Bunyi merupakan gelombang. Bunyi merambat ke segala arah, melalui udara sekitarnya. Kita dapat mendengar suara lonceng pada jarak tertentu karena lonceng menggetarkan udara di sekitarnya sehingga udara pun ikut bergetar. Perambatan getaran membentuk pola rapatan dan renggangan. Pola rapatan dan renggangan ini menggetarkan udara di dekatnya dan menjalar ke segala arah. Ketika getaran udara sampai di gendang telinga kita maka informasi akan disampaikan ke otak. Hal itulah yang menyebabkan kaita dapat mendengar bunyi. Berdasarkan arah getarnya, gelombang dibedakan menjadi dua, yaitu gelombang transversal dan gelombang longitudinal. Karena dalam perambatannya gelombang bunyi membentuk pola rapatan dan renggangan, gelombang bunyi merupakan gelombang longitudinal. Gelombang bunyi dapat merambat jika ada udara. Selain dapat merambat dalam udara (zat gas), gelombang bunyi juga dapat merambat melalui zat padat dan zat cair. Jadi, dapat disimpulkan bahwa gelombang bunyi merambat melalui zat antara atau medium.
Cepat Rambat Bunyi
Bunyi dapat merambat di dalam zat cair. Dengan bantuan alat seismograf, para ahli gempa dapat mendeteksi getaran gempa bumi. Getaran lebih kuat jika jaraknya lebih dekat pada sumber getar. Dari contoh-contoh tersebut, kamu dapat menyimpulkan bahwa bunyi yang terdengar bergantung pada jarak antara sumber bunyi dan pendengar. Jarak yang ditempuh bunyi tiap satuan waktu disebut cepat rambat bunyi (v). Secara matematis, hal itu dituliskan sebagai berikut.
Dengan :
v = cepat rambat gelombang bunyi (m/s),
s = jarak yang ditempuh (m),
t = waktu tempuh (s).
Oleh Karena bunyi merupakan suatu bentuk gelombang, dapat dituliskan:
Dengan :
T = periode bunyi (s),
λ = panjang gelombang bunyi(m),
Dengan menggunakan Persamaan (13–1) dan Persamaan (13–2) kamu dapat menghitung cepat rambat bunyi pada suatu tempat atau menentukan jarak suatu peristiwa jika cepat rambat bunyi diketahui.
Contoh Soal 1 :
Setelah terjadi kilat, 10 sekon kemudian terdengar suaranya. Jika kecepatan bunyi di tempat itu 340 m/s, berapakah jarak pendengar ke sumber bunyi?
Penyelesaian:
Diketahui :
t = 10 sekon,
v = 340 m/s.
Ditanyakan: jarak pendengar ke sumber bunyi (s)
Jawab:
s = vt
s = (340 m/s)(10 s) = 3.400 meter
Jadi, jarak pendengar ke sumber bunyi adalah 3.400 meter.
Contah Soal 2:
Gelombang bunyi merambat di udara dengan kecepatan 300 m/s. Jika panjang gelombangnya 25 cm, berapakah frekuensi gelombang tersebut?
Penyelesaian:
Diketahui :
v = 300 m/s
λ = 25 cm = 0,25 m
Ditanyakan: frekuensi gelombang (f)
Jawab:
v=λ f
f = v
λ
= 300 m/s
0,25m
= 1.200 Hz
Jadi, frekuensi gelombang tersebut adalah 1.200 Hz.
Cepat rambat bunyi di udara berbeda dengan cepat rambatbunyi pada zat padat. Bunyi yang merambat melalui rel kereta api (yang merupakan zat padat) lebih cepat dibandingkan dengan bunyi yang merambat melalui udara. Suatu eksperimen yang telah dilakukan oleh para ahli membuktikan bahwa sebuah bunyi nyaring membutuhkan waktu lima sekon untuk sampai ke telinga kamu melalui udara. Jika bunyi tersebut merambat melalui air, ternyata lebih cepat dan hanya membutuhkan waktu empat sekon. Jika bunyi tersebut melalui besi, ternyata hanya membutuhkan tiga sekon, atau satu sekon lebih cepat daripada dalam zat cair. Hal ini membuktikan bahwa di dalam medium yang berbeda, cepat rambat bunyi akan berbeda pula. Kecepatan rambat gelombang bunyi pada beberapa medium disajikan dalam tabel berikut.
