Gelombang Bunyi: Ciri – Rumus dan Contoh Soal

Sering mendengar gelombang bunyi? Lalu apa itu gelombang bunyi? Berikut pembahsannya.

Pengertian Gelombang Bunyi

Dalam fisika, Bunyi adalah getaran yang merambat sebagai gelombang akustik, melalui media transmisi seperti gas, cairan atau padat.

Dalam fisiologi dan psikologi manusia, Bunyi adalah penerimaan gelombang dan persepsi mereka oleh otak.

Hanya gelombang akustik yang memiliki frekuensi antara 20 Hz dan 20 kHz yang menimbulkan persepsi pendengaran pada manusia.

Gelombang suara di atas 20 kHz dikenal sebagai USG dan tidak terdengar oleh manusia.

Gelombang suara di bawah 20 Hz dikenal sebagai infrasonik. Spesies hewan yang berbeda memiliki rentang pendengaran yang bervariasi.

Sejarah ditemukannya Gelombang Bunyi

Heinrich Rudolf Hertz (22 Februari 1857 – 1 Januari 1894) adalah seorang fisikawan Jerman yang pertama kali secara meyakinkan.

Ia membuktikan keberadaan gelombang elektromagnetik yang diprediksi oleh persamaan James Clerk Maxwell dari elektromagnetisme.

Unit frekuensi, siklus per detik, dinamai “hertz” untuk menghormatinya.

Antara 1886 dan 1889 Hertz melakukan serangkaian percobaan yang akan membuktikan efek yang ia amati adalah hasil dari prediksi gelombang elektromagnetik Maxwell.

Dimulai pada November 1887 dengan makalahnya “Tentang Efek Elektromagnetik yang Dihasilkan oleh Gangguan Listrik pada Insulator”, yang menunjukkan gelombang elektromagnetik ruang bebas melintang bepergian dengan kecepatan terbatas hingga jarak.

Dalam peralatan yang digunakan Hertz, medan listrik dan magnet akan memancar menjauh dari kabel sebagai gelombang transversal.

Hertz telah memposisikan osilator sekitar 12 meter dari pelat pemantul seng untuk menghasilkan gelombang berdiri.

Setiap gelombang memiliki panjang sekitar 4 meter. Menggunakan detektor cincin, ia mencatat bagaimana besar gelombang dan arah komponen bervariasi.

Hertz mengukur gelombang Maxwell dan menunjukkan bahwa kecepatan gelombang ini sama dengan kecepatan cahaya.

Intensitas medan listrik, polarisasi dan refleksi gelombang juga diukur oleh Hertz.

Eksperimen-eksperimen ini membuktikan bahwa cahaya dan gelombang-gelombang ini merupakan suatu bentuk radiasi elektromagnetik yang mematuhi persamaan Maxwell.

Bukti Hertz tentang keberadaan gelombang elektromagnetik di udara menyebabkan ledakan eksperimen dengan bentuk baru radiasi elektromagnetik ini, yang disebut “gelombang Hertzian” hingga sekitar tahun 1910 ketika istilah “gelombang radio” menjadi terkenal.

Dalam 10 tahun berikutnya, para peneliti seperti Oliver Lodge, Ferdinand Braun, dan Guglielmo Marconi menggunakan gelombang radio dalam sistem komunikasi radio telegrafi nirkabel pertama, yang mengarah ke penyiaran radio, dan kemudian televisi.

Pada tahun 1909, Braun dan Marconi menerima Hadiah Nobel dalam fisika untuk “kontribusi mereka pada pengembangan telegrafi nirkabel”.

Radio saat ini adalah teknologi penting dalam jaringan telekomunikasi global, dan media transmisi yang mendasari perangkat nirkabel modern. “Heinrich Hertz“.

Ciri-ciri Gelombang Bunyi

Berikut ini merupakan ciri-ciri gelombang bunyi:

• Dihasilkan oleh benda yang bergetar
• Merupakan gelombang longitudinal
  Gelombang longitudinal merupakan gelombang yang arah rambatnya berhimpit dengan arah getarnya.
• Merupakan gelombang mekanik
  Gelombang mekanik yaitu gelombang yang membutuhkan medium untuk merambat.
• Tidak dapat terdengar di ruang hampa
  Hal ini karena di ruang hampa tidak ada medium rambat.
• Dapat dipantulkan/ refleksi
  Contohnya timbulnya bunyi pantul gaung dan gema setelah mengenai permukaan benda yang
• keras
• Dapat dipadukan interferensi
  Bunyi memerlukan dua sumber yang koheren agar dapat berinterferensi menghasilkan gelombang baru.
• Dapat beresonansi, dimana suatu benda ikut bergetar karena getaran benda lain.  
• Dapat dibiaskan/ refraksi jika melewati dua medium yang berbeda indeks biasnya.
• Dapat dilenturkan/ difraksi jika melewati celah sempit
  Contohnya, kita yang berada di luar ruang tidak dapat mendengar teriakan orang yang berada didalam ruang kedap suara. Jika ruangan kedap suara kemudian dilubangi sekitar diameter 2 cm, teriakan akan terdengar dari luar karena bunyi melentur untuk melewati lubang kecil tersebut
• Bunyi dapat diredam menggunakan gabus/ karpet/ bahan lainnya
• Cepat rambat di medium zat padat lebih besar dibanding di medium zat cair dan zat gas
• Pada suhu tinggi, cepat rambat bunyi lebih besar.

Klasifikasi Gelombang Bunyi

Gelombang bunyi diklasifikasikan sebagai berikut:

• Infrasonik
  Bunyi yang memiliki frekuensi < 20 Hz. Bunyi ini dapat didengar oleh hewan seperti jangkrik, laba-laba, gajah, anjing, dan lumba-lumba.
• Audiosonik
  Bunyi yang memiliki frekuensi 20 Hz – 20.000 Hz. Bunyi ini dapat didengar oleh manusia.
• Ultrasonik
  Bunyi yang memiliki frekuensi > 20.000 Hz. Bunyi ini dapat didengar oleh hewan seperti kelelawar dan lumba-lumba. 

Rumus Gelombang Bunyi

• Cepat Rambat Gelombang Bunyi dalam Medium Gas

v = cepat rambat gelombang bunyi
γ = konstanta Laplace
R = tetapan umum gas
T = Suhu (^oK)
M = massa mol gas.

• Cepat Rambat Gelombang Bunyi dalam Medium Zat Cair

v = cepat rambat gelombang bunyi
B = modulus bulk zat cair
ρ = massa jenis zat cair.

• Cepat Rambat Gelombang Bunyi dalam Medium Zat Padat

v = cepat rambat gelombang bunyi
E = modulus young zat padat
ρ = massa jenis zat padat.

Penerapan Gelombang Bunyi dalam Kehidupan Sehari-hari

Gelombang ultrasonic:

• Kesehatan
  Untuk mendeteksi janin ato yang kita kenal dengan sebutan USG kalo ada ibu hamil. USG sendiri kepanjangannya Ultrasonografi.
• Industry
  Biasanya menggunakan bor-bor ultrasonic yang dimanfaatkan untuk membuat berbagai bentuk dan ukuran lubang pada gelas dan baja.
• Untuk mengukur kedalaman laut dan lokasi objek dalam air
• Geologi dan geofisika
  Memanfaatkan bunyi ini untuk membantu mencari sumber bahan bakar fosil baru.
• Kacamata Tunanetra yang dilengkapi alat pengirim dan penerima yang memanfaatkan ultrasonic.
• Mendeteksi retak-retak dalam struktur logam atau beton

Gelombang Audiosonic:

• Dimanfaatkan untuk membuat speaker yang sekarang ini masih menjadi trend-mini speakers
• Untuk cepat rambat bunyi, contoh nyata dalam kehidupan sehari-hari yaitu: nelayan yang memanfaatkan cepat rambat bunyi ini untuk mengetahui siang dan malam dan pada malam hari kita mendengar suara lebih jelas daripada siang hari yang kita kenal siang hari itu bising banget. Kenapa? Karena kerapatan udara pada malam hari lebih rapat dibandingkan dengan siang hari.
• Untuk resonansi bunyi dalam kehidupan sehari-hari yaitu dengan memanfatkan resonansi pada alat music seperti kendang, drum, beduk, seruling, terompet, etc.

Contoh soal dan Pembahasan

Sebuah sumber bunyi menghasilkan daya 60 W memancarkan gelombang ke medium sekelilingnya yang homogen. Berapa intensitas radiasi gelombang tersebut pada jarak 5 m dari sumber?

Jawaban :

I = P/A
I = P/4 pi R2
I= 60 / 4 3.14 52
I = 0.191 W/m2.