Getaran, Gelombang, dan Bunyi

1. Getaran

saat kamu berkunjung ke rumah seseorang, tentunya kamu pasti mengetuk pintu rumah tersebut. Nah, saat kamu mengetuknya, pasti kamu merasakan sebuah getaran. Semakin besar energi yang kita keluarkan untuk mengetuk pintu tersebut, semakin kuat pula getaran yang terjadi. Sebaliknya, jika semakin kecil energi yang kita keluarkan untuk mengetuk pintu, maka semakin lemah pula getaran yang dihasilkan. Jadi, getaran itu apa sih??

a. Pengertian getaran

Getaran adalah gerak bolak balik yang memiliki gaya pemulih. Karena terjadi dengan teratur, getaran sering disebut juga gerak periodik.

Sebuah getaran pasti mempunyai Amplitudo, Frekuensi, dan periode. Pengertian masing masing adalah sebagai berikut :

•Amplitudo adalah simpangan terjauh dari titik keseimbangan.

•Frekuensi adalah jumlah getaran yang terjadi dalam waktu satu detik.

•Periode adalah waktu yang dibutuhkan bandul untuk melakukan satu getaran.

b. Persamaan periode dan frekuensi

T =1÷f dan f =1÷T

T = t÷n dan f = n÷t

Ket :

T=Periode (s)

f=frekuensi (Hz)

n=Jumlah getaran

t=waktu getaran (s)

c. Beberapa contoh getaran

• senar gitar yang dipetik

• bandul jam dinding yang bergerak

• anak anak yang sedang bermain ayunan

• pegas yang diberi beban

d. Contoh soal dan penyelesaiannya

1. Sebuah bandul digetarkan selama 60 s menghasilkan 80 getaran. Tentukan periode nya! Jawab:

T= t ÷ n

T= 60 ÷ 80

T= 0,75 s

2.pada selang waktu 4 sekon, terjadi 40 getaran. Berarti pada selang waktu 1 sekon terjadi 10 getaran. Tentukan periode getaran! Jawab:

T= t÷n

T=1÷10

T= 0,1 s

2. Gelombang

seringkali kita jumpai adanya gelombang saat terjadinya petir. Petir merupakan fenomena alam atau bisa juga disebut listrik udara. Petir terjadi diakibatkan terkumpulnya ion bebas bermuatan positif dan negatif diawan, ion listrik dihasilkan oleh gesekan antar awan dan juga kejadian ionisasi ini disebabkan oleh perubahan bentuk air mulai dari cair menjadi gas atau sebaliknya, bahkan padat (es). Ion bebas menempati permukaan awan dan bergerak mengikuti angin yang berhembus, bila awan-awan berkumpul disuatu tempat maka awan bermuatan akan memiliki beda potensial yang cukup untuk menyambar permukaan. Itulah yang disebut petir. Dari fenomena alam di atas, pengertian gelombang itu apa sih sebenarnya?

a. Pengertian gelombang

Gelombang adalah getaran yang merambat yang membawa energi selama perambatannya. Bedanya dengan getaran, getaran itu geraknya berpusat pada titik seimbang. Sedangkan gelombang itu geraknya dari satu titik ke titik lainnya.

b. Jenis jenis gelombang

1. Berdasarkan arah rambat dan arah getarnya, gelombang ada dua macam : 

a). Gelombang transversal                              

Gelombang transversal adalah gelombang yang arah rambatnya tegak lurus pada arah getarnya.                                  

Contohnya : gelombang air, gelombang tali, gelombang cahaya.                                    

b). Gelombang longitudinal

Gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah rambatnya dan arah getarnya sejajar.                                                      

Contohnya : gelombang pegas dan gelombang bunyi.

2. Berdasarkan arah perambatannya, gelombang ada dua :

a).  Gelombang Mekanik                

Gelombang mekanik adalah gelombang yang membutuhkan medium untuk merambat.                                       

Contohnya : Gelombang bunyi dan gelombang tali.                                                  

b).  Gelombang Elektromagnetik 

Gelombang Elektromagnetik adalah gelombang yang tidak membutuhkan medium untuk merambat.          

Contohnya : gelombang radio dan sinar x

C. Hubungan antara jarak, kecepatan, waktu dirumuskan :   

v = s ÷ t                                                              

ket :                                                                       

v= cepat rambat (m/s)                                      

s= jarak (m)                                                         

t= waktu (s)    

d. Hubungan antara cepat rambat, panjang gelombang, periode, dan frekuensi di rumuskan :

v = f × lamda        

atau                                                                        

v = lamda ÷ T                       

Ket :                                                                       

v= cepat rambat (m/s)                                      

f= frekuensi (Hz)                                               

T= periode (s)           

Lamda = panjang gelombang (m)

e. Contoh soal dan penyelesaiannya

1. Sebuah gelombang merambat dengan kecepatan 340 m/s. Jika frekuensi gelombang adalah 50 Hz, Tentukan panjang gelombangnya! Jawab:

lamda= v÷f

lamda= 340÷50

lamda= 6,8 meter

2. Periode suatu gelombang adalah 0,02 s dengan panjang gelombang 25 meter. Hitunglah cepat rambat gelombang! Jawab:

v= lamda÷T

v= 25÷0,02

v= 1250 m/s

3. Bunyi

Sebelumnya, kita sudah mempelajari tentang gelombang. Nah, salah satu jenis gelombang adalah bunyi. Gelombang bunyi membentuk gelombang longitudinal. Jadi, apa itu bunyi?

a. Pengertian bunyi

Bunyi adalah salah satu jenis gelombang dalam fisika yaitu gelombang longitudinal yang bisa dirasakan oleh indera pendengaran (telinga). Di dalam fisika, Pengertian bunyi yaitu sesuatu yang dihasilkan dari benda yang bergetar.

