#BelajarDariRumah: Manfaat Gelombang Bunyi

Bahan #BelajarDariRumah, Maman Wijaya, 2020, mamanwjy@gmail.com, www.mamanwijaya.com

.

Apa itu Spektrum Frekuensi Bunyi?

Frekuensi bunyi sangat beragam, mulai dari yang sangat rendah sampai ke yang sangat tinggi. Deretan bunyi yang diurutkan berdasarkan frekuensinya disebut spektrum frekuensi bunyi. Dari beberapa penyelidikan diketahui ternyata spektrum frekuensi bunyi sangat lebar, terentang dari hampir nol sampai puluhan ribu hertz. Para ahli mengelompokan frekkuensinya setidaknya menjadi 3 golongan, yaitu daerah infrasonik, daerah audiosoniki, dan daerah ultrasonik.

.

.

Dalam komunikasi melalui bunyi, telingan berfungsi sebagai mic pada sistem pengeras suara. Telinga menangkap gelombang bunyi dan meneruskannya dalam bentuk isyarat-isyarat tertentu ke dalam otak. 

Selanjutnya otak menganalisisnya mengenai tiga hal, yaitu mengenai tinggi rendahnya nada, keras lemahnya bunyi, dan kualitasnya. Bila gelombang bunyi yang mengenai telinga berfrekuensi rendah, misalnya 50 hertz, maka kita akan mendengar nada rendah. Bila frekuensinya 12.000 hertz (nada tinggi), kita akan mendengar nada tinggi.

Telinga manusia dalam kondisi normal mampu mendengar bunyi yang frekuensinya antara 20 hertz sampai 20.000 hertz. Daerah bunyi pada rentang frekuensi ini disebut audiosonik. Bunyi yang frekuensinya kurang dari 20 hertz yang disebut infrasonik dan yang lebih dari 20.000 hertz yang disebut ultrasonik, tidak dapat di dengar. Dengan kata lain, misalnya bila bunyi yang sampai ke telinga kita itu frekuensinya 10 hertz atau 25.000 hertz, kita tidak akan merasakan kesan bunyi apa-apa.

Makhluk hidup yang mampu mendengar infrasonik diantaranya adalah jengkrik dan anjing. Ultrasonik dapat didengar dan dihasilkan oleh kelelawar dan lumba-lumba. Kelelawar memanfaatkan ultrasonik untuk mendeteksi mangsanya dan benda-benda lain selama terbang di kegelapan malam.

Cara kerjanya mirip ketika kita menggunakan lampu senter di kegelapan malam. Gelombang ultrasonik yang dihasilkannya dipancarkan ke segala arah, dan ketika mengenai suatu benda, misalnya mangsanya, gelombang ultrasonik tersebut akan akan dipantulkan. Gelombang pantulnya diterima kembali oleh kelelawar, dan kelelawar dapat mengetahui letak mangsanya itu. Persis seperti cara kerja mata kita yang menangkap pantulan sinar lampu senter dari obyek yang kita sinari.

.

.

Binatang lain yang memanfaatkan gelombang ultrasonik adalah Lumba-lumba. Lumba-lumba berkomunikasi satu dengan yang lain menggunakan ultrasonik. Walaupun mereka terpisah sangat jauh, misalnya di dua samudra yang berbeda, mereka mampu berkomunikasi. Coba pikirkan bagaimana caranya, apakah prinsip kerjanya sama seperti kita berkomunikasi sesama teman menggunakan suara yang keluar dari mulut dan mendengar suara teman melalui telinga?

Apakah Tinggi Nada itu?

Tinggi nada atau biasa juga disebut pitch bunyi sering kita dengar dalam dunia musik, seperti misalnya nada do, re, mi, fa, so, la, si, do. Nada re lebih tinggi dari nada do dan nada mi lebih tinggi daripada nada re, dan seterusnya, sehingga rangkaian nada do-re-mi-fa-so-la-si-do, nadanya semakin tinggi. 

Jadi, tinggi rendahnya nada ditentukan oleh besar kecilnya frekuensi bunyi. Semakin besar frekuensi bunyi, semakin tinggi nadanya. Sebagai contoh, nada-nada dalam satu oktaf pada musik dan masing-masing frekuensinya dapat dilihat dalam tabel di bawah ini.

.

.

Pada peralatan musik, seperti pada Gitar, tinggi rendahnya nada dapat dihasilkan dengan cara talinya dikencangkan atau dikendorkan. Pada seruling, tinggi rendahnya nada dapat dihasilkan dari Panjang atau pendeknya seruling.

Cobalah petik beberapa kali salah satu senar gitar sambil kencangkan atau kendurkan talinya. Bagaimana kesan bunyi yang dihasilkannya? Tinggi mana nadanya antara tali yang kendur dengan yang kencang? Bagaimana pula frekuensinya, apakah tali yang kencang menghasilkan bunyi yang frekuensinya tinggi?

