BIOAKUSTIK

BIOAKUSTIK
Akustik membahas segala hal yang
berhubungan dengan bunyi,
Bioakustik membahas bunyi yang berhubungan
dengan makhluk hidup, terutama manusia.
Bahasan bioakustik: proses pendengaran dan
instrumen bunyi
Frekuensi, kecepatan dan panjang gelombang bunyi
Bunyi dihasilkan oleh benda yang bergetar. Berdasarkan
frekuensinya, getaran digolongkan menjadi 3, yaitu:
 Infrasonik (frekuensi <20 Hz)
 Tak tertangkap oleh indera pendengar manusia,
misalnya getaran gempa, tanah longsor dan sebagainya.
 Sonik (frekuensi 20 Hz sampai dengan 20.000 Hz).
 Tertangkap oleh indera pendengar manusia, misalnya
suara pembicaraan, suara lonceng dan sebagainya.
 Ultrasonik (frekuensi >20.000 Hz).
 Tak tertangkap oleh indera pendengar manusia,
misalnya getaran yang dihasilkan oleh magnet listrik,
getaran kristal piezo elektrik yang digunakan beberapa
instrumen kedokteran (USG, diatermi dll).
Suara memiliki karakter yang berbeda-beda
meskipun memiliki frekuensi sama sekalipun.
Hal ini dipengaruhi oleh perubahan tekanan udara
dalam gelombang bunyi.
Karakter suara yang berbeda-beda ini lazim disebut
warna suara atau timbre.
V = .f
V = kecepatan perambatan bunyi dalam
meter per sekon (m/s)
 = panjang gelombang dalam meter (m)
f = frekuensi dalam Hertz (Hz)
Jika suara di udara memiliki kecepatan perambatan 340
m/s, dan frekuensinya 20 Hz, berapakah panjang
gelombang bunyi tersebut?
Diketahui: v = 340 m/s, f = 20 Hz.
Jawab:
. = v/f
= 340 m/s : 20 Hz
= 17 m
Ditanyakan: .
Kecepatan bunyi di udara adalah 340 m/s.
Jika sesuatu memiliki kecepatan melampaui
kecepatan suara di udara ini, disebut sebagai
supersonik.
Contohnya adalah pesawat supersonik dengan
kecepatan 2000 kilometer perjam.
Efek Dopler:
Frekuensi bunyi berubah
akibat
perubahan jarak sumber bunyi-pendengar.
Pendengar 2
Pendengar 1
Formula frekuensi sekarang adalah:
Untuk sumber bunyi mendekati pendengar:
Untuk sumber bunyi menjauhi pendengar:
f = fo . v/(v-c)
f = fo . v/(v+c)
Keterangan:
f = frekuensi sekarang
fo = frekuensi bunyi mula-mula
v = kecepatan perambatan bunyi di udara (340 m/s)
c = kecepatan gerakan sumber bunyi atau pendengar
Pendengar 2
Pendengar 1
Formula frekuensi sekarang adalah:
Untuk pendengar mendekati sumber bunyi :
Untuk pendengar menjauhi sumber bunyi :
f = fo . (v+c)/v
f = fo . (v-c)/v
Keterangan:
f = frekuensi sekarang
fo = frekuensi bunyi mula-mula
v = kecepatan perambatan bunyi di udara (340 m/s)
c = kecepatan gerakan sumber bunyi atau pendengar
Ambulans mengeluarkan bunyi sirine dengan frekuensi 1000 Hz dengan
kecepatan 72 km/jam mendekati pendengar 1 dan meninggalkan pendengar 2.
Hitunglah frekuensi bunyi sekarang yang didengar oleh pendengar 1 dan
pendengar 2!
Diketahui:
f = 72 km/jam = (72 x 1000)/3600 m/s = 20 m/s
v = 340 m/s
fo = 1000 Hz
Ditanyakan: f untuk pendengar 1 (f1) dan f untuk pendengar 2 (f2)
Jawab:
f1 = fo . v/(v-c)
= 1000 . 340/(340-20)
= 1062,5 Hz
f2 = fo . v/(v-c)
= 1000 . 340/(340+20)
= 944 Hz
Telinga dan proses pendengaran
Organ yang berperan menerima getaran suara
Getaran tergolong sebagai energi mekanik
Energi mekanik ini diterima dan diolah di dalam
telinga, lalu diubah menjadi energi listrik setelah
diterima oleh reseptor saraf sensorik di organon korti
telinga dalam
Proses pengolahan suara oleh telinga:
1. Pada telinga luar
Aurikel (daun telinga) mengumpulkan gelombang suara untuk
diteruskan ke liang telinga. Bandingkan bentuk corong daun telinga
dengan stetoskop serta bandingkan pula fungsinya.
