Materi Bunyi

BUNYI

Pengertian Bunyi

Bunyi adalah sesuatu yang dihasilkan dari suatu getaran. Bunyi termasuk gelombang longitudinal yang merambat lurus kegala arah dari sumber tersebut.

Syarat terjadinya dan terdengarnya bunyi adalah

a.        Ada sumber bunyi (benda yang bergetar)

b.       Ada medium (zat antara untuk merambatnya bunyi)

c.        Ada penerima bunyi yang berada di dekat atau dalam jangkauan sumber bunyi

Sifat – sifat bunyi :

1.      Bunyi memerlukan zat perantara untuk merambat

2.      Cepat rambat bunyi diudara bergantung pada suhu udara. Semakin tinggi suhu udara maka semakin besar cepat rambat bunyi

3.      Cepat rambat bunyi tergantung pada medium perantara

4.      Bunyi dapat dipantulkan dan dapat dibelokkan.

Berdasarkan frekuensinya, bunyi dibedakan menjadi 3 yaitu :

1. Bunyi Infrasonik adalah bunyi yang frekuensinya < 20 Hz. bunyi ini tidak dapat didengarkan oleh manusia namun dapat didengarkan oleh laba-laba, jangkrik dan lumba-lumba.

2. Bunyi audiosonik adalah bunyi yang frekuensinya diantara  20 Hz - 20.000 Hz. bunyi jenis inilah yang dapat didengarkan oleh manusia.

3. Bunyi ultrasonik adalah bunyi yang frekuensinya  > 20.000 Hz. bunyi jenis ini juga tidak dapat di dengarkan manusia. hewan yang mampu mengarkan bunyi jenis ini adalan lumba2, jangkrik, anjing....dll

Bunyi infrasonik memiliki frekuensi kurang dari 20 Hz. Bunyi infrasonik hanya mampu didengar oleh hewan-hewan tertentu seperti jangkrik dan anjing. Bunyi yang memiliki frekuensi 20 - 20.000 Hz disebut audiosonik. Manusia dapat mendengar bunyi hanya pada kisaran ini. Bunyi dengan frekuensi di atas 20.000 Hz disebut ultrasonik. Kelelawar, lumba-lumba, dan anjing adalah contoh hewan yang dapat mendengar bunyi ultrasonik.Anjing adalah salah satu contoh hewan yang mampu menangkap bunyi infrasonik, audiosonik, dan ultrasonik (hingga 40.000 Hz). Anjing akan terbangun jika mendengar langkah kaki manusia walaupun sangat pelan. Hal ini menjadi alasan oleh sebagian orang untuk memanfaatkan anjing  sebagai penjaga rumah.  Kelelawar dapat mengeluarkan gelombang ultrasonik saat terbang. Selain anjing, kelelawar juga mampu memanfaatkan bunyi dengan baik. Pada malam hari, mata kelelawar mengalami disfungsi (pelemahan fungsi). Kelelawar menggunakan indera pendengarannya untuk "melihat". Kelelawar mengeluarkan bunyi ultrasonik sebanyak mungkin. Kemudian, kelelawar mendengarkan bunyi pantul tersebut untuk mengetahui letak suatu benda dengan tepat, sehingga kelelawar mampu terbang dalam keadaan gelap tanpa menabrak benda-benda disekitarnya. Mekanisme untuk memahami keadaan lingkungan dengan bantuan bunyi pantul ini sering disebut dengan sistem ekolokasi.

Kecepatan bunyi tergantung pada temperatur. Semakin rendah suhu lingkungan semakin besar kecepatan bunyi. Hal ini terbukti pada malam hari bunyi terdengar lebih jelas daripada siang hari. Pada siang hari gelombang bunyi dibiaskan ke arah udara yang lebih panas (ke arah atas) karena suhu udara di permukaan bumi lebih dingin dibandingkan dengan udara pada bagian atasnya. Berlawanan pada malam hari, gelombang bunyi dibiaskan ke arah yang lebih bawah karena suhu permukaan bumi lebih hangat dibandingkan dengan udara pada bagian atasnya.

