Bunyi
Bunyi atau suara adalah gelombang longitudinal yang merambat melalui medium perantara yang berasal dari sumber bunyi. Batas frekuensi bunyi yang dapat didengar oleh telinga manusia normalnya berkisar antara 20 Hz sampai 20.000 Hz (20 kHz). Tapi pada faktanya, kemampuan telinga manusia untuk mendengar suara pada rentang frekuensi tertentu sangat bervariasi. Suara dengan frekuensi di atas 20 kHz disebut ultrasonik dan di bawah 20 Hz disebut infrasonik. Tingkat kenyaringan (volume suara) dinyatakan dengan satuan desibel (dB).

 

1. Pemantulan Bunyi
Gelombang bunyi yang merambat ketika menemui sebuah penghalang berupa benda padat dan keras, maka akan dipantulkan kembali, dengan arah pantul yang tergantung dari sudut datangnya sumber bunyi.  Pemantulan gelombang bunyi memenuhi Hukum Pemantulan yang menyatakan sebagai berikut.
  1. Bunyi datang, garis normal, dan bunyi pantul terletak pada satu bidang datar.
  2. Sudut bunyi datang (i) sama dengan sudut bunyi pantul (r).

Gambar 11. Sudut bunyi datang (i) sama dengan sudut bunyi pantul (r).

Sifat pemantulan bunyi banyak sekali manfaatnya untuk mahluk hidup dan kehidupan. Pada kelalawar, pemantulan bunyi digunakan untuk mengetahui posisi benda-benda di sekitarnya ketika kelalawar harus terbang malam, istilah ini dikenal dengan nama ekolokasi. Pada alat musik, kotak suara pada beberapa alat musik, misalnya gitar, berfungsi untuk memantulkan bunyi yang dihasilkan oleh senar gitar. Bunyi dari sinar gitar ini akan dipantulkan ke berbagai arah di dalam kotak suara, karena jarak dari sumber bunyi dan bidang pantul berdekatan, akibatnya bunyi pantul akan memperkuat volume keras suara dari bunyi yang ke luar dari senar gitar.

 

Manusia juga memanfaatkan prinsip pemantulan bunyi untuk membuat teknologi yang dapat mengukur kedalaman laut atau menentukan keberadaan objek di bawah laut dengan cara mengirimkan bunyi datang, lalu mengitung waktu yang dibutuhkan sampai bunyi pantul (echo) dapat diterima kembali oleh sensor. Bunyi pantul yang diterima sebenarnya telah mengalami dua kali perjalanan, yaitu jarak dari sumber bunyi ke bidang pantul, dan jarak dari bidang pantul ke sumber bunyi. Teknologi ini dikenal dengan istilah Sonar (sound navigation and ranging). Secara matematis rumus mengukur kedalaman laut dengan menggunakan gelombang bunyi dapat dituliskan dalam bentuk persamaan:
Keterangan:
s = kedalaman (m)
v = cepat rambat gelombang (m/s)
t = waktu (s)
Gambar 12. Mekanisme kerja sonar.

 

Contoh Soal Penerapan Prinsip Pemantulan Bunyi
1. Untuk mengukur kedalaman laut digunakan prinsip pemantulan bunyi. Bunyi pantul terdengar ½ sekon sesudah bunyi asli. Jika cepat rambat bunyi dalam air 1.500 m/s, tentukan kedalaman laut tersebut!
Diketahui:
t = ½ s
v = 1.500 m/s
Ditanya:
s?
Dijawab:

Jadi, kedalaman laut yang terukur adalah 375 m
 –

 

2. Gaung dan Gema
Gaung dan gema adalah dua fenomena yang diakibatkan karena sifat bunyi yang dapat dipantulkan. Gema terjadi karena jarak antara sumber bunyi dan bidang pantul berjauhan, akibatnya suara dari bunyi pantul terdengar beberapa saat kemudian setelah bunyi asli. Sedangkan gema, terjadi karena jarak antara bidang pantul dan sumber bunyi berdekatan, akibatnya suara dari bunyi pantul akan menimpa suara asli, hasilya suara asli menjadi tidak terdengar jelas. Berikut peerbedaan antara gema dan gaung:

 

 3. Desah
Desah adalah bunyi yang tidak memiliki frekuensi yang teratur. Ccontohnya adalah suara deburan ombak, bunyi angin, dll.

