BUNYI

MATERI Infrasonik, Ultrasonik, dan Audiosonik Bunyi dihasilkan oleh benda yang bergetar, frekuensi bunyi tergantung pada seberapa cepat sumber bunyi bergetar. Frekuensi yang dihasilkan sumber bunyi akan menentukan apakah bunyi tersebut dapat didengar oleh penerima atau tidak. Jenis bunyi berdasarkan frekuensinya dapat dilihat dalam tabel berikut ini: Jenis Bunyi Frekuensi (Hz) Yang dapat mendengar Penggunaan Infrasonik < 20 Anjing, jangkrik Bunyi yang tidak didengar manusia Audiosonik 20 – 20.000 Manusia Alat hiburan, komunikasi Ultrasonik > 20 Kelelawar Mengukur ke dalaman laut, mencari lokasi ikan, USG (ultrasonografi) Jenis bunyi berdasarkan sifat frekuensinya dapat dilihat dalam tabel berikut ini: Jenis Sifat frekuensinya Contoh Nada Teratur Alat music Desah Tidak teratur Suara angin, napas orang Dentum Frekuensi sangat tinggi Petir, bom, petasan Tinggi rendahnya bunyi dipengaruhi oleh frekuensi. Jika frekuensi besar, maka bunyi tinggi, demikian sebaliknya. Keras lemahnya bunyi dipengaruhi oleh amplitudo. Jika amplitudo besar, naka bunyi keras, demikian sebaliknya. Karakteristik gelombang bunyi Bagaimana proses terjadinya bunyi?       Gelombang bunyi merupakan gelombang longitudinal. Bunyi ditimbulkan oleh benda yang bergetar. Syarat bunyi dapat didengar antara lain : 1.    Ada sumber bunyi; semua benda  yang bergetar dengan frekuensi audiosonik. 2.    Terdapat medium perantara, yaitu zat padat, cair, dan gas. 3.    Indra pendengaran yang baik Proses terjadinya bunyi dapat dinyatakan dengan diagram berikut: Akibat getaran sumber bunyi (lonceng), tekanan udara di seki-            tar sumber bunyi berubah-ubah. Perubahan tekanan ini akan di- teruskan ke udara disekelilingnya sehingga usikan dari sumber bunyi dapat merambat ke segala arah. Perambatan usikan ini di- namakan gelombang bunyi. Perubahan tekanan mengakibatkan adanya udara yang renggang dan mampat. Pola mampatan dan renggangan yang terjadi akan sesuai dengan getaran sumber bunyi dan arah getaran usikan. Pada penjalaran gelombang bunyi di udara, arah getar usikan sama dengan arah perambatan gelom- bang. Jadi, di dalam udara gelombang bunyi merupakan gelombang longitudinal. Selama bertahun-tahun, ahli saraf Universitas Brown James Simmons membuat dokumentasi perburuan mangsa oleh kelelawar dengan terbang berkelompok atau secara individu. Satu pertanyaan yang ingin ia jawab, kenapa kelelawar tak pernah menabrak benda yang dilaluinya atau menabrak kawannya? Dalam sebuah makalah yang diterbitkan dalam Proceedings of the National Academy of Sciences edisi awal, para ilmuwan melaporkan kelelawar memancarkan frekuensi suara yang mendeteksi gerakan dan hambatan sekitar. Mereka menemukan kelelawar membuat template mental dari setiap siaran dan gema untuk membedakan pantulan echo benda satu dengan lain. Penelitian ini penting untuk desain sistem sonar radar yang lebih baik dengan memanfaatkan kemampuan alami kelelawar. Kelelawar memiliki kemampuan menggunakan gema sebagai pengidentifikasi objek tak kelihatan. Para peneliti ini menyusun jaringan rantai dari langit-langit ke lantai. Mereka menguji kemampuan kelelawar cokelat besar pada berbagai jalur penerbangan dan mengubah