BAB 10 �GETARAN, GELOMBANG, DAN BUNYI DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI

A. GETARAN

• Amplitudo Getaran (A)

Pada bandul matematis seperti pada gambar di samping, beban akan berayun melewati lintasan A-B-C-B-A. Dalam hal ini, beban dikatakan telah melakukan satu kali getaran. Jadi satu kali getaran adalah peristiwa dimana benda telah melakukan satu kali gerakan bolak balik (pergi-pulang). Banyaknya getaran yang dilakukan pada bandul dilambangkan dengan n. Simpangan terbesar yang dialami oleh bandul disebut sebagai Amplitudo. Jarak B-A atau B-C merupakan amplitudo. Adapun titik kesetimbangan adalah titik dimana pada titik tersebut benda tidak mengalami gaya luar atau benda dalam keadaan diam, ditunjukan oleh titik B.

2. PERIODE GETARAN

3. FREKUENSI GETARAN

• Khusus pada ayunan bandul sederhana, periode getaran
• Tidak bergantung pada ampitudo
• Tidak tergantung pada massa beban
• Bergantung pada panjang tali
• Ternyata getaran tidak hanya dapat terjadi pada ayunan bandul. Getaran juga dapat diamati pada pegas. Untuk pegas, periode getaran:
• Tidak bergantung pada amplitudo
• Bergantung pada massa beban

​

B. GELOMBANG

1. Macam-Macam Gelombang
1. Gelombang Elektromagnetik
2. Gelombang mekanik
2. Bentuk dan Panjang Gelombang
1. Bentuk Gelombang Transversal
2. Bentuk Gelombang Longitudinal
3. Hubungan antara Panjang Gelombang, Frekuensi, Cepat Rambat, dan Periode Gelombang
4. Pemantulan Gelombang

BERDASARKAN ARAH RAMBAT DAN ARAH GETARNYA, GELOMBANG DIBEDAKAN MENJADI:

• Gelombang Transversal
• Gelombang transversal adalah gelombang yang arah rambatannya tegak lurus arah getarannya (usikannya).Contoh gelombang transversal :
• getaran sinar gitar yang dipetik
• gelombang air
• getaran tali yang digoyang-goyangkan pada salah satu ujungnya
• Gelombang Longitudinal
• Gelombang pada slinki yang diikatkan kedua ujungnya pada statif kemudian diberikan usikan pada salah satu ujungnya
• Gelombang bunyi di udara

2. BENTUK DAN PANJANG GELOMBANG

• Bentuk Gelombang Transversal

​

​

​

​

• Bentuk Gelombang Longitudinal

​

​

​

​

3. HUBUNGAN ANTARA PANJANG GELOMBANG, FREKUENSI, CEPAT RAMBAT, DAN PERIODE GELOMBANG

4. PEMANTULAN GELOMBANG

• Gelombang tali dipantulkan setelah mencapai ujung yang terikat.
• Hasil yang diperoleh dapat digambarkan sebagai jumlah gelombang datang dari kiri ke kanan dengan suatu gelombang pantul yang merambat dari kanan ke kiri.
• Gambar 10 memperlihatkan proses pemantulan gelombang tali pada ujung terikat dan ujung bebas.
• Gelombang pantul arah rambatnya berlawanan dengan gelombang datang.
• Pada tali dengan ujung bebas, salah satu ujung tali diikatkan pada suatu batang atau pipa, namun ikatannya sangat longgar sehingga ujung tali tersebut dapat bergerak naik turun ketika ujung yang lain diberi gangguan.

C. BUNYI

Bunyi akan terdengar jika memiliki syarat:

• Ada sumber bunyi.
• Ada medium/zat perantara.
• Alat penerima/pendengar.
• Ahli fisika bernama Miller melakukan percobaan untuk mengukur kecepatan bunyi di udara dengan menembakkan peluru sebagai sumber bunyi dan meletakkan detektor pada jarak tertentu.
• Kecepatan bunyi tergantung pada temperatur. Semakin rendah suhu lingkungan semakin besar kecepatan bunyi.
• Hal ini membuktikan mengapa pada malam hari bunyi terdengar lebih jelas daripada siang hari.
• Pada siang hari gelombang bunyi dibiaskan ke arah udara yang lebih panas (ke arah atas) karena suhu udara di permukaan bumi lebih dingin dibandingkan dengan udara pada bagian atasnya.
• Berlawanan pada malam hari, gelombang bunyi dibiaskan ke arah yang lebih bawah karena suhu permukaan bumi lebih hangat dibandingkan dengan udara pada bagian atasnya.
• Selain dipengaruhi oleh suhu, cepat rambat bunyi di udara juga dipengaruhi oleh medium.

GELOMBANG BUNYI DAPAT DIBEDAKAN BERDASARKAN BEBERAPA HAL, ANTARA LAIN YAITU;

• Frekuensi Bunyi

Berdasarkan frekuensinya, bunyi dibagi menjadi tiga, yaitu infrasonik, audiosonik, dan ultrasonik.

• Bunyi infrasonik memiliki frekuensi kurang dari 20 Hz. Bunyi infrasonik hanya mampu didengar oleh hewan-hewan tertentu seperti jangkrik dan anjing.
• Bunyi yang memiliki frekuensi 20 - 20.000 Hz disebut audiosonik. Manusia dapat mendengar bunyi hanya pada kisaran ini.
• Bunyi dengan frekuensi di atas 20.000 Hz disebut ultrasonik. Kelelawar, lumba-lumba, dan anjing adalah contoh hewan yang dapat mendengar bunyi ultrasonik.
• Karakteristik Bunyi
• Tinggi rendah dan Kuat lemah Bunyi
• Nada dan Desah
• Warna/Kualitas Bunyi
• Resonansi : ikut bergetarnya suatu sumber bunyi karena sumber bunyi lainnya yang berfrekuensi sama

BEBERAPA ALAT YANG DAPAT MENUNJUKKAN PERISTIWA RESONANSI ANTARA LAIN SEBAGAI BERIKUT:

• Beberapa beban yang digantung dengan tali
• Pada saat beban A diayun ternyata beban B ikut berayun, beban C diam.
• Pada saat beban B diayun ternyata beban A ikut berayun, beban C diam.
• Pada saat beban C diayun beban A diam dan beban B diam.
• Maka pada beban yang digantung dengan tali dapat diambil kesimpulan agar dapat terjadi resonansi panjang tali penggantung harus sama.

• Pemantulan Bunyi
• Hukum Pemantulan Bunyi
• Macam-Macam Bunyi Pantul

Kuat bunyi yang didengar tergantung pada:

• amplitudo sumber bunyi;
• jarak antara sumber bunyi dengan pendengar;
• resonansi yang terjadi;
• serta adanya dinding pemantul yang sesuai.

• Macam-Macam Bunyi Pantul
• Bunyi pantul yang memperkuat bunyi asli
• Gaung (Kerdam)
• Gema (Ekho) atau Kumandang

​

​

Gambar 21. Skema pemantulan bunyi pada penggunaan sonar untuk mengukur kedalaman laut.

STRUKTUR BAGIAN TELINGA MANUSIA DAN FUNGSINYA

• Telinga Luar
• Telinga bagian luar bertugas utama sebagai pengumpul bunyi.
• Bagian ini terdiri atas daun telinga dan saluran telinga.
• Daun telinga nampak dari luar, berbentuk seperti corong dan mengumpulkan gelombang dan langsung diteruskan kedalam saluran telinga.

​

• Telinga Tengah
• Telinga bagian tengah bertugas sebagai pengeras bunyi.
• Bagian ini terdiri atas gendang telinga, tiga jenis tulang pendengaran, dan saluran Eustachius.
• Gendang telinga memisahkan bagian luar telinga dan bagian tengah telinga.
• Tiga jenis tulang pendengaran adalah tulang martil, landasan, dan sangurdi

• Gelombang bunyi melewati saluran telinga dan menyebabkan gendang telinga bergetar.
• Getaran tersebut disalurkan ke tiga tulang pendengaran yang dapat memperkeras bunyi dan kemudian disalurkan hingga ke jendela oval (membran dibawah tulang sanggurdi).
• Saluran Eustachius terhubung dengan faring menstabilkan tekanan antara telinga bagian tengah dengan atmosfer/tekanan udara diluar.

• Telinga Dalam
• Telinga bagian dalam terdiri atas ruang berisi cairan mencakup saluran semisirkularis dengan fungsi keseimbangan, serta koklea yang bentuknya bergulung.
• Didalam koklea terdapat organ korti yang merupakan organ pendengaran.Organ korti yang berisi ribuan sel-sel rambut sensori yang merupakan reseptor getaran jadi getaran yang tadi berasal ari tulang sanggurdi dan jendela oval diteruskan ke rambut sensori.Perpindahan dari rambut sensori menghasilkan sinyal untuk otak sehingga dapat menimbulkan kesan mendengar. Di koklea terbentuk saluran melingkar yang terdiri dari tiga ruangan yang terdapat cairan limfe, yaitu:
• Skala vestibuli, terdapat cairan perilimfe (dibagian luar koklea)
• Skala media, terdapat cairan endolimfe dan organ korti (dibagian dalam koklea)
• Skala timpani terdapat cairan perilimfe.

STRUKTUR DAN FUNGSI BAGIAN PADA TELINGA

E. MEKANISME PROSES MENDENGAR PADA MANUSIA

• Proses mendengar pada manusia melalui beberapa tahap.
• Tahap tersebut 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 ditransmisikan melintasi telinga tengah melalui tiga tulang kecil, yang 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.
• Koklea merupakan suatu tabung yang bergulung seperti rumah siput.Koklea berisi cairan limfa.
• Getaran dari jendela oval ditransmisikan ke dalam cairan limfa dalam ruangan koklea.
• Di bagian dalam ruangan koklea terdapat organ korti.
• Organ korti berisi carian sel-sel rambut yang sangat peka.Inilah reseptor getaran yang sebenarnya.
• Sel-sel rambut ini akan bergerak ketika ada getaran di dalam koklea, sehingga menstimulasi getaran yang diteruskan oleh saraf auditori ke otak.

F. SISTEM SONAR

• Kelelawar mampu terbang di malam hari yang gelap-gulita tanpa mengalami gangguan yang berarti.
• Padahal diketahui bahwa mata kelelawar mengalami disfungsi (pelemahan fungsi).
• Apa kiranya yang menyebabkan kelelawar bisa terbang dengan manuver yang sangat luar biasa di malam hari?
• Jika organ penglihatan berupa mata tidak bisa berfungsi saat cahaya terbatas, lalu organ apa pada seekor kelelawar yang bertanggungjawab dalam mendeteksi keadaan lingkungan di sekitarnya?
• Ternyata Kelelawar justru menggunakan telinga (indra pendengaran) untuk mengenali keadaan di sekitarnya.
• Dengan kata lain, kelelawar menggunakan teknologi Sonar (Sound Navigation and Ranging) dalam mengenali lingkungan.
• Sistem sonar yaitu sistem yang digunakan untuk mendeteksi tempat dalam melakukan pergerakan dengan deteksi suara frekuensi tinggi (ultrasonik).
• Sonar atau Sound Navigation and Ranging merupakan suatu metode penggunaan gelombang ultrasonik untuk menaksir ukuran, bentuk, dan kedalaman benda.

I. SISTEM SONAR PADA KELELAWAR

• Kelelawar menggunakan teknologi Sonar (Sound Navigation and Ranging) dalam mengenali lingkungan.
• Kelelawar mengeluarkan bunyi dengan frekuensi yang tinggi (bunyi ultrasonik) sebanyak mungkin.
• Kemudian, ia mendengarkan bunyi pantul tersebut dengan indra pendengarannya.
• Kelelawar dapat mengetahui letak suatu benda dengan tepat, sehingga kelelawar mampu terbang dalam keadaan gelap tanpa menabrak benda-benda di sekitarnya.
• Mekanisme untuk memahami keadaan lingkungan dengan bantuan bunyi gema (echo) sebagaimana yang dimiliki oleh kelelawar sering disebut sebagai Echolocation (Ekolokasi).
• Gambar 32 menunjukan tentang bagaimana cara kelelawar mengenali lingkungannya dengan menggunakan sistem sonar.

• Kelelawar mengeluarkan bunyi pada frekuensi tinggi (emission), kemudian bunyi tersebut “menumbuk” pohon, sebagian bunyi akan memantul kembali (echo), kemudian ditangkap oleh telinga kelelawar.
• Tiap benda akan memantulkan bunyi echo dengan karakteristik yang berbeda.
• Perbedaan karakteristik bunyi echo tersebut yang digunakan oleh kelelawar untuk mengetahui keberadaan dua pohon yang berbeda.
• Berdasarkan Efek Doppler, jika sumber bunyi dan penerima suara keduanya tak bergerak (jika dibandingkan dengan benda lain), maka penerima akan menentukan frekuensi yang sama dengan yang dipancarkan oleh sumber suara.
• Akan tetapi, jika salah satunya bergerak, frekuensi yang diterima akan berbeda dengan yang dipancarkan.
• Dalam hal ini, frekuensi suara yang dipantulkan dapat jatuh ke wilayah frekuensi yang tidak dapat didengar oleh kelelawar.
• Dengan demikian, kelelawar tentu akan menghadapi masalah karena tidak dapat mendengar gema suaranya dari lalat yang sedang bergerak.

SISTEM SONAR PADA LUMBA-LUMBA

• Lumba-lumba bernapas melalui lubang yang ada di atas kepalanya. Tepat di bawah lubang ini, terdapat kantung-kantung kecil berisi udara.
• Dengan mengalirkan udara melalui kantung-kantung ini, lumba-lumba menghasilkan bunyi dengan frekuensi tinggi.
• Kantung udara ini berperan sebagai cermin akustik yang memfokuskan bunyi yang dihasilkan gumpalan kecil jaringan lemak yang berada tepat di bawah lubang pernapasan.
• Kemudian, bunyi ini dipancarkan ke arah sekitarnya secara terputus-putus.
• Gelombang bunyi lumba-lumba segera memantul kembali bila membentur suatu benda.
• Pantulan gelombang bunyi tersebut ditangkap di bagian rahang bawahnya yang disebut “jendela akustik”.
• Dari bagian tersebut, informasi bunyi diteruskan ke telinga bagian tengah, dan akhirnya ke otak untuk diterjemahkan.
• Pantulan bunyi dari sekelilingnya memberi informasi rinci tentang jarak benda-benda dari mereka, ukuran dan pergerakannya.
• Dengan cara tersebut, lumba-lumba mengetahui lokasi mangsanya.
• Lumba-lumba juga mampu saling berkirim pesan walaupun terpisahkan oleh jarak lebih dari 220 km.
• Lumba-lumba berkomunikasi untuk menemukan pasangan dan saling mengingatkan akan bahaya.

PEMANFAATAN SISTEM SONAR

• Ultrasonografi (USG). Alat ini akan memancarkan Gelombang ultrasonik dimanfaatkan untuk mengamati janin bayi dalam kandungan, yang dikenal dengan berkas ultrasonik ke rahim ibu hamil, kemudian melacak perubahan frekuensi bunyi mantul dari jantung yang berdenyut dan darah yang beredar. Pancaran pendek dari ultrasonik akan menghasilkan gambar penampang badan manusia.
• Denyut yang menabrak janin dan tulang belakang akan terpantul. Komputer menyimpan intensitas setiap denyut dan waktu arah gemanya. Berdasarkan data, computer akan menghitung kedalaman dan lokasi setiap benda yang menghasilkan gema, lalu menampilkan titik cerah pada monitor.
• Gelombang ultrasonik digunakan untuk mendeteksi adanya penyakit pada manusia, seperti mendeteksi adanya kista pada ovarium.
• Gelombang ultrasonik juga digunakan untuk menentukan kedalaman dasar lautan yang diperoleh dengan cara memancarkan bunyi ke dalam air. Gelombang bunyi akan merambat menurut garis lurus hingga mengenai sebuah penghalang, misalnya dasar laut. Ketika gelombang bunyi itu mengenai penghalang, sebagian gelombang itu akan dipantulkan kembali ke kapal sebagai gema. Waktu yang dibutuhkan gelombang bunyi untuk bergerak turun ke dasar dan kembali ke atas diukur dengan cermat.

• Alat pada kapal yang disebut transduser akan mengubah sinyal listrik menjadi gelombang ultrasonik yang dipancarkan ke dasar laut. Pantulan dari gelombang tersebut akan menimbulkan efek gema (echo) dan akan dipantulkan kembali ke kapal dan ditangkap oleh alat detektor. Sistem penerima pada kapal akan melakukan penghitungan mengenai jarak obyek, dengan menggunakan rumus yang telah kamu pelajari sebelumnya. Dengan cara tersebut, manusia tidak perlu bersusah payah dalam mengukur kedalaman laut.

UJI KOMPETENSI

1. Perhatikan gambar irisan telinga berikut ini! Gendang telinga, saluran eustachius, dan saluran setengah lingkaran ditunjukkan secara berturut-turut dengan huruf ....

A. P, S, dan R

B. P, R, dan T

C. R, S, dan T

D. P, S, dan T

2. Pada saat mendengar suara yang sangat keras, sebaiknya kita membuka mulut. Tujuan dari tindakan tersebut adalah ....

A. dapat bernapas lega

B. tekanan udara telinga tengah sama dengan telinga luar

C. suara dapat masuk ke rongga mulut

D. gelombang suara keras terpecah masuk ke dalam tubuh

​

3. Berikut ini adalah struktur yang terdapat dalam telinga manusia:

(1) daun telinga

(2) saluran telinga

(3) gendang telinga

(4) tulang sanggurdi

(5) tulang landasan

(6) tulang martil

(7) koklea

(8) saraf pendengaran

didengar, getaran berturut-turut melalui struktur bernomor ....

A. (1)-(2)-(3)-(6)-(5)-(4)-(7)-(8)

B. (1)-(2)-(3)-(4)-(5)-(6)-(7)-(8)

C. (1)-(2)-(3)-(6)-(4)-(5)-(7)-(8)

D. (1)-(2)-(3)-(5)-(4)-(6)-(7)-(8)

4. Sebuah bandul digetarkan selama 1 menit sehingga menghasilkan 40 getaran. Periode bandul tersebut adalah ... sekon.

A. 1,5 C. 0,25

B. 0,33 D. 0,15

5. Perbedaan yang mendasar antara gelombang transversal dan gelombang longitudinal adalah ....

A. frekuensinya

B. amplitudonya

C. arah rambatnya

D. panjang gelombang

6. Sebuah gelombang merambat dengan kecepatan 340 m/s. Jika frekuensi gelombang adalah 50 Hz, panjang gelombang dari gelombang tersebut adalah ... m.

A. 6,8 C. 6,6

B. 6,7 B. 6,5

7. Perbedaan antara gema dan gaung terletak pada ....

A. jarak sumber bunyi dengan pendengar

B. jarak sumber bunyi dengan dinding pemantul

C. amplitudo dan frekuensinya

D. kelengkapan kata yang terdengar

8. Dari permukaan air laut, sinyal bunyi dikirim ke dasar laut. Sinyal tersebut diterima kembali setelah 12 sekon. Jika cepat rambat bunyi dalam air adalah 1.800 m/s, maka kedalaman laut di tempat itu adalah ... m.

A. 5.400

B. 8.100

3. 10.800
4. 11.200

9. Telinga manusia normal mampu mendengar bunyi yang memiliki frekuensi ... Hz.

A. kurang dari 20

B. lebih dari 20.000

C. antara 20- 20.000

D. lebih dari 200.000

10. Sebuah kolom udara memiliki panjang 40 cm. Jika garpu tala mempunyai frekuensi 320 Hz, maka besarnya cepat rambat gelombang bunyi di udara pada saat terjadi resonansi pertama adalah ... m/s.

A. 511

B. 512

C. 513

D. 515

ESSAY

1. Perhatikan gambar berikut!

​

​

​

​

​

​

​

1. Tentukan amplitudo gelombang
2. Tentukan periode gelombang
3. Tentukan panjang gelombang
4. Tentukan cepat rambat gelombang
5. Tentukan jumlah gelombang selama dua menit

2. Saat cuaca mendung seorang anak mendengar bunyi guntur 1,5 detik setelah terlihat kilat. Jika cepat rambat bunyi di udara adalah 320 m/s, tentukan jarak sumber petir dari anak tersebut!
3. Sekarang ini banyak teknologi baru yang memanfaatkan sistem sonar. Menurut kamu adakah dampak negatif penggunaan sistem sonar ini dalam perkembangan teknologi?
4. Pernahkah kamu berdiri di trotoar jalan kemudian mendengar suara sirene mobil ambulans? Saat mobil berada di kejauhan bunyi sirene mobil terdengar pelan. Ketika mobil bergerak mendekati kamu, bunyi akan terdengar semakin keras kemudian bunyi sirene mobil akan terdengar melemah lagi setelah mobil menjauh. Dapatkah kamu menjelaskan mengapa bunyi sirene mobil berubahubah ketika mobil bergerak mendekati/menjauhi kamu?
5. Apabila kita menjatuhkan benda keras (misalnya batu atau besi) ke lantai, akan terdengar bunyi.
1. Menurut pendapatmu, apakah bunyi dapat dipantulkan?
2. Bedakan antara pemantulan bunyi di dalam ruangan kosong dengan pemantulan suara ketika berteriak pada dinding tebing!
3. Apakah proses pemantulan bunyi dapat dimanfaatkan untuk kehidupan sehari-hari? Berikan contohnya!
4. Bagaimana cara kerja sonar?

SEKIAN