 

4. Resonansi
Resonansi adalah peristiwa ikut bergetarnya suatu benda lain yang bergetar, karena benda tersebut memiliki frekuensi yang sama atau kelipatan bilangan bulat dari frekuensi tersebut. Pada kotak suara beberapa alat musik, resonansi dapat memperkuat bunyi asli. Contoh lain adanya resonansi adalah ketika gendang telinga ikut bergetar ketika ada sumber bunyi, dan peristiwa kaca bergetar ketika ada petir.

 

Soal Latihan Bunyi
1. Tono berteriak dengan suara keras di hadapan tebing yang tinggi. Beberapa detik kemudian terdengar gema yang merupakan bunyi pantul suaranya. Sekiranya Tono mencatat selang waktu antara gema dan teriakannya, dan mengetahui cepat rambat bunyi di udara saat itu , maka Tono dapat memanfaatkan bunyi pantul itu untuk mengetahui….
  1. Ketinggian tebing dari permukaan laut
  2. Jarak tebing dari tempat Tono berteriak
  3. Luas dinding tebing yang dituju Tono
  4. Kelembaban udara di sekitar tebing
2. Sebuah kapal memancarkan bunyi ke dasar laut. Dua sekon kemudian terdengar bunyi pantul dari dasar laut. Jika cepat rambat bunyi dalam air laut 1400 m/s, kedalaman laut tempat tersebut adalah….
  1. 700 m
  2. 1.050 m
  3. 1.400 m
  4. 1.800 m

3. Jika seorang astronot memukul genderang di bulan, ia tidak dapat mendengar suara tersebut karena ….

  1. Gravitasi di bulan sangat kecil
  2. Di bulan tidak ada udara sebagai perantara bunyi
  3. Angkasa luar terlalu luas, tidak ada pemantul bunyi
  4. Suhu sangat dingin, gelombang bunyi membeku
Ditulis Oleh: Rofa Yulia Azhar

Artikel terkait Bab Gelombang dan Bunyi:

  1. Gelombang
  2. Getaran
  3. Frekuensi, Periode, Amplitudo, dan Cepat Rambat Gelombang
  4. Bunyi
  5. Materi Lengkap Gelombang dan Bunyi
  6. Soal Ulangan Gelombang dan Bunyi
  7. Download Modul Gelombang dan Bunyi (klik di sini)
Please follow and like us:
0
Frekuensi, Periode, Amplitudo, dan Cepat Rambat Gelombang
1. Frekuensi dan Periode
Frekuensi (f)
adalah banyaknya getaran  per detik, satuannya Hertz (Hz). Setiap benda memiliki frekuensinya masing-masing. Dalam kehidupan sehari-hari, frekuensi berhubungan erat dengan tangga nada. Sedangkan periode (T) adalah waktu yang diperlukan untuk melakukan satu kali getaran, satuannya detik (s).

 

Frekuensi dapat dinyatakan dalam bentuk persamaan matematis:

 

Periode dapat dinyatakan dalam bentuk persamaan matematis:

 

Berdasarkan persamaan matematis di atas, kita bisa melihat bahwa frekuensi dan periode merupakan kedua besaran yang berbanding terbalik. Sehingga kita dapat menentukan hubungan matematisnya menjadi:

 

Dalam kehidupan sehari-hari kita dapat mempelajari dan membedakan frekuensi melalui tangga nada. Perhatikanlah gambar perbedaan frekuensi pada setiap tangga nada di bawah ini:
Gambar 6. Perbedaan frekuensi dari nada kromatik diatonis.

 

Perbedaan antara frekuensi rendah dan frekuensi tinggi pada tangga nada bisa dilihat dari gambar di bawah ini:
Gambar 7. Banyak getaran pada gelombang lungitudinal.

 

2. Panjang Gelombang dan Amplitudo
Panjang gelombang (λ) adalah jarak yang ditempuh oleh suatu gelombang untuk melakukan satu kali getaran. panjang gelombang pada gelombang bunyi pada umumnya satuannya meter sampai cm, sedangkan panjang gelombang pada gelombang cahaya satuannya bisa mencapai nanometer. Sebagai contoh, panjang gelombang sinar UV A adalah 320-370 nm (1 nm = 1 × 10–9m).

 

Amplitudo adalah jarak simpangan terjauh dari titik kesetimbangan, satuannya meter. Pada gelombang bunyi, amplitudo berhubungan dengan volume keras dan kecilnya suara. Pada gelombang listrik, amplitudo berhubungan dengan tinggi dan rendahnya voltase. Amplitudo gelombang transversal merupakan jarak antara titik puncak atau titik lembah ke garis kesetimbangan, sedangkan amplitudo gelombang longitudinal merupakan jarak terdekat antara dua titik yang mengalami kompresi (rapatan).
Gambar 8. Amplitudo dan panjang gelombang.

