·
Gelombang Bunyi
Bunyi atau suara
adalah kompresi mekanikal atau gelombang
longitudinal yang merambat melalui medium.
Medium atau zat perantara ini dapat berupa zat cair,
padat,
gas.
Jadi, gelombang bunyi dapat merambat misalnya di dalam air,
batu
bara,
atau udara.
Manusia mendengar bunyi saat gelombang bunyi,
yaitu getaran di udara atau medium lain, sampai ke gendang
telinga manusia. Batas frekuensi bunyi yang dapat didengar
oleh telinga
manusia
kira-kira dari 20 Hz sampai 20 kHz pada amplitudo umum dengan berbagai variasi
dalam kurva responsnya. Suara di atas 20 kHz disebut ultrasonik
dan di bawah 20 Hz disebut infrasonik.
Gelombang bunyi terdiri dari molekul-molekul udara yang bergetar maju-mundur. Tiap
saat, molekul-molekul itu berdesakan di beberapa tempat, sehingga menghasilkan
wilayah tekanan tinggi, tapi di tempat lain merenggang, sehingga menghasilkan wilayah
tekanan rendah. Gelombang bertekanan tinggi dan rendah secara bergantian
bergerak di udara, menyebar dari sumber bunyi. Gelombang bunyi ini
menghantarkan bunyi ke telinga manusia,Gelombang bunyi adalah gelombang
longitudinal.
Ketika diafragma bergerak radial keluar, diafragma
ini memampatkan udara yang langsung ada di depannya. Pemampatan ini menyebabkan
tekanan udara bertambah sedikit di atas tekanan normal. Daerah yang tekanan
udaranya bertambah disebut rapatan. Rapatan ini bergerak
menjauh dari pengeras suara pada kecepatan bunyi. Rapatan ini mirip dengan
daerah rapatan pada kumparan-kumparan dalam gelombang longitudinal pada slinki.
Setelah menghasilkan rapatan, diafragma membalik arah gerakannya menjadi radial
ke dalam. Gerakan diafragma ke dalam menghasilkan suatu daerah yang dikenal
sebagai renggangan. Renggangan ini menyebabkan tekanan udara sedikit lebih
kecil daripada tekanan normal. Rengangan ini mirip dengan daerah renggangan
pada kumparan-kumparan dalam gelombang longitudinal pada slinki. Renggangan
merambat menjauh dari pengeras suara pada kecepatan bunyi.
Gambar 3.1 Diafragma pengeras suara bergerak : (a)
radial keluar, (b) radial ke dalam
Sifat-sifat bunyi pada dasarnya sama dengan sifat-sifat gelombang
longitudinal, yaitu dapat dipantulkan (refleksi), dibiaskan (refraksi),
dipadukan (interferensi), dilenturkan (difraksi) dan dapat diresonansikan.
·
Resonansi
Bunyi
Resonansi adalah peristiwa ikut bergetarnya suatu benda karena ada benda
lain yang bergetar dan memiliki frekuensi yang sama atau kelipatan bilangan
bulat dari frekuensi itu. Resonansi sangat bermanfaat dalam kehidupan
sehari-hari. Misalnya, resonansi bunyi pada kolom udara dapat dimanfaatkan
untuk menghasilkan bunyi. Berdasarkan hal tersebut, maka dapat dibuat berbagai macam
alat musik. Alat musik pada umumnya dibuat berlubang agar terjadi resonansi
udara sehingga suara alat musik tersebut menjadi nyaring. Contoh alat musik itu
antara lain: seruling, kendang, beduk, ketipung dan sebagainya.
Resonansi sangat penting di dalam dunia musik. Dawai tidak dapat
menghasilkan nada yang nyaring tanpa adanya kotak resonansi. Pada gitar
terdapat kotak atau ruang udara tempat udara ikut bergetar apabila senar gitar
dipetik. Udara di dalam kotak ini bergerak dengan frekuensi yang sama dengan
yang dihasilkan oleh senar gitar. Udara yang mengisi tabung gamelan juga akan
ikut bergetar jika lempengan logam pada gamelan tersebut dipukul. Tanpa adanya
tabung kolom udara di bawah lempengan logamnya, Anda tidak dapat mendengar
nyaringnya bunyi gamelan tersebut. Reonansi juga dipahami untuk mengukur
kecepatan perambatan bunyi di udara.
Untuk mengetahui proses resonansi, kita tinjau dua garputala yang saling
beresonansi seperti ditunjukkan pada Gambar 3.4.
Gambar
3.4. Dua garputala yang saling beresonansi
Jika
garputala dipukul, garputala tersebut akan bergetar. Frekuensi bunyi yang
dihasilkan bergantung pada bentuk, besar, dan bahan garputala tersebut.
Apabila pada kolom udara yang terletak di atas permukaan air
digetarkan sebuah garputala, molekul-molekul di dalam udara tersebut akan
bergetar. Perhatikan Gambar 3.5.
Gambar
3.5. Sebuah kolom udara di atas permukaan air digetarkan oleh sebuah garputala
·
Syarat terjadinya reronansi, yaitu:
a. pada
permukaan air harus terbentuk simpul gelombang;
b. pada
ujung tabung bagian atas merupakan perut gelombang.
Peristiwa resonansi terjadi sesuai dengan getaran udara pada pipa organa
tertutup. Jadi, resonansi petama akan terjadi jika panjang kolom udara di atas
air ¼ λ, resonansi ke dua ¾ λ, resonansi ke tiga 5/4 λ, dan seterusnya.
Kolom udara pada percobaan penentuan resonansi di atas berfungsi sebagai
tabung resonator. Peristiwa resonansi ini dapat dipakai untuk mengukur
kecepatan perambatan bunyi di udara. Agar dapat terjadi resonansi, panjang kolom
udaranya adalah
l = (2n-1)¼λ dengan n = 1, 2,3,... dst.
Berdasarkan penjelasan tersebut, dapat ditentukan bahwa resonansi
bertuturutan dapat Anda dengar apabila suatu resonansi dengan resonansi
berikutnya memiliki jarak Δl = ½ λ.
Jika frekuensi garputala diketahui, cepat rambat gelombang bunyi di udara
dapat diperoleh melalui hubungan:
v= λf ....................................................(3.7)
Peristiwa resonansi juga dapat menimbulkan masalah dalam kehidupan
sehari-hari. Misalnya, gelas piala bertangkai bisa pecah bila diletakkan
didekat penyanyi yang sedang menyanyi. Hal ini terjadi karena gelas memiliki
frekuensi alami yang sama dengan suara penyanyi sehingga gelas mengalami
resonansi dan mengakibatkan pecahnya gelas tersebut. Peristiwa resonansi juga
dapat menyebabkan runtuhnya jembatan gantung jika frekuensi hentakan kaki
serentak orang yang berbaris di atas jembatan gantung sama dengan frekuensi
alami jembatan sehingga jembatan akan berayun hebat dan dapat menyebabkan
runtuhnya jembatan.
Daftar Pustaka
Alonso,
Marcello & Edward J. Finn. 1980. Dasar-Dasar
Fisika Universitas. Erlangga. Jakarta
2011.
Buku Penuntun Praktikum Fisika Dasar .
Universitas Pakuan. Bogor
Hilliday,
David & Robert Resnick. 1985. Fisika.
Erlangga. Jakarta