Selain dipengaruhi oleh suhu, cepat rambat bunyi di udara juga dipengaruhi oleh medium.

Daftar medium yang paling cepat menghantar bunyi

 

 Nada Bunyi, Kuat Bunyi dan Warna Bunyi.

Nada Nada bunyi bergantung pada frekuensi sumber bunyi. Semakin tinggi frekuensi sumber bunyi, semakin tinggi nada bunyi yang dihasilkannya. Sebaliknya, semakin rendah frekuensi sumber bunyi, semakin rendah nada bunyi yang dihasilkannya.

Kuat Bunyi dan Desah

Nada adalah bunyi yang frekuensinya tetap. 

Desah adalah bunyi yang frekuensinya tidak teratur.

Kuat Bunyi (Intensitas Bunyi) adalah keras atau lemahnya bunyi yang terdengar.

Kuat bunyi bergantung pada amplitudo. Semakin besar amplitudo getaran sumber bunyi, semakin keras bunyi yang dihasilkan. Sebaliknya, semakin kecil amplitudo getaran sumber bunyi, semakin lemah bunyi yang dihasilkannya. Telinga manusia dapat mendeteksi bunyi dengan intensitas serendah 10^-12 W/m² dan setinggi 1 W/m². Tingkat Intensitas, β, dari bunyi didefinisikan dalam intensitasnya, I, sebagai berikut : (dalam dB) dimana I₀ adalah intensitas tingkat acuan, dan logaritma adalah dari basis 10. I₀ biasanya diambil dari intensitas minimum yang dapt didengar manusia (ambang pendengaran).

Karakteristik Bunyi

 Setiap gelombang bunyi memiliki frekuensi dan amplitudo yang berbeda meskipun perambatannya terjadi pada medium yang sama.

1) Tinggi rendah dan kuat lemah bunyi

Pada waktu memainkan alat musik kamu dapat menentukan tinggi rendahnya bunyi.

Kuat lemahnya suara ditentukan oleh amplitudonya.

Mersenne telah menyelidiki frekuensi yang dihasilkan oleh senar.

Frekuensi senar yang bergetar bergantung pada hal-hal berikut:

 Panjang senar, semakin panjang senar, semakin rendah frekuensi yang dihasilkan.

Tegangan senar, semakin besar tegangan senar, semakin tinggi frekuensi yang dihasilkan.

Luas penampang senar, semakin kecil penampang senar, semakin tinggi  frekuensi yang    dihasilkan.

Masssa jenis senar

Alat yang digunakan untuk menyelidiki hubungan antara frekuensi, panjang senar, tegangan senar,tebal senar dan bahan senar disebut sonometer

Hukum Marsenne 

Marsenne menyelidiki hubungan frekuensi yang dihasilkan oleh senar yang bergetar dengan panjang senar, penampang senar, tegangan, dan jenis senar. Faktor-faktor yang memengaruhi frekuensi nada alamiah sebuah senar atau dawai menurut Marsenne adalah sebagai berikut :
1) Panjang senar, semakin panjang senar semakin rendah frekuensi yang dihasilkan.
2) Luas penampang, semakin besar luas penampang senar, semakin rendah frekuensi

     yang  dihasilkan.
3) Tegangan senar, semakin besar tegangan senar semakin tinggi frekuensi yang

    dihasilkan.
4) Massa jenis senar, semakin kecil massa jenis senar semakin tinggi frekuensi yang

    dihasilkan.

2)Nada

Mengapa bunyi musik akan lebih enak didengarkan ? karena bunyi musik memiliki frekuensi getaran teratur yang disebut nada, sebaliknya bunyi yang memiliki frekuensi yang tidak teratur disebut desah.

        Beberapa deret nada yang berlaku standar

        Deret nada       : c       d       e       f       g       a       b      c

        Baca                :   do     re      mi    fa     sol     la      si    do

        Frekuensi        :  264   297   330   352  396    440   495 528

        Perbandingan :   24     27     30     32    36     40     45   48

3) Warna atau kualitas bunyi

     Pada saat bermain alat musik, kamu dapat membedakan bunyi yang bersumber dari alat musik gitar, piano dan lain-lain. Setiap musik akan mengeluarkan suara yang khas. Suara yang khas ini disebut kualitas bunyi atau yang sering disebut timbre. Begitu pula pada manusia, juga memiliki kualitas bunyi yang berbeda-beda, ada yang memiliki suara  merdu atau serak.

