Gelombang Bunyi

Setiap hari pasti kamu mendengar bunyi baik itu bunyi dari orang berbicara atau bunyi suara tetangga rumah hehe atau seperti musik, dan lain sebagainya. Tahukah kamu bahwa bunyi sebenarnya merupakan gelombang yang bisa diterima oleh indra pendengaran makhluk hidup. Untuk lebih paham lagi mengenai bunyi kamu harus memahami terlebih dahulu tentang gelombang bunyi.

Adanya bunyi karena suatu benda yang mengalami getaran. Sedangkan benda yang bergetar tersebut dinamakan dengan sumber bunyi. Sumber bunyi atau benda menggetarkan molekul-molekul ke udara sehingga dihasilkan bunyi yang dapat kamu dengar.

Pengertian Gelombang Bunyi

Gelombang bunyi adalah gelombang yang tergolong ke dalam gelombang mekanik karena dalam perambatannya membutuhkan medium. Lebih spesifiknya lagi tergolong ke dalam gelombang longitudinal karena gelombangnya searah dengan dengan arah rambatannya. Terdapat syarat terdengarnya sebuah bunyi yaitu adanya sumber bunyi, media penghantar gelombang, dan penerima.

Bunyi dapat dibagi menjadi tiga jenis berdasarkan frekuensinya, 3 bunyi tersebut yaitu sebagai berikut.

1. Infrasonik

Infrasonik merupakan bunyi yang memiliki frekuensi kurang dari 20 Hz. Bunyi ini biasanya dapat didengar oleh beberapa hewan seperti laba-laba, gajah, anjing, lumba-lumba, jangkrik, dan lain sebagainya.

2. Ultrasonik

Ultrasonik merupakan bunyi yang memiliki frekuensi lebih dari 20.000 Hz. Yang dapat mendengar bunyi ini ialah hewan kelelawar, lumba-lumba, dan lain sebagainya.

3. Audiosonik

Audiosonik merupakan bunyi yang memiliki frekuensi 20-20.000 Hz. Sebagai manusia kamu dapat mendengarkan bunyi audiosonik ini.

Berdasarkan pembagian di atas, syarat agar kamu dapat mendengarkan bunyi ialah adanya sumber bunyi, adanya medium untuk merambatkan energi gelombangnya, dan bunyi tersebut merupakan audiosonik.

Sifat Gelombang Bunyi

Bunyi merupakan gelombang mekanik yang memiliki sifat-sifat. Sifat yang dimiliki oleh gelombang bunyi yaitu sebagai berikut.

1. Dapat Dipantulkan (Refleksi)

Jika bunyi mengenai atau menabrak permukaan benda yang keras, bunyi tersebut akan dipantulkan. Benda keras yang dapat memantulkan bunyi di antaranya seperti dinding, batu, besi, kaca, dan lain sebagainya.

Sebagai contoh ketika kamu berada dalam gua, suaramu akan terdengar lebih keras karena adanya pemantulan bunyi terhadap dinding gua. Terdapat hukum pemantulan gelombang yang ada pada pemantulan bunyi, yaitu sebagai berikut.

a. Gelombang yang datang memiliki sudut dan sudutnya akan sama dengan sudut gelombang yang memantul.
b. Garis normal, gelombang datang, dan gelombang pantul berada pada suatu bidang.

2. Dapat Dibiaskan (Refraksi)

Gelombang yang datang dan melewati bidang batas akan mengalami pembelokan. Contoh dalam kehidupan sehari-hari adalah bunyi petir saat malam hari akan terdengar lebih keras dibandingkan bunyi petir pada siang hari.

3. Dapat Dilenturkan (Difraksi)

Gelombang ketika melewati celah sempit akan mengalami peristiwa pelenturan. Contohnya ketika ada orang dalam ruangan yang berbeda kamu tetap akan bisa mendengar suaranya. Hal tersebut dikarenakan ruangan pasti memiliki celah sempit yang bisa menjadi tempat pelenturan bunyi.

4. Dapat Dipadukan (Interferensi)

Jika terdapat dua sumber bunyi yang koheren akan terjadi interferensi bunyi. Perpaduan antara dua gelombang akan menghasilkan pola tertentu, salah satunya ialah pola gelap terang.

Karakteristik Gelombang Bunyi

Gelombang bunyi memiliki cepat rambat bunyi yang bervariasi. Cepat rambat bunyi dapat bervariasi karena memiliki material yang berbeda pada saat merambat. Namun terdapat persamaan untuk menghitung cepat rambat secara umum, yaitu seperti berikut ini.

