Bunyi

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 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 telinga kita maka informasi akan disampaikan ke otak. Hal itulah yang menyebabkan kaita dapat mendengar bunyi. Berdasarkan arah getarnya, gelombang dibedakan menjadi dua, yaitu gelombang transversal dan gelombang longitudinal. Karena dalam perambatannya gelombang bunyi membentuk pola rapatan dan renggangan, gelombang bunyi merupakan gelombang longitudinal. Gelombang bunyi 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.

Cepat Rambat Bunyi

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).

Oleh Karena bunyi merupakan suatu bentuk gelombang, dapat dituliskan:

Dengan : 

T = periode bunyi (s),

λ = panjang gelombang bunyi(m),

Dengan menggunakan Persamaan (13–1) dan Persamaan (13–2) kamu dapat menghitung cepat rambat bunyi pada suatu tempat atau menentukan jarak suatu peristiwa jika cepat rambat bunyi diketahui.

Contoh Soal 1 :

Setelah terjadi kilat, 10 sekon kemudian terdengar suaranya. Jika kecepatan bunyi di tempat itu 340 m/s, berapakah jarak pendengar ke sumber bunyi?

Penyelesaian:

Diketahui :

t = 10 sekon,

v = 340 m/s.

Ditanyakan: jarak pendengar ke sumber bunyi (s)

Jawab:

s = vt

s = (340 m/s)(10 s) = 3.400 meter

Jadi, jarak pendengar ke sumber bunyi adalah 3.400 meter.

Contah Soal 2:

Gelombang bunyi merambat di udara dengan kecepatan 300 m/s. Jika panjang gelombangnya 25 cm, berapakah frekuensi gelombang tersebut?

Penyelesaian:

Diketahui : 

v = 300 m/s

λ = 25 cm = 0,25 m

Ditanyakan: frekuensi gelombang (f)

Jawab: 

v=λ f

f = v  

      λ

= 300 m/s

     0,25m

= 1.200 Hz

Jadi, frekuensi gelombang tersebut adalah 1.200 Hz.

Cepat rambat bunyi di udara berbeda dengan cepat rambatbunyi pada zat padat. Bunyi yang merambat melalui rel kereta api (yang merupakan zat padat) lebih cepat dibandingkan dengan bunyi yang merambat melalui udara. 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. Kecepatan rambat gelombang bunyi pada beberapa medium disajikan dalam tabel  berikut.

No.	Material	Kecepatan(m/s)
1.	Udara	343
2.	Udara (10C)	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
10.	Kayu Keras	4.000

Zat padat merambatkan bunyi lebih cepat daripada zat cair dan zat cair lebih cepat merambatkan bunyi daripada gas.

Frekuensi Gelombang 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. Semakin besar frekuensi gelombang bunyi, berarti, semakin banyak pola rapatan dan renggangan. Sehingga bunyinya akan terdengar semakin nyaring (nadanya lebih tinggi). Gambar di bawah ini memperlihatkan pola rapatan dan renggangan untuk dua frekuensi yang berbeda.

(a) frekuensi tinggi dan
(b) frekuensi rendah.

Telinga manusia dapat mendengar bunyi pada rentang frekuensi tertentu.  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. Ilustrasi daerah frekuensi yang dapat didengar oleh berbagai makhluk diperlihatkan pada gambar. Pada gambar memperlihatkan daerah frekuensi yang dapat dipancarkan dan diterima oleh berbagai makhluk di dunia ini. 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.

Nada

Gelombang bunyi yang frekuensinya teratur disebut nada, sedangkan gelombang bunyi yang frekuensinya tidak teratur disebut desah. Pada nada dikenal nada tinggi dan nada rendah. Tinggi rendahnya nada ditentukan oleh frekuensi. Semakin tinggi frekuensinya, jarak rapatan dan renggangannya semakin pendek. Jarak rapatan dan renggangan yang berdekatan disebut panjang gelombang, 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. Frekuensi nada yang lainnya dapat ditentukan menggunakan perbandingan sebagai berikut.

C	D	E	F	G	A	B	C
24	27	30	32	36	40	45	48

Mengacu pada deretan nada dan perbandingan frekuensi pada tabel  maka nada-nada yang akan diketahui frekuensinya dapat dibandingkan dengan nada yang sudah diketahui frekuensinya. Misalnya,

a. frekuensi nada C berbanding frekuensi nada E adalah: f_C : f_E = 24 : 30,

b. frekuensi nada C berbanding frekuensi nada G adalah: f_C : f_G = 24 : 36.

Contoh Soal :
Jika diketahui nada A sebesar 440 Hz, hitunglah frekuensi nada G.
Penyelesaian:
Dari deretan nada dan frekuensi pada tabel diperoleh perbandingan frekuensi nada A dan G adalah 40 : 36.
Jadi,
f_A : f_G = 40 : 36
440 : f_G = 40 : 36
Dengan perkalian silang diperoleh
f_G × 40 = 440 Hz × 36
f_G = 15 .840Hz
              40
f_G = 396 Hz
Jadi, frekuensi dasar G adalah 396 Hz.

Resonansi
Resonansi adalah peristiwa ikut bergetarnya suatu benda karena getaran benda lain. Syarat terjadinya resonansi adalah frekuensi yang sama dengan sumber getarnya. 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.

Pemantulan Gelombang Bunyi
Pemantulan gelombang bunyi memenuhi Hukum Pemantulan yang menyatakan sebagai

berikut.

• Bunyi datang, garis normal, dan bunyi pantul terletak pada satu bidang datar.
• Sudut bunyi datang sama dengan sudut bunyi pantul.

Pada ruangan kecil, bunyi yang datang pada dinding dengan bunyi yang dipantulkan sampai ke telingamu hampirbersamaan 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 ½ t. 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).

Contoh Soal :

Prinsip pemantulan bunyi digunakan untuk mengukur kedalaman laut. Bunyi pantul terdengar 0,2 sekon setelah bunyi aslinya. Jika cepat rambat bunyi dalam air laut 1.500 m/s, hitunglah kedalaman air laut tersebut.

Penyelesaian:

Diketahui: t = 0,2 sekon, v = 1.500 m/s

Ditanyakan: kedalaman air laut (s)?

Jawab:

s = 150 meter
Jadi, kedalaman laut tersebut adalah 150 meter dari permukaan laut.

Gaung atau Kerdam

Kita 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.

Gema

Jika dinding pemantul sangat berjauhan, bunyi pantul akan terdengar beberapa saat setelah bunyi asli. Kejadian ini disebut gema. Misalnya, jika kita 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.