     Umumnya, sumber nada tidak bergetar hanya pada nada dasarnya, tetapi disertai pula oleh nada‑nada atasnya. Gabungan nada dasar dan nada‑nada atas menghasilkan bentuk gelombang tertentu untuk setiap sumber nada yang menunjukkan kualitas bunyi atau timbre dari sumber nada. Sebagai contoh, nada suling dan nada terompet pada frekuensi yang dibedakan bunyinya.

Cepat Rambat Bunyi 

Cepat rambat bunyi adalah jarak yang ditempuh oleh bunyi tiap satuan waktu. 

Faktor-faktor yang mempengaruhi cepat rambat bunyi

a.        Medium tempat gelombang bunyi itu dirambatkan

b.       Suhu

Cepat rambat bunyi pada beberapa medium :

Medium	Kecepatan (m/s)
Udara	340
Alkohol	1.240
Air	1.500
Kayu oak	3.850
Kaca	4.540
Besi	5.100

Suhu Udara (⁰ C)	Kecepatan (m/s)
0	332
15	340
25	347

Cepat rambat bunyi dirumuskan sebagai berikut :

V = s : t

Keterangan:
v = cepat rambat bunyi (m/s)
s = jarak yang ditempuh (m)
t = waktu tempuh (s)

Gambar: Rumus Cepat Rambat Bunyi

 

Contoh Soal Cepat Rambat Gelombang Bunyi

1.      Ledakan petasan terdengar 4 sekon setelah terlihat percikan api. Berapa laju rambat bunyi di udara saat itu jika jarak antara petasan dengan pengamat 1,2 km? (laju rambat cahaya di udara diabaikan)

Pembahasan
Diketahui: rambatan bunyi petasan di udara
t = 4 s
s = 1,2 km = 1.200 m
Ditanya: v = ...?

V = s : t
            = 1.200 m : 4 s
            = 300 m/s
Jadi, laju rambat bunyi di udara saat itu adalah 300 m/s.

Laju rambat bunyi di udara berbeda-beda pada suhu yang berbedabeda. Moll dan Van Beek menyelidiki laju bunyi di udara dengan cara berikut.

2. Di atas dua bukit yang berjarak 17 km ditempatkan sebuah meriam. Percobaan dilakukan pada malam hari agar terlihat nyala api yang keluar dari mulut meriam sewaktu ditembakkan.
Dengan mencatat selisih waktu antara nyala api yang terlihat dan bunyi yang terdengar, orang dapat menentukan waktu yang diperlukan bunyi untuk merambat dari satu bukit ke bukit yang lain. Menurut pengamatan, selisih waktu itu 50 detik.
Dengan menggunakan rumus berikut ini.
V = s : t
Maka
V = 17.000 m : 50 s
    = 340 m/s

Waktu yang digunakan cahaya untuk merambat dari satu bukit ke bukit lain dapat diabaikan karena laju cahaya jauh lebih besar daripada laju bunyi. Samakah laju bunyi di udara pada berbagai suhu? Berdasarkan penyelidikan, tiap kenaikan suhu 1^oC, laju bunyi di udara bertambah 0,6 m/s.
Jadi, laju bunyi terhadap suhu dapat dirumuskan sebagai berikut.
vt = v0 + 0,6 t
vt = laju pada t^oC
v0 = laju pada 0^oC

Resonansi

Resonansi adalah peristiwa ikut bergetarnya suatu benda karena pengaruh getaran benda lain yang frekuensinya sama.

Syarat resonansi adalah :

-          Frekuensi benda yang bergetar sama dengan frekuensi sumber getar

-          Adanya selaput tipis, misalnya udara

-          Panjang kolom udara merupakan bilangan ganjil dari ¼ panjang gelombang.

