BUNYI

I. HAKIKAT GELOMBANG BUNYI

Pengertian Bunyi

Bunyi ditimbulkan oleh benda yang bergetar. Pada dasarnya gelombang bunyi merupakan gelombang mekanik. Oleh karena itu, dalam perambatannya, gelombang bunyi memerlukan medium. Jadi, bunyi tidak dapat merambat dalam ruang hampa udara.

Medium perambatan bunyi bisa berupa zat padat, zat cair, maupun gas. Pada umumnya, bunyi merambat lebih cepat pada medium yang berupa zat padat bila dibandingkan pada medium yang berupa zat cair ataupun gas.

Cepat Rambat Bunyi

a. Hubungan antara cepat rambat bunyi di udara dengan perubahan suhu

Berdasarkan penelitian, diperoleh suatu hubungan antara cepat rambat bunyi di udara dengan perubahan suhu, yang secara matematis dapat dirumuskan sebagai berikut:

vt = vh + 0,16t dan vo = 331 m/s

Keterangan:

vt = cepat rambat bunyi di udara pada suhu toC, satuannya m/s

vh = cepat rambat bunyi di udara pada suhu 0oC, satuannya m/s

t = suhu udara, satuannya oC

Berdasarkan perumusan matematis di atas, maka dapat dihitung:

- Cepat rambat bunyi di udara pada suhu t = 10oC

v10 = vh + 0,16.(10) = 331 + 6,1 = 337 m/s

- Cepat rambat bunyi di udara pada suhu t = 20oC

v20 = vh + 0,16.(20) = 331 + 12,2 = 343 = m/s

dan seterusnya.

b. Cepat rambat bunyi di suatu tempat

Jika s menyatakan jarak antara sumber bunyi dengan pengamat dan Dt menyatakan selisih waktu antara terjadinya bunyi dengan sampainya bunyi di telinga pengamat, maka cepat rambat bunyi (v) di tempat itu dapat dirumuskan sebagai berikut:

v = s/Dt Û s = v . Dt

(ingat kembali gerak lurus beraturan!)

II. FREKUENSI GETARAN BUNYI

Frekuensi Ambang Pendengaran Manusia

Tidak semua jenis getaran yang ditimbulkan oleh benda yang bergetar merupakan sumber bunyi bagi telinga manusia normal.

Getaran yang menghasilkan bunyi untuk telinga manusia normal pada umumnya berada dalam rentang frekuensi antara 20 Hz – 20.000 Hz. Getaran yang mempunyai frekuensi di bawah 20 Hz atau di atas 20.000 Hz tidak dapat didengar oleh telinga manusia normal. Rentang frekuensi antara 20 Hz – 20.000 Hz, yang menghasilkan bunyi bagi telinga manusia normal itu disebut frekuensi audio.

Frekuensi Infrasonik

Frekuensi infrasonik adalah frekuensi getaran di bawah 20 Hz. Frekuensi ini tidak dapat didengar (sebagai bunyi) oleh telinga manusia normal, tetapi dapat didengar oleh anjing, jangkrik, dan binatang-binatang malalm lainnya. Hal inilah yang menyebabkan: 

• Bila kita melangkah mengendap-endap ke arah sumber bunyi jangkrik di kebun pada malam hari, jangkrik itu tiba-tiba menghentikan bunyinya meskipun langkah kita sangat perlahan. 
• Bila kita melangkah di dekat anjing yang sedang tidur-tiduran sambil memejamkan matanya, seringkali anjing tersebut mendadak membuka matanya dan terjaga atau bahkan menggonggong jika kita tidak dikenalinya.

Frekuensi Ultrasonik

Frekuensi ultrasonik adalah frekuensi getaran yang diatas 20.000 Hz.

