Getaran & Bunyi - IPA kelas VIII

Getaran & Bunyi

A.   Getaran dan Bunyi.

Bunyi merupakan hasil getaran suatu benda. Namun, tidak semua getaran menghasilkan bunyi. Ada beberapa macam benda yang bergetar, namun bunyinya tidak dapat didengar oleh telinga manusia.

Pada prinsipnya, bahwa jika jumlah getaran suatu benda tiap satuan waktu tidak memenuhi bilangan tertentu (frekuensi tertentu), getaran tersebut tidak dapat didengar oleh telinga manusia.

Bunyi yang dapat didengar telinga  manusia adalah bunyi yang memiliki frekuensi antara 20 Hz sampai 20.000 Hz (audiosonik). Namun beberapa binatang dapat mendengar bunyi yang memiliki frekuensi di bawah 20 HZ (infrasonik) juga ada pula binatang (hewan) yang dapat mendengar bunyi yang memiliki frekuensi di atas 20.000 Hz (ultrasonik).

B.   Infrasonik, Audiosonik dan Ultrasonik.

Berdasarkan jumlah frekuensi getar suatu benda, maka bunyi digolongkan menjadi 3 golongan, sebagai berikut:

1)   Infrasonik.

Bunyi yang memiliki frekuensi di bawah 20 Hz. Manusia tidak dapat mendengar bunyi ini, tetapi binatang seperti jangkrik dan anjing dapat mendengar bunyi ini.

2)   Audiosonik.

Bunyi yang memiliki frekuensi antara 20 Hz sampai 20.000 Hz. Manusia dapat mendengar bunyi ini dan juga pada umumnya binatang dapat mendengar bunyi ini.

Bunyi audiosonik merambat melaui udara dalam bentuk gelombang longitudinal. Setelah sampai di telinga manusia (dengan pendengaran normal), selanjutnya bunyi akan menggetarkan selaput gendang telinga. Getaran dari selaput gendang telinga akan ditersukan ke telinga bagian tengah, untuk selanjutnya akan diteruskan ke telinga bagian dalam. Pada telinga bagian dalam terdapat ujung-ujung syaraf yang akan meneruskan sinyal-sinyal ke otak. Otaklah yang akan menerjemahkan sinyal-sinyal ini sehingga manusia menyadari bahwa dirinya telah mendengar bunyi.

3)   Ultrasonik.

Bunyi yang memiliki frekuensi di zatas 20.000 Hz. Manusia tidak dapat mendengar bunyi ini, tetapi binatang seperti paus, kelelawar dan lumba-lumba dapat mendengar bunyi ini.

Beberapa manfaat bunyi / gelombang ultrasonik yang telah digunakan manusia dalam kehidupan sehari-hari adalah:

a)   Sonar (Sound Navigation and Ranging), digunakan oleh kapal laut senbagai alat deteksi / radar dan komunikasi.

 

 b)   USG (Ultrasonografi), alat untuk mempelajari bagian-bagian tubuh manusia dan juga untuk melihat perkembangan janin dalam kandunga ibu hamil.

C.   Medium Perambatan Bunyi.

Bunyi adalah gelombang longitudinal yang merambat dari sumber bunyi, melalui medium rambat hingga sampai ke telinga kita. 

Bunyi merupakan gelombang mekanik, sehingga memerlukan medium untuk merambat. Karena itu bunyi tidak dapat didengar di ruang hampa udara (vakum) karena tidak ada medium rambat bunyi di sini. Medium rambat bunyi ini dapat berupa medium zat padat, zat cair maupun gas.

Berikut adalah medium perambatan bunyi tersebut:

1)   Udara (Zat Gas).

Sebagaimana yang kita alami di sekolah, pada saat jam masuk atau pulang dan juga pada saat pergantian mata pelajaran, guru piket akan membunyian bel, suara bel tersebut dapat sampai di telinga murid-murid dan guru-guru karena merambat melalui medium udara.

2)   Zat Cair.

Jika kita membenturkan dua buah batu di dalam air (misalnya di dalam ember) maka bunyi akibat benturan dapat kita dengar meskipun lebih lemah dibandingkan jika benturan dua buah batu tersebut di medium udara. Hal ini menunjukkan bahwa air merupakan medium bunyi yang kurang baik dibandingkan dengan medium udara.