No. | Material | Kecepatan(m/s) |
1. | Udara | 343 |
2. | Udara (10C) | 331 |
3. | Helium | 1.005 |
4. | Hidrogen | 1.300 |
5. | Air | 1.440 |
6. | Air laut | 1.560 |
7. | Besi dan Baja | 5.000 |
8. | Gelas | 4.500 |
9. | Aluminium | 5.100 |
10. | Kayu Keras | 4.000 |
Zat padat merambatkan bunyi lebih cepat daripada zat cair dan zat cair lebih cepat merambatkan bunyi daripada gas.
Frekuensi Gelombang Bunyi
Sayap nyamuk bergetar sangat cepat sehingga menimbulkan bunyi. Sayap nyamuk dapat bergetar kurang lebih 1.000 kali setiap sekon sehingga menghasilkan suara yang unik. Jadi, setiap sekon terjadi 1.000 kali gelombang bunyi merambat di udara. Banyaknya gelombang bunyi setiap sekon disebut frekuensi. Semakin besar frekuensi gelombang bunyi, berarti, semakin banyak pola rapatan dan renggangan. Sehingga bunyinya akan terdengar semakin nyaring (nadanya lebih tinggi). Gambar di bawah ini memperlihatkan pola rapatan dan renggangan untuk dua frekuensi yang berbeda.
(a) frekuensi tinggi dan(b) frekuensi rendah. Telinga manusia dapat mendengar bunyi pada rentang frekuensi tertentu. Berdasarkan hasil penelitian, pendengaran telinga manusia normal berada pada frekuensi 20 Hz sampai 20.000 Hz. Daerah ini disebut daerah audiosonik. Frekuensi di bawah 20 Hz disebut daerah infrasonik, sedangkan daerah di atas frekuensi 20.000 Hz disebut daerah ultrasonik.
Daerah infrasonik tidak dapat didengar oleh manusia, tetapi hanya binatang-binatang tertentu saja yang dapat mendengarnya. Ilustrasi daerah frekuensi yang dapat didengar oleh berbagai makhluk diperlihatkan pada gambar. Pada gambar memperlihatkan daerah frekuensi yang dapat dipancarkan dan diterima oleh berbagai makhluk di dunia ini. Binatang yang dapat mendengar suara infrasonic adalah anjing, sedangkan binatang yang dapat mendengar suara ultrasonik, antara lain lumba-lumba, burung robin, anjing, kucing, dan kelelawar.
Manusia hanya mampu memancarkan gelombang bunyi dalam daerah yang sempit, yaitu sekitar 85 Hz sampai 1.100 Hz. Beberapa binatang tertentu dapat memancarkan gelombang bunyi dengan frekuensi yang tinggi (ultrasonik), di antaranya ikan lumba-lumba, kelelawar, dan jangkrik. Anjing memiliki pendengaran yang sangat peka terhadap frekuensi bunyi. Dia dapat mendengar bunyi dari daerah infrasonic sampai daerah ultrasonik. Inilah yang menyebabkan anjing sering dimanfaatkan manusia sebagai penjaga.
Nada
Gelombang bunyi yang frekuensinya teratur disebut nada, sedangkan gelombang bunyi yang frekuensinya tidak teratur disebut desah. Pada nada dikenal nada tinggi dan nada rendah. Tinggi rendahnya nada ditentukan oleh frekuensi. Semakin tinggi frekuensinya, jarak rapatan dan renggangannya semakin pendek. Jarak rapatan dan renggangan yang berdekatan disebut panjang gelombang, semakin tinggi frekuensi, panjang gelombangnya semakin pendek.
Dalam teori musik, simbol nada biasanya digunakan huruf C, D, E, F, G, A, B, c, d, e, f, g, a, b, dan seterusnya. Masing-masing nada memiliki frekuensi yang teratur. Misalnya, sebuah garputala mengeluarkan nada musik A. Artinya, garputala bergetar sebanyak 440 kali tiap sekonnya. Hal ini menghasilkan 440 pasang perapatan dan perenggangan. Dengan kata lain, nada A menghasilkan frekuensi 440 Hz. Frekuensi nada yang lainnya dapat ditentukan menggunakan perbandingan sebagai berikut.