Frekuensi ini tidak dapat didengar (sebagai bunyi) oleh telinga manusia normal, tetapi dapat didengar oleh beberapa jenis hewan seperti kelelawar dan lumba-lumba. Hal inilah yang menyebabkan kelelawar tidak pernah menabrak dinding ketika terbang dengan cepat pada malam gelap gulita; karena, kelelawar mengeluarkan frekuensi ultrasonik pada saat terbang yang berfungsi sebagai peraba dinding.

Frekuensi ultrasonik juga banyak digunakan didalam bidang kedokteran; misalnya untuk mendeteksi keadaan bagian-bagian dalam tubuh dan untuk untuk mendeteksi keadaan bagian-bagian dalam tubuh dan untuk mendeteksi jenis kelamin janin yang berada dalam kandungan. Alat medis yang memanfaatkan gelombang ultrasonic disebut ultrasonografi (USG).

Beberapa pemanfaatan lain dari gelombang ultrasonik antara lain:

a. Untuk mendeteksi kedalaman air laut

b. Untuk mendeteksi benda-benda yang berada dalam laut

c. Untuk pengawetan makanan dalam kaleng

d. Untuk mengaduk campuran susu agar benar-benar homogen

e. Untuk meratakan campuran besi dan timah yang dilebur.

III. NADA

Pengertian Nada

Nada bunyi adalah tinggi rendahnya frekuensi yang dihasilkan oleh suatu sumber bunyi. Setiap sumber bunyi menghasilkan nada tertentu. Tinggi/rendahnya nada yang dihasilkan oleh suatu sumber tergantung pada tinggi/rendahnya frekuensi yang dipancarkan oleh sumber tersebut;

- Semakin tinggi frekuensinya, semakin tinggi nada yang dihasilkan.

- Semakin rendah frekuensinya, semakin rendah nada yang dihasilkan.

Tinggi/Rendahnya Nada dalam Ilmu Musik

Dalam ilmu musik, frekuensi-frekuensi disusun dalam bentuk deretan tangga nada seperti:

C D E F G A B C1

1 2 3 4 5 6 7 1’

do re mi fa sol la si do

Nada-nada tersebut mempunyai interval dengan perbandingan sebagai berikut:

C : D : E : F : G : A : B : C1 =

24 : 27 : 30 : 32 : 36 : 40 : 45 : 48

Nada-nada itu mempunyai nada dasar, yaitu nada A, yang secara internasional telah ditetapkan berfrekuensi 440 Hz. Dari penetapan frekuensi nada dasar A = 440 Hz tersebut, maka dapat ditentukan bahwa:

a. Nada D mempunyai frekuensi

D : A = 27 : 40

D = (27 / 40) x 440 = 297 Hz

b. Nada C1 mempunyai frekuensi

C1 : A = 48 : 40

C1 = (48/40) x 440 = 528 Hz

IV. RESONANSI

Pengertian Resonansi

Resonansi terjadi apabila sebuah benda bergetar karena pengaruh getaran benda lain. Jadi, resonansi merupakan peristiwa ikut bergetarnya suatu benda karena getaran benda lain.

Peristiwa Resonansi

Perhatikan ilustrasi berikut ini!

Pada gambar 1:

Jika salah satu bola diayunkan/digetarkan, maka ketiga bola lainnya ikut berayun/bergetar.

Pada gambar 2:

Jika bola (1) diayunkan, bola (3) ikut berayun dengan besar ayunan yang hampir sama. Sementara itu, benda (4) ikut berayun sedikit; sedangkan bola (2) tidak ikut berayun.

Dari peristiwa di atas terlihat bahwa resonansi (ikut bergetarnya suatu benda) dapat terjadi jika frekuensi benda sama dengan frekuensi sumbernya.

Pemanfaatan Peristiwa Resonansi

Peristiwa resonansi banyak digunakan dalam dunia seni, seperti:

a. Gitar akustik dilengkapi dengan kotak resonansi

b. Biola atau alat gesek lainnya dilengkapi dengan kotak resonansi

c. Beduk dilengkapi dengan kota resonansi

d. Seruling atau alat tiup lainnya dilengkapi pipa resonansi

V. PEMANTULAN BUNYI

Bunyi akan dipantulkan oleh permukaan yang keras.

