A. Pengertian
Bunyi
Tuhan telah menciptakan telinga sebagai alat untuk
mendengar. Setiap saat kamu bisa mendengar bunyi orang berbicara, suara
nyanyian, suara musik, suara binatang, suara lonceng, dan sebagainya.
Oleh karena itu, kamu wajib mensyukuri nikmat Tuhan yang telah
dilimpahkan kepadamu. Dapatkah kamu bayangkan jika kamu tidak memiliki
alat pendengaran? Salah satu cara mensyukurinya adalah dengan
mempelajari gejala alam, khususnya tentang bunyi. Apakah yang disebut
dengan bunyi? Bagaimanakah bunyi merambat?
Pada saat memetik
gitar, memukul gendang, dan memegang tenggorokan ketika kamu bicara,
kamu merasakan adanya getaran. Akan tetapi, jika benda-benda itu sudah
tidak bergetar, bunyi pun akan hilang. Jadi, dapat disimpulkan bahwa
sumber bunyi adalah getaran.
Kamu
sudah mengetahui bahwa bunyi merupakan gelombang.
Bunyi merambat ke segala arah, melalui udara sekitarnya. Kamu dapat
mendengar suara lonceng pada jarak tertentu karena lonceng menggetarkan
udara di sekitarnya sehingga udara pun ikut bergetar. Perambatan getaran
membentuk pola rapatan dan renggangan. Pola rapatan dan renggangan ini
menggetarkan udara di dekatnya dan menjalar ke segala arah. Ketika
getaran udara sampai di gendang telingamu maka informasi akan
disampaikan ke otak. Hal itulah yang menyebabkan kamu dapat mendengar
bunyi.
Masih ingatkah kamu tentang gelombang?
Berdasarkan arah getarnya, gelombang dibedakan menjadi dua, yaitu
gelombang transversal dan gelombang longitudinal. Termasuk gelombang
apakah bunyi itu? Oleh karena dalam perambatannya gelombang bunyi
membentuk pola rapatan dan renggangan, gelombang bunyi merupakan
gelombang longitudinal.
1. Bunyi
Merambat Melalui Zat Antara
Tahukah kamu bahwa Bulan
merupakan daerah hampa udara? Mengapa demikian? Oleh karena di sana
tidak ada atmosfer, apakah di Bulan bunyi dapat didengar. Di dalam wadah
terdapat bel listrik yang dapat dikendalikan dari luar. Pada awal
percobaan, wadah berisi udara. Percobaan dilakukan dengan cara
membunyikan bel listrik terus menerus disertai dengan penyedotan udara
dari wadah tersebut keluar sehingga udara dalam wadah sedikit demi
sedikit menjadi hampa.
Hasil percobaan menunjukkan bahwa bunyi
bel semakin lama semakin lemah seiring dengan semakin sedikitnya udara
di dalam wadah. Pada akhirnya, bunyi bel listrik tidak dapat terdengar
ketika udara dalam wadah sudah terpompa seluruhnya atau di dalam wadah
sudah menjadi hampa udara. Apakah yang dapat kamu simpulkan dari hasil
percobaan tersebut? Kegiatan tersebut membuktikan bahwa gelombang bunyi
hanya dapat merambat jika ada udara.
Selain dapat merambat dalam
udara (zat gas), gelombang bunyi juga
dapat merambat melalui zat padat dan zat cair. Jadi, dapat disimpulkan
bahwa gelombang bunyi merambat melalui zat antara atau medium.
2. Cepat Rambat Bunyi
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 ke dalam air, kamu akan mendengar suara kibasan ekor dan
sirip ikan tersebut. Hal ini membuktikan bahwa bunyi dapat merambat 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:
dengan
: v = cepat rambat gelombang bunyi (m/s),
s = jarak yang ditempuh
(m),
t = waktu tempuh (s).
Pernahkah kamu mendengarkan bunyi
rel kereta api pada saat kereta api mau lewat? Jika pernah, kalian harus
berhati-hati. Ketika kereta api akan tiba, terdengar suara gemuruh dari
kereta, walaupun keretanya belum terlihat. Suara kereta yang belum
kelihatan juga dapat kamu dengar melalui rel kereta api. Hal ini
membuktikan bahwa cepat rambat bunyi di udara berbeda dengan cepat
rambat bunyi pada rel kereta api (zat padat). Manakah yang lebih cepat?