 

Gambar 9. Perbedaan amplitudo tinggi dan rendah pada frekuensi yang sama, amplitudo sama dengan volume pada bunyi.

 

3. Cepat Rambat Gelombang
Cepat rambat gelombang (v) adalah kecepatan gelombang dalam merambat, satuannya m/s. Cepat rambat gelombang dalam berbagai medium berbeda-beda. Pada ruang hampa udara, gelombang merambat pada kecepatan cahaya, yaitu sekitar 300.000.000 m/s, sedangkan di udara gelombang merambat pada kecepatan rata-rata 340 m/s. Rumus menghitung cepat rambat gelombang sama saja dengan menghitung rumus kecepatan pada gerak benda yang bergerak lurus (tranlasi). Apabila pada gerak benda pada lintasan lurus rumusnya v = s/tkarena s (jarak) pada gerak tranlasi identik dengan panjang gelombang (λ) dan waktu pada gerak tranlasi identik dengan periode (T), maka persamaan matematis untuk cepat rambat gelombang adalah:
Keterangan:
v = cepat rambat gelombang (m/s)
λ = panjang gelombang (m)
f = frekuensi (Hz)
T = perioda (s)
Gambar 10. Perbedaan cepat rambat gelombang bunyi pada beberapa medium.

 

Contoh Soal
1. Perhatikan gambar di bawah ini!

Tentukanlah:
  1. Banyak getaran
  2. Panjang gelombang
  3. Amplitudo
  4. Frekuensi
  5. Periode
  6. Cepat rambat gelombang
Dijawab:

  1. Banyak getaran = n = jumlah 1 puncak dan 1 lembah =  2 getaran
  2. Panjang gelombang = λ = jarak untuk melakukan 1 kali getaran = 4 × 2 m = 8 m
  3. Amplitudo = A = simpangan terjauh = 2 m
  4. Frekuensi= fn/t = 2/9 = 1/3 Hz
  5. Periode = T = 1/= 3 s
  6. Cepat rambat gelombang= v = λf = 8 m × 1/3 Hz = 8/3 m/s
 –

 

Soal Latihan Frekuensi, Periode, Amplitudo, dan Cepat Rambat Gelombang
1. Perhatikan gambar di bawah ini!

Secara berturut-turut, banyak getaran dan panjang gelombangnya adalah ….
  1. 3 dan 30 cm
  2. 3 dan 10 cm
  3. 2 dan 30 cm
  4. 2 dan 10 cm
2. Sebuah ban motor berputar dalam waktu 2 sekon untuk sekali putaran. Frekuensi putarannya adalah ….
  1. 0,5 Hz
  2. 1 Hz
  3. 1,5 Hz
  4. 2 Hz

3. Cepat rambat gelombang di atas adalah

Cepat rambat gelombang pada gambar di atas adalah ….
  1. 2 m/s
  2. 4 m/s
  3. 6 m/s
  4. 8 m/s
Please follow and like us:
0
Getaran
1. Getaran pada Bandul
Satu getaran pada bandul didefinisikan sebagai gerakan bolak-balik bandul menuju ke titik semula. Perhatikan gambar bandul di bawah ini:
Gambar 3. Ilustrasi ayunan bandul dan jumlah getarannya.

 

2. Getaran pada Pegas
Sama seperti pada Bandul, satu getaran pada pegas didefinisikan sebagai gerakan bolak-balik pegas menuju ke titik semula. Perhatikan gambar ayunan pegas di bawah ini:

Gambar 4. Ilustrasi ayunan pegas dan jumlah getarannya.

 

3. Getaran pada Gelombang Transversal
Satu getaran pada gelombang transversal didefinisikan sebagai jumlah satu puncak dan satu lembah. Pada gambar di bawah tampak bahwa gelombang transversal memiliki 4,5 getaran.
Gambar 5. Banyak getaran pada gelombang transversal.

4. Getaran pada Gelombang Longitudinal
Satu getaran pada gelombang longitudinal didefinisikan sebagai jumlah satu rapatan dan satu renggangan. Pada gambar di bawah tampak bahwa gelombang longitudinal memiliki 2 getaran.
Gambar 6. Banyak getaran pada gelombang lungitudinal.