Pemantulan bunyi dapat diamati jika kita berteriak lantang menyebutkan sesuatu di depan bukit pada pada jarak yang cukup jauh atau disebuah lembah. Sebagai contoh; jika berteriak hallo maka beberapa saat kemudian dari kejauhan sana (dari dinding bukit) terdengar suara hallo yang seolah membalas terakan atau sapaan kita tadi. Peristiwa inilah yang disebut pemantulan dinding bunyi.

Hukum Pemantulan Bunyi

Perhatikan gambar berikut ini!

Pada peristiwa pemantulan bunyi dalam gambar di samping, berlaku:

ÐPQR = ÐRQS atau

Sudut datang = sudut pantul

Pemanfaatan Sifat Pantulan Bunyi

Konsep pemantulan bunyi sering digunakan untuk mengukur kedalaman air laut, panjang lorong, dan sebagainya. Prinsip pengukurannya dapat dilihat seperti ilustrasi berikut:

2l = v x t

Û l = (v x t) / 2

Keterangan

l = kedalaman laut

v = cepat rambat bunyi di air

t = waktu yang diperlukan gelombang bunyi bolak-balik ke permukaan.

Kasus Bunyi Pantulan

Bunyi pantulan dapat terdengar:

a. Setelah bunyi asli selesai diucapkan, sehingga bunyi pantulan terdengar seperti bunyi aslinya; bunyi pantulan seperti ini disebut gema.

b. Sebelum bunyi asli selesai diucapkan, sehingga bunyi pantulan bercampur dengan bunyi asli. Akibatnya, bunyi asli dan bunyi pantulan kurang jelas terdengar. Bunyi pantulan seperti ini disebut gaung.

Terjadinya gaung membawa dampak yang merugikan bagi tata suara dalam gedung-gedung pertunjukan seni maupun tempat-tempat seminar. Oleh karena itu, untuk menghilangkan gaung, dinding-dinding gedung pertunjukan seni dan gedung pertemuan pada umumnya dilapisi bahan-bahan yang berfungsi sebagai peredam, seperti wol, kapas, karton, busa, dan sebagainya.

SOAL DAN PEMBAHASAN

1. Perbandingan antara 5 buah nada c : g = 2 : 3. Jika frekuensi nada g = 396 Hz, maka frekuensi nada c adalah ….

A. 234 Hz

B. 264 Hz

C. 398 Hz

D. 440 Hz

Pembahasan:

c : g = 2 : 3 dan g = 396 Hz

c : 396 = 2 : 3

c = (2/3) x 396 = 264 Hz

Jawaban : B

2. Sumber bunyi beresonansi pertama saat tinggi kolom udara dalam tabung 17 cm. Panjang gelombang sumber bunyi tersebut adalah ….

A. 17 cm

B. 34 cm

C. 68 cm

D. 95 cm

 

Pembahasan:

Resonansi di dalam tabung udara dapat terjadi jika udara dalam tabung tampak seperti gambar berikut:

Resonansi pertama terjadi pada saat tinggi kolom udara l = ¼ l , atau l = 4l dengan l = 17 cm, diperolah:

l = 4 x 17 = 38 cm

Jadi, panjang gelombangnya = 68 cm

Jawaban : C

3. Faktor yang tidak mempengaruhi tinggi nada suatu senar adalah ….

A. massa jenis senar

B. tegangan senar

C. kualitas senar

D. bahan senar

Pembahasan:

Menurut Marsene, tinggi nada senar:

- sebanding dengan akar tegangan senar (pilihan A)

- berbanding terbalik dengan akar massa jenis senar (pilihan C dan D)

- berbanding terbalik dengan akar luas penampang senar

Rumus hukum Marsene:

Dengan:

f = frekuensi

k = konstanta

L = panjang kawat

F = tegangan senar

A = luas penampang senar

ρ = massa jenis senar

4. Getaran osilator pada kapal diterima kembali oleh hidrofon 0,4 detik setelah dipancarkan. Apabila cepat rambat bunyi di dalam air laut 1400 m/det, maka kedalam laut yang diukur adalah:

A. 140 m

B. 280 m

C. 560 m

D. 1120 m

Pembahasan:

Jika l menyatakan kedalaman laut yang sedang diukur, maka:

l dengan v = 1400 m/s dan t = 0,4 s

l  = 280 m

 Jawaban : B

5. Kelelawar tidak pernah menabrak dinding walau terbang dengan cepat pada kegelapan malam yang pekat. Hal ini disebabkan ….

A. kelelawar mengeluarkan frekuensi ultrasonik ketika terbang

B. kelelawar dapat menangkap gelombang infrasonik

C. kelelawar memancarkan gelombang infrasonik

D. kelelawar dapat melihat dalam gelap

Pembahasan:

Kelelawar mengeluarkan frekuensi ultrasonic ketika terbang. Dengan demikian, jika ada dinding di depannya, gelombang dengan frekuensi ultrasonic tersebut akan terpantul, dan ini dirasakan oleh kelelawar sebagai isyarat bahwa didepannya ada suatu penghalang (dinding). Jadi, gelombang/getaran ultrasonik tersebut digunakan sebagai alat peraba.

Jawaban : B

6. Dentuman supersonik terjadi bila ….

A. pesawat terbang bergerak melebihi kecepatan suara

B. pesawat terbang akan memulai penerbangannya

C. pesawat terbang memasuki ruang angkasa

D. pesawat terbang akan mendarat

Pembahasan:

Untuk pesawat supersonik (yang bergerak dengan kecepatan melebihi kecepatan suara), badan pesawat dengan keras menyibak lapisan udara di atmosfer bumi (langit), sehingga menimbulkan suara dentuman yang keras.

Untuk pesawat biasa, badan pesawat tidak terlalu keras berbenturan dengan udara di atmosfer; karena sebelumnya udara di atmosfer telah diregangkan/disibak oleh suara pesawat, setelah udara tersibak barulah pesawat lewat.

Jawaban : A

E. Pilihlah jawaban yang paling tepat.

1. Ketika kamu memegang tenggorokan pada saat berbicara, kamu merasakan adanya getaran. Hal ini membuktikan ….

A. sumber bunyi adalah tenggorokan

B. otot tenggorokan selalu bergetar

C. berbicara memerlukan energi

D. sumber bunyi adalah getaran

2. Setelah terjadinya kilat, 2 sekon kemudian terdengar bunyi guntur. Jika cepat rambat bunyi di udara 330 m/s, dapat diperkirakan jarak terjadinya kilat adalah ….

A. 990 meter

B. 660 meter

C. 330 meter

D. 165 meter

3. Ketika kita melihat orang yang sedang menebang kayu dengan jarak yang jauh, bunyi beradunya kapak terdengar beberapa saat setelah kapak mengenai pohon. Hal ini terjadi karena ….

A. pengaruh gema yang terjadi

B. perambatan bunyi memerlukan waktu

C. kecepatan bunyi lebih kecil dari kecepatan cahaya

D. perambatan bunyi memerlukan waktu, sedangkan perambatan cahaya tidak

4. Sebuah gelombang bunyi merambat di udara dengan kecepatan 360 m/s. Jika panjang gelombang bunyi 25 cm, frekuensinya adalah ….