3)   Zat Padat.

Jika kita akan memasang paku di dinding rumah kita dengan menggunakan palu, maka suara palu yang menghamtan paku akan terdengar di balik dinding tempat paku akan dipasang. Hal ini menunjukkan bahwa benda padat (dinding) dapat menjadi medium bunyi.

D.  Cepat Rambat Bunyi.

Bunyi adalah gelombang longitudinal yang merambat melalui medium, dimana pada jarak tertentu bunyi memerlukan waktu untuk merambat dari sumber bunyi ke telinga yang mendengar (misalnya pada saat ada kilat di langit, maka ada jeda waktu agar suara petir diterima di telinga manusia).

Cepat rambat bunyi adalah besarnya jarak yang ditempuh oleh bunyi tiap satu satuan waktu.

Secara matematis rumus cepat rambat bunyi ditulis dengan persamaan:

dengan:

v = cepat rambat bunyi (m/s)

s = jarak yang ditempuh (m)

t = waktu tempuh (s)

E.   Sifat-sifat Gelombang Bunyi.

Berikut ini adalah sifat-sifat gelombang bunyi:

1)   Refleksi atau pemantulan gelombang bunyi.

Refleksi bunyi menimbulkan berbagai fenomena yang sangat menarik. Suara yang terpantul kembali ke telinga merupakan gema atau echo. Suatu gelombang akan kehilangan sebagian energinya akibat diserap oleh benda yang dikenainya.

Contoh; kita sering mendengar gema yaitu pantulan gelombang bunyi. Gema dapat terjadi di gedung-gedung atau saat berekreasi ke dekat tebing atau di dalam gua.

2)   Interferensi gelombang bunyi.

Interferensi merupakan interaksi antara kedua gelombang yang bergabung satu dengan lainnya untuk membentuk pola gelombang yang baru. Syaratnya yaitu kedua gelombang itu mempunyai beda fase tetap atau koheren.

Interferensi konstruktif terjadi jika kedua gelombang yang berinteferensi tersebut sefase, dan saling memperkuat. Interferensi destruktif terjadi jika kedua gelombang yang berinteferensi tersebut berbeda fase 180⁰ dan keduanya saling melemahkan.

Pada interferensi konstruktif, bunyi akan terdengar lebih keras. Sedangkan, pada interferensi destruktif, bunyi terdengar lebih lemah.

Contoh; alat peredam pada ujung senjata api, alat tersebut menghasilkan gelombang terbalik (beda fase 180⁰) dari gelombang suara senjata, sehingga suara senjata dibuat menjadi lebih lemah.

3)   Difraksi gelombang bunyi.

Difraksi merupakan suatu peristiwa pelenturan gelombang, ketika melewari celah. Syarat terjadinya difraksi yaitu ukuran panjang gelombang seorde dengan ukuran celah.

Difraksi menggunakan celah penghalang sebagai sumber bunyi sekunder yang memancarkan gelombang dalam arah yang baru. Kemudian, saling tumpang tindih, saling berinterferensi satu sama lain dan juga dengan gelombang semula, sehingga bunyi terdengar kurang jelas. Difraksi dan interferensi dapat terjadi bersamaan dan menyebarkan bunyi ke seluruh ruangan.

Contoh; kita bisa mendengar suara orang yang bercakap-cakap di balik sebuah sudut bangunan sebelum kita melihat orang tersebut.

4)   Refraksi atau pembiasan gelombang bunyi.

Refraksi atau pembiasan merupakan peristiwa pembelokan gelombang bunyi. Refraksi tejadi apabila gelombang bunyi dari suatu medium memasuki medium lain dengan sudut tertentu. Refraksi ini selalu disertai perubahan laju gelombang.

Contoh; kita bisa mendengar suara orang yang bercakap-cakap di balik sebuah sudut bangunan tetapi seolah-olah arah datang suara berasal dari sudut lainhya.

5)   Resonansi.

Resonansi merupakan suatu peristiwa ikut bergetarnya suatu benda sebagai akibat getaran benda lain yang frekuensinya sama dengan frekuensi alamiah benda tersebut.

Contoh; bunyi senar gita terdengar kuat karena ada rongga udara di dalamnya ikut bergetar.