kondisi jala dengan cepat. Mikrofon radio mini dilekatkan pada kepala kelelawar untuk merekam suara mereka. Mikrofon lainnya ditempatkan di ruangan pencatat gema. Gerakan kelelawar difilmkan dengan kamera resolusi tinggi. Tim segera sadar kelelawar dihadapkan dengan gema tumpang tindih. Itu bisa menciptakan kebingungan mencari lokasi hambatan dan bisa memproduksi benda tidak nyata. "Ketika ada banyak hambatan dalam lingkungan, kelelawar memancarkan suara dengan cepat," kata Mary Bates, mahasiswa pasca sarjana tahun keempat di Brown. "Itu tidak bisa menunggu suara lain kembali sebelum memperbarui citra." Kelelawar mengatasi kebingunan ini dengan membuat sebuah template, atau mental sidik jari, berdasarkan pancaran suara dan gema. Dengan cara itu, kelelawar hanya perlu sedikit mengubah frekuensi dari siaran untuk membuat echo template yang tak sesuai dengan aslinya. Tim menemukan kelelawar mengubah pancaran frekuensi tak lebih dari 6 Kilohertz. "Mereka sudah berevolusi, sehingga mereka bisa terbang dalam kekacauan," kata Simmons, profesor ilmu syaraf. "Kalau tidak, mereka akan menabrak pohon dan cabang." Medium untuk merambat sampai ke pendengar. Bunyi Gelombang bunyi didengar apabila ada zat antara atau merambat melalui zat antara berupa gas atau udara, zat Cair dan zat padat. Bunyi yang senantiasa kita dengar ber- asal dari sumber bunyi yang merambat melalui udara. Oleh karena itu, di dalam ruang hampa gelombang bunyi tidak dapat didengar. Hal ini dapat dibuktikan dengan percobaan Bel listrik. Resonansi Bagaimana terjadinya resonansi?       Jika kamu memetik senar pada sebuah gitar, maka kamu akan mendengar bunyi. Kelihatannya yang tampak bergetar hanyalah senar yang dipetik. Apabila diamati lebih seksama, ternyata tidak hanya senar gitarnya yang bergetar, tetapi udara dalam gitar juga ikut bergetar. Justru getaran udara inilah yang menyebabkan kamu dapat mendengarkan bunyi gitar. Peristiwa ikut bergetarnya udara dinamakanRESONANSI. Untuk mengamati terjadinya gejala resonansi, ikuti animasi berikut ini. Animasi 1 Resonansi pada ayunan sederhana terjadi, jika A diayunkan, Hanya C yang ikut berayun seirama dengan A. Jika B diayunkan Hanya D yang ikut berayun seirama dengan B. Jadi hanya ayunan yang panjang benangnya sama atau frekuensinya sama yang ikut Berayun(bergetar). ket : klik bandul ( objectnya ) Untuk mengamati resonansi pada garpu tala, maka letakkan Dua buah garpu tala. Dengan frekuensi yang berbeda.misal garpu tala A frekuensinya 330 Hz dan garpu tala B 440 Hz. Jika garpu Tala A dipukul, apakah garpu tala B ikut bergetar juga? Bagaimana kalau garpu tala B diganti frekuensinya menjadi 330 Hz? Apakah garpu tala B ikut bergetar? sesuai dengan syarat resonansi, maka seharusnya garpu tala B juga ikut bergetar. ket : klik gambar tangannya Animasi 2 Laju Bunyi Bagaimana menentukan cepat rambat bunyi di suatu medium?        Cepat rambat bunyi tergantung pada keadaan medium, misalnya cepat rambat bunyi di udara berbeda dengan cepat rambat bunyi di logam. Jika suatu meriam di tembakkan, penerima yang berada di kejauhan akan melihat kilatan cahaya dan beberapa saat kemudian baru mendengar bunyi meriamnya. Saat terlihatnya kilatan cahaya itu dapat dianggap bersamaan dengan saat mulai menjalarnya bunyi.  