A. 14,4 Hz

B. 90 Hz

C. 1440 Hz

D. 9000 Hz

5. Perbandingan frekuensi nada A dan B adalah 27:45. Jika frekuensi nada D adalah 297 Hz, frekuensi nada B adalah ….

A. 178,2 Hz

B. 495 Hz

C. 5346 Hz

D. 8064 Hz

6. Pada percobaan tabung resonansi, tinggi kolom udara dalam tabung pada saat sumber bunyi beresonansi pertama adalah 0,19 meter. Panjang gelombang sumber bunyi adalah ….

A. 0,19 m

B. 0,39 m

C. 0,57 m

D. 0,96

7. Untuk mengukur kedalaman laut digunakan prinsip pemantulan bunyi. Bunyi pantul terdengar ½ sekon sesudah bunyi asli dalam air 1500 m/s, maka kedalaman laut adalah ….

A. 375 meter

B. 750 meter

C. 1500 meter

D. 3000 meter

8. Pesawat supersonik adalah ….

A. pesawat terbang yang memiliki kelajuan di atas 340 m/s

B. pesawat terbang yang memiliki kelajuan di bawah 340 m/s

C. pesawat terbang yang memancarkan frekuensi di atas 20.000 Hz

D. pesawat terbang yang memancarkan frekuensi di bawah 20.000 Hz

9. Gaung dapat diatasi dengan cara ….

A. menurunkan tinggi nada

B. menyesuaikan frekuensi sumber bunyi

C. melapisi dinding dengan zat pemantul yang baik

D. melapisi dinding dengan zat yang dapat meredam bunyi

10. Menurut Mersenne, frekuensi sebuah senar tidak bergantung pada ….

A. tegangan senar

B. amplitudo senar

C. massa jenis senar

D. luas penampang senar

11. Gelombang bunyi yang mengenai permukaan keras, akan ….

A. hilang

B. dibiaskan

C. diteruskan

D. dipantulkan

12. Bunyi pantul akan memperkuat bunyi asli jika ….

A. jarak dinding pemantul sedang

B. jarak dinding pemantul cukup jauh

C. jarak dinding pemantul cukup dekat

D. tidak bergantung pada jarak dinding pemantul

13. Kuat lemahnya bunyi bergantung pada ….

A. frekuensi

B. amplitudo

C. resonansi

D. jarak

14. Di bawah ini yang dapat digunakan untuk meredam bunyi adalah ….

A. lembaran aluminium

B. dinding tembok

C. lembaran kayu

D. karpet

15. Resonansi hanya dapat terjadi apabila ….

A. frekuensinya sama

B. amplitudonya sama

C. frekuensinya berbeda

D. amplitudonya berbeda

16. Gelombang bunyi merupakan:

(1) gelombang longitudinal

(2) gelombang mekanik

(3) sesuatu yang ditimbulkan oleh benda yang bergetar

(4) gelombang yang dapat merambat di ruang hampa udara

Pertanyaan yang benar adalah ….

A. (1), (2), dan (3)

B. (1) dan (3)

C. (2) dan (4)

D. hanya (4)

17. Bunyi guruh terdengar 1 sekon setelah terdengar kilatnya. Jika kecepatan bunyi di udara 340 m/s dan kecepatan cahaya di udara 3 x 108 m/s, maka jarak sumber guruh dari pengamat kira-kira ….

A. 680 m

B. 340 m

C. 170 m

D. tidak dapat ditentukan

18. Seseorang berteriak di depan mulut gua yang lurus. Jika kecepatan bunyi di dalam gua 340 m/s dan bunyi pantulan terdengar 0,5 sekon setelah bunyi aslinya, maka panjang gua tersebut adalah ….

A. 680 meter

B. 340 meter

C. 170 meter

D. tidak dapat ditentukan

19. Sumber bunyi beresonansi pertama saat tinggi kolom udara dalam tabung 20 cm. Jika frekuensi yang dipergunakan sebesar 430 Hz, maka kecepatan perambatan bunyi di dalam tabung tersebut adalah ….