Bunyi yang merambat melalui rel kereta api (yang merupakan zat padat)
lebih cepat dibandingkan dengan bunyi yang merambat melalui udara.
Mengapa demikian?
Suatu eksperimen yang telah dilakukan oleh para
ahli membuktikan bahwa sebuah bunyi nyaring membutuhkan waktu lima
sekon untuk sampai ke telinga kamu melalui udara. Jika bunyi tersebut
merambat melalui air, ternyata lebih cepat dan hanya membutuhkan waktu
empat sekon. Jika bunyi tersebut melalui besi, ternyata hanya
membutuhkan tiga sekon, atau satu sekon lebih cepat daripada dalam zat
cair. Hal ini membuktikan bahwa di dalam medium yang berbeda, cepat
rambat bunyi akan berbeda pula.
Zat padat merambatkan bunyi lebih
cepat daripada zat cair dan zat cair lebih cepat merambatkan bunyi
daripada gas. Kamu bisa bermain-main untuk membuktikannya dengan membuat
telepon mainan.
3. Frekuensi
Gelombang Bunyi
Kamu pasti pernah terganggu oleh suara nyamuk.
Pada saat akan tidur, suara itu kadang-kadang nyaring di dekat
telingamu. Pada bagian tubuh nyamuk yang manakah yang menjadi sumber
bunyi? Sayap nyamuk bergetar sangat cepat sehingga menimbulkan bunyi.
Sayap nyamuk dapat bergetar kurang lebih 1.000 kali setiap sekon
sehingga menghasilkan suara yang unik. Jadi, setiap sekon terjadi 1.000
kali gelombang bunyi merambat di udara. Banyaknya gelombang bunyi setiap
sekon disebut frekuensi. Berapakah frekuensi sayap nyamuk tersebut?
Semakin
besar frekuensi gelombang bunyi, berarti, semakin banyak pola rapatan
dan renggangan. Sehingga bunyinya akan terdengar semakin nyaring
(nadanya lebih tinggi).
Tuhan telah menciptakan telingamu dengan
sempurna. Dengan telinga ini, kamu dapat mendengar bunyi pada rentang
frekuensi tertentu. Coba kamu bayangkan jika kamu dapat mendengar bunyi
pada seluruh rentang frekuensi, tentunya hidupmu akan merasa terganggu
dan tidak nyaman. Mengapa demikian? Jika kamu dapat mendengar semua
rentang frekuensi, kamu tidak akan pernah beristirahat dengan tenang
karena getaran-getaran rendah dari binatang tertentu atau
getaran-getaran tinggi sekalipun akan terdengar.
Berdasarkan
hasil penelitian, pendengaran telinga manusia normal berada pada
frekuensi 20 Hz sampai 20.000 Hz. Daerah ini disebut daerah audiosonik.
Frekuensi di bawah 20 Hz disebut daerah infrasonik, sedangkan daerah di
atas frekuensi 20.000 Hz disebut daerah ultrasonik.
Daerah
infrasonik tidak dapat didengar oleh manusia, tetapi hanya
binatang-binatang tertentu saja yang dapat mendengarnya. Binatang yang
dapat mendengar suara infrasonic adalah anjing, sedangkan binatang yang
dapat mendengar suara ultrasonik, antara lain lumba-lumba, burung robin,
anjing, kucing, dan kelelawar.
Manusia hanya mampu memancarkan
gelombang bunyi dalam daerah yang sempit, yaitu sekitar 85 Hz sampai
1.100 Hz. Beberapa binatang tertentu dapat memancarkan gelombang bunyi
dengan frekuensi yang tinggi (ultrasonik), di antaranya ikan
lumba-lumba, kelelawar, dan jangkrik. Anjing memiliki pendengaran yang
sangat peka terhadap frekuensi bunyi. Dia dapat mendengar bunyi dari
daerah infrasonic sampai daerah ultrasonik. Inilah yang menyebabkan
anjing sering dimanfaatkan manusia sebagai penjaga.
