hukum Marsene.
Menurut Marsenne, faktor‑faktor yang
mempengaruhi frekuensi alamiah sebuah senar, dawai, atau kawat adalah sebagai
berikut:
- panjang senar; semakin panjang senarnya, semakin rendah frekuensinya;
- luas penampang senar; semakin tebal senarnya, semakin rendah frekuensinya;
- tegangan senar; semakin tegang (kencang) senarnya, semakin tinggi frekuensinya;
- massa jenis senar; semakin kecil massa jenis senar, semakin tinggi frekuensinya.
6. Resonansi.
Resonansi adalah ikut bergetarnya suatu benda
bila benda lain digetarkan di dekatnya. Resonansi terjadi apabila frekuensi
benda yang bergetar sama dengan frekuensi alami benda yang ikut bergetar. Bila
sebuah garputala digetarkan di atas tabung berisi kolom udara, udara pada
tabung akan beresonansi apabila panjang kolom udara dalam tabung merupakan
bilangan ganjil kali panjang gelombang. Secara matematis di tuliskan:
l = (bilangan ganjil) x ½ λ
dengan l = panjang kolom udara dalam
tabung (m) dan λ = panjang gelombang bunyi (m).
8. pemantulan
Bunyi.
Bunyi akan dipantulkan apabila mengenai permukaan‑permukaan
keras.
8.1. Hukum Pemantulan Bunyi
Bunyi hukum pernantulan bunyi
sebagai berikut
- Bunyi datang, garis normal, dan bunyi pantul terletak pada satu bidang dan berpotongan di satu titik.
- Sudut datang sama dengan sudut pantul.
8.2. Manfaat
Pemantulan Bunyi
Pemantulan bunyi dapat
dimanfaatkan antara lain untuk :
- menentukan cepat rambat bunyi di udara,
- melakukan survei geofisika untuk mendeteksi lapisan‑lapisan batuan yang mengandung minyak bumi, mendeteksi cacat dan retak pada logam, dan,
- mengukur ketebalan pelat logam.
8.3. Macam‑macam Bunyi
Pantul
- Bunyi pantul yang memperkuat bunyi asli, terjadi jika jarak antara sumber bunyi dan bidang pemantul sangat dekat sehingga bunyi pantul bersamaan waktunya dengan bunyi asli.
- Gaung atau kerdam, yaitu bunyi pantul yang sebagian bersamaan dengan bunyi aslinya sehingga bunyi asli menjadi tidak jelas.
- Gema, yaitu bunyi pantul yang terdengar setelah bunyi asli selesai diucapkan/ dibunyikan.
9. Efek Doppler.
Efek Doppler adalah
efek berubahnya frekuensi yang terdengar oleh pendengar karena gerak sumber
bunyi atau pendengar. Jika sumber bunyi mendekati pendengar, maka pendengar
akan menerima getaran yang lebih banyak sehingga frekuensi bunyi lebih tinggi.
Sebaliknya, jika sumber bunyi menjauhi pendengar, pendengar akan menerima
getaran lebih sedikit sehingga frekuensi bunyi lebih rendah, tetapi frekuensi
asal tidak berubah.
Contoh Soal :
1. Bagaimana bunyi dapat terjadi ?. (Jawab)
Bunyi ditimbulkan oleh benda yang bergetar, getaran ini merambat melalui udara
dan sampai ke telinga kita.
2. Bunyi merambat di udara berupa ........
a.
Rapatan
dan renggangan
b.
Bukit
dan lembah gelombang
c.
Gelombang
transversal
d.
Puncak
dan rapatan
(Jawab : A) Bnyi merambat di
udara berupa rapatan dan renggangan. Jadi bunyi termasuk gelombang
longitudinal.
3. Gelombang bunyi tidak dapat merambat dalam
........
a.
Zat
padat
b.
Zat
cair
c.
Udara
d.
Ruang
hampa
(Jawab : D) Bunyi termasuk
gelombang mekanik sehingga memerlukan medium untuk perambatannya. Medium
perambatan bunyi bisa berupa zat padat, zat cair, dan gas (udara). Jadi bunyi
tidak dapat merambat di runag hampa.
4. Bunyi petir terdengar 1,5 detik setelah kilatan
cahaya terlihat. Jika cepat rambat bunyi di udara 340 m/s dan kecepatan cahaya
di udara 3 x 108 m/s. Dapat diperkirakan berapa jarak sumber petir
ke pengamat ?. (Jawab) Dari soal diketahui : waktu yang diperlukan bunyi petir
untuk merambat t = 1,5 detik, cepat rambat bunyi di udara v = 340 m/s.