 

Soal Latihan Getaran
1. Perhatikan gambar di bawah ini!
Banyaknya getaran pada gambar di atas adalah ….
  1. 1/2
  2. 1
  3. 3/2
  4. 2

2. Perhatikan gambar di bawah ini!

Banyaknya getaran pada gambar di atas adalah ….
  1. 1/2
  2. 1
  3. 3/2
  4. 2

3. Perhatikan gambar di bawah ini!

Jumlah 3/4 getaran pada gambar di atas ditunjukkan oleh ayunan bandul ….
  1. A—B—C
  2. A—B—C—D
  3. A—B—C—D—E
  4. A—B—C—D—E—D

4. Perhatikan gambar di bawah ini!

Please follow and like us:
0
Gelombang
Gelombang adalah getaran yang merambat. Getaran dibagi menjadi dua jenis:
  1. Vibrasi, adalah gerakan bolak-balik dalam suatu interval pada selang waktu dan lintasan yang sama dengan dengan kecepatan getaran (frekuensi) yang relatif tinggi. Contoh: getaran pita suara, getaran alat musik, getaran atom-atom penyusun suatu benda pada suhu tinggi, dll.
  2. Osilasi, adalah gerak berulang-ulang atau bolak-balik pada selang waktu dan lintasan yang sama dengan dengan kecepatan getaran (frekuensi) yang relatif rendah. Contoh: detak jantung, gerakan bandul, peristiwa perubahan siang dan malam, ayunan pegas, dll. Osilasi dibagi dua jenis:
    1. Osilasi harmonik sederhana adalah gerak bolak-balik yang terjadi di sekitar titik kesetimbangan.
    2. Osilasi harmonik teredam adalah osilasi yang seiring berjalannya waktu akan berhenti karena adanya redaman, seperti gaya gesek udara, gaya ayun yang semakin kecil, dll.
Berdasarkan medium hantarnya, gelombang dibagi menjadi dua jenis:
  1. Gelombang mekanis, yaitu gelombang yang memerlukan zat perantara untuk merambat. Pada umumnya samakin rapat partikel penyusun zat perantara, maka proses penghantaran gelombang akan semakin baik. Contoh: gelombang bunyi, gelombang air, gelombang pada ta;i, gelombang pada slinki, dll.
  2. Gelombang elektromagnetik, yaitu gelombang yang tidak memerlukan zat perantara untuk merambat. Contoh: cahaya matahari sampai ke bumi melalui ruang hampa udara (tidak ada zat perantara), gelombang radio, X-Ray, gelombang listrik, dll.

Berdasarkan bentuknya, gelombang dibagi menjadi dua jenis:

  1. Gelombang longitudinal, adalah  gelombang yang arah getarannya sejajar dengan arah rambatannya. Gelombang mekanis termasuk ke dalam gelombang transversal.
  2. Gelombang transversal, adalah gelombang yang arah getarannya tegak lurus dengan arah rambatannya. Gelombang elektromagnetik termasuk ke dalam gelombang transversal.
Gambar 1. Perbedaan gelombang transversal dan longitudinal.

 

Gambar 2. Hubungan antara perbedaan kerapatan udara dengan bentuk gelombang.

 

Gelombang bunyi adalah suatu bentuk rapatan dan renggangan partikel udara yang dihasilkan oleh sumber bunyi. Rapatan dan renggangan partikel udara ini menghasilkan tekanan pada gendang telinga, sehingga gendang telinga akan bergetar dengan frekuensi tertentu yang sesuai dengan frekuensi yang dikeluarkan oleh sumber bunyi. Getaran di gendang telinga ini akan diteruskan melalui tiga tulang pendengaran (martil, landasan, dan sanggurdi) ke rumah siput. Getaran membuat cairan di rumah siput bergerak, pergerakan cairan merangsang berbagai reseptor rambut, terutama sel rambut untuk bergetar. Getaran ini selanjutnya akan dikirim melalui saraf sensoris menuju otak dalam bentuk impuls dan otak akan menerjemahkannya sebagai suara yang kita kenal sekarang.

 

Soal Latihan Gelombang
1.  Permukaan air yang dijatuhkan batu akan menghasilkan riak gelombang. Jenis gelombang yang terbentuk adalah ….
  1. Gelombang elektromagnetik
  2. Gelombang longitudinal
  3. Gelombang transversal
  4. Gelombang kinetik

2.  Fenomena alam yang menunjukkan bahwa gelombang dapat dipantulkan adalah ….

  1. Gelombang merambat melewati ruang hampa udara
  2. Sinyal telepon seluler ada dimana-mana
  3. Terbentuknya ombak laut
  4. Gelombang gempa bumi
Ditulis Oleh: Rofa Yulia Azhar

Artikel terkait Bab Gelombang dan Bunyi:

