Makalah Fisika, Gelombang Getaran dan Bunyi

MAKALAH FISIKA

GELOMBANG, GETARAN DAN BUNYI

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Gelombang adalah getaran yang merambat, baik melalui medium ataupun tidak melalui medium. Perambatan gelombang ada yang memerlukan medium, seperti gelombang tali melalui tali dan ada pula yang tidak memerlukan medium yang berarti bahwa gelombang tersebut dapat merambat melalui vakum (hampa udara),seperti gelombang listrik magnet dapat merambat dalam vakum.

Perambatan gelombang dalam medium tidak diikuti oleh perambatan media, tapi partikel-partikel mediumnya akan bergetar. Perumusan matematika suatu gelombang dapat diturunkan dengan peninjauan penjalaran suatu pulsa. Dilihat dari ketentuan pengulangan bentuk, gelombang dibagi atas gelombang periodik dan gelombang non periodik.

Berdasarkan sumber getarnya, tanpa disertai dengan medium perantaranya, gelombang dapat diklasifikasikan dalam dua kategori, yaitu gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik.

Gelombang mekanik adalah sesuatu yang dapat dibentuk dan dirambatkan dalam zat perantara bahan elastis. Sebagai contoh khusus diantaranya adalah gelombang bunyi dalam gas, dalam zat cair dan dalam zat padat. Gelombang Elektromagnetik perambatan secara transversal antara medan listrik dan medan magnet ke segala arah.

Gelombang didefinisikan sebagai energi getaran yang merambat. Dalam kehidupan sehari-hari banyak orang berfikir bahwa yang merambat dalam gelombang adalah getarannya atau partikelnya, hal ini sedikit tidak benar karena yang merambat dalam gelombang adalah energi yang dipunyai getaran tersebut. Dari sini timbul benarkan medium yang digunakan gelombang tidak ikut merambat? padahal pada kenyataannya terjadi aliran air di laut yang luas. Menurut aliran air dilaut itu tidak disebabkan oleh gelombang tetapi lebih disebabkan oleh perbedaan suhu pada air laut. Tapi mungkin juga akan terjadi perpindahan partikel medium, ketika gelombang melalui medium zat gas yang ikatan antar partikelnya sangat lemah maka sangat dimungkinkan partikel udara tersebut berpindah posisi karena terkena energi gelombang. Walau perpindahan partikelnya tidak akan bisa jauh tetapi sudah bisa dikatakan bahwa partikel medium ikut berpindah.

Bunyi merupakan gelombang mekanik yang dalam perambatannya arahnya sejajar dengan arah getarnya (gelombang longitudinal).

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang diatas, dibawah ini akan dikemukakan masalah-masalah yang melandasi penulisan makalah ini, yaitu:

1. Bagaimana Pengertian Getaran,Gelombang dan Bunyi?

2. Bagaimana Hakekat Getaran?

3. Bagaimana Hakekat Gelombang?

4. Bagaimana Hakekat Bunyi?

5. Apa Saja Manfaat dari Gelombang Bunyi Dalam Teknlogi?

1.3 Tujuan Makalah

Berdasarkan rumusan masalah diatas, dibawah ini akan dikemukakan tujuan yang melandasi penulisan makalah ini, yaitu:

1. Mengetahui Pengertian Getaran,Gelombang dan Bunyi.

2. Mengetahui Hakekat Getaran.

3. Mengetahui Hakekat Gelombang.

4. Mengetahui Hakekat Bunyi.

5. Mengetahui Manfaat dari Gelombang Bunyi Dalam Teknologi.

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Pengertian Getaran,Gelombang dan Bunyi

Getaran adalah gerakan yang berulang-ulang atau gerakan bolak-balik melewati suatu titik kesetimbangan. Satu getaran didefinisikan sebagai satu kali bergetar penuh, yaitu dari titik awal kembali ke titik tersebut. Satu kali getaran adalah ketika benda bergerak dari titik A-B-C-B-A atau dari titik B-C-B-A-B. Bandul tidak pernah melewati lebih dari ttik A atau titik C karena titik tersebut merupakan simpangan terjauh.

Simpangan terjauh itu disebut amplitudo. Di titik Aatau titik C benda akan berhenti sesaat sebelum kembali bergerak. Contoh amplitudo adalah jarak BA atau jarak BC. Jarak dari titik setimbang pada suatu saat disebut simpangan.

Gelombang adalah getaran yang merambat. Bentuk ideal dari suatu gelombang akan mengikuti gerak sinusoide. Selain radiasi elektromagnetik, radiasi gravitasional juga bisa berjalan lewat vakum, gelombang juga terdapat pada medium (yang karena perubahan bentuk dapat menghasilkan gaya memulihkan yang lentur) di mana mereka dapat berjalan dan dapat memindahkan energi dari satu tempat kepada lain tanpa mengakibatkan partikel medium berpindah secara permanen, yaitu tidak ada perpindahan secara masal. Malahan, setiap titik khusus berosilasi di sekitar satu posisi tertentu. Satu gelombang dapat dilihat panjangnya dengan menghitung jarak antara lembah dan bukit (gelombang tranversal) atau menghitung jarak antara satu rapatan dengan satu renggangan (gelombang longitudinal).

