GETARAN, GELOMBANG DAN BUNYI- IPA 8

A. Getaran

Getaran adalah gerak bolak-balik benda melalui titik kesetimbangannya.

Perhatikanlah gambar berikut.

Bila gerakan dimulai dari A maka satu getaran menempuh lintasan A-B-C-B-A

Bila gerakan dimulai dari B maka satu getaran dapat diawali dengan gerakan ke kanan atau ke kiri (bebas):
ke Kiri  lintasannya B-A-B-C-B dan ke kanan lintasannya B-C-B-A-B

Kalau C maka satu getarannya dengan mudah dapat ditentukan bukan?

1. Amplitudo

Amplitudo didefinisikan sebagai simpangan getaran paling besar. dalam gambar di atas titik seimbangnya adalah B berarti amplitudo (simpangan maksimum)nya adalah BA dan BC. Dalam gelombang bunyi amplitudo mempengaruhi kuat lemahnya bunyi.

2. Frekuensi dan periode

Periode ( T ) adalah waktu yang diperlukan untuk melakukan satu kali getaran.
Frekuensi ( f ) adalah banyaknya getaran tiap satuan waktu (sekon). Frekuensi mempengaruhi tinggi rendah bunyi.

keterangan : n = banyaknya getaran/gelombang

                         t = waktu (s)

Bila kalian perhatikan antara rumus periode ( T ) dan frekuensi ( f ) saling berkebalikan. Jadi hubungan antara periode dan frekuensi dapat ditulis :

B. Gelombang

Gelombang merupakan getaran yang merambat.
Berdasarkan kebutuhan medium (tempat) perambatannya dibedakan menjadi 2 yakni :

  • Gelombang mekanik, adalah gelombang yang memerlukan medium untuk perambatannya. mediumnya dapat berupa udara, zat cair maupun zat padat. dan tidak dapat melalui ruang hampa.
  • Gelombang Elektromagnetik, adalah gelombang yang tidak memerlukan medium untuk perambatannya, berarti gelombang elektromagnetik dapat melalui ruang hampa. Contohnya gelombang cahaya.

Berdasarkan arah rambatnya, gelombang mekanik dibagi menjadi 2 yakni :

  • Gelombang Tranversal, adalah gelombang mekanik yang arah perambatannya tegak lurus terhadap arah getarannya.
    Perhatikan gambar di samping  :

Gelombang merambat dari kiri kekanan sedangkan arah getarannya naik turun. Contoh gelombang tranversal : gelombang tali, gelombang air  dll.
Hal – hal yang perlu diperhatikan dalam gelombang tranversal ini :

ABC, EFG, dan IJK = bukit gelombang
CDE dan GHI = lembah gelombang
B, F, dan J = titik puncak gelombang
D dan H = titik dasar gelombang ABCDE, EFGHI = satu gelombang

Satu gelombang terdiri atas satu puncak gelombang dan satu lembah gelombang. Jadi, gelombang transversal pada Gambar di atas terdiri atas 3 puncak gelombang dan 2 lembah gelombang. Dengan kata lain terdiri atas 2,5 gelombang.

  • Gelombang Longitudinal, adalah gelombang mekanik yang arah perambatannya sejajar terhadap arah getarannya.
    Contohnya gelombang bunyi.
Hubungan Antara Panjang Gelombang, Frekuensi, Cepat Rambat, dan Periode Gelombang

Gelombang menempuh jarak satu panjang gelombang (λ) dalam waktu satu periode gelombang (T), maka cepat rambat gelombang dapat ditulis :

Karena T=1/f, maka cepat rambat gelombang dapat juga dinyakatan sebagai berikut.

Keterangan:

v = cepat rambat gelombang (m/s)
λ = panjang gelombang (m)
T = periode gelombang (s)
f = frekuensi gelombang (Hz)

C. Bunyi

Bunyi adalah sesuatu yang dihasilkan dari benda yang bergetar. Benda yang menghasilkan bunyi disebut sumber bunyi. Sumber bunyi yang bergetar akan menggetarkan molekul-molekul udara yang ada disekitarnya.
Syarat terjadinya dan terdengarnya bunyi adalah

  1. Ada sumber bunyi (benda yang bergetar)
  2. Ada medium (zat antara untuk merambatnya bunyi)
  3. Ada penerima bunyi yang berada di dekat atau dalam jangkauan sumber bunyi

Sifat-sifat bunyi yaitu:

  • Merupakan gelombang longitudinal
  • Tidak bisa merambat pada ruang hampa
  • Kecepatan rambatannya dipengaruhi oleh kerapatan medium perambatannya (padat, cair, gas).
  • Dapat mengalami resonansi
  • Dapat mengalami pemantulan

Jenis-jenis bunyi berdasarkan besar frekuensinya yaitu:

  • Bunyi infrasonik, adalah bunyi yang memiliki frekuensi kurang dari 20 Hz, dan dapat didengar oleh anjing, jangkrik, angsa, dan kuda.
  • Bunyi audiosonik, adalah bunyi yang memiliki frekuensi antara 20 Hz – 20.000 Hz dan dapat didengar oleh manusia.
  • Bunyi ultrasonik, adalah bunyi yang frekuensinya lebih dari 20.000 Hz, dan dapat didengar oleh kelelawar dan lumba-lumba.

