Getaran, Gelombang, dan Bunyi

 1. GETARAN

Getaran adalah gerakan bolak – balik melalui titik kesetimbangan yang energinya akan merambat dalam bentuk gelombang, contohnya bandul sederhana. 

Bandul sederhana mula – mula di posisi O, bila ditarik ke posisi A kemudian dilepas, bandul akan bergerak bolak – balik secara teratur melalui titik A-O-B-O-A dan gerakan bolak – balik ini disebut satu getaran. Ciri getaran adalah adanya simpangan terbesar (amplitudo). 

Panjang tali berpengaruh terhadap periode getar, semakin panjang tali semakin besar periode getarnya dan semakin kecil frekuensinya. Karena getaran berbanding terbalik dengan frekuensi.

2. Gelombang

Photo by Emiliano Arano on Pexels.com

Energi getaran merambat dalam bentuk gelombang, namun yang merambat hanyalah energinya, zat perantaranya tidak ikut merambat (hanya ikut bergetar). Ketika kita mendengar, getaran merambat melalui gelombang yang membawa energi sehingga sampai ke saraf yang menghubungkan dengan otak. 

Berdasar energinya, gelombang dibagi 2 yaitu gelombang mekanis dan elektromagnetik. Gelombang mekanis memerlukan perantara (medium), contohnya gelombang tali, gelombang air dan gelombang bunyi. Gelombang elektromagnetik tidak memerlukan medium, contohnya gelomabng cahaya.

Berdasar arah rambat dan arah getarannya, gelombang dibagi 2 yaitu gelombang transversal dan gelombang longitudinal. Gelombang transversal adalah gelombang yang arah rambatnya tegak lurus dengan arah getarnya, contohnya gelombang tali dan gelombang air. Berikut ilustrasi gelombang transversal : 

Panjang gelombang transversal adalah jarak antara 1 bukit dan 1 lembah (a sampai e atau d sampai h). Panjang gelombang dilambangkan  (dibaca lambda) dan satuannya meter. Simpangan terjauh dalam gelombng disebut amplitudo (bb’ atau dd’), dasar gelombang terletak pada titik terendah (d dan h), puncak gelombang terletak pada titik tertinggi (b dan f). 

Lengkungan c-d-e dan g-h-i adalah lembah gelombang. Lengkungan a-b-c dan e-f-g adalah bukit gelombang. Periode gelombang adalah waktu yang ditentukan untuk menempuh satu gelombang, satuannya sekon (s) dan lambangnya T.  Frekuensi gelombang adalah jumlah gelombang yang terbentuk dalam 1 sekon, lambangnya f dan satuannya hertz (Hz). 

Gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah rambatnya sejajar dengan arah getarnya, contohnya gelombang bunyi, dapat diamati pada slinki atau pegas yang diletakkan diatas lantai. Ketika slinki digerakkan maju-mundur secara terus menerus, gelombang merambat pada slinki yang berupa rapatan dan renggangan. 

Berikut ilustrasi gelombang longitudinal : 

1 gelombang longitudinal terdiri dari 1 rapatan dan 1 renggangan. 

Gelombang cahaya memiliki kecepatan 3 × 108 m/s, gelombang bunyi memiliki kecepatan 340 m/s. Cepat rambat gelombang dilambangkan dengan , satuan gelombang m/s. 

Cepat rambat gelombang dirumuskan dengan : 

karena  maka cepat rambat gelombang ditulis : 

Keterangan :
 = cepat rambat gelombang (m/s) 
 = panjang gelombang (m) 
 = frekuensi gelombang (Hz) 
 = periode gelombang (s) 

Dalam medium yang sama, cepat rambat gelombang adalah tetap atau sama. Contohnya diketahui  pada tali adalah 12 m/s,  adalah 4 Hz, maka  adalah 3 m. Jika  diperbesar menjadi 6 Hz, maka adalah 2 m dan  tetap 12 m/s. 

Pemantulan gelombang adalah membaliknya gelombang setelah mengenai penghalang, contohnya gelombang air dan gelombang tali : 

 Pada gelombang tali, gelombang yang mencapai ujung akan memberi gaya keatas pada penopang yang ada di ujung, sehingga penopang memberikan gaya yang sama tetapi berlawanan arah kebawah pada tali. Gaya tali kebawah inilah yang membangkitkan gelombang pantulan yang terbalik.  

3. Bunyi 

Bunyi adalah gelombang longitudinal yang merambatkan energi gelombang di udara sampai terdengar oleh reseptor pendengar. Bunyi ditimbulkan oleh benda – benda yang bergetar, misalnya garpu tala. Bunyi garpu tala menuju telinga dihantarkan oleh rapatan dan renggangan partikel – partikel udara. 