Bunyi atau suara adalah kompresi mekanikal atau gelombang longitudinal yang merambat melalui medium. Medium atau zat perantara ini dapat berupa zat cair, padat, gas. Jadi, gelombang bunyi dapat merambat misalnya di dalam air, batu bara, atau udara.

Kebanyakan suara adalah merupakan gabungan berbagai sinyal, tetapi suara murni secara teoritis dapat dijelaskan dengan kecepatan osilasi atau frekuensi yang diukur dalam Hertz (Hz) dan amplitudo atau kenyaringan bunyi dengan pengukuran dalam desibel. Energi gelombang bunyi diudara adalah osilasi molekul udara yang berfibrasi membentuk gelombang sepanjang arah perjalanan dengan amplitudo.

2.2 Hakekat Getaran

2.2.1 Contoh-contoh sistem yang melakukan getaran

A. Sistem pegas-massa

Balok bermassa m yang dikaitkan pada ujung pegas yang digantungkan secara vertikal. Bila balok m ditarik ke bawah, kemudian dilepaskan, maka balok tersebut akan melakukan gerakan naik-turun-naik-turun berulang-ulang. Balok dikatakan bergetar.

B. Sistem bandul fisis

Bila bandul tersebut disimpangkan dari posisi vertikalnya, maka bandul akan berayun, menyimpang ke kanan dan ke kiri secara berulang-ulang dan bandul dikatakan bergetar. Susunan benda dengan getaran yang mirip dengan itu disebut sistem bandul fisis.

Dari dua contoh tadi dapat disimpulkan bahwa getaran adalah suatu gerakan yang khas, yaitu gerakan yang berulang-ulang dan disebut sebagai gerakan periodik. Pada gerakan berulang itu yang dimaksud dengan satu getaran lengkap adalah gerakan dari suatu titik awal kembali ke titik awal tadi. Benda yang bergetar sering disebut juga melakukan gerakan harmonis sederhana. Jadi dapat disimpulkan bahwa getaran harmonis sederhana adalah gerak bolak balik yang melewati suatu titik kesetimbangan.

2.2.2 Frekuensi Getaran

Salah satu besaran yang sering dipakai untuk menggambarkan karakter sebuah getaran adalah frekuensi. Jumlah pengulangan atau getaran lengkap yang terjadi tiap satuan waktu dinamakan frekuensi getaran dan dilambangkan sebagai f. Jadi satuan getaran dapat berupa getaran/menit, bahkan getaran/jam. Bila satuan waktunya dinyatakan dalam sekon maka didapatkan satuan getaran/sekon atau sering juga dinamakan siklus/sekon dan 1 getaran/sekon = 1 siklus/sekon = 1Hz (Hertz, mengikuti nama fisikawan Jerman, Heinrich Hertz). Jadi getaran dengan frekuensi 200 Hz menyatakan bahwa dalam satu sekon terjadi 200 getaran lengkap. Benda yang bergetar dengan frekuensi yang tinggi menandakan bahwa dalam suatu waktu tertentu benda itu melakukan banyak getaran lengkap, sementara getaran dengan frekuensi rendah menandakan bahwa jumlah getaran lengkap yang terjadi hanya sedikit.

2.2.3 Persamaan Simpangan Getaran

Telah dikemukakan bahwa getaran adalah suatu gerakan bolak-balik. Karena itu, antara lain dapat dipersoalkan posisi benda yang bergetar itu tiap saat. Jawaban pertanyaan ini diberikan lewat persamaan simpangan getaran. Ini berarti bahwa dari persamaan itu dapat diketahui posisi benda yang bergetar saat demi saat. Persamaan simpangan getaran dapat diturunkan lewat berbagai sistem, dan antara lain adalah lewat sistem pegas-massa. Dalam sistem pegas-massa di seluruh buku ini selalu diasumsikan bahwa pegas tidak ditarik melampaui batas elastisnya. Ini berarti bahwa bila gaya tarik itu dihilangkan maka pegas akan kembali ke ukurannya semula.

2.2.4 Energi Getaran

· Hukum Kekekalan Energi

Pada setiap getaran pasti terkait sejumlah energi yang kita kenal sebagai Energi Kinetik, yaitu energi yang dimiliki benda atau sistem karena keadaannya yang bergerak itu. Kita tentunya masih ingat bahwa energi kinetik adalah:

dengan m: massa benda (kg) ,V: kecepatan benda (m/s) .Sebuah benda yang berada di atas sebuah permukaan juga mempunyai energi yang terkait kedudukannya itu, yaitu energi potensial gravitasi. Karena benda mempunyai energi potensial gravitasi ini, maka ia mendapatkan kerja yang dilakukan oleh gaya gravitasi ketika jatuh. Besarnya energi potensial gravitasi ini adalah:
E_p=m.g.h dengan : m = massa benda (kg), g = percepatan gravitasi (m/s²) h = jarak titik pusat massa benda ke acuan nol (m).
Pada benda-benda yang terkait dengan pegas terdapat energi potensial lain yang disebut sebagai energi potensial elastis E _P' . Energi potensial elastis ini muncul ketika pegas diregangkan atau dimampatkan. Karena energi potensial elastis inilah, pegas yang diregangkan atau dimampatkan dapat kembali ke kedudukan semula karena kerja yang dilakukan oleh gaya pemulih. Contoh yang jelas adalah alat penutup pintu yang seringkali ditempelkan pada pintu berkawat anti nyamuk yaitu peralatan yang bekerja berdasarkan kerja pegas. Ketika pintu dibuka, pegas yang ada dalam peralatan itu termampatkan sehingga memiliki energi potensial elastis. Ketika pintu dilepas, pegas yang termampatkan tadi meregang kembali untuk berusaha kembali ke ukurannya semula sambil gaya pemulihnya melakukan kerja menutup pintu.