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

Berikut merupakan material yang menjadi media rambatan bunyi beserta persamaanya.

1. Zat Padat

Contoh medium yang digunakan untuk rambatan bunyi pada zat padat di antaranya seperti besi, baja, kaca, aluminium dan lain sebagainya. Berikut merupakan rumus untuk menghitung cepat rambat bunyi pada benda padat.

Keterangan:
E = modulus young (N/m²)
ρ = massa jenis (Kg/m³)
v = cepat rambat bunyi (m/s)

Modulus young merupakan ukuran kekakuan pada benda padat. Modulus young setiap benda padat berbeda-beda bergantung jenisnya.

2. Zat Cair

Contoh medium zat cair yang dapat merambatkan bunyi adalah raksa, air, helium cair, dan lain sebagainya. Berikut merupakan rumus untuk menghitung cepat rambat bunyi pada benda cair.

Keterangan:
B = Modulus Bulk (N/m²)
ρ = massa jenis (Kg/m³)
v = cepat rambat bunyi (m/s

3. Gas atau Udara

Persamaan untuk menghitung cepat rambat bunyi pada gas adalah sebagai berikut.

Keterangan:
ϒ = konstanta laplace
R = konstanta gas (J/mol K)
T = suhu gas (K)
Mr = massa molekul relatif gas
v = cepat rambat bunyi (m/s)

Taraf Intensitas Bunyi

Merupakan tingkat kebisingan suatu bunyi yang dirasakan manusia. Taraf intensitas dapat dirumuskan dengan persamaan sebagai berikut.

Keterangan:
I = intensitas sumber bunyi (W/m²)
Io = intensitas ambang pendengaran (10^-12 W/m²)

Frekuensi Bunyi

Resonansi merupakan bergetarnya suatu benda karena adanya benda lain yang bergetar akibat terdapat kesamaan frekuensi. Sedangkan frekuensi nada dapat dihasilkan dengan menggunakan dawai dan juga pipa organa.

1. Dawai

Frekuensi nada terdiri atas nada dasar, nada dasar atas pertama, dan nada dasar atas kedua. Berikut merupakan persamaan-persamaan yang digunakan untuk menentukan frekuensi nada.

Keterangan:
fo = frekuensi nada dasar/harmonik kesatu (Hz)
L = panjang dawai (m)
F = gaya tegangan dawai (N)
Sedangkan untuk menentukan nada dasar atas ialah:

fo:f1:f2 = 1:2:3

Jumlah simpul tiap frekuensi nada adalah n+2, sedangkan jumlah perut tiap frekuensi nada adalah n+1.

2. Pipa Organa

Pipa organa merupakan suatu kolom udara yang memiliki lubang di tepi kolom dan menimbulkan gelombang stasioner. Terdapat dua jenis pipa organa yaitu pipa organa terbuka dan pipa organa tertutup. Pipa organa terbuka memiliki ujung yang berhubungan dengan udara luar, contohnya ialah rekorder. Berikut merupakan persamaan yang ada pada pipa organa terbuka.

Keterangan:
v = cepat rambat bunyi (m/s)
L = panjang pipa organa (m)

Untuk menghitung frekuensi pada nada dasar atas cara dan persamaannya sama seperti dawai. Hanya saja menentukan perut dan simpulnya yang berbeda. Pada pipa organa jumlah simpul tiap frekuensi nada adalah n+1. Sedangkan jumlah perut tiap frekuensi nada adalah n+2.

Contoh Soal Gelombang Bunyi

1. Sebuah pipa organa yang terbuka ujungnya memiliki frekuensi sebesar 200 Hz. Pipa organa tersebut memiliki nada dasar, maka tentukanlah frekuensi dari:

a. nada dasar atas pertama
b. nada dasar atas kedua

Pembahasan:

Perbandingan nada dasar pada pipa organa terbuka ialah fo:f1:f2:f3:…=1:2:3:4:…

a. Nada Dasar Atas Pertama

f1 = 2 x fo = 2 x 200 Hz = 400 Hz

Jadi frekuensi nada dasar atas pertama pipa organa terbuka yang memiliki frekuensi 200 Hz adalah 400 Hz.

b. Nada Dasar Atas Kedua

f2 = 3 x 200 Hz = 600 Hz
Jadi frekuensi nada dasar atas kedua pipa organa terbuka yang memiliki frekuensi 200 Hz adalah 600 Hz.