Benda yang menghasilkan suatu bunyi tersebut dinamakan sumber bunyi. Sumber bunyi yang bergetar tersebut akan menggetarkan molekul-molekul udara yang berada disekitarnya. Dengan hal tersebut, syarat terjadinya bunyi adalah adanya benda yang bergetar. selain itu, syarat terjadinya bunyi yang lain adalah, bunyi merambat karena adanya medium perambatan. Besarnya cepat rambat bunyi di berbagai medium memiliki nilai berbeda. Cepat rambat bunyi diartikan sebagai kecepatan getaran yang ditransmisikan oleh zat perantara. Cepat rambat bunyi paling besar di zat padat dan paling kecil ada di zat gas.

Cepat rambat bunyi di udara sebesar 340 m/s, cepat rambat bunyi di air sebesar 1.490 m/s, dan cepat rambat bunyi di besi sebesar 5.130 m/s.

b. Jenis jenis bunyi berdasarkan frekuensinya dibedakan menjadi 3 :

1. Infrasonik Infrasonik adalah bunyi yang memiliki frekuensi kurang dari 20 Hz. Bunyi ini dapat didengar oleh hewan jangkrik dan anjing.

2. Audiosonik Audiosonik adalah bunyi yang memiliki frekuensi antara 20-20.000 Hz. Bunyi ini dapat didengar oleh manusia.

3. Ultrasonik Ultrasonik adalah bunyi yang memiliki frekuensi lebih dari 20.000 Hz. Bunyi ini dapat didengar oleh hewan kelelawar

Berdasarkan hal tersebut, kita dapat memahami bahwa frekuensi menentukan tinggi rendahnya bunyi dan amplitudo memengaruhi kuat lemahnya bunyi.

Amplitudo adalah simpangan terjauh dari titik keseimbangan dalam suatu getaran. Penambahan volume suara berarti, amplitudonya makin besar dan nada yang terdengar makin keras.

Salah satu bentuk gelombang mekanik adalah bunyi. Bunyi terdengar karena adanya sumber bunyi. Karakter gelombang bunyi meliputi desah dan nada. Desah adalah bunyi yang memiliki frekuensi tidak teratur. Sedangkan nada adalah bunyi yang memiliki frekuensi teratur. Nada disimbolkan dengan huruf C, D,E,F,G,A,B,c,d,e,f,g,a,b dan seterusnya. Perbandingan frekuensi nada tertentu terhadap nada C disebut interval nada. Interval setiap nada disajikan dalam tabel berikut.

Peristiwa berubahnya frekuensi bunyi karena pengaruh tegangan dan panjang senar dijelaskan oleh hukum Marsenne.

Bunyi hukum Marsenne :

1. Tinggi nada berbanding terbalik dengan panjang senar

2. Tinggi nada berbanding terbalik dengan akar luas penampang senar

3. Tinggi nada berbanding terbalik dengan akar massa jenis senar

4. Tinggi nada sebanding dengan akar tegangan senar

Hubungan tersebut jika dinyatakan dalam persamaan matematis dapat dituliskan sebagai berikut.

Saat kita memainkan alat musik siter, di bawah alat musik tersebut kita dapat menemukan rongga yang dinamakan dengan kotak resonansi yang bertujuan untuk menghasilkan bunyi yang lebih kuat.

Resonansi adalah ikut bergetarnya suatu benda karena getaran benda lain yang memiliki frekuensi sama.

Contoh resonansi :

• Telinga manusia (Terjadi di selaput gendang telinga)

• Alat musik (Alat musik akustik seperti gitar,biola, dan drum serta Alat musik tradisional seperti bonang, kenong, siter, dan gong memanfaatkan resonansi sehingga menghasilkan bunyi yang merdu)

• Rongga mulut katak (Rongga mulut katak dapat mengembang sehingga menyerupai selaput tipis. Pada selaput tipis inilah akan terjadi resonansi)

Hukum pemantulan bunyi :

a. Bunyi datang, bunyi pantul, dan garis normal terletak pada satu bidang datar

b. Besarnya sudut datang sama dengan sudut pantul

Bunyi pantul dibedakan menjadi 3 :

1). Bunyi pantul yang Memperkuat Bunyi Asli

Bunyi pantul dapat memperkuat bunyi asli jika jarak antara sumber bunyi dan bidang pemantul sangat dekat. Sehingga selang waktu yang dibutuhkan bunyi pantul untuk kembali berlangsung sangat singkat. Bunyi pantul yang terjadi hampir bersamaan dengan bunyi asli akan memperkuat bunyi asli.

Contohnya :

• Saat bernyanyi di kamar mandi, suara akan terdengar lebih keras

• Saat bermain musik di ruang tertutup, suara akan terdengar lebih keras daripada di lapangan terbuka

2). Gaung

Gaung terjadi saat bunyi pantul terdengar bersamaan dengan bunyi asli sehingga bunyi asli tidak terdengar jelas.

Contohnya :

• saat berteriak di gedung bioskop

• saat berteriak di gedung pertunjukan

Benda yang meredam gaung disebut bahan akustik, seperti : kain wol, kapas, karton, dan gabus.

3). Gema

Gema adalah fenomena bunyi pantul yang terdengar setelah bunyi asli. Hal ini terjadi jika jarak antara sumber bunyi dan bidang pemantul sangat jauh. Gema dapat dimanfaatkan untuk memperkirakan jarak dinding lereng bukit yang ada di depan kita.

Contohnya :

• suara pantulan saat berteriak di atas bukit

• suara pantulan saat berteriak di dalam gedung yang kosong