Name: Gelombang Bunyi
Uploaded: 2023-10-04

Dr. Getbogi Hikmawan, S.Si., M.Si.

Video ini membahas gelombang bunyi sebagai contoh dari gelombang mekanik longitudinal. Gelombang bunyi merambat lewat medium udara dengan getaran dari pita suara yang dirambatkan sebagai suara yang didengar. Gelombang bunyi dapat dijelaskan melalui intensitasnya, yang merupakan daya gelombang dibagi luas penampang, mempengaruhi kekuatan bunyi yang didengar oleh pendengar. Intensitas gelombang bunyi diukur dalam desibel, dengan nilai ambang batas pendengaran manusia sebesar 10 pangkat minus 12 watt per meter kuadrat. Semakin besar intensitasnya, semakin tinggi nilai desibelnya, seperti pada ruang yang paling sepi di dunia yang memiliki desibel terendah yang dapat didengar. Gelombang bunyi memberikan pemahaman tambahan mengenai konsep gelombang mekanik longitudinal.

Setelah kita mempelajari salah satu contoh gelombang mekanik transversal, yaitu gelombang mekanik pada tali,

kita akan beralih kepada salah satu contoh gelombang mekanik yang lain, yaitu gelombang mekanik yang berjenis longitudinal,

di mana kalau Anda mengingat bedanya antara transversal dan longitudinal adalah untuk gelombang longitudinal arah getar dari gelombangnya itu searah dengan arah rampat dari gelombangnya.

Dan salah satu contoh yang akan kita pelajari terkait dengan gelombang longitudinal ini adalah gelombang bunyi atau suara.

Kalau kita berbicara tentang produksi suara, seperti suara yang Anda dengarkan sekarang dari saya,

itu semua berasal dari pita suara kita yang bergetar, lalu kemudian produksi suara bergantung kepada abjad yang kita berikan

dan beberapa faktor lain yang berkaitan dengan rongga mulut, tentang bukaan mulut kita, hidung kita, di mana letak lidah, dll.

Sehingga getaran yang dihasilkan oleh pita suara kita dirambatkan dengan gelombang longitudinal,

lalu kemudian keluar dari mulut kita sebagai suara yang Anda dengar.

Hanya kalau Anda mendengarkan melalui video, tentu saja suara yang Anda dengarkan sudah melalui banyak proses,

yaitu masuk ke dalam kamera atau dalam alat perekam, lalu kemudian dikonversi secara elektrik,

dan kemudian Anda lihat pada device Anda dan dikonversi lagi secara elektrik dan Anda mendengarkannya lewat telinga Anda.

Tapi sederhananya, yang namanya kita bicara soal gelombang longitudinal atau disini contohnya gelombang bunyi,

maka kita berbicara soal gelombang yang merambat lewat medium udara.

Jadi kalau kita bicara soal gelombang longitudinal, ilustrasi sederhananya itu adalah gelombang yang bergetar searah dengan arah rambatnya.

Kalau ilustrasinya misalkan kita punya pegas, maka maksudnya bergetar dan sejajar dengan arah rambatnya adalah

Gelombangnya merambat dari arah kanan ke arah kiri, ke arah sini, kita tulis saja A, menuju B.

Tapi karena dia bergetar sejajar dengan arah perambatan, maka ada suatu titik dia mengalami perregangan,

ada suatu titik akan mengalami penyempitan.

Jadi bedanya dengan transversal, jika transversal merambatnya adalah bergetar naik turun dan merambat ke kanan,

sedangkan untuk longitudinal, dia bergetar kanan dan kiri, tapi merambat ke arah kanan atau ke arah kiri.

Sehingga kita bisa bayangkan, jika ada suatu sumber bunyi di sini,

maka sumber bunyi itu akan menyebarkan gelombangnya ke segala arah di sekitar sumber bunyi,

dan merambat secara longitudinal, dengan cara menarik dan menekan udara sebagai medium,

sehingga gelombang bunyi itu akan merambat.

Jadi pada dasarnya, ketika saya berbicara di sini, gelombang suara yang saya keluarkan,

itu akan membuat udara di sekililing saya sebagai sumber gelombang bunyi,

itu meregang dan merapat, sambil kemudian merambat ke segala arah.

Jadi sebenarnya kalau saya berbicara di sini, suara dari saya merambat ke depan, ke kanan, ke kiri, baik juga ke belakang.

Tapi mungkin kalau kita bicara soal belakang, itu karena corong gelombang saya ke depan,

jadi mungkin terdengar di belakang agak sedikit berbeda, karena suara harus pergi ke belakang.

Jadi dia punya jarak yang lebih berbeda daripada ketika di depan Anda.

Jadi gelombang bunyi itu adalah salah satu contoh gelombang longitudinal yang merambat lewat medium udara.

Sama halnya dengan pada waktu kita belajar tentang contoh gelombang transversal,

yaitu gelombang yang merambat melalui tali, jadi talinya bergerak untuk merambatkan energinya.

Di sini udaralah yang digerakkan untuk merambatkan energi yang dibawa oleh gelombang.

Jadi makanya ketika ada orang berbicara atau suara yang sangat kencang kemudian dikeluarkan dari suatu sumber,

kita bisa merasakan seperti ada dorongan, karena pada saat suara yang kencang itu merambat,

gelombangnya membuat udaranya bergetar, sehingga secara fisik kita juga mendengar suara kencang itu akan terasa.

Oleh karena itu, karena dia juga gelombang mekanik, maka sebenarnya persamaan simpangannya itu punya bentuk yang sama

seperti persamaan simpangan gelombang mekanik pada tali, hanya di sini biar lebih mudah dan tidak salah kapra kita pakai variable S.

Kenapa? Karena sebiasanya kalau kita bicara soal gelombang transversal, kita bisa memisahkan variable getaran dengan variable rambatan.

Artinya kalau kita bisa lihat, dia merambat sejajar dengan sumbu X.

Kalau transversal, kita pakai Y karena dia bergetar terhadap sumbu Y, sehingga kita pakai persamaan simpangan Y terhadap X.

Hanya untuk gelombang longitudinal, contohnya gelombang bunyi ini, dia bergetar atau merambat ke arah sumbu X, tapi bergetar juga seharas dengan sumbu X.

Hanya S atau simpangan ini itu berbeda dengan X, maksud dari X di sini adalah tempatnya.

Jadi ketika di X tertentu, misalnya ini adalah X tertentu, setiap titik gelombangnya mengalami getaran gerak balik-balik ke S maksimum dan S minimum,

minus X maksimum, tapi dia sejajar dengan arah X, sehingga artinya kita menggunakan variable S untuk menggambarkan simpangan dari gelombang bunyi.

Sederhananya, semua hal yang kita pernah kerjakan dengan gelombang mekanik pada tali itu bekerja sama secara setara seperti kalau kita bekerja dengan gelombang bunyi.

Interferensi bunyi, lalu superposisi dan segala macam itu akan bekerja sama.

Kita akan lihat beberapa contoh juga dengan gelombang bunyi nantinya.

Hanya satu hal yang paling menarik kalau kita bicara soal gelombang bunyi adalah tentang bagaimana kita mempelajari intensitas dari gelombang bunyi.

Misalkan ada suatu sumber, bentuknya titik, kita misalkan dia sangat ideal, maka saat dia mengeluarkan suara, mengeluarkan bunyi,

sebenarnya dia mengeluarkan bunyi ke segala arah, 360 derajat, jadi ke segala arah.

Sehingga kalau kita misalkan ada pendengar atau responder yang ada pada jarak R dari bunyi,

maka pada dasarnya, dimanapun si pendengar itu berada, selama dia berada pada jarak yang sama, dia akan mendengar bunyi dengan kekuatan yang sama.

Semakin jauh dari sumber, dia semakin rendah kekuatan bunyi yang diterima.

Sehingga kita bisa dapatkan besaran untuk menggambarkan kekuatan dari gelombang bunyi yang didengar oleh pendengar,

Intensitas gelombang akan sebanding dengan daya atau laju energi gelombang yang dikeluarkan oleh suatu sumber,

dibagi dengan luas penampang dari jarak maya atau permukaan maya yang kita bayangkan mewakili jarak dari pendengar atau responder.

Jadi semakin jauh jarak pendengar dari suatu sumber, maka luas penampangnya akan makin besar, sehingga intensitasnya akan makin rendah.

Semakin dekat atau semakin kecil R-nya, intensitasnya akan makin tinggi.

Di kehidupan nyata, kekuatan bunyi itu digambarkan oleh suatu besaran yang kita sebut sebagai taraf intensitas gelombang bunyi.

Disini simbolnya disimbolkan dengan beta, akan sama dengan 10 desibel dikali logaritmi perbandingan antara I dibagi dengan I0,

dimana I0 yang nilainya adalah 10 pangkat minus 12 watt per meter kuadrat adalah nilai ambang untuk batas pendengaran manusia.

Jadi artinya kalau Anda bisa lihat, jika I lebih kecil dibandingkan 10 pangkat minus 12,

maka disini kita akan dapatkan nilai logaritma dari 10 pangkat minus yang kecil sekali, maka kita akan dapatkan taraf intensitasnya minus.

Secara realistik, kebisingan minus itu tidak ada secara fisis.

Kebisingan paling rendah, kita bisa definisikan sama dengan 0, artinya ini ambang.

Kalau tidak bising, artinya bisa diinterpretasikan sebagai kita tidak mendengarkan apapun.

Artinya makin besar I, makin besar juga nilai taraf intensitasnya atau kita bisa sebut semakin tinggi desibelnya.

Kalau mungkin Anda pernah mendengar tentang ruang yang paling sepi di dunia, paling sunyi, dimana desibel yang paling rendah bisa Anda dengarkan,

contohnya adalah ketika kita di kehidupan sehari-hari, sebenarnya jantung kita berdetak.

Dan mungkin beberapa tubuh kita yang darah kita saat mengalir kan juga pasti bergesekan dengan lembulu darah,

kalau kita sering menyebut istilah darah berdesir, ada desir darah segala macam.

Atau Anda mungkin pernah mendengarkan kenapa kita bisa mendengarkan suara laut ketika kita mendengarkan pada cangkang,

mungkin Anda pernah mendengarkan itu juga, semakin bising sesuatu, hal-hal yang tidak bising akan tidak terdengar oleh telinga manusia.

Nah setelah ini, kita akan coba melihat beberapa contoh soal terkait dengan gelombang bunyi

untuk dapat menambah pemahaman Anda terkait masalah ini.