Definisi Bunyi Bunyi merupakan gelombang longitudinal dimana arah rambat sama dengan arah getarnya. Bunyi merupakan hasil dari suatu getaran. Sumber bunyi adalah benda yang dapat menghasilkan bunyi. Cepat rambat bunyi di udara tergantung pada suhu udara, semakin tinggi akan semakin cepat. Selain itu juga tergantung pada jenis zat perantara. Sebagai contoh senar gitar yang dipetik terasa bergetar bila dipegang dan kita mendengar bunyi. Saat kita berbicara, pita suara bergetar sehingga kita mendengar bunyi. a. Bunyi Menurut Frekuensinya Proses mendengar menghasilkan bunyi, antara lain merambat di dimana udara sumber dalam bunyi bentuk gelombang longitudinal, ditangkap daun telinga, menggetarkan selaput pendengar, diterima oleh syaraf pendengar, diteruskan ke otak dan otak mendefinisikan bunyinya. Bunyi menurut frekuensinya terdiri dari : 1. Infrasonik, yaitu bunyi yang frekuensinya kurang dari 20 Hz. Bunyi ini dapat didengar oleh Jangkrik dan Anjing. 2. Audiosonik, yaitu bunyi yang frekuensinya 20 Hz sampai 20.000 Hz Bunyi ini dapat didengar oleh telinga manusia 3. Ultrasonik, yaitu bunyi yang frekuensinya lebih tinggi dari 20.000 Hz. Bunyi ini dapat didengar oleh Kelelawar dan Lumba-lumba. b. Bunyi Menurut Mediumnya Bunyi memiliki sifat dapat merambat melalui benda padat, cair dan gas (udara). 1. Bunyi dapat merambat melalui zat padat. Benarkah bunyi dapat merambat melalui benda padat ? (Gambar Percobaan bunyi merambat melalui benda padat) Kita dapat membuktikan hal tersebut dengan melakukan percobaan, misalnya percobaan seperti gambar di atas telepon-teleponan yang terbuat dari gelas aqua yang kosong yang disambungkan dengan tali atau benang. Dari percobaan tersebut, kita dapat membuktikan bahwa bunyi dapat merambat melalui benda padat. Pada teleponteleponan bunyi merambat melalui tali. 2. Bunyi dapat merambat melalui zat cair (Gambar percobaan bunyi merambat melalui benda cair) Untuk membuktikannya cobalah menumbukkan 2 batu dalam air kemudian dengarkan di ujung akuarium seperti gambar di atas, bunyi akan didengar oleh siswa tersebut. Dari kegiatan tersebut, kita dapat melihat bahwa bunyi dapat merambat melalui zat cair. Bunyi tersebut merambat melalui air sebagai perantaranya. 3. Bunyi dapat merambat melalui zat gas (udara) Selain melalui zat padat dan zat cair, bunyi juga dapat merambat melalui udara. Sebenarnya sebagian besar bunyi yang kita dengarkan setiap hari adalah bunyi yang merambat di udara. Kita dapat mendengar bunyi atau suara dari sumber bunyi yang jaraknya jauh karena tersebut merambat melalui udara sehingga terdengar oleh kita. (Gambar pembuktian bunyi merambat melalui udara) Untuk membuktikannya ketika pada musim hujan beberapa daerah sangat banyak terjadi hujan disertai guruh. Bunyi guruh menunjukkan bahwa bunyi dapat merambat di udara. c. Sifat-sifat Bunyi Sifat-sifat dasar gelombang bunyi antara lain sebagai berikut : 1. Gelombang bunyi memerlukan medium dalam perambatannya. Karena gelombang bunyi merupakan gelombang mekanik, maka dalam perambatannya bunyi memerlukan medium. Hal ini dapat dibuktikan saat dua orang astronot berada jauh dari bumi dan keadaan dalam pesawat dibuat hampa udara, astrnot tersebut tidak dapat bercakap-cakap langsung tetapi menggunakan alat komunikasi seperti telepon meskipun dua orang astronot tersebut berada dalam satu pesawat. 