B. Nada
Kamu pasti menyukai musik,
bukan? Kamu sudah mengetahui bahwa frekuensi adalah banyaknya gelombang
bunyi dalam 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 untuk didengar. Gelombang
bunyi yang frekuensinya teratur disebut nada, sedangkan gelombang bunyi
yang frekuensinya tidak teratur disebut desah. Pada nada dikenal nada
tinggi dan nada rendah. Apakah hubungan antara nada dan frekuensi?
Ketika
garputala dipukul, terdengar bunyi yang tetap dan teratur. Itulah yang
disebut nada. Nada yang dihasilkan oleh garputala yang frekuensinya
berbeda akan berbed pula. Semakin besar frekuensi maka semakin tinggi
nadanya. Begitu pula sebaliknya, semakin rendah frekuensi maka semakin
rendah pula nadanya. Jadi, dapat disimpulkan bahwa tinggi rendahnya nada
ditentukan oleh frekuensi. Semakin tinggi frekuensinya, jarak rapatan
dan renggangannya semakin pendek. Kamu masih ingat bahwa jarak rapatan
dan renggangan yang berdekatan disebut panjang gelombang. Jadi, semakin
tinggi frekuensi, panjang gelombangnya semakin pendek.
Dalam
teori musik, simbol nada biasanya digunakan huruf C, D, E, F, G, A, B,
c, d, e, f, g, a, b, dan seterusnya. Masing-masing nada memiliki
frekuensi yang teratur. Misalnya, sebuah garputala mengeluarkan nada
musik A. Artinya, garputala bergetar sebanyak 440 kali tiap sekonnya.
Hal ini menghasilkan 440 pasang perapatan dan perenggangan. Dengan kata
lain, nada A menghasilkan frekuensi 440 Hz.
1. Frekuensi Nada pada Senar
Jika
kamu sedang memetik gitar, jari tanganmu tidak pernah diam untuk
mendapatkan suatu nada yang diharapkan. 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 berfrekuensi 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.
2. Kuat Lemahnya Nada Bergantung pada
Amplitudo
Pada saat kamu memetik gitar, bunyi yang
dihasilkannya akan semakin keras jika petikannya lebih kuat. Sebaliknya,
bunyi senar mejadi lemah jika kamu memetiknya dengan lembut. Hal ini
menunjukkan bahwa ada sesuatu yang memengaruhi lemah kuatnya nada.
Jika
kamu memukul garputala dengan lemah, simpangan maksimum getarannya
hanya sedikit sehingga bunyinya lemah. Jika kamu memukulnya dengan kuat,
simpangan maksimum getarannya juga besar dan bunyi pun terdengar lebih
keras. Kamu sudah mengetahui bahwa simpangan maksimum itu disebut
amplitudo. Jadi, kuat lemahnya bunyi ditentukan oleh amplitudo.
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. Dapatkah
kamu menyebutkan yang lainnya?
C.
Resonansi
Ayunan yang didorong atau ditarik secara teratur
dapat berayun semakin lama dan semakin tinggi. Jika ayunan tersebut
didorong atau ditarik dengan frekuensi yang tidak seirama dengan ayunan,
ayunan akan berhenti. Apakah penyebabnya?
Jika bandul kamu
ayunkan, bandul akan bergetar dengan frekuensi alamiahnya. Bandul yang
panjang talinya sama akan bergetar dengan frekuensi alamiah yang sama.
Itulah sebabnya, ketika bandul A kamu getarkan, bandul yang panjang
talinya sama akan ikut bergetar. Peristiwa seperti itu disebut
resonansi. Resonansi adalah peristiwa ikut bergetarnya suatu benda
karena getaran benda lain. Syarat terjadinya resonansi adalah frekuensi
yang sama dengan sumber getarnya. Apakah pada gelombang bunyi juga
terjadi resonansi?
Pada
saat kamu menggetarkan garputala tanpa kotak, kamu akan mendengar suara
lemah sekali. Akan tetapi, jika garputala tersebut kamu tekankan pada
kotaknya, kamu akan mendengar garputala bersuara lebih keras. Hal itu
membuktikan bahwa getaran garputala akan lebih keras jika udara di dalam
kotak ikut bergetar. Pantulan yang terjadi di dalam kotak akan
memperbesar suara garputala. Prinsip resonansi ini dijadikan dasar
mengapa alat musik selalu dilengkapi dengan kotak.
