BAB II DASAR TEORI
D. Materi
1. Pengertian bunyi
Pada saat memetik gitar, memukul gendang, dan berbicara, akan terasa getaran. Akan tetapi, jika benda-benda itu tidak bergetar, bunyi pun tidak ada. Jadi, dapat disimpulkan bahwa sumber bunyi adalah getaran.
Bunyi merupakan gelombang. Bunyi merambat ke segala arah, melalui udara sekitarnya. Kita dapat mendengar suara lonceng pada jarak tertentu karena lonceng menggetarkan udara di sekitarnya. Getaran membentuk pola rapatan dan renggangan pada udara.
Pola rapatan dan renggangan ini menggetarkan udara di dekatnya dan menjalar ke segala arah. Ketika getaran udara sampai di gendang telinga, informasi akan disampaikan ke otak. Hal itulah yang menyebabkan kita dapat mendengar bunyi.
Berdasarkan arah getarnya, gelombang dibedakan menjadi dua, yaitu gelombang transversal dan gelombang longitudinal. Bunyi termasuk gelombang longitudinal.
a. Bunyi merambat melalui zat perantara
Bunyi hanya dapat merambat jika ada udara. Selain dapat merambat melalui udara (zat gas), gelombang bunyi juga dapat merambat melalui zat padat dan zat cair. Denngan kata lain, gelombang bunyi merambat melalui zat perantara atau medium
b. Cepat rambat bunyi
Dengan bantuan alat seismograf, para ahli gempa dapat mendeteksi getaran gempa bumi. Getaran lebih kuat jika jarak lebih dekat pada sumber getaran. Dari contoh tersebut, kita 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)
Oleh karena bunyi merupakan bentuk gelombang, dapat dituliskan:
dengan:
T = periode bunyi (s)
λ = panjang gelombang bunyi (m)
Dengan dua persamaan di atas kita dapat menghitung cepat rambat bunyi pada suatu tempat atau menentukan jarak jika cepat rambat bunyi diketahui.
Tabel 1. Cepat Rambat Bunyi pada Beberapa Material dengan Suhu 20oC dan Tekanan 1 atm
No. Material Kecepatan (m/s)
1 Udara 343 2 Udara (10oC) 331 3 Helium 1.005 4 Hidrogen 1.300 5 Air 1.440 6 Air laut 1.560
7 Besi dan Baja 5.000
8 Gelas 4.500
9 Aluminium 5.100
Zat padat merambatkan bunyi lebih cepat daripada zat cair dan zat cair lebih cepat merambatkan bunyi daripada gas.
c. Frekuensi gelombang bunyi
Sayap nyamuk dapat bergetar kurang lebih 1.000 kali setiap sekon sehingga menghasilkan suara yang unik. Jadi, setiap sekon terjadi 1.000 gelombang bunyi merambat di udara. Banyaknya gelombang bunyi setiap sekon disebut frekuensi.
Semakin besar frekuensi gelombang bunyi, berarti semakin banyak pola rapatan dan renggangan, sehingga bunyi akan terdengar semakin tinggi nadanya.
Bedasarkan hasil penelitian para ahli, 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.
2. Nada
Banyaknya gelombang tiap satu sekon ada yang tetap/tertentu, ada yang tidak tetap/tertentu. Bunyi alat musik adalah salah satu contoh dari bunyi yang frekuensinya tetap/tertentu. Bunyi kendaraan di jalan, frekuensinya tidak tetap/tertentu sehingga tidak enak untuk didengar. Gelombang bunyi yang frekuensinya tetap/tertentu disebut nada, sedangkan gelombang bunyi yang frekuensinya tidak tetap/tertentu disebut desah.
Pada nada dikenal nada tinggi dan nada rendah. Semakin besar frekuensi maka semakin tinggi nadanya. Begitu pula sebaliknya, semakin rendah frekuensi maka semakin rendah pula nadanya. Dengan kata lain, tinggi rendahnya nada ditentukan oleh frekuensi.
a. Frekuensi nada pada senar
Jika kita sedang memetik gitar, jari kita tidak pernah diam untuk mendapatkan suatu nada yang diharapkan. Kita sudah mengetahui setiap kunci nada memiliki frekuensi yang berbeda-beda. Jadi, perpindahan jari tangan 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 kita sudah mengurangi panjang tali dan bagian masa tali yang bergetar. Akibatnya, frekuensi akan naik.
b. Keras lemah bunyi bergantung pada amplitudo
Ketika seseorang memukul garputala dengan lemah, simpangan maksimum getarannya hanya kecil sehingga bunyinya lemah. Jika dipukul dengan kuat, simpangan maksimum getarannya juga besar dan bunyi pun terdengar lebih keras. Simpangan maksimum disebut amplitudo. Jadi, keras lemahnya bunyi ditentukan oleh amplitudo.
c. Desah
Suara ombak di pinggir pantai memiliki frekuensi yang tidak tetap/tertentu. Gelombang bunyi yang frekuensinya tidak tetap/tertentu
disebut desah. Contoh lain dari desah adalah bunyi angin, bunyi kendaraan bermotor, dan suara mesin.
3. Resonansi kolom udara
Resonansi adalah peristiwa ikut bergetarnya suatu benda karena getaran benda lain. Syarat terjadinya resonansi adalah frekuensi yang sama dengan sumber getarnya.
Misalkan dengung pertama terjadi pada kolom udara sepanjang 20 cm. Hal itu berarti pada panjang kolom udara itu terjadi resonansi udara. Resonansi udara ini terjadi jika panjang kolom udara merupakan kelipatan ganjil panjang gelombang sumber bunyi atau garpu tala (λ), yaitu , , dan seterusnya. Jika resonansi pertama terjadi pada kolom udara sepanjang 20 cm, maka panjang gelombangnya dapat ditentukan sebagai berikut.
= 20 cm
λ = 20 cm x 4 = 80 cm = 0,8 m
Karena panjang gelombang λ = 0,8 m dan frekuensi sumber bunyi f = 400 Hz, maka besar cepat rambat bunyi di udara di tempat adalah
v = λf = 0,8 x 400 Hz = 320 m/s
Jadi, dengan percobaan resonansi udara kamu dapat menentukan cepat rambat bunyi di udara. Resonansi pada contoh di atas adalah resonansi pertama (L1). Resonansi
pertama, kedua, ketiga, dan seterusnya dapat terjadi dengan syarat sebagai berikut. Syarat agar terjadi resonansi pertama : panjang kolom udara =
Syarat agar terjadi resonansi kedua : panjang kolom udara =
4. Pemantulan gelombang bunyi
a. Pemantulan bunyi pada kehidupan sehari-hari
Pemantulan gelombang bunyi 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 debagai berikut.
[ ] dengan:
s = jarak yang akan ditentukan (m) v = cepat rambat bunyi (m/s)
t = waktu yang digunakan untuk menempuh dua kali perjalan (s) b. Gaung atau Kerdam
Gaung atau kerdam adalah bunyi pantul yang hanya terdengar sebagian bersamaan dengan bunyi asli.
Gema adalah bunyi pantul yang terdengar beberapa saat setelah bunyi asli.
19