Untuk pegas dengan konstanta pegas k N/m, maka ketika ukuran pegas bertambah atau berkurang dengan x, didapat energi potensial elastis.

Sistem yang bergetar, dengan demikian berpeluang mempunyai ketiga jenis energi tersebut, atau energi total sistem yang bergetar adalah dengan demikian energi total juga dapat ditulis menjadi Hukum kekekalan energi menyatakan bahwa, tanpa adanya gesekan dan kerja dari luar, maka energi awal dan energi akhir total adalah sama. Ini berarti bahwa:

Perhatikan sistem getaran pegas-massa dengan pegasnya dalam posisi horizontal. Pada kasus semacam ini ( E_p )_awal dan (E_p)_akhir adalah sama karena h_awal = h_akhir dan biasanya diambil sama dengan nol.

· Kecepatan Getaran

Getaran adalah suatu gerakan, karena itu dapat ditanyakan bagaimana sifat gerakan tersebut. Apakah gerakannya berlangsung dengan kecepatan konstan? bila tidak, maka tentunya ada percepatan. Selanjutnya dapat ditanyakan apakah percepatannya konstan. Pertanyaan-pertanyaan tersebut dapat dijawab dengan meninjau dari berbagai sudut pandang. Dengan melakukan pendekatan kekekalan energi, maka kecepatan getaran dengan mudah dapat ditentukan, seperti yang akan dibahas berikut ini. Perhatikan kembali sistem pegas-massa yang berada dalam posisi horisontal. Bila getaran ini dimulai dari posisi simpangan maksimum (x = A), atau disebut juga amplitudo simpangan, dan benda semula berada dalam keadaan diam, maka dengan segera dapat dimengerti bahwa benda yang bergetar tidak bergerak dengan kecepatan konstan, namun berubah-ubah dari nol di titik-titik simpangan maksimumnya dan mencapai harga maksimum di posisi kesetimbangannya. Karena benda yang bergetar tidak bergerak dengan kecepatan konstan, maka tentu ada percepatan yang terkait dengan getaran. Untuk mendapatkan percepatan ini, maka digunakan pendekatan bahwa gaya penggerak pada sistem pegas-massa yang bergetar adalah gaya pemulihnya –kx. Percepatan a juga tidak konstan. Tidak konstannya kecepatan maupun percepatan, secara fisik sudah dapat diduga, karena adanya gerakan bolak-balik pada sistem bandul sederhana dan sistem pegas-massa.

Kecepatan dan percepatan tidak konstan pada sistem getaran benda berbalik arah, ketika simpangannya maksimum, karena kecepatannya nol. Jadi benda yang bergerak (mempunyai kecepatan), tidak bergerak terus ke arah yang sama, namun berbalik karena kecepatannya nol pada saat itu. Berarti kecepatannya makin lama makin kecil, atau tidak konstan. Pada bagian gerakan yang lain kecepatannya membesar, namun mengecil kembali sampai nol, kemudian membesar kembali dan peristiwa semacam ini berulang-ulang terus. Jadi gerak bolak-balik itu menyiratkan dua jenis perubahan kecepatan, yaitu:

1. Besarnya, besar-kecil-besar dan seterusnya.

2. Arahnya, kanan-kiri-kanan dan seterusnya.

2.3 Hakekat Gelombang

2.3.1 Relasi Dengan Getaran

Kita telah belajar tentang getaran dan beberapa sifatnya. Getaran yang dihasilkan suatu sumber getar, seperti garpu tala, pita suara dan lain-lain seringkali dirambatkan lewat medium yang ada di sekitarnya. Getaran yang diteruskan ini yang disebut sebagai gelombang. Gelombang pada dasarnya adalah gangguan atau getaran yang dirambatkan. Sebagai contoh bahwa gelombang yang dihasilkan oleh kapal motor dirambatkan lewat air telaga sehingga mengganggu seorang pemancing. Dalam hal ini air hanya menjadi medium perantara. Yang merambat bukanlah air, seperti air sungai yang mengalir, tetapi yang dirambatkan adalah energi yang terkait gangguan tadi. Bila gangguannya berupa getaran, maka yang dirambatkan di permukaan air adalah energi getarannya.