Dengan mengukur selang waktu antara terlihatnya kilatan cahaya dan terdengarnya bunyi, dapat ditentukan waktu tempuh bunyi. Jika jarak antara meriam dan penerima adalah  s dalam satuan meter, waktu tempuh bunyi (t) dalam satuan sekon, maka cepat rambat bunyi (v) dalam satuan m/s adalah sebagai berikut:      v =  s/t    atau    s  =  v x t    atau   t = s/v  Dari hasil pengukuran cepat rambat bunyi di udara dan air. Tampak bahwa cepat rambat bunyi  tergantung pada mediumnya. Selain itu, cepat rambat bunyi tergantung pada suhu medium. Jika mediumnya sama tetapi suhunya berbeda, maka cepat rambatnya juga berbeda. Sesuai dengan tabel berikut : Tabel cepat rambat bunyi diberbagai medium                              Pada suhu yang sama Medium Cepat rambat bunyi pada suhu 200C (m/s) Udara 340 Alkohol 1240 Air 1500 Kaca 4540 Besi 5100  Dari tabel terlihat cepat rambat bunyi pada zat padat adalah paling cepat. Bagaimana bentuk gelombang bunyi? Bentuk gelombang bunyi dapat dilihat dengan menggunakan sebuah osiloskop. Bunyi ditangkap oleh mikropon dan diubah menjadi sinyal tegangan listrik, lalu bentuk gelombangnya ditampilkan pada layar osiloskop. Bentuk gelombangnya tampak seperti gelombang longitudinal. Panjang gelombang bunyi adalah jarak antara dua regangan (atau rapatan) yang berdekatan. Untuk gelombang bunyi, berlaku persamaan seperti gelombang lainnya, yaitu: Cepat rambat Bunyi ( m/s) = Panjang gelombang (m) X Frekuensi (Hz) Secara matematis dirumuskan : v = l . f V = laju gelombang bunyi (m/s), l = panjang gelombang bunyi (m), f = ferkuensi bunyi ( Hertz) Penerapan Bunyi Adakah hewan yang dapat mendengar Bunyi Infrasonik dan Ultrasonik Jangkrik dan anjing dapat mendengar bunyi infrasonik. Anjing juga dapat mendengar bunyi ultrasonic. Karena anjing dapat mendengar bunyi infrasonik dan ultrasonic yang tidak dapat didengar oleh manusia, maka anjing disebut hewan yang pendengarannya sangat tajam dan digunakan oleh manusia sebagai penjaga rumah. Kelelawar selain bisa mendengar bunyi infrasonik juga dapat memancarkan gelombang ultrasonik. Pancaran ultrasonik memungkinkan kelelawar untuk menentukan jarak suatu benda terhadap dirinya berdasarkan selang waktu kembalinya pancaran ultrasonic, itulah sebabnya kelelawar yang terbang pada malam hari tidak pernah mengalami tabrakan, walaupun kelelawar tidak dapat melihat. Bagaimana penggunaan ultrasonik oleh manusia? Prinsip ultrasonic dimanfaatkan manusia untuk keperluan berikut ini: 1. Kacamata Tunanetra Prinsip pengiriman dan penerimaan pulsa ultrasonic pada kelelawar dimanfaatkan pada kacamata tunanetra. Kacamata ini dilengkapi dengan pengirim dan penerima pulsa ultrasonic. Penerima akan menghasilkan suatu bunyi tinggi atau rendah bergantung pada apakah benda yang memantulkan pulsa berada dekat atau jauh dari si tunanetra. Pesawat Supersonik   Pesawat Supersonik       Concorde adalah pesawat supersonik (pesawat dengan kecepatan suara) pertama yang diciptakan pada dekade 1950-an hasil kerjasama antara Inggris dan Perancis. Tambahan huruf ‘e’ pada nama Concorde diberikan Inggris sebagai ucapan terima kasih atas jasa Perancis dalam