  1. Gelombang
  2. Getaran
  3. Frekuensi, Periode, Amplitudo, dan Cepat Rambat Gelombang
  4. Bunyi
  5. Materi Lengkap Gelombang dan Bunyi
  6. Soal Ulangan Gelombang dan Bunyi
  7. Download Modul Gelombang dan Bunyi (klik di sini)
Please follow and like us:
0
A. Gelombang
Gelombang adalah getaran yang merambat. Getaran dibagi menjadi dua jenis:
  1. Vibrasi, adalah gerakan bolak-balik dalam suatu interval pada selang waktu dan lintasan yang sama dengan dengan kecepatan getaran (frekuensi) yang relatif tinggi. Contoh: getaran pita suara, getaran alat musik, getaran atom-atom penyusun suatu benda pada suhu tinggi, dll.
  2. Osilasi, adalah gerak berulang-ulang atau bolak-balik pada selang waktu dan lintasan yang sama dengan dengan kecepatan getaran (frekuensi) yang relatif rendah. Contoh: detak jantung, gerakan bandul, peristiwa perubahan siang dan malam, ayunan pegas, dll. Osilasi dibagi dua jenis:
    1. Osilasi harmonik sederhana adalah gerak bolak-balik yang terjadi di sekitar titik kesetimbangan.
    2. Osilasi harmonik teredam adalah osilasi yang seiring berjalannya waktu akan berhenti karena adanya redaman, seperti gaya gesek udara, gaya ayun yang semakin kecil, dll.
Berdasarkan medium hantarnya, gelombang dibagi menjadi dua jenis:
  1. Gelombang mekanis, yaitu gelombang yang memerlukan zat perantara untuk merambat. Pada umumnya samakin rapat partikel penyusun zat perantara, maka proses penghantaran gelombang akan semakin baik. Contoh: gelombang bunyi, gelombang air, gelombang pada ta;i, gelombang pada slinki, dll.
  2. Gelombang elektromagnetik, yaitu gelombang yang tidak memerlukan zat perantara untuk merambat. Contoh: cahaya matahari sampai ke bumi melalui ruang hampa udara (tidak ada zat perantara), gelombang radio, X-Ray, gelombang listrik, dll.

Berdasarkan bentuknya, gelombang dibagi menjadi dua jenis:

  1. Gelombang longitudinal, adalah  gelombang yang arah getarannya sejajar dengan arah rambatannya. Gelombang mekanis termasuk ke dalam gelombang transversal.
  2. Gelombang transversal, adalah gelombang yang arah getarannya tegak lurus dengan arah rambatannya. Gelombang elektromagnetik termasuk ke dalam gelombang transversal.
Gambar 1. Perbedaan gelombang transversal dan longitudinal.
Gambar 2. Hubungan antara perbedaan kerapatan udara dengan bentuk gelombang.

 

Gelombang bunyi adalah suatu bentuk rapatan dan renggangan partikel udara yang dihasilkan oleh sumber bunyi. Rapatan dan renggangan partikel udara ini menghasilkan tekanan pada gendang telinga, sehingga gendang telinga akan bergetar dengan frekuensi tertentu yang sesuai dengan frekuensi yang dikeluarkan oleh sumber bunyi. Getaran di gendang telinga ini akan diteruskan melalui tiga tulang pendengaran (martil, landasan, dan sanggurdi) ke rumah siput. Getaran membuat cairan di rumah siput bergerak, pergerakan cairan merangsang berbagai reseptor rambut, terutama sel rambut untuk bergetar. Getaran ini selanjutnya akan dikirim melalui saraf sensoris menuju otak dalam bentuk impuls dan otak akan menerjemahkannya sebagai suara yang kita kenal sekarang.

 

Soal Latihan Gelombang
1.  Permukaan air yang dijatuhkan batu akan menghasilkan riak gelombang. Jenis gelombang yang terbentuk adalah ….
  1. Gelombang elektromagnetik
  2. Gelombang longitudinal
  3. Gelombang transversal
  4. Gelombang kinetik

2.  Fenomena alam yang menunjukkan bahwa gelombang dapat dipantulkan adalah ….

  1. Gelombang merambat melewati ruang hampa udara
  2. Sinyal telepon seluler ada dimana-mana
  3. Terbentuknya ombak laut
  4. Gelombang gempa bumi
B. Getaran
1. Getaran pada Bandul
Satu getaran pada bandul didefinisikan sebagai gerakan bolak-balik bandul menuju ke titik semula. Perhatikan gambar bandul di bawah ini:
Gambar 3. Ilustrasi ayunan bandul dan jumlah getarannya.