2. Gelombang bunyi mengalami pemantulan (refleksi) Salah satu sifat gelombang adalah dapat dipantulkan. Hal ini sesuai dengan hukum perambatan bunyi, yaitu : “Bunyi datang, garis normal, dan bunyi pantul terletak dalam satu bidang datar. Sudut datang sama besar dengan sudut pantul”. Hukum perambatan gelombang bunyi ini telah menyebabkan 2 dampak, yaitu timbulnya gaung atau timbulnya gema. Gaung adalah gelombang bunyi pantul yang telah datang sebelum bunyi asli usai dikirimkan. Gaung terjadi ketika sumber gelombang suara memiliki jarak yang berdekatan dengan penghalang gelombang. Contoh gaung yaitu ketika kita tengah berteriak di ruangan yang sempit, suara kita akan terpantul sebelum kita selesai mengucapkan semuanya sehingga tidak akan jelas terdengar. Adanya gaung telah menimbulkan masalah. Misalnya ketika kita berada di Bioskop, suara yang terdengar dari film tidak akan jelas terdengar karena bunyi pantul yang disebabkan penghalang dinding Bioskop. Oleh karenanya, bioskop atau gedung-gedung pertunjukkan akan menggunakan peredam suara seperti stearofoam pada dinding bangunan. Hal ini agar suara dalam gedung tidak terpantul sehingga menjadi jelas terdengar. Sementara gema adalah gelombang bunyi pantul yang datang setelah bunyi asli usai dikirimkan. Gema umumnya terjadi ketika jarak antara sumber gelombang suara dengan penghalang gelombang cukup jauh. Contoh gema yaitu ketika kita berteriak di perbukitan, suara kita akan memantul sebagaimana terdengar suara aslinya. Sebagai ilustrasi perbedaan gaung dan gema, perhatikan gambar di bawah ini ! 3. Gelombang bunyi mengalami pembiasan (refraksi) Jika sumber bunyi petir dekat dengan rumah Anda, maka Anda dapat mendengar bunyi petir. Mengapa pada malam hari bunyi petir terdengar lebih keras dari pada siang hari ? Pada siang hari, udara pada lapisan atas lebih dingin dari pada lapisan bawah. Cepat rambat bunyi pada suhu dingin adalah lebih kecil dari pada suhu panas. Dengan demikian, kecepatan bunyi pada lapisan udara atas lebih kecil dari pada kecepatan bunyi pada lapisan udara bawah, karena medium pada lapisan atas lebih rapat dari medium pada lapisan bawah. Jadi, pada siang hari bunyi petir yang merambat dari lapisan udara atas menuju ke lapisan udara bawah akan dibiaskan menjauhi garis normal seperti pada gambar a. (Gambar Pembiasan Gelombang Bunyi) Pada malam hari terjadi kondisi sebaliknya, udara pada lapisan bawah (dekat tanah) lebih dingin dari pada udara pada lapisan atas. Dengan demikian, kecepatan bunyi pada lapisan bawah lebih kecil dari pada lapisan atas, karena medium pada lapisan atas kurang rapat dari medium pada lapisan bawah. Jadi, pada malam hari bunyi petir yang merambat dari lapisan udara atas menuju ke lapisan udara bawah (mediumnya lebih rapat) akan dibiaskan mendekati garis normal (Gambar b). Pembiasan bunyi petir mendekati garis normal pada malam hari inilah yang menyebabkan bunyi guntur lebih mendekat kerumah anda, dan sebagai akibatnya anda mendengar bunyi petir yang lebih keras. 