pembuatan pesawat ini. Concorde dioperasikan pertama kali tahun 1969. Salah satu hal unik dari pesawat ini adalah bagian hidungnya yang dapat dibengkokkan. Sekilas pembengkokkan hidung Concorde hanya seperti aksesoris saja. Namun ternyata, penekukan hidung ini (sudut penekukannya 12,5 derajat hingga 30 derajat) perlu dilakukan saat hendak mendarat agar hidung Concorde tidak menghalangi pandangan pilot ke arah landasan lapangan terbang dibawah. Concorde pernah mengalami kecelakaan pada 25 Juli 2000. Hal itu membuat orang-orang menyadari rentannya pesawat supersonik. Akhirnya, ditambah dengan mahalnya biaya operasional, sejak tahun 2003 pesawat Concorde tidak terbang lagi dan kedua maskapai yang mengoperasikannya (Air France dan British Airways) memensiunkan pesawat ini dari jajaran armadanya dan mengakhiri era penerbangan supersonik. Selama 20 tahun pertama penerbangan komersialnya, Concorde mengangkut 3,7 juta penumpang.Total jam terbang dari keseluruhan 13 pesawat Concorde yang ada sekarang sudah lebih dari 200.000 jam terbang. Dari jumlah itu, 140.000 jam di antaranya adalah  terbang di atas kecepatan suara. Pesawat ini juga mampu membawa 144 penumpang dengan kecepatan 2,04 mach (2.200 kilometer per jam) pada ketinggian 60.000 kaki. Itu artinya kecepatan Concorde 2 kalinya kecepatan suara, yakni 1.200 km/jam. Dengan kecepatan luar biasa ini, Concorde hanya membutuhkan waktu 2 setengah jam dari Paris ke New York. Padahal, rata-rata pesawat biasa menempuh jarak tersebut harus membutuhkan waktu lebih dari 7 jam. Etika menembus kecepatan luar biasa itu, Concorde akan mengeluarkan suara menggelegar yang disebut SONIC BOOM. Jika terjadi di atas daratan yang penuh dengan perumahan, pengaruh sonic boom dapat memecahkan kaca-kaca jendela rumah. Makanya, Concorde hanya diperbolehkan terbang dengan kecepatan luar biasa tersebut ketika sudah berada di atas Samudera Atlantik. Saat Concorde masih terbang di atas daratan Eropa dan Amerika, Concorde melaju dengan menggunakan kecepatan pesawat biasa, yaitu 600 km/jam. Mengukur ke dalaman Laut 1.      Mengukur ke dalaman Laut               Mengukur ke dalaman laut dapat ditentukan dengan teknik pantulan pulsa ultrasonik. Pulsa ultrasonic dipancarkan oleh instrument yang dinamakan fathometer. Ketika pulsa mengenai dasar laut, pulsa tersebut dipantulkan dan diterima oleh sebuah penerima. Dengan mengukur selang waktu antara saat pulsa ultrasonic dipancarkan dan saat pulsa ultrasonic diterima, kita dapat menghitung ke dalaman laut. Kedalaman laut dapat dihitung dengan rumus:         d=                           d d = kedalaman laut (m)    v = laju bunyi (m/s) t  = waktu  (sekon)       Teknik pemantulan ultrasonic juga dimanfaatkan pada pencarian geofisika, mendeteksi cacat dan retak pada logam, dan mengukur ketebalan plat logam. Bagaimana menentukan ke dalaman laut? Alat Fathometer mencatat selang waktu 4 sekon mulai dari pulsa ultrasonic dikirim sampai diterima kembali. Jika cepat rambat bunyi dalam air 1500 m/s. Tentukanlah ke dalaman air laut di bawah kapal! Penyelesaian: Diketahui : Cepat rambat bunyi v = 1500 m/s                  Selang waktu          t  = 4 sekon Ditanyakan: Kedalaman laut? Jawab :  