 

2. Getaran pada Pegas
Sama seperti pada Bandul, satu getaran pada pegas didefinisikan sebagai gerakan bolak-balik pegas menuju ke titik semula. Perhatikan gambar ayunan pegas di bawah ini:

Gambar 4. Ilustrasi ayunan pegas dan jumlah getarannya.

 

3. Getaran pada Gelombang Transversal
Satu getaran pada gelombang transversal didefinisikan sebagai jumlah satu puncak dan satu lembah. Pada gambar di bawah tampak bahwa gelombang transversal memiliki 4,5 getaran.
Gambar 5. Banyak getaran pada gelombang transversal.

4. Getaran pada Gelombang Longitudinal
Satu getaran pada gelombang longitudinal didefinisikan sebagai jumlah satu rapatan dan satu renggangan. Pada gambar di bawah tampak bahwa gelombang longitudinal memiliki 2 getaran.
Gambar 6. Banyak getaran pada gelombang lungitudinal.

 

Soal Latihan Getaran
1. Perhatikan gambar di bawah ini!
Banyaknya getaran pada gambar di atas adalah ….
  1. 1/2
  2. 1
  3. 3/2
  4. 2

2. Perhatikan gambar di bawah ini!

Banyaknya getaran pada gambar di atas adalah ….
  1. 1/2
  2. 1
  3. 3/2
  4. 2

3. Perhatikan gambar di bawah ini!

Jumlah 3/4 getaran pada gambar di atas ditunjukkan oleh ayunan bandul ….
  1. A—B—C
  2. A—B—C—D
  3. A—B—C—D—E
  4. A—B—C—D—E—D

4. Perhatikan gambar di bawah ini!

Banyaknya getaran pada gambar di atas adalah….
  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
C. Frekuensi, Periode, Amplitudo, dan Cepat Rambat Gelombang
1. Frekuensi dan Periode
Frekuensi (f)
adalah banyaknya getaran  per detik, satuannya Hertz (Hz). Setiap benda memiliki frekuensinya masing-masing. Dalam kehidupan sehari-hari, frekuensi berhubungan erat dengan tangga nada. Sedangkan periode (T) adalah waktu yang diperlukan untuk melakukan satu kali getaran, satuannya detik (s).

 

Frekuensi dapat dinyatakan dalam bentuk persamaan matematis:

 

Periode dapat dinyatakan dalam bentuk persamaan matematis:

 

Berdasarkan persamaan matematis di atas, kita bisa melihat bahwa frekuensi dan periode merupakan kedua besaran yang berbanding terbalik. Sehingga kita dapat menentukan hubungan matematisnya menjadi:

 

Dalam kehidupan sehari-hari kita dapat mempelajari dan membedakan frekuensi melalui tangga nada. Perhatikanlah gambar perbedaan frekuensi pada setiap tangga nada di bawah ini:
Gambar 6. Perbedaan frekuensi dari nada kromatik diatonis.

 

Perbedaan antara frekuensi rendah dan frekuensi tinggi pada tangga nada bisa dilihat dari gambar di bawah ini:
Gambar 7. Banyak getaran pada gelombang lungitudinal.

 

2. Panjang Gelombang dan Amplitudo
Panjang gelombang (λ) adalah jarak yang ditempuh oleh suatu gelombang untuk melakukan satu kali getaran. panjang gelombang pada gelombang bunyi pada umumnya satuannya meter sampai cm, sedangkan panjang gelombang pada gelombang cahaya satuannya bisa mencapai nanometer. Sebagai contoh, panjang gelombang sinar UV A adalah 320-370 nm (1 nm = 1 × 10–9m).

 

Amplitudo adalah jarak simpangan terjauh dari titik kesetimbangan, satuannya meter. Pada gelombang bunyi, amplitudo berhubungan dengan volume keras dan kecilnya suara. Pada gelombang listrik, amplitudo berhubungan dengan tinggi dan rendahnya voltase. Amplitudo gelombang transversal merupakan jarak antara titik puncak atau titik lembah ke garis kesetimbangan, sedangkan amplitudo gelombang longitudinal merupakan jarak terdekat antara dua titik yang mengalami kompresi (rapatan).
Gambar 8. Amplitudo dan panjang gelombang.

 

Gambar 9. Perbedaan amplitudo tinggi dan rendah pada frekuensi yang sama, amplitudo sama dengan volume pada bunyi.