Resonansi
dapat terjadi pada beberapa garputala yang berfrekuensi sama jika salah
satunya digetarkan. Resonansi terjadi pula pada dua buah gitar dengan
menggetarkan salah satu senar sehingga senar yang sama pada gitar yang
lain akan ikut bergetar. Jika kamu memiliki dua buah gitar, letakkanlah
potongan kertas kecil-kecil pada senar gitar 1, kemudian petiklah senar
gitar 2. Akibatnya, potongan kertas yang diletakkan pada senar gitar 1
akan turut bergetar sehingga kertasnya jatuh.
D. Pemantulan Gelombang Bunyi
Kamu
sudah mengetahui bahwa salah satu sifat gelombang adalah dapat
dipantulkan. Bunyi sebagai salah satu jenis gelombang mekanik tentu
memiliki sifat seperti itu.
1.
Pemantulan Bunyi pada Kehidupan Sehari-hari
Pada saat kamu
bernyanyi di kamar mandi, suaramu terdengar lebih keras dan enak
didengar daripada kamu bernyanyi di ruangan yang luas dan terbuka. Suara
musik di ruangan tertutup terdengar lebih keras daripada suara musik di
ruangan terbuka. Mengapa demikian?
Pada ruangan kecil, bunyi
yang datang pada dinding dengan bunyi yang dipantulkan sampai ke
telingamu hamper bersamaan sehingga bunyi pantul akan memperkuat bunyi
aslinya yang menyebabkan suaramu terdengar lebih keras. Sifat pemantulan
bunyi sangat penting bagi beberapa hewan, seperti kelelawar. Kelelawar
dapat memancarkan gelombang bunyi sehingga dengan memanfaatkan peristiwa
pemantulan bunyi, kelelawar dapat menghindari dinding penghalang ketika
terbang di malam hari. Selain itu, kelelawar dapat mengetahui mangsa
yang akan disantapnya.
Pemantulan gelombang bunyi juga digunakan
manusia untuk mengukur panjang gua dan kedalaman lautan atau danau.
Dengan cara mengirimkan bunyi datang dan mengukur waktu perjalanan bunyi
datang dan bunyi pantul, panjang suatu gua atau kedalaman suatu tempat
di bawah permukaan air dapat ditentukan.
Bunyi
pantul yang diterima telah menempuh dua kali perjalanan, yaitu dari
sumber bunyi ke pemantul dan dari pemantul ke penerima atau pendengar.
Waktu yang dibutuhkan untuk sampai ke pemantul adalah Oleh karena itu,
jarak yang ditempuh oleh bunyi yang dipantulkan dapat ditulis sebagai
berikut:
dengan:
s = jarak yang akan ditentukan (m),
v = cepat rambat bunyi (m/s),
t
= waktu yang digunakan untuk menempuh
dua kali perjalanan (s).
Gelombang
bunyi ultrasonik dapat digunakan untuk mengetahui sesuatu yang berada
di bawah permukaan air. Para nelayan modern memanfaatkan terjadinya gema
untuk mencari kumpulan ikan di bawah air dengan alat yang disebut
sonar. Gelombang ultrasonik juga dimanfaatkan untuk mengetahui bentuk
permukaan laut.
Dengan alat sonar, kedalaman laut dapat
dipetakan. Alat sonar memancarkan gelombang ultrasonik ke dasar laut dan
dipantulkan kembali oleh permukaan dasar laut. Hasil pemantulan
diterima oleh receiver pada alat sonar yang dipasang di kapal.
2. Gaung atau Kerdam
Kamu mungkin
pernah mengalami ketika berteriak, suara pantulnya berbeda sedikit
dengan suara aslinya. Peristiwa ini disebut kerdam atau gaung. Jadi,
gaung atau kerdam adalah bunyi pantul yang hanya terdengar sebagian
bersamaan dengan bunyi asli.
3.
Gema
Jika dinding pemantul sangat berjauhan, bunyi pantul akan
terdengar beberapa saat setelah bunyi asli. Kejadian ini disebut gema.
Misalnya, jika kamu berteriak di depan dinding tebing yang tinggi,
suaramu seolah-olah ada yang mengikuti setelah selesai diucapkan. Hal
ini terjadi karena bunyi yang datang ke dinding tebing dan bunyi yang
dipantulkannya memerlukan waktu untuk merambat.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar