Serba-Serbi Bunyi
Bunyi disebabkan
oleh benda yang bergetar. Di beberapa tempat, molekul-molekul udara didorong
hingga lebih berdekatan pada tekanan yang lebih tinggi (rapatan) dan di
beberapa tempat lain, molekul-molekul udara didorong hingga saling berjauhan
pada tekanan yang lebih rendah (renggangan).
Akan tetapi,
molekul-molekul udara hanya bergetar maju-mundur dan tidak merambat sepanjang
ruangan. Oleh karena itu, gelombang bunyi di udara merupakan gelombang
longitudinal yang mana terdiri dari rapatan dan renggangan.
Osiloskop
merupakan alat yang dapat digunakan untuk memantau bentuk suatu gelombang.
Bentuk gelombang yang ditampilkan dalam layar osiloskop terlihat seperti
gelombang transversal. Namun, terdapat rapatan dan renggangan. Panjang
gelombang bunyi adalah jarak antara dua renggangan atau rapatan yang berdekatan
yang terdiri dari satu bukit dan satu lembah.
Bunyi yang
merambat memerlukan zat antara (medium). Bunyi tidak dapat merambat melalui
vakum (hampa udara). Hampir semua zat dapat menghasilkan rapatan dan
renggangan. Oleh karena itu, bunyi dapat merambat melalui gas, zat cair dan zat
padat.
Bunyi merambat
paling baik dalam zat padat dan paling buruk dalam gas.
Bukti bunyi merambat
lebih baik dalam zat cair daripada dalam gas :
Saat kita melakukan
percobaan mendengar bunyi jam yang disegel dalam kaleng kedap air dan diletakkan
di dasar sebuah bejana kosong, hingga kemudian bejana diisi dengan air. Fakta
menunjukkan bawah bunyi detakan jam terdengar lebih jelas ketika bejana diisi
air.
Bukti bunyi merambat
lebih baik dalam zat padat daripada dalam gas :
Saat kita melakukan
percobaan mendengar suara lawan bicara melalui dua buah kaleng logam yang mana kedua
kaleng logam dihubungkan oleh seutas kawat tipis melalui lubang kecil pada
kedua kaleng logam. Fakta menunjukkan bawah suara lawan bicara kita saat
berbicara pelan pada jarak tertentu tidak dapat terdengar jika tanpa
menggunakan kedua kaleng logam yang dikenal sebagai telepon mainan itu.
Tiga syarat
terjadinya bunyi :
a. Ada benda yang
bergetar (sumber bunyi).
b. Ada zat antara
(medium) tempat merambatnya bunyi.
c. Ada penerima
yang berada di dekat atau dalam jangkauan sumber bunyi.
Telinga merupakan
indera pendengaran yang memiliki keterbatasan penerimaan bunyi. Sebaiknya
jangan berada di suatu tempat yang sangat bising dalam waktu lama karena akan
menyebabkan kerusakan pada indera pendengaran.
Kilat dan guntur
terjadi secara serentak. Namun, kita akan lebih dulu melihat cahaya kilat
sebelum beberapa detik kemudian kita mendengar suara guntur. Karena itu
disimpulkan bahwa untuk merambat dari sumber bunyi ke telinga memerlukan waktu.
Mengapa bunyi petir dapat didengar setelah sesaat
sebelum cahaya petir terlihat ?
Jawab :
Bunyi petir
(guntur) dan cahaya petir (kilat) terjadi serentak. Kecepatan cahaya jauh lebih
besar daripada kecepatan bunyi. Karena cepat rambat bunyi tidak terlalu besar
nilainya, maka saat terdengar bunyi petir tidak bersamaan dengan saat terjadinya
petir.
Cepat Rambat Bunyi
Cepat rambat bunyi
adalah hasil bagi jarak antara sumber bunyi dan pendengar dalam selang waktu
yang diperlukan untuk merambat.
Rumus :
v = s/t
Keterangan :
v adalah cepat
rambat bunyi (m/s)
s adalah jarak (m)
t adalah waktu (s)
Pengukuran cepat
rambat bunyi pertama kali dilakukan oleh Moll dan Van Beek, dua orang ilmuwan
yang berasal dari Belanda. Mereka melakukan percobaan dengan melakukan
penembakan meriam pada malam hari di puncak dua bukit yang terbentang jarak 17
km di antara kedua bukit. Salah seorang dari mereka melakukan penembakan
meriam, sedangkan seorang lagi menghitung waktu menggunakan stopwatch.
Untuk menghitung
pengaruh angin, mereka bekerja secara bergantian/ bertukar posisi. Hasil
perhitungan kedua pengamat diambil nilai rata-ratanya. Nilai rata-rata tersebut
adalah cepat rambat bunyi.
Mereka juga
melakukan percobaan pada berbagai suhu dan mendapatkan bahwa cepat rambat bunyi
di udara berbeda-beda di setiap suhu yang berbeda.
Semakin tinggi
suhu udara, maka semakin besar cepat rambat bunyi. Semakin rendah suhu udara,
maka semakin kecil cepat rambat bunyi.