Contoh peristiwa resonansi dalam kehidupan sehari – hari :

-          Gitar atau biola, bunyi yang ditimbulkan oleh senar gitar dan biola menjadi lebih kuat, disebabkan oleh resonansi  udara di dalam kotak gitar dan biola.

-          Gamelan, dapat mengeluarkan suara nyaring karena didalam gamelan itu terdapat resonansi udara

-          Seruling, apabila ditutup akan mengeluarkan suara yang cukup keras, hal ini disebabkan adanya resonansi udara di dalam seruling.

-          Bedug, dapat mengeluarkan bunyi yang keras karena resonansi kolom udara dalam bedug.

-          Harmonika, bunyi yang dihasilan harmonika menjadi kuat karena resonansi kolom udara dalam harmonika tersebut.

Tahukah kamu mengapa kentongan menghasilkan bunyi yang lebih keras dari pada

kayu yang tidak berongga ketika dipukul? Mengapa bentuk gitar listrik berbeda dengan gitar

biasa? Apa fungsi kotak udara pada gitar biasa? Jawaban pertanyaan ini akan berkaitan

dengan resonansi. Untuk memahami resonansi, lakukan kegiatan berikut.

Ikut bergetarnya udara yang ada di dalam kentongan setelah dipukul mengakibatkan

bunyi kentongan terdengar semakin keras. Hal inilah yang disebut resonansi. Resonansi

dapat terjadi pada kolom udara. Bunyi akan terdengar kuat ketika panjang kolom udara

mencapai kelipatan ganjil dari ¼ panjang gelombang (λ) bunyi.

Yang dirumuskan   l = 2n - 1   λ 

                                          4

 Resonansi kolom udara ternyata telah dimanfaatkan oleh manusia dalam berbagai alat musik, antara lain pada gamelan, alat musik pukul, alat musik tiup, dan alat musik petik/ gesek.

Apakah pada telinga manusia juga memanfaatkan prinsip resonansi?  Ketika kita berbicara, kita dapat mengatur suara menjadi lebih tinggi atau rendah. Organ yang berperan dalam pengaturan terjadinya suara adalah pita suara dan kotak suara yang berupa pipa pendek. Pada saat kita berbicara pita suara akan bergetar, Getaran itu diperkuat oleh udara dalam kotak suara yang beresonansi dengan pita suara pada frekuensi yang sama. Akibatnya, amplitudo lebih besar sehingga kita dapat mendengar suara yang nyaring.

Telinga manusia memiliki selaput tipis. Selaput itu mudah sekali bergetar apabila di luar terdapat sumber getar meskipun frekuensinya tidak sama dengan selaput gendang telinga. Selaput tipis sangat mudah beresonansi, sehingga sumber getar yang frekuensinya lebih kecil atau lebih besar dengan mudah menyebabkan selaput tipis ikut bergetar. Prinsip kerja resonansi digunakan manusia karena memiliki beberapa keuntungan, misal dapat memperkuat bunyi asli untuk berbagai alat musik. Selain itu,  ada dampak yang merugikan dari efek resonansi, yaitu bunyi ledakan bom dapat memecahkan kaca walaupuan kaca tidak terkena langsung  bom, bunyi gemuruh yang dihasilkan oleh Guntur beresonansi dengan kaca jendela rumah sehingga bergetar dan dapat mengakibatkan kaca jendela pecah, serta bunyi kendaraan yang lewat di depan rumah dapat menggetarkan kaca jendela rumah.

Pemantulan Bunyi

Mengapa ketika berada di ruang tertutup suara terdengar lebih keras daripada di ruang terbuka? Mengapa jika kita berteriak pada tebing seperti ada yang meniru suara kita?

Apakah suara ini dipantulkan ?

Macam-macam bunyi pantul

a) Bunyi pantul yang memperkuat bunyi asli

 Apabila kita berbicara di dalam ruangan kecil, suara yang terdengar akan lebih keras

dibandingkan dengan berbicara di ruang terbuka, misalnya di lapangan. Mengapa hal itu

terjadi? Hal ini disebabkan jarak sumber bunyi dan dinding pemantul berdekatan sehingga

selang waktu antara bunyi asli dan bunyi pantul sangat kecil. Antar bunyi akan terdengar

bersamaan dengan bunyi asli dan bunyi asli terdengar lebih keras tetapi tidak jelas.

b) Gaung atau kerdam

Jika kamu mengucapkan suatu kata dalam ruang gedung yang luas, kamu akan mendengar kata tersebut kurang jelas. Mengapa hal itu terjadi? Bunyi seperti ini disebut gaung atau kerdam, misalnya ketika kamu mengucapkan fisika.

