Sinopsis
Bunyi ada disekeliling kita. Dalam bahagian ini, anda akan dapat membezakan bunyi melalui keamatan dan frekuensinya yang membezakan bunyi dari segi kekuatan dan kenyaringannya. Selain itu, anda juga dapat mengkaji fenomena resonans dan kejadian-kejadian yang berlaku akibatnya. Perbezaan kualiti bunyi oleh alat-alat muzik yang berbeza juga akan dibincangkan.
Hasil Pembelajaran
1. Menerangkan bagaimana bunyi dihasilkan
2. Mengaitkan keamatan bunyi dengan kekuatannya
3. Mengaitkan frekuensi dengan kenyaringan
4. Membincangkan bagaimana konsep gelombang bunyi dan resonans digunakan untuk menerangkan kualiti bunyi yang dihasilkan oleh alat-alat muzik yang berbeza.
9.1 Bunyi dan gelombang membujur
Gelombang bunyi ialah sejenis gelombang membujur yang boleh merambat melalui pepejal, cecair dan gas. Maka gelombang bunyi dirujuk sebagai gelombang membujur kerana molekul-molekul udara (zarah-zarah medium) bergerak dalam arah yang selari dengan arah gerakan gelombang. Hasil getaran membujur seperti itu adalah disebabkan oleh mampatan dan regangan udara.
Tenaga dipindahkan oleh getaran molekul-molekul udara dalam siri mampatan dan rengangan udara. Gelombang bunyi memerlukan medium tertentu untuk ianya bergerak. Oleh itu gelombang bunyi tidak dapat merambat dalam keadaan vakum. Gerakan perambatan molekul-molekul udara ini menghasilkan gelombang dengan halaju v, panjang gelombang l dan frekuensi gelombang λ di mana
v = fλ 9.2 Keamatan dan kenyaringan
Bunyi adalah gelombang yang mempunyai amplitud, atau tinggi. Amplitud pengukuran tenaga gelombang, lebih besar tenaga gelombang lebih tinggi amplitudnya. Bila amplitud meningkat, keamatan bunyi juga meningkat. Keamatan adalah amaun tenaga yang dipunyai bunyi dalam satu ruang. Bunyi mempunyai keamatan yang tinggi dalam kawasan yang lebih kecil.Oleh itu, bunyi yang mempunyai keamatan yang tinggi adalah lebih kuat. Membesarkan amplitud bunyi, membuat ia nyaring. Mengecilkan amplitud, bunyi akan menjadi perlahan.
Amplitud gelombang berkait dengan jumlah tenaga yang dibawanya. Gelombang dgn amplitud yang tinggi membawa jumlah tenaga yang besar. Gelombang dengan amplitud yang kecil membawa jumlah tenaga yang kecil.
Bunyi dengan keamatan yang tinggi adalah lebih nyaring. Keamatan bunyi relatif diberi dalam unit bel (B). Skala keamatan yang lebih kecil didapati dengan menggunakan unit yang lebih kecil, decibels (dB).
Bunyi dan nilai desibel
Punca bunyi Desibel
Boeing 747 140
Siren Pertahanan Awam 130 Tukulan penukul 120 Konsert rock 110 Pengetam rumput 100 Motorsikal 90 Penyedut hampagas 70 Perbualan 60 Lampu isyarat 50 Bunyi hingar 40 T e k a n a n
Bisikan 30
9.3 Frekuensi dan kelangsingan
Langsing membezakan antara bunyi yang rendah dan tinggi. Bila seorang penyanyi
menyanyi dengan not yang berlainan, kita boleh mendengar perbezaan antara dua bunyi itu kerana kelangsingannya adalah berbeza.
Frequensi adalah bilangan gelombang dalam satu unit masa di mana satu jarak
gelombang adalah satu mampatan dan satu regangan. Apabila seorang penyanyi menyanyi dengan not yang sama, kita dengar lagu itu berbeza kerana frekuensinya berlainan.
Unit frekuensi adalah hertz. Satu hertz adalah bilangan kitaran satu mampatan dan satu regangan dalam satu saat. Bunyi tinggi mempunyai frekuensi tinggi sementara bunyi rendah mempunyai frekuensi rendah. Contohnya, petir mempunyai frekuensi 50 hertz, sementara wisel mempunyai frekuensi 1,000 hertz.
