Sifat-Sifat Gelombang Bunyi

A.   Definisi Gelombang Bunyi

Gelombang bunyi merupakan salah satu contoh gelombang mekanik yang perambatannya memerlukan medium. Medium perambatan bunyi dapat berupa zat gas (misalnya udara), zat cair (misalnya air) dan zat padat (misalnya besi).  Bunyi termasuk gelombang longitudinal. Bunyi dihasilkan oleh getaran dari suatu benda, misalnya dawai, membran dan udara.

Berdasarkan frekuensinya, gelombang bunyi dapt dibedakan menjadi:

-     Infrasonik     : frekuensi < 20 Hz

-     Audiosonik    : frekuensi 20 Hz sampai 20.000 Hz

-     Ulatrasonik   : frekuensi > 20.000 Hz

B.   Intensitas Bunyi

Intensitas bunyi merupakan energi bunyi yang dipindahkan tiap satuan luas  tiap satuan waktu. Intensitas bunyi dapat diukur dengan sound level meter (SLM).

Intensitas bunyi juga dapat dimaknai daya yang dipancarkan tiap satuan luas. Intersitas dapat dinyatakan dengan:

I=P/A

keterangan:

I= intensitas bunyi (W/m²)

P= daya (W)

A= luas penampang (m²)

Bila bunyi memancar ke segala arah dan sama besar, maka luas daerah yang dilingkupi  berupa luas permukaan bola. Besarnya luas permukaan bola, A adalah: 4πr² , sehingga,

I=P/4πr²

Dari persamaan tersebut dapat dipahami bahwa intensitas bunyi pada suatu tempat berbanding terbailik dengan kuadrat jaraknya dari sumber bunyi.

Anda tentu pernah mendengarkan bel sekolah, misalnya sebagai berikut:

Bila anda semakin jauh dari sumber bunyi, tentu suara yang anda dengar semakin lemah. Intensitas bunyi pada dua tempat yang berbeda memenuhi persamaan:

I₂/I₁=r₁²/r₂²

keterangan:

I₁ = intensitas bunyi dari pendengar 1 (w/m²)

I₂ = intensitas bunyi dari pendengar 2 (w/m²)

r₁ = jarak pendengar 1 dari sumber bunyi (m)

I₂ = jarak pendengar 2 dari sumber bunyi (m)

Untuk penjelasan secara audiovisual, silahkan perhatikan video berikut ini:

C.   Taraf Intensitas Bunyi

Intensitas bunyi yang dapat didengar oleh manusia berkisar dari 10^-12 W/m² sampai 1 W/m^2. Intensitas bunyi sebesar 10^-12 W/m² merupakan intensitas bunyi minimum yang masih dapat didengar manusia yang disebut intensitas ambang pendengaran.

Logaritma perbandingan intensitas suatu bunyi terhadap intensitas ambang disebut taraf intersitas bunyi. Taraf intesitas bunyi sering disebut kenyaringan atau tingkat kebisingan dengan satuan desibel (dB). Besarnya taraf intersitas bunyi sesuai persamaan:

TI=10 log (I/I₀)

keterangan:

TI = taraf intensitas bunyi (dB)

I= intensitas bunyi (W/m²)

I₀= intensitas ambang =10^-12 W/m²

Semakin banyak sumber bunyi, maka kenyaringan yang dihasilkan semakin besar. Taraf intersitas beberapa  sumber bunyi sesuai persamaan:

TI_n=TI₁+10 logn

keterangan:

TI_n = taraf intensitas sebanyak n sumber bunyi (dB)

TI₁ = taraf intensitas sebanyak 1 sumber bunyi (dB)

n = jumlah sumber bunyi (dB)

Semakin jauh jarak suatu tempat dari sumber bunyi, maka intensitasnya semakin lemah. Karena intensitas berbanding lurus dengan taraf intensitas, maka semakinjauh letak suatu tempat dari sumber bunyi, taraf intensitasnya semakin lemah. Taraf intensitas bunyi pada jarak tertentu dari  sumber bunyi memenuhi persamaan:

TI₂=TI₁ - 20 (log r₂ - log r₁)

keterangan:

TI₂ = taraf intensitas pada jarak 2 dari sumber bunyi (dB)

TI₁ = taraf intensitas pada jarak 1 dari sumber bunyi (dB)

r₁ = jarak 1 dari sumber bunyi (m)

I₂ = jarak 2 dari sumber bunyi (m)

D.   Sifat-sifat Gelombang Bunyi

a.    Efek Doppler

Apabila kita menjumpai mobil pemadam yang membunyikan sirine bergerak mendekati kita, maka frekuensi bunyi yang kita dengar semakin kuat, sebaliknya bila mobil tersebut menjauhi kita, maka frekuensi sirine yang kita dengar semakin lemah. Peristiwa tersebut sering disebut efek Doppler. 

Efek Doppler merupakan peristiwa berubahnya frekuensi bunyi yang diterima pendengar karena berubahnya jarak sumber bunyi terhadap pendengar. Besarnya frekuensi yang diterima pendengar pada peristiwa efek Doppler memenuhi persamaan:

f_p/f_s= (v-v_p)/(v-v_s)

keterangan:

f_p = frekuensi yang diterima pendengar (Hz)

f_s = frekuensi sumber bunyi (Hz)

v = cepat rambat bunyi di udara (m/s)

v_p = kecepatan gerak pendengar (m/s)

v_s = kecepatan gerak sumber bunyi (m/s)

b.   Resonansi

Resonansi merupakan peristiwa bergetarnya suatu benda akibat benda lain yang bergetar karena keduanya memiliki frekuensi alamiah yang sama. Contoh peristiwa resonansi misalnya dua ayunan yang sama panjang, bila salah satu ayunan digerakkan, maka ayunan kedua juga ikut bergerak; dua garpu tala yang mempunyai frekuensi sama, bila yang satu digetarkan maka yang lain ikut bergetar. Pada sebuah tabung resonansi dapat terjadi pada kolom udara dengan panjang ¼λ, ¾λ, 1¼ λ …dst dari sumber getarnya.

Sebagai panduan praktikum, ada dapat menggunakan lembar kerja siswa berikut ini.

c.    Pelayangan

Pelayangan (beats) adalah peristiwa perubahan frekuensi bunyi akibat interferensi dua gelombang bunyi dengan perbedaan frekuensi yang kecil. Pelayangan merupakan fenomena yang menerapkan prinsip interferensi gelombang. Dua gelombang bunyi akan saling berinterferensi sehingga tingkat suara pada posisi tertentu naik dan turun secara bergantian. Bunyi hasil pelayangan akan terdengan keras-pelas-keras-pelan secara bergantian. Frekuensipelayangan memenuhi persamaan:

f_p = |f₁ – f₂|

keterangan:

f_p =  frekuensi pelayangan (Hz)

f₁ =  frekuensi 1 (Hz)

f₂ =  frekuensi 2 (Hz)

E.    Pemanfaatan Gelombang Bunyi

Pemanfaatan gelombang bunyi diantaranya adalah:

a.    Sonar (Sound Navigation and Rangging): Teknik menentukan benda di dasar laut dengan memanfaatkan gelombang bunyi. Misalnya: mendeteksi keberadaan karang, kapal karam, kapal selam, sekelompok ikan.

b.    Bidang Medis: USG (Ultra Sonography) digunakan untuk pencitraan janin atau tumor dalam tubuh

c.    Bidang Industri: bor ultrasonic digunakan untuk menentukan bentuk dan ukuran lubang pada logam dan gelas.

d.    Seismograf: menentukan letak pusat gempa.

Untuk mengukur kompetensi anda, silahkan kerjakan soal sifat-sifat gelombang bunyi berikut ini.

 

Soal Gelombang Bunyi - ProProfs » Online test maker

Semoga bermanfaat.