Orang Peru memiliki alat musik yang disebut Rondator.Diperlihatkan seseorang sedang meniup seruling. Seruling yang panjangnya berbeda-beda dideretkan menjadi satu rangkaian yang disebut rondador, alat musik asli orang Peru. Sejak zaman dahulu alat ini telah digunakan. 

.

.

Seruling yang lebih panjang menghasilkan bunyi dengan frekuensi lebih rendah, sehingga nadanya lebih rendah. Sebaliknya seruling yang lebih pendek menghasilkan bunyi dengan frekuensi lebih tinggi, sehingga nadanya lebih tinggi. Dari tinggi rendahnya nada itu dihasilkan musik yang mengalun merdu.

.

Apa yang disebut pelayangan bunyi?

Pernahkah mendengar bunyi yang mengeras dan melemah secara bergantian seperti suara sirine polisi? Juga, pernahkah mendengar dua sepeda motor sejenis yang dihidupkan bersamaan, dan dirasakan suatu kesan bunyi yang khas dari suara motor itu? Atau, pernahkah menekan dua tombol piano yang berdekatan secara bersamaan? Bagaimana bunyinya?

.

.

Bila dua atau lebih gelombang yang frekuensinya sama bertemu di satu titik, akan terjadi superposisi dan membentuk pola interferensi, dengan saling menguatkan di titik yang satu dan saling melemahkan di titik yang lainnya. Bila dua gelombang yang frekuensinya berbeda sedikit bertemu di satu titik, pada titik tersebut terjadi penguatan dan pelemahan secara bergantian.

Andaikan dua gelombang yang sedikit berbeda frekuensinya itu gelombang bunyi, maka yang terjadi di satu titik tertentu adalah penguatan dan pelemahan bunyi. Penguatan dan pelemahan bunyi yang terjadi secara periodik yang ditimbulkan oleh superposisi dua gelombang dengan sedikit perbedaan frekuensi disebut pelayangan, atau istilah lainnya beat.

Mengapa hal itu terjadi? Kita tinjau dua gelombang bunyi yang amplitudonya sama tetapi frekuensinya berbeda sedikit (kurang dari 10 Hz), misanya f₁ dan f₂ bertemu pada satu titik sehingga terjadi superposisi (Gambar 2.20) dan membentuk satu gelombang. Tampak bahwa gelombang hasil superposisi amplitudonya menguat dan melemah secara periodik, dan hal itulah yang menimbulkan bunyi melemah dan mengeras.

.

.

Apa itu Resonansi Bunyi?

Ikut bergetarnya suatu benda karena ada benda lain yang bergetar disebut resonansi. Bila yang beresonansi itu gelombang bunyi, disebut resonansi bunyi.

Resonansi hanya akan terjadi bila frekuensi alamiah getaran benda sama dengan frekuensi getaran yang menyebabkannya. Misalnya, dua senar sonometer yang jenisnya sama direntangkan dengan tegangan yang sama, lalu yang satunya digetarkan, maka lama-kelamaan, tali yang satunya lagi akan ikut bergetar.

Prinsip resonansi ini sama seperti mengayun anak yang sedang main ayunan, dan yang mendorong ayunan tahu kapan ia harus mendorong dan kapan tidak mendorong agar ayunan tetap berayun. Artinya frekuensi ayunan harus sama dengan frekuensi pemberian gaya untuk mengayunkannya. Bila tidak, ayunan tidak akan berayun sebagaimana mestinya.

.

.

Prinsip resonansi bunyi telah banyak dimanfaatkan, misalnya untuk mengukur panjang gelombang bunyi, menguatkan bunyi pada alat-alat musik seperti pada gitar (memakai kotak udara), pada rebana, pada drum, atau pada kotak speaker. Speaker yang diwadahi kotak dimaksudkan agar udara yang ada di dalam kotak beresonansi sehingga menghasilkan bunyi yang lebih keras. Begitu juga kotak pada gitar. Dengan kedalaman kotak yang sesuai, bunyi yang dihasilkan akan lebih kuat.

.

Daftar Pustaka

• Beiser, A. & The How Liong. (1999). Konsep Fisika Modern, Edisi Keempat. Jakarta : Erlangga.
• Giancoli, G. (1991). Physics, Principles with Applications. London : Prentice-Hall International, Inc.
• Halliday & Resnick, (Pantur Silaban & Erwin Sucipto). Fisika. Jakarta : Erlangga.
• Johnson, G.P & Barr, B., Leyden, M. (1984). Physical Science. London : Addison-Wesley Publishing Company.
• Kartiasa, N. ((1996). Fisika 1 Untuk Sekolah Menengah Umum Kelas 1. Jakarta : Depdikbud.
• Widyadara. (1999). Ilmu Pengetahuan Populer, Jilid 5. Jakarta : Widyadara.
• Wijaya, Maman, dkk. (2002). Fisika untuk SMA Kelas 1, 2, dan 3. Bandung : Rosdakarya.

.

.

Bagi teman-teman yang mempunyai tulisan atau karya yang bisa bermanfaat buat para pembaca dan ingin dipublikasikan di website ini, bahan bisa kirim ke email: mamanwjy@gmail.com. Terima kasih.