 

3. Cepat Rambat Gelombang
Cepat rambat gelombang (v) adalah kecepatan gelombang dalam merambat, satuannya m/s. Cepat rambat gelombang dalam berbagai medium berbeda-beda. Pada ruang hampa udara, gelombang merambat pada kecepatan cahaya, yaitu sekitar 300.000.000 m/s, sedangkan di udara gelombang merambat pada kecepatan rata-rata 340 m/s. Rumus menghitung cepat rambat gelombang sama saja dengan menghitung rumus kecepatan pada gerak benda yang bergerak lurus (tranlasi). Apabila pada gerak benda pada lintasan lurus rumusnya v = s/tkarena s (jarak) pada gerak tranlasi identik dengan panjang gelombang (λ) dan waktu pada gerak tranlasi identik dengan periode (T), maka persamaan matematis untuk cepat rambat gelombang adalah:
Keterangan:
v = cepat rambat gelombang (m/s)
λ = panjang gelombang (m)
f = frekuensi (Hz)
T = perioda (s)
Gambar 10. Perbedaan cepat rambat gelombang bunyi pada beberapa medium.

 

Contoh Soal
1. Perhatikan gambar di bawah ini!

Tentukanlah:
  1. Banyak getaran
  2. Panjang gelombang
  3. Amplitudo
  4. Frekuensi
  5. Periode
  6. Cepat rambat gelombang
Dijawab:

  1. Banyak getaran = n = jumlah 1 puncak dan 1 lembah =  2 getaran
  2. Panjang gelombang = λ = jarak untuk melakukan 1 kali getaran = 4 × 2 m = 8 m
  3. Amplitudo = A = simpangan terjauh = 2 m
  4. Frekuensi= fn/t = 2/9 = 1/3 Hz
  5. Periode = T = 1/= 3 s
  6. Cepat rambat gelombang= v = λf = 8 m × 1/3 Hz = 8/3 m/s
 –

 

Soal Latihan Frekuensi, Periode, Amplitudo, dan Cepat Rambat Gelombang
1. Perhatikan gambar di bawah ini!

Secara berturut-turut, banyak getaran dan panjang gelombangnya adalah ….
  1. 3 dan 30 cm
  2. 3 dan 10 cm
  3. 2 dan 30 cm
  4. 2 dan 10 cm
2. Sebuah ban motor berputar dalam waktu 2 sekon untuk sekali putaran. Frekuensi putarannya adalah ….
  1. 0,5 Hz
  2. 1 Hz
  3. 1,5 Hz
  4. 2 Hz

3. Cepat rambat gelombang di atas adalah

Cepat rambat gelombang pada gambar di atas adalah ….
  1. 2 m/s
  2. 4 m/s
  3. 6 m/s
  4. 8 m/s
D. Bunyi
Bunyi atau suara adalah gelombang longitudinal yang merambat melalui medium perantara yang berasal dari sumber bunyi. Batas frekuensi bunyi yang dapat didengar oleh telinga manusia normalnya berkisar antara 20 Hz sampai 20.000 Hz (20 kHz). Tapi pada faktanya, kemampuan telinga manusia untuk mendengar suara pada rentang frekuensi tertentu sangat bervariasi. Suara dengan frekuensi di atas 20 kHz disebut ultrasonik dan di bawah 20 Hz disebut infrasonik. Tingkat kenyaringan (volume suara) dinyatakan dengan satuan desibel (dB).

 

1. Pemantulan Bunyi
Gelombang bunyi yang merambat ketika menemui sebuah penghalang berupa benda padat dan keras, maka akan dipantulkan kembali, dengan arah pantul yang tergantung dari sudut datangnya sumber bunyi.  Pemantulan gelombang bunyi memenuhi Hukum Pemantulan yang menyatakan sebagai berikut.
  1. Bunyi datang, garis normal, dan bunyi pantul terletak pada satu bidang datar.
  2. Sudut bunyi datang (i) sama dengan sudut bunyi pantul (r).

Gambar 11. Sudut bunyi datang (i) sama dengan sudut bunyi pantul (r).

Sifat pemantulan bunyi banyak sekali manfaatnya untuk mahluk hidup dan kehidupan. Pada kelalawar, pemantulan bunyi digunakan untuk mengetahui posisi benda-benda di sekitarnya ketika kelalawar harus terbang malam, istilah ini dikenal dengan nama ekolokasi. Pada alat musik, kotak suara pada beberapa alat musik, misalnya gitar, berfungsi untuk memantulkan bunyi yang dihasilkan oleh senar gitar. Bunyi dari sinar gitar ini akan dipantulkan ke berbagai arah di dalam kotak suara, karena jarak dari sumber bunyi dan bidang pantul berdekatan, akibatnya bunyi pantul akan memperkuat volume keras suara dari bunyi yang ke luar dari senar gitar.