Hanya gelombang bunyi antara 20 Hz to 20 kHz memulakan impuls saraf yang diterjemahkan oleh otak manusia sebagai bunyi. Jika f lebih rendah daripada 20 Hz adalah dalam kawasan infrasonik (e.g gelombang yang hasilkan oleh gempa bumi, angin dan pola angin) di mana beberapa sesetengah binatang seperti gajah dan lembu boleh mendengar dan memberi amaran awal tentang gangguan cuaca contohnya Bunyi yang lebih daripada 20 kHz adalah kawasan gelombang ultrasonic. Gelombang ultrasonik boleh dikesan oleh binatang-binatang seperti anjing (melebihi 45 kHz, kucing 70 kHz, kelawar 100kHz)
9.4 Resonan
Apabila satu alat muzik dipetik atau dipalu; ia akan bergetar. Tenaga akan dipindahkan kepada alat itu dan ia akan bergetar dengan satu frekuensi yang dipanggil frekuensi
aslinya.
Satu objek yang bergetar dengan frekuensi aslinya boleh memaksa objek kedua yang mempunyai frekuensi asli yang sama untuk bergetar sama. Keadaan ini dinamakan
Gelas yang pecah Jambatan runtuh
Sebuah gelas mempunyai frekuensi asli yang mana ianya bergetar. Seorang penyanyi boleh memecahkan gelas tersebut dengan menyanyi dengan not yang sama frekuensi. Frekuensi yang sama ini menyebabkan tenaga dipindahkan daripada bunyi ke gelas sehingga getaran sangat kuat lalu ia pecah. Ini dinamakan resonans.
Jambatan ini direka bentuk dengan satu frekuensi asli yang sama dengan frekuensi yang dihasilkan oleh bunyi yang melaluinya. Hasilnya, setiap kali angin bertiup, jambatan itu akan mula berguling dan berayun, menghasilkan resonan yang tidak dapat dikawal disebabkan frekuensi asli ini. Dua bulan selepas pembinaan pada akhir tahun 1940's, gerakan ini menyebabkan jambatan runtuh dengan dramatik sekali.
9.5 Mengesan gelombang tekanan
Oleh kerana gelombang bunyi terdiri daripada pengulangan pola tekanan tinggi dan tekana rendah yang bergerak melalui medium, ia kadang kala dikenali juga sebagai
gelombang tekanan.
Jika pengesan, (telinga manusia atau alat ciptaan manusia) digunakan untuk mengesan gelombang bunyi, ia boleh mengesan peruabahan dalam gelombang tekanan apabila bunyi memberi kesan terhadap alat pengesan. Bila gelombang tekanan sampai ke telinga, satu siri kawasan tekanan tinggi dan rendah memberi kesan kepada gegendang telinga Ketibaan berterusan kawasan tekanan tinggi dan rendah menyebabkan gegendang telinga kepada gerakan getaran
Tekanan bunyi boleh diukur menggunakan mikrofon di udara dan hydrofon di air. Unit SI untuk tekanan bunyi adalah pascal (simbol: Pa).
Hydrofon Mikrofon
9.6 Kualiti bunyi
Bunyi mempunyai kualiti yang membenarkan telinga untuk mengenal pasti bunyi bunyi-bunyi yang mempunyai nada, kekuatan dan frekuensi yang berlainan. Alat-alat muzik yang berlainan mempunyai kualiti bunyi yang berlainan.
Bunyi sebagai gelombang tekanan
T e k a n a n C: mampatan R: regangan Masa
9.7 Menghasilkan musik
Alat-alat muzik menghasilkan bunyi dalam berbagai cara, namum setiap alat musik menggunakan beberapa ciri-ciri asas bunyi.
Fizik kepada muzik mengkaji bagaimana bunyi yang menarik dan sedap boleh dihasilkan oleh aktiviti bertali, instrumen turus udara and alat genderang (percussion). Muzik boleh dihasilkan hanya dengan kita meniup tabung uji yang mempunyai turus-tururs udara yang berlainan panjang
Alat muzik bertali, contohnya biola mempunyai empat tali. Setiap tali ditala kepada not-not berlainan. Ia dimain samada menggunakan busur atau dipetik menggunakan jari. Alat muzik yang ditiup melalui jubir(mouthpiece) membolehkan pemuzik menekan injap-injap untuk mengubah panjang turus udara, lalu menghasilkan not-not berlainan.
Perbezaan musik dan bunyi bising
Bunyi mempunyai nada (pitch) yang boleh dikenalpasti, tone yang sedap, pola yang berulang-ulang (lihat rajah A). Bunyi bising tidak mempunyai nada, ton yang tidak enak dan tidak ada ritma (rajah B)
Latihan
• Perhatikan kejadian dan terangkan fungsi contoh bagaimana pembesar suara berfungsi?
• Mengapa panjang tali-tali pada piano berbeza?
• Mengapa gelas kaca pecah apabila beberapa not musik dihasilkan? • Bagaimanakah musik dan bunyi bising berbeza? dsb.
injap
jubir
Musik