Cepat rambat bunyi
tidak bergantung pada tekanan udara. Cepat rambat bunyi di tempat yang lebih
tinggi (pegunungan) akan lebih kecil daripada cepat rambat bunyi di tempat yang
lebih rendah (dekat permukaan laut). Hal ini bukan dikarenakan tekanan udara di
tempat yang lebih tinggi lebih kecil, melainkan karena suhu udara di tempat
yang lebih tinggi lebih rendah daripada suhu udara di tempat yang lebih rendah.
Contoh 1 :
Pada suatu saat
terlihat cahaya petir dan 20 s kemudian terdengar bunyi petirnya. Jika cepat
rambat bunyi 340 m/s, hitunglah jarak antara petir dan pengamat!
Jawab :
s = v . t
= 340 . 20 = 6800 m
Contoh 2 :
Sebuah roket
berjarak 1,6 km dari seorang penjaga pantai. Jika cepat rambat bunyi di udara
320 m/s, berapa lama sejak penjaga pantai tersebut melihat roket terbakar dan
akan mendengar bunyi ledakan?
Jawab :
s = 1,6 km = 1600
m
t = s/v = 1600/320
= 5 s
Audiosonik,
Infrasonik Dan Ultrasonik
Telinga normal
manusia hanya dapat mendengar bunyi audiosonik, yaitu bunyi dengan frekuensi 20
Hz – 20.000 Hz.
Infrasonik adalah
bunyi yang memiliki frekuensi lebih rendah dari 20 Hz. Ultrasonik adalah bunyi
yang memiliki frekuensi lebih tinggi dari 20.000 Hz. Telinga normal manusia tidak
dapat mendengar bunyi infrasonik maupun ultrasonik. Kedua jenis bunyi ini hanya
dapat didengar oleh hewan.
Mungkin terdapat beberapa
orang yang dapat mendengar bunyi infrasonik maupun ultrasonik, tetapi seiring
bertambahnya usia, jangkauan frekuensi pendengaran menjadi berkurang. Selain
itu, infeksi dalam telinga dan kerusakan pada cochlea/koklea/rumah siput juga
dapat menyebabkan pendengaran manusia menjadi berkurang.
Jangkrik dapat
mendengar bunyi infrasonik.
Anjing dapat
mendengar bunyi infrasonik maupun ultrasonik.
Kelelawar dapat
mendengar bunyi infrasonik dan dapat memancarkan gelombang ultrasonik. Pancaran
ultrasonik memungkinkan kelelawar untuk menentukan jarak suatu benda terhadap
dirinya berdasarkan selang waktu kembalinya pancaran ultrasonik yang tertangkap
oleh indera pendengarannya. Oleh karena itu, kelelawar tidak pernah mengalami
tabrakan saat terbang pada malam hari.
Penggunaan
Ultrasonik Oleh Manusia
Prinsip pengiriman
dan penerimaan pulsa ultrasonik pada kelelawar dimanfaatkan untuk pembuatan
kacamata tunanetra. Penerima akan menghasilkan suatu bunyi tinggi atau rendah
bergantung pada jarak benda yang memantulkan pulsa ultrasonik, apakah berada
dekat atau jauh dari seorang tunanetra.
Selain itu, pulsa
ultrasonik juga digunakan untuk menentukan lokasi kawanan ikan di bawah kapal
dan kedalaman laut. Pulsa ultrasonik dipancarkan oleh instrumen yang disebut fathometer.
Ketika pulsa ultrasonik mengenai dasar laut atau kawanan ikan, pulsa tersebut
dipantulkan dan diterima oleh sebuah penerima. Dengan mengukur selang waktu
antara saat pulsa ultrasonik dipancarkan dan saat pulsa ultrasonik diterima,
kita dapat menghitung kedalaman laut.
Jika pulsa
ultrasonik yang terpancar memerlukan waktu lama untuk kembali ke penerima, maka
dinyatakan bahwa laut tersebut dalam. Jika pulsa ultrasonik yang terpancar hanya
memerlukan waktu singkat untuk kembali ke penerima, maka dinyatakan bahwa laut
tersebut dangkal.
Dalam bidang
kedokteran, pemanfaatan prinsip pulsa ultrasonik lebih dikenal dengan sebutan USG
(Ultrasonografi). Pulsa ultrasonik juga digunakan oleh dokter gigi untuk
mengguncang kotoran dan plak/karang gigi melalui getaran-getaran ultrasonik.
Pemeriksaan USG
dapat menentukan apakah pasien menderita kanker atau tidak. Selain itu,
pemeriksaan USG dapat menentukan berat, umur, jenis kelamin dan kelainan janin
dalam rahim ibu.
Contoh :
Alat fathometer
mencatat selang waktu 3 sekon mulai dari pulsa ultrasonik dikirim sampai
diterima kembali. Jika cepat rambat bunyi dalam air 1500 m/s, tentukanlah
kedalaman air laut di bawah kapal!
Jawab :
s = v . t
= 1500 . 3 = 4500
Karena pulsa
ultrasonik menempuh jarak pergi-pulang, maka :
Kedalaman laut =
jarak / 2
Komentar
Posting Komentar