2.3.2 Energi Gelombang

Setiap gelombang merambatkan energi. Pada gelombang mekanik, hal ini diperlihatkan ketika energi yang dirambatkan melalui gelombang air mampu memindahkan gabus yang semula terapung tenang di atas permukaan air. Olengnya kapal di laut yang sering disebabkan oleh ombak laut membuktikan adanya sejumlah energi yang dibawa oleh gelombang. Panas matahari yang terasa di bumi kita, juga disebabkan karena gelombang elektromagnetik yang dipancarkan oleh matahari merambatkan/meradiasikan energi panas ke bumi. Sementara itu, pemindahan energi melalui gelombang elektromagnetik tanpa disadari, manfaatnya sudah biasa dinikmati dalam kehidupan sehari-hari. Contohnya, seseorang dapat menikmati alunan musik dari stasiun radio yang jauh letaknya karena adanya gelombang radio yang mengangkut energi bunyi musik itu. Berkat gelombang mikro, seorang pemilik perkebunan dapat memberi perintah pada para karyawannya di areal kebun yang luas dan mengendalikan perusahaannya hanya dari sebuah telepon gengggam. Semua cara berkomunikasi ini dapat terlaksana berkat gelombang elektromagnetik, yang dapat mengangkut energi informasi ke berbagai tempat. Contoh lain bahwa gelombang membawa sejumlah energi adalah terjadinya kerusakan di mana-mana ketika terjadi gempa. Kekuatan gempa biasanya dinyatakan oleh skala Richter yang diusulkan oleh Charles Richter. Richter mengaitkan kekuatan gempa dengan logaritma (basis 10) amplitudo maksimum suatu getaran yang diukur dalam mikrometer. Amplitudo maksimum itu harus diukur pada jarak 100 km dari pusat gempa. Jadi misalkan rekaman gempa yang diperoleh dari alat perekam gempa yang disebut seismometer yang dipasang 100 km dari pusat gempa menunjukkan amplitudo maksimum 1 mm = 10³m; maka ini berarti bahwa kekuatan gempa itu (berhubungan dengan energinya) adalah Log (10)³= 3 skala Richter.

2.3.3 Perambatan Dalam Medium

Gelombang yang dirambatkan, sering membutuhkan medium perantara. Gelombang bunyi misalnya tidak dapat kita dengar bila tidak ada medium perantara. Demikian pula tanpa adanya tali tidak mungkin merambat gelombang tali. Gelombang tali, gelombang bunyi (mencakup pula gelombang infrasonik dan ultrasonik), gelombang air, dan gelombang seismik, merupakan contoh-contoh gelombang mekanik, suatu jenis gelombang yang memerlukan media (dalam hal ini tali, molekul udara, dan air) untuk merambat sampai ke tujuannya. Namun tidak semua gelombang membutuhkan medium perantara. Contohnya adalah gelombang elektromagnetik, seperti gelombang radio, gelombang mikro, radar, cahaya tampak, laser, sinar-X, dan sinar gamma. Gelombang-gelombang ini adalah kelompok gelombang yang dapat merambat walaupun dalam hampa udara. Gelombang elektromagnetik ini dipancarkan ke segala arah oleh medan listrik dan medan magnet berubah, sehingga perambatannya tidak lagi memerlukan media khusus, karena ia dapat melewati ruang hampa. Sebelum teknologi komunikasi berkembang seperti sekarang, nenek moyang kita telah tahu bahwa getaran merambat lewat tanah, sehingga mereka mengamati derap musuh yang akan menyerang dengan mendekatkan telinga ke tanah. Dengan melakukan upaya itu mereka dapat mengetahui adanya musuh yang masih berada pada jarak yang sangat jauh. Ini tentunya merupakan perambatan gelombang yang alami, melewati tanah yang sudah ada. Tentunya di dalam perjalanannya menuju tempat-tempat tertentu terjadi banyak kehilangan energi, sehingga ketika tiba di tempat tujuannya energi gelombang itu sudah sangat sedikit jumlahnya. Orang sekarang berlomba-lomba mencari bahan/medium perantara yang dapat merambatkan gelombang dengan rugi perambatan yang seminim
mungkin. Serat optik merupakan salah satu jawabannya dan penemuan ini
telah mengubah wajah pertelekomunikasian kita, menjadi sedemikian
canggihnya.

2.3.4 Gelombang Transversal dan Longitudinal

Berdasarkan arah rambat terhadap arah getar, maka dikenal dua macam gelombang, yaitu gelombang transversal dan gelombang longitudinal. Gelombang transversal adalah gelombang yang arah rambatnya tegak lurus arah getarnya, sedang pada gelombang longitudinal, arah rambat sama dengan arah getarnya. Ketika tangan digerakkan naik turun, maka pada slinky terbentuk gelombang transversal, sementara gelombang longitudinal dihasilkan bila tangan digerakkan maju mundur. Gelombang radio, gelombang cahaya, gelombang tali dan gelombang mikro adalah contoh gelombang transversal. Gelombang transversal juga merambat dalam dawai instrumen musik seperti gitar atau piano. Contoh gelombang longitudinal adalah gelombang bunyi yang merambat di udara.