Jarak yang ditempuh pulsa ultrasonic dapat dihitung dengan rumus jarak :              Jarak   =  Kecepatan  X  selang waktu                    S   = v  X  t                         = (1500 m/s)  x  ( 4 sekon)  =  6000 neter              Perhatikan, pulsa ultrasonic menempuh jarak pergi-pulang sehingga :              Kedalaman laut   = Penggunaan Ultrasonik dalam era modern! Penggunaan Ultrasonik dalam era modern! Dalam era modern dewasa ini, ultrasonic dapat diterapkan dalam berbagai bidang : Bidang Industri. Dalam industry, ultrasonic digunakan untuk: a)    meratakan campuran susu agar homogeny (campuran serba sama) b)    meratakan campuran besi dan timah yang dilebur dalam industri logam c)    mematikan kuman-kuman (sterilisasi) pada makanan yang diawetkan dalam kaleng. Bidang Kesehatan Dalam dunia kedokteran, gelombang ultrasonic digunakan untuk diagnosis dan pengobatan. a)    Diagnosis Dengan menggunakan konsep pemantulan bunyi, yaitu gelombang bunyi frekuensi tinggi diarahkan ke tubuh, dan gelombang masuk ke tubuh dipantulkan oleh organ-organ tubuh, struktur-struktur lainnya (seperti benjolan) dan luka dalam tubuh kemudian dideteksi. Hal-hal yang dapat dideteksi, antara lain: tumor, perkembangan janin, kerja katup jantung, ginjal, gumpalan cairan dalam tubuh, serta organ dalam yang tidak normal. Alat untuk mendiagnosis tersebut, disebut ultrasonographi (USG). Jejak-jejak pemantulan gelombang ultrasonic dapat ditampilkan pada layar monitor. Gelombang ultrasonic tidak berbahaya bagi organ tubuh jika dibandingkan dengan sinar-X b)    Pengobatan Gelombang ultrasonic dapat digunakan untuk pengobatan antara lain : penghancuran tumor, penghancuran batu ginjal dan terapi fisik, yaitu memberikan pemanasan local pada otot yang cidera. Sistem Pertahanan Ultrasonik dimanfaatkan dalam alat sonar (sound navigation and ranging) yaitu sebuah alat detector di bawah air. misalnya, ultrasonic dipasang pada kapal pemburu untuk mengetahui posisi kapal selam atau sebaliknya dipasang pada kapal selam untuk mengetahui kedudukan kapal di permukaan laut. pengaruh resonansi pada alat musik Tampilan : Sampai sejauh manakah pengaruh resonansi pada alat musik?         Beberapa alat musik yang berkaitan dengan bunyi menggunakan prinsip resonansi diantaranya gamelan, alat music pukul, alat musik tiup, dan alat musik petik/gesek. Apabila lempeng logam gamelan dipukul, getarannya menyebabkan Udara yang ada di bawahnya ikut bergetar atau beresonansi Sehingga menghasilkan nada yang lebih tinggi.                                                                 Gendang dan tambur atau drum termasuk alat music pukul yang menggunakan selaput tipis. Di bagian sisi bawahnya diberi lubang agar udara di dalamnya bebas bergetar. Apabila gendang atau tambur dipukul, selaput tipisnya bergetar dan udara di dalamnya beresonansi. Termasuk alat music tiup adalah seruling, terompet, clarinet, dan seksofon. Apabila ditiup, kolom udara di dalamnya beresonansi. Sumber : Kanginan, Martheen. 2002. Sains Fisika 2A untuk SMP Kelas VIII. Jakarta : Erlangga Purwanto, Budi. 2007. Sains Fisika 2 : Konsep dan Penerapannya untuk kelas VIII SMP dan MTs. Solo : Tiga Serangkai http://www.e-dukasi.net