Kuat lemah bunyi dipengaruhi Amplitudo dan tinggi rendah bunyi dipengaruhi oleh frekuensi.
Jenis-jenis bunyi berdasarkan sifat frekuensinya yaitu:

  • Nada, adalah bunyi yang frekuensinya beraturan.
  • Desah, adalah bunyi yang frekuensinya tidak beraturan.

Contoh lain resonansi : ketika sebuah bandul digoyang maka bandul lain yang tidak digoyang namun memiliki panjang yang sama akan secara alami ikut bergoyang…hal ini karena bandul yang mempunyai panjang tali yang sama juga mempunyai frekuensi yang sama juga sehingga terjadi resonansi.

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 :

1) Panjang senar, semakin panjang senar semakin rendah frekuensi yang dihasilkan.
2) Luas penampang, semakin besar luas penampang senar, semakin rendah frekuensi yang dihasilkan.
3) Tegangan senar, semakin besar tegangan senar semakin tinggi frekuensi yang dihasilkan.
4) Massa jenis senar, semakin kecil massa jenis senar semakin tinggi frekuensi yang dihasilkan.

Pemantulan Bunyi

Jenis pemantulan bumi ada 2 yakni :

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

2. 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.

Perhitungan Jarak Sumber Bunyi dengan Bidang Pantul

s = jarak tempuh gelombang bunyi (m)

v = cepat rambat gelombang bunyi (m/s)

t = waktu tempuh gelombang bunyi (t)

Telinga Luar

  • Daun telinga: mengumpulkan dan menyalurkan bunyi ke liang telinga.
  • Lubang telinga: tempat masuknya bunyi ke liang telinga.
  • Liang telinga: meneruskan rangsang bunyi ke gendang telinga.

Telinga Tengah

  • Gendang telinga: mengubah bunyi menjadi getaran.
  • Tiga tulang pendengaran (martil, landasan, dan sanggurdi): memperkuat dan menghantar getaran ke saluran telinga yang lebih dalam.
  • Saluran Eustachius: menghubungkan rongga mulut dengan telinga bagian dalam dan mengatur keseimbangan tekanan udara.

Telinga Dalam

  • Tiga saluran setengah lingkaran: menjaga keseimbangan tubuh.
  • Tingkap oval/jorong: untuk meneruskan getaran ke rumah siput.
  • Rumah siput (koklea): mengubah getaran menjadi impuls dan meneruskannya ke otak.
Mekanisme mendengar pada manusia

Proses mendengar pada manusia diawali dari lubang telinga yang menerima gelombang dari sumber suara. Gelombang suara yang masuk ke dalam lubang telinga akan menggetarkan gendang telinga (yang disebut membran timpani). Getaran membran timpani terdiri atas tulang martil, landasan, dan sanggurdi. Telinga tengah dihubungkan ke faring oleh tabung eustachius. Getaran dari tulang sanggurdi ditransmisikan ke telinga dalam melalui membran jendela oval ke koklea. Di bagian dalam ruang koklea terdapat korti. Organ korti berisi cairan sel-sel rambut yang sangat peka. Sel-sel rambut tersebut akan bergerak ketika ada getaran di dalam koklea, sehingga menstimulasi getaran yang diteruskan oleh saraf auditori ke otak.

Aplikasi Getaran dan Gelombang dalam Teknologi

Beberapa aplikasi getaran dan gelombang dalam teknologi yaitu:

  • Ultrasonografi (USG), digunakan untuk melihat struktur internal dalam tubuh seperti tendon, otot, sendi, pembuluh darah, janin, dan kanker dengan menggunakan gelombang ultrasonik.
  • Sonar, digunakan untuk menentukan kedalam dasar laut dengan memancarkan bunyi ke dalam air.
  • Terapi ultasonik, digunakan untuk untuk keperluan medis seperti keseleo pada ligamen, keseleo pada otot, dan tendonitis dengan menggunakan gelombang ultrasonik.
  • Pembersih ultrasonik, digunakan untuk membersihkan suatu benda seperti perhiasan, lensa, jam tangan, dan alat bedah dengan menggunakan gelombang ultrasonik.
  • Sonifikasi, digunakan untuk produksi nanopartikel seperti nanoemulsi dan nanokristal dengan memberikan energi gelombang ultrasonik pada suatu benda, sehingga benda tersebut dapat dipecah menjadi bagian yang sangat kecil.
  • Pengujian ultrasonik, digunakan untuk menguji material dengan menyalurakan gelombang ultrasonik pada material tersebut.
  • Sonar pada hewan

    Leave Your Comment Here