Bunyi asli   : Fi – si – ka

Bunyi pantul   : ........Fi.... si..... ka

Bunyi yang terdengar jelas : Fi .....................ka

Jadi, gaung atau kerdam adalah bunyi pantul yang sebagian terdengar bersama-sama dengan bunyi asli sehingga bunyi asli terdengar tidak jelas. Bagaimana cara menghindari terjadinya gaung? Untuk menghindari terjadinya gaung, pada dinding ruangan yang besar harus dilengkapi peredam suara.

Peredam suara terbuat dari bahan karet busa, karton tebal, karpet, dan bahan-bahan lain yang bersifat lunak. Biasanya bahan-bahan tersebut sering kita jumpai di gedung bioskop, studio TV atau radio, aula, dan studio rekaman.

c) Gema

Apabila kamu berteriak di lereng gunung atau lapangan terbuka, maka kamu akan mendengar bunyi pantul yang persis sama seperti bunyi asli dan akan terdengar setelah bunyi asli.

Bunyi asli   : Fi- si- ka

Bunyi pantul  : Fi- si- ka

Bunyi yang terdengar  : Fi- si- ka

Hal ini terjadi karena bunyi yang datang ke dinding tebing dan bunyi yang dipantulkannya

memerlukan waktu untuk merambat. Jadi, gema adalah bunyi pantul yang terdengar sesudah bunyi asli.

Hukum pemantulan bunyi 

a.        Bunyi datang, bunyi pantul, dan garis normal terletak pada bidang yang sama

b.       Sudut datang sama dengan sudut pantul

Manfaat Pemantulan Bunyi

Pemantulan bunyi dapat dimanfaatkan antara lain untuk :

1. menentukan cepat rambat bunyi di udara,
2. melakukan survei geofisika untuk men­deteksi lapisan‑lapisan batuan yang mengandung minyak bumi, mendeteksi cacat dan retak pada logam, dan,
3. mengukur ketebalan pelat logam.

Perhitungan Jarak Sumber Bunyi dengan Bidang Pantul

karena lintasan bunyi pantul merupakan gerak bolak balik maka jarak sumber dengan bidang pantul sama dengan separuhnya

s = jarak tempuh gelombang bunyi (m)

v = cepat rambat gelombang bunyi (m/s)
t = waktu tempuh gelombang bunyi (t)

 Contoh :

Diketahui cepat rambat gelombang bunyi di udara adalah 340 m/s. Sebuah kapal memancarkan bunyi sonar ke dasar laut. Jika 4 sekon kemudian orang di dalam kapal dapat mendengarkan bunyi pantulannya. Hitung kedalaman laut tersebut...?

t   = 4 s
v  = 340 m/s
s  = (v x t) / 2 = (340 x 4) / 2

                       = 680 m

Sistem Sonar

Pernahkah kamu melihat anjing menggerakkan telinganya? Anjing sering menggerakkan telinga ketika melakukan pelacakan atau berburu. Beberapa mamalia akan menggunakan daun telinga mereka untuk mengarahkan suara ke dalam saluran pendengarannya. Sistem ini disebut sistem sonar yaitu sistem yang digunakan untuk mendeteksi tempat dalam melakukan pergerakan dengan deteksi suara frekuensi   tinggi (ultrasonik). Sonar atau Sound Navigation and Ranging merupakan suatu metode penggunaan gelombang ultrasonik untuk menaksir ukuran, bentuk, dan kedalaman benda benda,

Daun telinga membantu hewan untuk menentukan arah dari mana suara tersebut datang dan akan dapat mendeteksi suara samar. Mengapa bentuk telinga pada manusia dan kelelawar berbeda? Tahukah kamu bagaimana kelelawar?