 

Manusia juga memanfaatkan prinsip pemantulan bunyi untuk membuat teknologi yang dapat mengukur kedalaman laut atau menentukan keberadaan objek di bawah laut dengan cara mengirimkan bunyi datang, lalu mengitung waktu yang dibutuhkan sampai bunyi pantul (echo) dapat diterima kembali oleh sensor. Bunyi pantul yang diterima sebenarnya telah mengalami dua kali perjalanan, yaitu jarak dari sumber bunyi ke bidang pantul, dan jarak dari bidang pantul ke sumber bunyi. Teknologi ini dikenal dengan istilah Sonar (sound navigation and ranging). Secara matematis rumus mengukur kedalaman laut dengan menggunakan gelombang bunyi dapat dituliskan dalam bentuk persamaan:
Keterangan:
s = kedalaman (m)
v = cepat rambat gelombang (m/s)
t = waktu (s)
Gambar 12. Mekanisme kerja sonar.

 

Contoh Soal Penerapan Prinsip Pemantulan Bunyi
1. Untuk mengukur kedalaman laut digunakan prinsip pemantulan bunyi. Bunyi pantul terdengar ½ sekon sesudah bunyi asli. Jika cepat rambat bunyi dalam air 1.500 m/s, tentukan kedalaman laut tersebut!
Diketahui:
t = ½ s
v = 1.500 m/s
Ditanya:
s?
Dijawab:

Jadi, kedalaman laut yang terukur adalah 375 m
 –

 

2. Gaung dan Gema
Gaung dan gema adalah dua fenomena yang diakibatkan karena sifat bunyi yang dapat dipantulkan. Gema terjadi karena jarak antara sumber bunyi dan bidang pantul berjauhan, akibatnya suara dari bunyi pantul terdengar beberapa saat kemudian setelah bunyi asli. Sedangkan gema, terjadi karena jarak antara bidang pantul dan sumber bunyi berdekatan, akibatnya suara dari bunyi pantul akan menimpa suara asli, hasilya suara asli menjadi tidak terdengar jelas. Berikut peerbedaan antara gema dan gaung:

 

 3. Desah
Desah adalah bunyi yang tidak memiliki frekuensi yang teratur. Ccontohnya adalah suara deburan ombak, bunyi angin, dll.

 

4. Resonansi
Resonansi adalah peristiwa ikut bergetarnya suatu benda lain yang bergetar, karena benda tersebut memiliki frekuensi yang sama atau kelipatan bilangan bulat dari frekuensi tersebut. Pada kotak suara beberapa alat musik, resonansi dapat memperkuat bunyi asli. Contoh lain adanya resonansi adalah ketika gendang telinga ikut bergetar ketika ada sumber bunyi, dan peristiwa kaca bergetar ketika ada petir.

 

Soal Latihan Bunyi
1. Tono berteriak dengan suara keras di hadapan tebing yang tinggi. Beberapa detik kemudian terdengar gema yang merupakan bunyi pantul suaranya. Sekiranya Tono mencatat selang waktu antara gema dan teriakannya, dan mengetahui cepat rambat bunyi di udara saat itu , maka Tono dapat memanfaatkan bunyi pantul itu untuk mengetahui….
  1. Ketinggian tebing dari permukaan laut
  2. Jarak tebing dari tempat Tono berteriak
  3. Luas dinding tebing yang dituju Tono
  4. Kelembaban udara di sekitar tebing
2. Sebuah kapal memancarkan bunyi ke dasar laut. Dua sekon kemudian terdengar bunyi pantul dari dasar laut. Jika cepat rambat bunyi dalam air laut 1400 m/s, kedalaman laut tempat tersebut adalah….
  1. 700 m
  2. 1.050 m
  3. 1.400 m
  4. 1.800 m

3. Jika seorang astronot memukul genderang di bulan, ia tidak dapat mendengar suara tersebut karena ….

  1. Gravitasi di bulan sangat kecil
  2. Di bulan tidak ada udara sebagai perantara bunyi
  3. Angkasa luar terlalu luas, tidak ada pemantul bunyi
  4. Suhu sangat dingin, gelombang bunyi membeku
Ditulis Oleh: Rofa Yulia Azhar

Artikel terkait Bab Gelombang dan Bunyi:

  1. Gelombang
  2. Getaran
  3. Frekuensi, Periode, Amplitudo, dan Cepat Rambat Gelombang
  4. Bunyi
  5. Materi Lengkap Gelombang dan Bunyi
  6. Soal Ulangan Gelombang dan Bunyi
  7. Download Modul Gelombang dan Bunyi (klik di sini)
Please follow and like us:
0