A. 860 m/s

B. 344 m/s

C. 86 m/s

D. 21,5 m/s

20. Kuat bunyi tergantung dari besarnya ….

A. periode

B. frekuensi

C. amplitudo

D. panjang gelombang

21. Bunyi dapat didengar oleh manusia jika ….

A. frekuensinya di atas 20 Hz

B. frekuensinya di bawah 20 Hz

C. frekuensinya di antara 20 Hz – 20.000 Hz

D. frekuensinya di bawah 20 Hz dan di atas 20 KHz

22. Resonansi akan terjadi bila ….

A. gelombang pantul dan gelombang asli memiliki frekuensi yang sama.

B. gelombang pantul dan gelombang asli memiliki frekuensi dan amplitudo yang sama

C. gelombang pantul dan gelombang asli memiliki frekuensi berbeda, sedangkan amplitudonya sama

D. gelombang pantul dan gelombang asli memiliki frekuensi yang sama, sedangkan amplitudonya berbeda

23. Peristiwa gaung dapat diatasi dengan cara ….

A. menurunkan tinggi nada sumber bunyi

B. menyesuaikan frekuensi sumber bunyi

C. melapisi dinding dengan bahan peredam yang baik

D. melapisi dinding dengan bahan pemantul yang baik

24. Sebuah dawai yang panjangnya 75 cm dipetik, ternyata terbentuk 3 puncak (bukit) dan 2 lembah. Bila frekuensi yang dihasilkan dawai 860 Hz, maka kecepatan perambatan gelombang pada dawai adalah ….

A. 645 m/s

B. 430 m/s

C. 215 m/s

D. Tidak dapat ditentukan

25. Getaran osilator pada kapal diterima kembali oleh hidrofon di dalam kapal 0,6 detik setelah dipancarkan. Jika cepat rambat bunyi di dalam air laut 1400 m/detik, maka kedalaman laut yang diukur adalah ….

A. 840 meter

B. 420 meter

C. 210 meter

D. Tidak dapat ditentukan

F. Selesaikan soal-soal berikut dengan benar.

1. Sebuah petir terlihat cahayanya. Setelah 3 sekon kemudian baru terdengar suara guntur. Jika cepat rambat bunyi di udara 330 m/s. Hitung jarak terjadinya petir.

2. a. Apa yang disebut resonansi?

b. Mengapa suatu alat music harus dilengkapi dengan kotak suara?

c. Apa yang menyebabkan terjadinya resonansi?

3. Bola manakah pada gambar di bawah yang dapat beresonansi jika bola A digetarkan.

4. Apakah yang disebut dengan:

A. gaung,

B. gema, dan

C. bagaimanakah caranya mengatasi gema pada sebuah ruangan.

5. Seorang anak berteriak di depan sebuah dinding batu. Setelah 4 sekon terdengar bunyi pantulnya. Jika cepat rambat bunyi di tempat itu 340 m/s, hitung jarak anak dengan dinding pemantulnya.

6. Jika kecepatan bunyi di udara pada suhu 25oC adalah 340 m/s, tentukan:

a. kecepatan bunyi di udara pada suhu 0oC!

b. kecepatan bunyi di udara pada suhu 50oC!

7. Tentang frekuensi infrasonik, frekuensi audio, dan frekuensi ultrasonik.

a. Jelaskan perbedaan utama dari ketiganya!

b. Frekuensi manakah yang dapat didengar oleh manusia normal

8. Bunyi pantul terdengar 4 detik setelah bunyi asli. Jika kecepatan bunyi di tempat itu 340 m/detik, tentukan jarak sumber bunyi ke dinding pemantul!

9. Dalam suatu percobaan diperoleh resonansi pertama terjadi pada saat tinggi kolom udara dalam tabung 0,6 m. Jika frekuensi garputala yang dipergunakan adalah 430 Hz, tentukan:

a. panjang gelombang bunyi pada saat percobaan!

b. Kecepatan perambahan bunyi di dalam tabung!