Kelelawar merupakan hewan yang mampu mendengarkan bunyi ultrasonik dengan frekuensi diatas 20.000 Hz, Kelelawar ini dapat mengeluarkan gelombang ultrasonik pada saat ia terbang. Gelombang yang dikeluarkan akan dipantulkan  kembali oleh benda-benda atau binatang lain yang akan dilewatinya dan diterima oleh suatu alat yang berada di tubuh kelelawar, kemampuan kelewar untuk menentukan lokasi  ini disebut dengan ekolokasi.

Untuk terbang dan  berburu, kelelawar akan memanfaatkan bunyi yang frekuensinya tinggi,

kemudian mendengarkan gema yang dihasilkan. Pada saat kelelawar mendengarkan gema,

kelelawar tidak dapat mendengar suara lain selain dari yang dipancarkannya sendiri. Lebar

frekuensi yang mampu didengar oleh makhluk ini sangat sempit, yang lazimnya menjadi

hambatan besar untuk hewan ini karena adanya Efek Doppler.

 Berdasarkan Efek Doppler, jika sumber bunyi dan penerima suara keduanya tak bergerak (jika dibandingkan dengan benda lain), maka penerima akan menentukan frekuensi yang sama dengan yang dipancarkan oleh sumber suara. Akan tetapi, jika salah satunya bergerak, frekuensi yang diterima akan berbeda dengan yang dipancarkan. Dalam hal ini, frekuensi suara yang dipantulkan dapat jatuh ke wilayah frekuensi yang tidak dapat didengar oleh kelelawar. Dengan demikian, kelelawar tentu akan menghadapi masalah karena tidak dapat mendengar gema suaranya dari lalat yang sedang bergerak.

Berdasarkan kenyataan, kelelawar dapat menyesuaikan frekuensi suara yang dikirimkannya terhadap benda bergerak seolah sang kelelawar telah memahami Efek Doppler.  Misalnya, kelelawar mengirimkan suara berfrekuensi tertinggi terhadap lalat yang bergerak menjauh sehingga pantulannya tidak hilang dalam wilayah tak terdengar dari rentang suara. Kelelawar akan dapat mendengar dan  menentukan posisi dari berbagai benda yang ada di sekitarnya. Sistem ini juga dimiliki oleh lumba-lumba dan paus. Untuk memahami materi ini, kita dapat menganalisis visualisasi proses ekolokasi yang terjadi pada kelelawar.

Efek Doppler adalah efek berubahnya frekuensi yang terdengar oleh pendengar karena gerak sumber bunyi atau pendengar. Jika sumber bunyi mendekati pendengar, maka pendengar akan menerima getaran yang lebih banyak sehingga frekuensi bunyi lebih tinggi. Sebalik­nya, jika sumber bunyi menjauhi pendengar, pendengar akan menerima getaran lebih sedikit sehingga frekuensi bunyi lebih rendah, tetapi frekuensi asal tidak berubah.

Manfaat Gelombang Bunyi dalam Kehidupan Sehari-hari

 Manfaat Gelombang Bunyi diantaranya:
1. Komunikasi manusia dan beberapa jenis makhluk lainnya.
2. Mendeteksi adanya penyakit tumor.
3. Penyelidikan otak.
4. Penyelidikan Hati dan liver
5. Menghancurkan batu ginjal.
6. Mendeteksi janin, jenis kelamin dan perkembangannya.
7. Mengukur kedalaman laut.
8. Mendeteksi keberadaan ranjau.
9. Mencari kapal tenggelam.
10. Mendeteksi letak palung laut
11. Mengukur panjang gua.
12. Memperkirakan jarak antara dua tempat.
13. Kacamata orang tunanetra.
14. Mendeteksi adanya kelompok ikan di laut.
15. Mendeteksi kandungan minyak bumi.
16. Mendeteksi keretakan pada logam.
17. Membersihkan permata, komponen elektronika dan bagian-bagian mesin yang halus.

Sumber:

http://www.artikelmateri.com/2016/02/gelombang-bunyi-pengertian-adalah-sifat-jenis-rambat-pemantulan-manfaat.html