Hati-hati jangan menggunakan kecepatan cahaya 3 x 108 m/s untuk
menghitung jarak sumber bunyi ke pengamat. Jadi, s = v x t
= (340 m/s) x 1,5 detik)
= 510 m
5. Pada jarak 750 meter dari pengamat,
seseorang memukul kentongan. Jika bunyi kentongan baru terdengar 1,5 detik
setelah pemukul mengenai kentongan, maka cepat rambat bunyi adalah :
a.
375 m/s c. 875 m/s
b.
500 m/s d. 1.125 m/s
(Jawab : B) Dari soal
diketahui jarak (s) = 750 m; waktu (t) = 1,5 detik. Maka cepat rambat bunyi (v)
adalah : v = s/t = 750 m/ 1,5 detik = 500 m/s.
6. Perhatikan pernyataan berikut :
1. Tinggi kolom udara kelipata ganjil dari ¼ λ
2. Tinggi kolom udara kelipata ganjil dari
3/4 λ
3. Frekuensi benda sama dengan frekuensi
sumber bunyi
4. Frekuensi benda tidak sama dengan
frekuensi sumber bunyi
Syarat-syarat terjadinya
resonansi bunyi sesuai dengan pernyataan nomor :
a. 1 dan 3 c. 2 dan 3
b.
1 dan 4 d. 2 dan 4
(Jawab : A) Syarat terjadinya
resonansi antara lain :
1. Frekuensi sumber bunyi atau sumber getaran
sama dengan frekuensi benda.
2. Ruang udara yang tingginya kelipatan
ganjil dari panjang gelombang yang bergetar akan terjadi resonansi.
Rangkuman :
- Bunyi merambat sebagai gelombang longitudinal di udara dan materi lain. Di udara, laju bunyi bertambah terhadap temperatur.
- Ketinggian nada bunyi bergantung pada frekuensi sumber bunyi. Semakin tinggi frekuensi sumber bunyi, semakin tinggi nada bunyi yang dihasilkannya. Sebaliknya, semakin rendah frekuensi sumber bunyi, semakin rendah nada bunyi yang dihasilkannya.
- Jangkauan pendengaran dari frekuensi untuk manusia sekitar 20 sampai 20.000 Hz (1 Hz = 1 siklus per detik).
- Efek Doppler adalah efek berubahnya frekuensi yang terdengar oleh pendengar karena gerak sumber bunyi atau pendengar. Jika sumber bunyi mendekati pendengar, maka pendengar akan menerima getaran yang lebih banyak sehingga frekuensi bunyi lebih tinggi dan sebaliknya.
Soal-soal Latihan
:
1. Kelelawar tidak akan menabrak tembok di
depannya, walaupun terbang dalam suasana gelap di malam hari. Hal ini
disebabkan kelelawar memanfaatkan .........
a.
Penglihatannya
yang tajam
b.
Sayapnya
yang lebar
c.
Bunyi
ultrasonik yang dihasilkan
d.
Penciumannya
yang tajam
2. Semakin besar amplitudo sebuah sumber
bunyi maka ..............
a.
Tidak
terdengar bunyi
b.
Terdengar
bunyi tetapi lemah
c.
Terdengar
bunyi yang semakin keras
d.
Terdengar
bunyi yang semakin lemah
3. Bila berteriak di mulut sumur yang dalam,
terdengar bunyi ulang dari dalam sumur. Bunyi ulang tersebut dinamakan
..............
a. Gema c.
Gaung
b. Desah d.
Resonansi
4. Pada kolom udara 25 cm terjadi resonansi
dengan cepat rambat udara 350 m/det, maka frekuensi sumber bunyinya adalah
................
a. 300 Hz c.
400 Hz
b. 350 Hz d. 450 Hz
6. Mobil yang berpapasan, bunyi klaksonnya
terdengar lebih tinggi, sebab .........
a. Frekuensi bunyi klakson bertambah
b. Frekuensi bunyi yang diterima bertambah
c. Cepat rambat bunyi semakin besar
d. Frekuensi dan amplitudo semakin besar
7. Dalam kehidupan sehari-hari, ditemukan
kejadian pemantulan gelombang seperti berikut ini, kecuali
......................
a.
Nada
yang berubah pada alat musik
b.
Gema
yang terjadi dalam gua
c.
Gaung dalam
ruang bioskop
d.
Gelombang
panjang yang diterima antena