4. Gelombang bunyi mengalami pelenturan (difraksi) Gelombang bunyi sangat mudah mengalami difraksi karena gelombang bunyi di udara memiliki panjang gelombang dalam rentang sentimeter sampai beberapa meter. Seperti yang kita ketahui, bahwa gelombang yang lebih panjang akan lebih mudah didifraksikan. Peristiwa difraksi terjadi misalnya saat kita dapat mendengar suara mesin mobil ditikungan jalan walaupun kita belum melihat mobil tersebut karena terhalang oleh bangunan tinggi dipinggir tikungan. (Gambar Pelenturan Gelombang Bunyi) 5. Gelombang bunyi mengalami perpaduan (interferensi) Gelombang bunyi mengalami gejala perpaduan gelombang atau interferensi, interferensi yang konstruktif dibedakan atau menjadi penguatan dua bunyi yaitu dan interferensi destruktif atau pelemahan bunyi. Misalnya waktu kita berada diantara dua buah loud-speaker dengan frekuensi dan amplitudo yang sama atau hampir sama maka kita akan mendengar bunyi yang keras dan lemah secara bergantian. (Gambar Perpaduan Gelombang Bunyi) d. Gejala-gejala Gelombang Bunyi Adapun gejala-gejala yang dialami gelombang bunyi adalah sebagai berikut : 1. Efek Dopler Perubahan frekuensi bunyi yang dirasakan oleh pengamat manakala ia bergerak relative terhadap sumber bunyi dirumuskan sebagai berikut : Dimana : V Vs Vp fs fp : kecepatan bunyi : kecepatan sumber bunyi : kecepatan pengamat : frekuensi sumber bunyi : frekuensi yang dialami oleh pengamat Dalam rumus di atas ada beberapa ketentuan terhadap nilainilai dari Vs dan Vp. Ketentuan di bawah ini dapat dijadikan acuan : Arah acuan adalah arah di mana sumber bunyi mendekati pengamat. Vs dan Vp bernilai positif bila searah dengan arah acuan, dan bernilai negatif bila berlawanan dengan arah acuan. Sesuai arah acuan, Vs bernilai positif bila sumber mendekati pengamat, negatif bila menjauhi pengamat. Sesuai arah acuan, Vp bernilai positif bila pengamat menjauhi sumber bunyi, negatif bila pengamat mendekati sumber bunyi. Bila sumber dalam keadaan diam maka Vs = 0, demikian pula bila pengamat dalam keadaan diam maka Vp = 0. Kita lihat gambar-gambar di bawah ini untuk menentukan apakah nilai Vs dan Vp bernilai positif atau negatif. Pada gambar di atas arah acuan adalah ke kanan karena arah kanan adalah arah dimana sumber bunyi mendekati pengamat. Dengan demikian Vs bernilai positif bila sumber bergerak ke kanan (searah dengan arah acuan atau mendekati pengamat ) dan negatif bila bergerak ke kiri (berlawanan dengan arah acuan atau menjauhi pengamat). Vp bernilai positif bila pengamat bergerak ke kanan (searah dengan arah acuan atau menjauhi sumber bunyi) dan negatif bila bergerak ke kiri (berlawanan dengan arah acuan atau mendekati sumber bunyi). Pada gambar di atas arah acuan adalah ke kiri karena arah kiri adalah arah di mana sumber bunyi mendekati pengamat. Dengan demikian Vs bernilai positif bila sumber bergerak ke kiri (serah dengan arah acuan atau mendekati pengamat) dan negatif bila bergerak ke kanan (berlawanan dengan arah acuan atau menjauhi pengamat). Vp bernilai positif bila pengamat bergerak ke kiri (searah dengan arah acuan atau menjauhi sumber bunyi) dan negatif bila bergerak ke kanan (berlawanan dengan arah acuan atau mendekati sumber bunyi). 2. Superposisi Bunyi Superposisi adalah salah satu sifat gelombang. Penjumlahan gelombang (superposisi) terjadi ketika dua buah gelombang atau lebih yang menjalar dalam medium yang sama dan pada saat yang sama akan menyebabkan simpangan dari partikel dalam medium menjadi jumlah dari masing-masing simpangan yang mungkin ditimbulkan oleh masing-masing gelombang. Prinsip penjumlahan simpangan akibat dua buah gelombang atau lebih yang merambat dalam satu medium yang sama dan pada saat yang sama sering disebut superposisi. Dalam superposisi dua gelombang atau lebih dapat menghasilkan sebuah gelombang berdiri yang mungkin simpangannya saling menguatkan atau saling melemahkan bergantung kepada beda fase gelombang-gelombang tersebut. Apabila beda fase antara gelombang-gelombang yang disuperposisikan adalah 1/2 maka hasilnya saling melemahkan. Jika panjang gelombang dan amplitudo gelombang-gelombang tersebut sama, maka simpangan hasil superposisi tersebut nol. Sebaliknya, jika fase gelombanggelombang yang disuperposisikan itu sama, maka simpangan hasil superposisi itu saling menguatkan. Jika panjang gelombang dan amplitudo gelombang-gelombang itu sama maka simpangan hasil superposisi itu sebuah gelombang berdiri dengan gelombang. amplitudo dua kali amplitudo kedua 3. Resonansi Bunyi Pernahkah kalian mengalami ketika ada suara petir dan kaca jendela di rumah ikut bergetar. Mengapa hal tersebut bisa terjadi? bergetarnya kaca jendela ketika terdengar suara petir terjadinya karena adanya peristiwa resonansi bunyi. nah apa yang dimaksud dengan resonansi ? untuk memahami konsep resonansi perhatikan penjelasan berikut ini ! Resonansi adalah peristiwa ikut bergetarnya suatu benda akibat benda lain yang bergetar karena keduanya mempunyai frekuensi yang sama atau mempunyai frekuensi yang merupakan bilangan bulat dari frekuensi salah satu benda bergetar. Resonansi bunyi pada kolom udara dimanfaatkan untuk menghasilkan suatu bunyi pada alat musik. Alat-alat musik mempunyai lubang udara sehingga terjadi resonansi udara dan menghasilkan suara yang merdu. Misalnya, bunyi merdu pada gitar dihasilkan oleh resonansi antara dawai dan kotak resonansi. Ketika senar gitar di petik maka udara di dalam kotak resonansi bergetar dengan frekuensi yang sama dengan frekuensi dawai. Udara yang berada di dalam sebuah kendang juga ikut bergetar ketika kendang dipukul. Apabila tidak ada kolom udara pada alat musik kita tidak bisa mendengar merdunya suara musik. Untuk memahami bagaimana proses resonansi coba kalian perhatikan dua buah garputala yang beresonansi seperti pada gambar berikut ini. Jika salah satu garputala kita pukul, maka garputala akan bergetar. Hal ini menyebabkan garpula lainnya juga ikut bergetar karena keduanya memiliki frekuensi sama. Frekuensi bunyi pada garputala dipengaruhi oleh bentuk garputala, bahan garputala dan besar kecilnya garputala. Contoh peristiwa resonansi lainnya yaitu ketika digetarkan sebuah garputala diatas kolom udara yang berada di atas permukaan air menyebabkan molekul udara di dalam kolom ikut bergetar, seperti yang ditujukkan pada gambar berikut ini: Adapun Syarat untuk terjadinya resonansi bunyi pada kolom udara adalah terbentuk simpul gelombang pada permukaan air dan ujung tabung bagian atas sebagai perut gelombang. Kolom udara berfungsi sebagai tabung resonator. Peristiwa resonansi dimanfaatkan untuk mengukur kecepatan perambatan bunyi di udara. Adapun syarat terjadinya resonansi. Panjang kolom udara yang dibutuhkan agar terjadi resonansi sepanjang l = (2n-1)¼λ, dengan n = 1, 2, 3, . Kita bisa mendengar resonansi yang berurutan apabila resonansi pertama dengan resonansi berikutnya berjarak Δl = ½ λ. Jika frekuensi (f) sebuah garputala dan panjang gelombang bunyi (λ) diketahui, kita bisa menentukan cepat rambat bunyi diudara dengan persamaan v= λ x f.