Beberapa gelombang tidak merupakan gelombang transversal maupun gelombang longitudinal, contohnya adalah gelombang air. Pada gelombang air, gerak partikel-partikel air tidak tegak lurus maupun paralel dengan arah rambatnya, artinya pada gelombang air, terdapat komponen transversal maupun longitudinal, karena partikel air di permukaan air bergerak dalam lintasan melingkar.
Anda tentunya pernah mengamati bahwa ketika kembang api ditembakkan ke atas, maka Anda akan melihat kembang api itu terlebih dulu baru mendengar ledakannya. Peristiwa ini menunjukkan bahwa gelombang cahaya dirambatkan lebih cepat dibandingkan gelombang bunyi. Kecepatan rambat gelombang tergantung pada jenis gelombang apa yang dirambatkan dan juga tergantung pada karakter medium yang merambatkannya. Gelombang bunyi misalnya, dirambatkan lebih cepat di air dibandingkan di udara. Hubungan antara kecepatan rambat gelombang dan karakter medium perantaranya dapat diturunkan lewat langkah-langkah matematis yang cukup rumit. Di sini hasil perhitungannya saja yang akan diberikan, dan dimulai dengan gelombang tali.

Gerak segmen tali dalam menghantarkan gelombang Seperti telah dijelaskan, gelombang tali muncul sebagai akibat gangguan pada tali. Sesaat setelah tali diganggu, gaya gangguan ini dirambatkan sepanjang tali. Ini berarti bahwa setiap bagian tali bertindak sebagai penyalur gaya gangguan tadi, dan mekanisme ini menyebabkan terjadinya gelombang tali. Jika tali dianggap serba sama dengan massa persatuan panjang tali adalah tegangan yang semakin besar, gelombang akan merambat dengan kecepatan rambat yang semakin besar pula. Sebaliknya semakin besar massa persatuan panjang tali maka gerak gelombang akan semakin lambat.

Telah dijelaskan bahwa kecepatan rambat gelombang akan berbeda di medium yang berbeda dan sangat ditentukan oleh karakter medium perantaranya. Kecepatan rambat gelombang longitudinal dalam fluida dipengaruhi oleh modulus Bulk B.

2.3.5 Persamaan Gelombang

Persamaan gelombang dengan persamaan getaran adalah bahwa persamaan getaran hanya merupakan fungsi dari waktu t saja, maka persamaan gelombang adalah fungsi dari waktu t dan posisi x.

Cara yang paling mudah memahami makna persamaan gelombang sebagai fungsi dua variabel adalah lewat gelombang tali. Pada gelombang tali, variabel y menyatakan simpangan tali dari posisi setimbangnya [sebelum gelombang dirambatkan melalui tali, atau bagian (a). Bila kita ingin mengetahui simpangan tali, maka pertanyaannya adalah simpangan dari bagian tali yang mana ( x berapa ) dan pada saat t berapa. Secara matematika, dikatakan bahwa simpangaan y adalah fungsi dari dua variabel x dan t, dan biasa ditulis sebagai y(x,t).

2.4 Hakekat Bunyi

Bunyi adalah energi yang dirambatkan dalam bentuk gelombang. Gelombang bunyi ini dapat menyebabkan sensasi aural, artinya gelombang bunyi dapat kita dengar. Ada banyak sekali bunyi di sekitar kita, dan ini patut disyukuri. Dapatkah Anda bayangkan andai tidak ada bunyi samasekali di sekitar kita? Perhatikan ketika Anda berjalan-jalan di taman. Anda dapat mendengar burung berkicau, anjing menggonggong dan masih banyak bunyi-bunyian lain. Di tempat yang gelap pun Anda masih dapat mendengarkan dentang lonceng, atau suara kendaraan di jalan. Alat-alat musik, juga menghasilkan bunyi, bunyi yang indah, dan salah satu di antaranya adalah drum yang dipukul. Bahwa bunyi dimulai dari getaran drum ketika ia dipukul. Selanjutnya getaran itu dirambatkan dan menghasilkan gelombang, dan karena dapat didengar manusia maka ia disebut gelombang bunyi. Jadi setiap kali Anda mendengar bunyi pasti entah di mana ada sesuatu yang bergetar sebagai sumber bunyi tersebut.

2.4.1 Perambatan Gelombang Bunyi

Gelombang bunyi yang dirambatkan di udara menghasilkan pemampatan dan peregangan, pemampatan serta peregangan ini dirambatkan. Jadi gelombang bunyi yang merambat di udara termasuk gelombang longitudinal, karena arah rambatnya sama dengan arah perapatan dan peregangan.

Gelombang bunyi membutuhkan medium untuk merambatkan gelombang bunyi. Ia tidak seperti gelombang elektromagnetik yang dapat
merambat di ruang hampa. Karena itu para astronaut tidak dapat menggunakan bunyi untuk berkomunikasi di bulan. Di bulan tidak ada
udara, sehingga tidak ada bunyi di sana.

Perambatan gelombang menjadi sarana bagi binatang-binatang untuk berkomunikasi. Kelelawar misalnya menggunakan bunyi ultra untuk mengetahui letak mangsa yang mau ditangkapnya.

Gelombang bunyi tidak hanya merambat di udara tetapi dapat juga merambat di zat cair maupun zat padat. Lumba-lumba dan ikan paus misalnya, dapat berkomunikasi dengan sesamanya melalui bunyi yang dirambatkan di air. Bunyi yang dihasilkan lumba-lumba berkisar dari 250 Hz sampai 150.000 Hz. Diduga bahwa lumba-lumba mempunyai bahasa di antara mereka seperti halnya manusia.

Bunyi merambat lebih cepat di air dibandingkan di udara. Gelombang bunyi juga merambat lebih cepat di zat padat. Bukti bahwa gelombang bunyi merambat lewat zat padat dapat dibuktikan kalau telinga ditempelkan di dinding pemisah antara dua kamar. Bukankah bunyi-bunyi yang ada di ruang sebelah dapat didengar? Jadi gelombang bunyi merambat di zat cair, gas dan zat padat, namun dengan kecepatan rambat yang berbeda. Kecepatan rambat bunyi di udara adalah 346 m/s (jauh lebih kecil dari kecepatan rambat cahaya; itulah sebabnya ketika terjadi badai, kilat akan terlihat terlebih dahulu sebelum suara guruh/petir terdengar), sedangkan di air kecepatan rambatnya 1498 m/s. Di zat padat kecepatan rambatnya tergantung pada jenis zat padatnya. Dalam baja kecepatannya 5200 m/s, di karet hanya 60 m/s, sedangkan di kayu 1850 m/s.

Beberapa pesawat jet dapat bergerak dengan kecepatan yang lebih tinggi, yaitu dua atau tiga kali lebih cepat dibandingkan kecepatan rambat
bunyi. Kecepatan yang lebih tinggi dari kecepatan bunyi ini dinamakan supersonik. Bila pesawat bergerak dengan kecepatan supersonik, maka ia bergerak lebih cepat dari bunyi yang dihasilkan mesinnya. Karena itu, ketika sebuah pesawat supersonik lewat di atas Anda, maka pesawat itu sudah akan berada cukup jauh sebelum bunyi pesawatnya terdengar. Glamorous Glennis yang dipiloti oleh Chuck Yeager, adalah pesawat pertama yang bergerak dengan kecepatan yang melebihi kecepatan rambat bunyi. Gerakan pesawat yang melampaui kecepatan rambat bunyi ini akan menimbulkan bunyi yang sangat keras yang disebut sebagai sonic boom. Kecepatan rambat bunyi di udara yang besarnya 346m/s dinamakan 1 Mach. Pada 14 Oktober, 1947 itulah Chuck Yeager menerbangkan pesawat dengan kecepatan yang lebih dari 1 Mach. Dengan berkembangnya teknologi, sekarang pesawat supersonik sudah dapat terbang dengan kecepatan 2 Mach bahkan sampai 3 Mach. Contohnya adalah pesawat Concorde yang menyeberangi Lautan Atlantic dalam waktu yang sangat singkat. Satu- satunya kerugian dari pesawat supersonik adalah sonic boom yang dihasilkannya. Sonic boom itu sedemikian kerasnya hingga dapat memecahkan jendela bahkan dapat menjatuhkan pigura-pigura yang digantungkan di dinding. Karena itulah pesawat supersonik tidak diperkenankan terbang di atas daerah yang banyak penduduknya.

2.4.2 Intensitas Bunyi

Telah dijelaskan bahwa bunyi adalah energi yang dirambatkan dalam bentuk gelombang. Banyak sedikitnya energi bunyi yang diterima di suatu tempat dinyatakan melalui besaran intensitas bunyi, I. Intensitas bunyi I adalah energi yang dirambatkan tiap sekon melalui satu satuan luasan yang tegak lurus arah rambat gelombang bunyi itu. Karena energi per satuan waktu menyatakan daya, maka intensitas dapat juga dikatakan sebagai daya yang menembus tiap satuan luasan yang tegak lurus arah rambat gelombvang bunyi itu. Dalam bentuk matematika hubungan itu dituliskan sebagai:

dengan: P = daya bunyi (watt)

A = luas bidang yang ditembus tegaklurus oleh gelombang bunyi (m2)
Bila sumber bunyi berbentuk sumber titik (dimensi sumber kecil), maka bunyi akan disebarkan ke segala arah dengan cara yang sama. Dalam hal ini maka muka gelombangnya akan berbentuk bola, sehingga intensitas bunyi di suatu titik pada jarak r dari sumber bunyi tersebut adalah:

dengan: P = daya bunyi (watt)

r = jarak dari sumber bunyi ke pendengar/titik ukur (m)

Persamaan ini menunjukkan bahwa di sebuah lapangan terbuka, kita makin sulit mendengar suatu bunyi (I kecil), semakin jauh kita berada dari sumber bunyi itu (r besar).

2.4.3 Efek Doppler

Ketika sedang menunggu kereta api melintasi suatu persimpangan, Anda tentunya pernah mendengar bahwa pluit yang dibunyikan kereta api itu
terdengar makin lama makin tinggi ketika kereta api itu mendekat namun frekuensinya terdengar semakin rendah ketika kereta api itu telah melewati
Anda dan menjauh. Jadi Anda mendengar peluit itu seakan-akan melagukan suatu musik dengan nada yang semula makin lama makin tinggi, namun kemudian menjadi rendah kembali. Apakah ini terjadi karena operator kereta api memijat tombol nada-nada yang berbeda saat itu? Ternyata tidak. Apa yang Anda dengar itu terjadi karena gejala yang dikenal sebagai Efek Doppler, untuk menghormati seorang Australia bernama, Christian Andreas Doppler (1803-1855), yang pertama kali mengamati gejala ini.

Efek Doppler adalah gejala berubahnya frekuensi yang didengar seseorang karena sumber bunyi bergerak relatif terhadap pendengarnya. Sumber bunyi yang relatif bergerak terhadap pendengarnya, dapat berarti bahwa sumber bunyi diam dan pendengar mendekat atau menjauhi sumber, namun dapat juga pendengarnya yang diam sementara sumber bunyi yang bergerak mendekati atau menjauhi pendengar, bahkan dapat juga kedua-duanya dalam keadaan bergerak.

Terjadinya efek Doppler tidak hanya dapat didengar tetapi juga dapat dilihat. Ingatlah kembali bahwa frekuensi gelombang menggambarkan jumlah gelombang yang melewati suatu titik tiap satuan waktunya. Coba ingat-ingatlah ketika Anda sedang memancing di sebuah danau. Ketika perahu motor mendekati Anda, jumlah gelombang yang yang menumbuk ”dermaga” tempat Anda berada, semakin banyak, namun begitu perahu motor itu melewati Anda, jumlah gelombang yang menumbuk dermaga itu menjadi semakin sedikit.

Frekuensi gelombang yang berubah ketika perahu melewati pemancing kembali ke efek Doppler yang berhubungan dengan bunyi. Frekuensi yang dipancarkan peluit kereta api sebenarnya tidak berubah. Yang berubah adalah frekuensi yang terdengar, dan kita katakan bahwa frekuensi sumber bunyi itu seakan-akan berubah, namun sekali lagi, frekuensi sumber bunyi tidak berubah. Hubungan antara frekuensi yang terdengar dan frekuensi bunyi sesungguhnya tergantung pada kecepatan gerak sumber bunyi maupun kecepatan gerak pendengar. Hubungan itu dinyatakan oleh Persamaan berikut ini:

Vs = kecepatan sumber bunyi (m/s)

V = kecepatan rambat gelombang bunyi (biasanya diambil 340 m/s) Untuk mengisi tanda (+) atau (-) maka berlaku ketentuan sebagai berikut:

a Vp diisi (+), bila P (pendengar) mendekati S (sumber)
Vp diisi (-), bila P menjauhi S.

b Vs diisi (+), bila S menjauhi P.

1.4 Manfaat dari Gelombang Bunyi Dalam Teknologi

1. Dalam Bidang Kesehatan

· Ultrasonik

Digunakan untuk mengamati cacat-cacat dalam jaringan hidup. Sifat reflektif jaringan normal dan jaringan abnormal cukup jelas untuk dibedakan secara ultrasonik. Alat diagnosis dengan ultrasonik digunakan untuk menemukan beberapa penyakit berbahaya di dada atau payudara, hati, otak, dan beberapa organ lainnya. Pengamatan ultrasonik pada seorang wanita hamil memperlihatkan janin di dalam perut ibunya.

· Efek Doppler

Efek doppler telah digunakan cukup sukses untuk memonitor aliran darah melalui suatu pembuluh nadi utama. Gelombang-gelombang ultrasonik frekuensi 5 - 10 MHz diarahkan menuju ke pembuluh nadi dan suatu penerima R akan mendeteksi sinyal hamburan pantulan. Frekuensi tampak dari sinyal pantul yang diterima bergantung pada kecepatan aliran darah. Pengukuran laju aliran darah dengan metode efek doppler ini terutama efektif untuk mendeteksi trombosis (penyempitan pembuluh darah) karena trombosis akan menyebabkan perubahan yang cukup signitifikan dalam laju aliran darah. Keunggulan metode ini dibandingkan dengan metode konvensional adalah lebih murah dan hanya memberikan sedikit ketidaknyamanan pada pasien.

2. Dalam Bidang Industri

· Reflektoskop

Ultrasonik digunakan untuk meratakan campuran susu agar homogen, membersihkan benda yang halus, meratakan campuran besi dan timah yang dilebur dalam industri logam, untuk sterilisasi pada pengawetan makanan dalam kaleng dan sebagainya. Penerapan gelombang ultrasonik dapat dijumpai dalam bentuk pengujian material dan pendeteksian kerusakan atau keretakan dalam struktur logam dan beton. Dengan teknik memindai (scanning) yang menggunakan gelombang bunyi ultrasonic,dapat diketahui keretakan , cacat atau penipisan yang terjadi dalam material. Suatu alat yang bernama reflektoskop digunakan untuk mendeteksi cacat yang terkandung dalam besi tuang. Cacat pada velg ban mobil diperiksa dengan menggunakan alat ini. Gelombang ultrasonik juga digunakan untuk mempercepat beberapa reaksi kimia. Getaran kuat pada gelombang ultrasonik juga digunakan untuk menggugurkan ikatan antara partikel kotoran dan bahan kain serta menggetarkan debu yang melekat sehingga lepas.

3. Dalam Bidang Kelautan dan Pertahanan

· Sonar

Dapat digunakan untuk mengukur kedalaman laut disini yang digunakan adalah bunyi ultrasonik. SONAR menghasilkan gelombang suara yang dikirim dari suatu piranti yang dipantulakan kembali oleh dasar samudra. Alat ini juga digunakan untuk menentukan letak suatu benda yang berada dibawah permukaan laut. Prinsip kerja SONAR berdasarkan prinsip pemantulan gelombang ultrasonik. Alat ini diperkenalkan pertama kali oleh Paul Langenvin, seorang ilmuwan dari Prancis pada tahun 1914. Pada saat itu Paul dan pembantunya membuat alat yang dapat mengirim pancaran kuat gelombang bunyi berfrekuensi tinggi (ultrasonik) melalui air.

Pada dasarnya SONAR memiliki dua bagian alat yang memancarkan gelombang ultrasonik yang disebut transmiter (emiter) dan alat yang dapat mendeteksi datangnya gelombang pantul (gema) yang disebut sensor (reciver). Gelombang ultrasonik dipancarkan oleh transmiter (pemancar) yang diarahkan ke sasaran, kemudian akan dipantulkan kembali dan ditangkap oleh pesawat penerima (reciver).

Dengan mengukur waktu yang diperlukan dari gelombang dipancarkan sampai gelombang diterima lagi, maka dapat diketahui jarak yang ditentukan. Untuk mengukur kedalaman laut, SONAR diletakkan di bawah kapal. Dengan pancaran ultrasonik diarahkan lurus ke dasar laut, dalamnya air dapat dihitung dari panjang waktu antara pancaran yang turun dan naik setelah digemakan.

Banyak sekali teknologi yang memanfaatkan gelombang bunyi dan gelombang cahaya. Sebagai contoh : teknologi sederhana yang dilakukan oleh nelayan tradisional di perairan laut jawa, yang biasa mereka sebut dengan telpon ikan. Yaitu mendeteksi keberadaan ikan dengan mendengarkan suara-suara melalui dayung mereka. Tetapi karena gelombang bunyi audible (20 Hz-20.000 Hz) ini luas sekali jelajahnya, dan banyak sumber-sumber gangguannya, maka orang lebih cenderung menggunakan gelombang bunyi ultra (ultrasonic ) dengan frekuensi > 20.000 Hz, gelombang suara yang telah dirubah menjadi signal listrik akan memodulasi gel cahaya. Dan gelombang cahaya ini yang disalurkan melalui serat optik menuju ke penerima. Dengan teknologi ini, pengiriman signal komunikasi menjadi lebih tahan gangguan luar.

4. Dalam Bidang Teknologi

Penggunaan gelombang bunyi dilakukan dalam pembuatan audio sistem (speaker) .Bunyi audiosonic memiliki frekuensi sebesar 20 Hz sampai 20.000 Hz Jadi manusia hanya dapat mendengar 20-20.000 Hz saja.peng gunaan Audiosonic memungkinkan manusia dapat mendengar suara dari berbagi macam barang elektronik Khususnya barang elektronik yang dipasangkan speaker seperti Televisi, Radia Tape dan elektronik yang lainnya.

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

1. Getaran adalah gerakan yang berulang-ulang atau gerakan bolak-balik melewati suatu titik kesetimbangan. Gelombang adalah getaran yang merambat, baik melalui medium ataupun tidak melalui medium. Sedangkan bunyi merupakan gelombang mekanik yang dalam perambatannya arahnya sejajar dengan arah getarnya (gelombang longitudinal).

2. Sistem getaran yang dibahas adalah sistem pegas-massa, dan bandul sederhana. Besaran yang penting pada getaran adalah frekuensi, perioda, simpangan, amplitudo, kecepatan, percepatan dan energi. Bila energi getaran dirambatkan maka diperoleh gelombang.

3. Berdasarkan arah getar relatif terhadap arah rambatnya, dikenal gelombang transversal dan gelombang longitudinal. Pada umumnya gelombang yang dirambatkan membutuhkan medium perantara, kecuali gelombang elektromagnetik yang dapat merambat di ruang hampa. Kecepatan rambat gelombang tergantung pada jenis gelombang yang dirambatkan dan karakteristik medium perantaranya.

4. Gelombang bunyi adalah gelombang yang dapat didengar dan di udara dirambatkan sebagai gelombang longitudinal. Di ruang hampa gelombang bunyi tidak dapat didengar. Keras lemahnya bunyi ditentukan oleh intensitas bunyi atau Taraf intensitasnya. Makin jauh pendengar dari sumber bunyi, makin lemah pula bunyi yang didengar.

5. Manfaat dari gelombang bunyi dalam teknologi:

· Dalam bidang kesehatan

· Dalam bidang industri

· Dalam bidang kelautan dan pertahanan

· Dalam bidang teknologi

3.2 Saran

1. Pembaca dapat menambah wawasan dan bisa memberikan kritik yang membangun bagi penulis.

2. Untuk lembaga pendidikan diharapkan agar bisa menerapkan dalam pembelajaran.

3. Untuk lembaga penelitian diharapkan bisa menghasilkan penemuan yang lebih baik.

DAFTAR PUSTAKA

Bella.2011.(Online)tersedia:http://belladao.blogspot.com/2011/06/makalah-fisika-getaran-gelombang-dan.html tanggal akses (4 November 2013).

Fitri,yaumil.2013.(Online)tersedia:http://yaumilfitri.blogspot.com/2013/03/pengertian-getaran-dan-gelombang.html?m=1 tanggal akses (6 November 2013).