Meatus akustikus eksternus (liang telinga luar) yang areanya lebih
sempit akan meningkatkan intensitas suara dan diteruskan menuju
telinga tengah. Bandingkan pula bentuk dan struktur liang telinga
dengan stetoskop tadi.
Membrana timpani (gendang telinga) sebagai pembatas telinga luar
dan telinga tengah digetarkan dan menguatkan suara. Luas
membrana timpani kira-kira 51 mm2.
2. Pada telinga tengah
Tulang-tulang pendengaran (malleus, inkus dan stapes) menguatkan
suara dengan mekanisme gaya ungkit dan melanjutkannya menuju
pembatas telinga dalam yaitu foramen ovale.
Efek dari gaya ungkit tulang pendengaran terhadap getaran suara
adalah 1,3 kali. Cermati bahwa tulang-tulang pendengaran berawal
dari membrana timpani seluas 51 mm2 dan berakhir pada foramen
ovale dengan luas kira-kira 3 mm2. Dengan demikian getaran suara
yang masuk ke dalam telinga mengalami amplifikasi sebesar:
51/3 x 1,3 = 22 kali
3. Pada telinga dalam
Telinga dalam: kokhlea (rumah siput) dan duktus semisirkularis
(saluran setengah lingkaran).
Di dalam kokhlea terdapat 3 saluran: skala vestibuli dan skala
timpani yang berisi cairan perilimfe, yang akan bergetar meneruskan
getaran dari foramen ovale. Selanjutnya getaran ini akan
menggetarkan cairan endolimfe dan organ korti di skala ketiga (skala
media).
Organ korti merupakan sel-sel rambut sebagai reseptor
pendengaran. Dengan kata lain energi mekanik berupa getaran tadi
merangsang reseptor saraf sensorik pendengaran (Nervus VIII) dan
diteruskan sebagai energi listrik menuju otak untuk ditafsirkan.
Respon frekuensi telinga
Pada usia muda batas atas masih 20.000 Hz, di usia pertengahan berkurang menjadi
15.000 Hz dan pada usia lanjut menjadi 10.000 Hz. Telinga manusia memiliki sensitifitas
tertinggi pada frekuensi 3.000 Hz yang menimbulkan rasa tidak nyaman, misalnya suara
jeritan atau alarm. Penyebab dari kondisi tersebut adalah kokhlea adalah tabung dengan
panjang 2,5 cm yang tertutup di salah satu ujung.
Respon frekuensi telinga dikategorikan sebagai berikut:
•Pada frekuensi rendah telinga sangat tidak sensitif. Frekuensi 20 Hz
membutuhkan intensitas suara kira-kira 1 W/m2.
•Pada frekuensi ambang atas pendengaran, frekuensi 100 Hz membutuhkan
intensitas suara kira-kira 10-10 W/m2.
Pada frekuensi ambang bawah pendengaran, frekuensi 3000 Hz sangat
menusuk
Skala kebisingan
Kebisingan diukur dengan skala desibel (dB). Berikut ini merupakan daftar nilai kebisingan dalam berbagai situasi dan dampak yang dapat timbul.
Level (dBA)
Noise
0
20
30
40
50
70
Ambang pendengaran
Denyut nadi
Detak jam
Percakapan tenang
Jalanan sepi
Hoover in a room
90
Jalanan 7 m
100
120
140
160
Kebisingan pabrik
Suara diskotik
Pesawat udara 25 m
Rifle close to ear
Effect
Pemaparan lama menimbulkan
kerusakan pendengaran
Batas ketidaknyamanan
Batas nyeri
Merobek membrana timpani
Kehilangan pendengaran
Kehilangan pendengaran dapat teradi akibat:
•Kerusakan mekanis akibat cedera kepala
•Penyakit (penyakit yang menghambat gerakan tulang-tulang
pendengaran dapat diatasi dengan operasi atau menggunakan
alat bantu pendengaran. Penyakit yang merusak saraf menuju
kokhlea sulit diatasi)
•Terpapar pada kegaduhan secara berlebihan (Tinitus dapat
terjadi setelah terpapar kegaduhan konser rock, atau saat distress
ketika tak bias tidur).
•Proses penuaan (proses penuaan menimbulkan penurunan
sensitifitas terhadap suara)