Getaran, Gelombang dan Bunyi

Getaran adalah gerak bolak balik melalui titik keseimbangan.

Perhatikan gambar dibawah ini :

Gambar sebuah bandul yang melakukan getaran

Persamaan pada getaran :

T = 1 / f         atau       f = 1 / T

T     = periode getaran

f      = frekuensi

Gelombang adalah getaran yang merambat. Gelombang terbagi menjadi 2 berdasarkan arah rambatannya :

• Gelombang tranversal, contohnya gelombang cahaya
• Gelombang longitudinal, contohnya gelombang bunyi

Gelombang Transversal

Gelombang Longitudinal
Sumber : haruspintar.com

• Sebenarnya bunyi yang terjadi, berasal dari sebuah getaran. Misalnya saat kita bicara, berasal dari getaran pita suara kita. Saat kita memukul sebuah meja, maka bunyi yang dikeluarkan adalah hasil dari getaran meja tersebut dan sebagainya. Jadi, bunyi merupakan hasil getaran.
• Bunyi adalah termasuk kedalam gelombang mekanik, artinya merambat membutuhkan medium. Jika tidak ada medium atau perantara, maka gelombang bunyi tidak dapat merambat. 
• Bunyi juga termasuk kedalam gelombang longitudinal.
• Syarat terjadinya dan terdengarnya bunyi adalah : Ada sumber bunyi (benda yang bergetar), ada medium (zat antara untuk merambatnya bunyi) dan ada penerima bunyi yang berada di dekat atau dalam jangkauan sumber bunyi
• Berdasarkan frekuensinya, bunyi dibedakan menjadi 3 yaitu : 1) Bunyi Infrasonik adalah bunyi yang frekuensinya < 20 Hz. bunyi ini tidak dapat didengarkan oleh manusia namun dapat didengarkan oleh laba-laba, jangkrik dan lumba-lumba. 2) Bunyi audiosonik adalah bunyi yang frekuensinya diantara  20 Hz - 20.000 Hz. bunyi jenis inilah yang dapat didengarkan oleh manusia. 3) Bunyi ultrasonik adalah bunyi yang frekuensinya  > 20.000 Hz. bunyi jenis ini juga tidak dapat di dengarkan manusia. hewan yang mampu mengarkan bunyi jenis ini adalan lumba2, jangkrik, anjing dll.

Cepat rambat bunyi dirumuskan sebagai berikut :

V= s/t

Keterangan:
v = cepat rambat bunyi (m/s)
s = jarak yang ditempuh (m)
t = waktu tempuh (s)

Contoh Soal Cepat Rambat Gelombang Bunyi
Ledakan petasan terdengar 4 sekon setelah terlihat percikan api. Berapa laju rambat bunyi di udara saat itu jika jarak antara petasan dengan pengamat 1,2 km?
(laju rambat cahaya di udara diabaikan)
Pembahasan
Diketahui: rambatan bunyi petasan di udara
t = 4 s
s = 1,2 km = 1.200 m
Ditanya: v = ...?
V = s/t
    = 1.200 m : 4 s
    = 300 m/s
Jadi, laju rambat bunyi di udara saat itu adalah 300 m/s.

Hukum Marsenne

Marsenne menyelidiki hubungan frekuensi yang dihasilkan oleh senar yang bergetar dengan panjang senar, penampang senar, tegangan, dan jenis senar. Faktor-faktor yang memengaruhi frekuensi nada alamiah sebuah senar atau dawai menurut Marsenne adalah sebagai berikut :

• Panjang senar, semakin panjang senar semakin rendah frekuensi yang dihasilkan.
• Luas penampang, semakin besar luas penampang senar, semakin rendah frekuensi yang dihasilkan.
• Tegangan senar, semakin besar tegangan senar semakin tinggi frekuensi yang dihasilkan.
• Massa jenis senar, semakin kecil massa jenis senar semakin tinggi frekuensi yang dihasilkan.

Resonansi.

Resonansi adalah ikut bergetarnya suatu benda bila benda lain digetarkan di dekatnya. Resonansi terjadi apabila frekuensi benda yang bergetar sama dengan frekuensi alami benda yang ikut bergetar. Bila sebuah garputala digetarkan di atas tabung berisi kolom udara, udara pada tabung akan beresonansi apabila panjang kolom udara dalam tabung merupakan bilangan ganjil kali panjang gelombang. 

Jenis pemantulan bunyi ada 2 yakni :

Gaung, adalah bunyi pantul yang sebagian terdengar bersamaan dengan bunti aslinya. Hal ini menyebabkan bunyi asli terdengar kurang jelas.

Contoh

Bunyi asli         :  mer - de - ka

Bunyi pantul     : mer - de - ka

Peristiwa seperti ini dapat terjadi dalam sebuah gedung yang tidak ada peredam suaranya. untuk mengurangi atau menghilangkan gaung diperlukan bahan peredam suara seperti : gabus, kapas, wool, kardus dll.

Gema, adalah bunyi pantul yang terdengar setelah bunyi asli selesai. hal ini terjadi karena dinding pantulnya mempunyai jarak yang jauh. misalnya pada suatu lembah atau gunung.

Contoh

Bunyi asli           : mer - de - ka

Bunyi pantul     :  mer - de - ka

Hukum pemantulan bunyi

Bunyi datang, bunyi pantul, dan garis normal terletak pada bidang yang sama

Sudut datang sama dengan sudut pantul

Manfaat Pemantulan Bunyi

Pemantulan bunyi dapat dimanfaatkan antara lain untuk :

• menentukan cepat rambat bunyi di udara,
• melakukan survei geofisika untuk men¬deteksi lapisan lapisan batuan yang mengandung minyak bumi, mendeteksi cacat dan retak pada logam, dan,
• mengukur ketebalan pelat logam.

Efek Doppler.

Efek Doppler adalah efek berubahnya frekuensi yang terdengar oleh pendengar karena gerak sumber bunyi atau pendengar. Jika sumber bunyi mendekati pendengar, maka pendengar akan menerima getaran yang lebih banyak sehingga frekuensi bunyi lebih tinggi. Sebaliknya, jika sumber bunyi menjauhi pendengar, pendengar akan menerima getaran lebih sedikit sehingga frekuensi bunyi lebih rendah, tetapi frekuensi asal tidak berubah.

Manfaat Gelombang Bunyi dalam Kehidupan Sehari-hari

Manfaat Gelombang Bunyi diantaranya:

• Komunikasi manusia dan beberapa jenis makhluk lainnya.
• Mendeteksi adanya penyakit tumor.
• Penyelidikan otak.
• Penyelidikan Hati dan liver
• Menghancurkan batu ginjal.
• Mendeteksi janin, jenis kelamin dan perkembangannya.
• Mengukur kedalaman laut.
• Mendeteksi keberadaan ranjau.
• Mencari kapal tenggelam.
• Mendeteksi letak palung laut
• Mengukur panjang gua.
• Memperkirakan jarak antara dua tempat.
• Kacamata orang tunanetra.
• Mendeteksi adanya kelompok ikan di laut.
• Mendeteksi kandungan minyak bumi.
• Mendeteksi keretakan pada logam.
• Membersihkan permata, komponen elektronika dan bagian-bagian mesin yang halus.