• Pada waktu bunyi keluar dari garpu tala, langsung menumbuk molekul – molekul udara disebelahnya yang mengakibatkan rapatan dan renggangan, demikian seterusnya hingga sampai ke telinga.  Berikut gelombang bunyi yang merambat menuju telinga : 

• Bunyi dapat terdengar bila ada : 1). Sumber bunyi, 2). Medium/zat perantara dan 3). Alat penerima/pendengar. Kecepatan bunyi dipengaruhi oleh suhu dan medium, dipengaruhi oleh suhu : semakin rendah suhu udara, kecepatan bunyi semakin tinggi. Hal ini menjelaskan pada malam hari bunyi terdengar lebih jelas daripada siang hari. 

•  Pada siang hari, bunyi dibiaskan ke arah udara yang lebih panas (ke atas) karena suhu udara di permukaan bumi lebih dingin dibanding udara diatasnya. Pada malam hari, gelombang bunyi dipantulkan ke arah lebih rendah, karena suhu bumi lebih hangat daripada udara diatasnya. 

BERIKUT CEPAT RAMBAT BUNYI PADA BERBAGAI MEDIUM : 

Medium	Suhu (°C)	Cepat rambat bunyi (m/s)
Udara		331
Udara	15	340
Air	25	1940
Air laut	25	1530
Alumunium	20	5100
Tembaga	20	3560
Besi	20	5130

Berdasar frekuensinya, bunyi dibagi menjadi 3 yaitu infrasonik, audiosonik dan ultrasonik. Infrasonik : frekuensinya <20 Hz, mampu didengar oleh  hewan seperti jangkrik dan anjing. Audiosonik : frekuensinya 20 – 20.000 Hz, mampu didengar oleh semua makhluk hidup termasuk manusia. Ultrasonik : mampu didengar oleh hewan seperti kelelawar, lumba – lumba dan anjing. 

Pada manusia dewasa, suara perempuan lebih tinggi daripada laki – laki. Laki – laki memiliki nada dasar sebesar 125 Hz, perempuan mempunyai nada dasar  oktaf yaitu 250 Hz. Tinggi rendahnya nada ditentukan oleh frekuensi, semakin besar frekuensinya, semakin tinggi pula nadanya, semakin kecil frekuensinya, semakin rendah pula nadanya. 

FAKTOR – FAKTOR YANG MENENTUKAN TINGGI RENDAHNYA NADA PADA DAWAI ATAU SENAR GITAR YAITU : 

1). Panjang senar : semakin panjang senar, semakin rendah frekuensi yang dihasilkan. 

2). Tegangan senar : semakin besar tegangan senar, semakin semakin tinggi frekuensi yang dihasilkan. 

3). Luas penampang senar : semakin kecil penampang senar, semakin tinggi frekuensi yang dihasilkan 

Nada adalah bunyi yang memiliki frekuensi getaran teratur, desah adalah bunyi yang frekuensinya tidak teratur. Berikut deret nada yang berlaku standar : 

Setiap alat musik memiliki suara yang khas yang disebut dengan kualitas bunyi (timbre). Manusia juga memiliki kualitas suara yang berbeda – beda, ada yang memiliki suara merdu atau serak. Resonansi adalah peristiwa ikut bergetarnya sebuah benda karena kesamaan frekuensi alami benda dengan frekuensi sumber getar. 

Resonansi terjadi pada kolom udara; bunyi akan terdengar kuat ketika panjang kolom udara mencapai kelipatan ganjil dari  panjang gelombang bunyi; contohnya pada kentongan, gamelan, alat musik pukul, alat musik tiup dan alat musik petik atau gesek. 

Telinga memiliki selaput tipis yang mudah bergetar apabila diluar terdapat sumber getar, mudah beresonansi, sehingga sumber getar yang frekuensinya lebih kecil atau lebih besar dengan mudah menyebabkan selaput tipis ikut bergetar. Prinsip kerja resonansi dimanfaatkan manusia seperti memperkuat bunyi asli pada alat musik.   

Dampak yang merugikan dari resonansi yaitu bunyi ledakan bom dapat memecahkan kaca jendela meskipun tidak mengenai kaca, bunyi guntur juga dapat memecahkan kaca jendela meskipun tidak mengenai kaca. 

Sumber: https://www.belajaripa.com/2021/04/materi-bab-10-ipa-getaran-gelombang-dan.html