Kita sering mendengar bunyi atau suara. Misalnya suara kentongan, orang bernyanyi dengan nada tinggi, sedangkan yang lain mampu menyanyikan lagu nada rendah. Alat music gitar, piano, terompet. mengapa bunyi alat-alat music tersebut berbeda meskipun dimainkan dengan nada yang sama? Biasanya kita melihat kilat, sesaat setelah mendengar bunyi petir, mengapa demikian? mengapa kita dapat bersuara?
Dalam waktu yang singkat dengan mempelajari materi ini, kalian akan mampu :
1.    Membedakan bunyi Infrasonik, Ultrasonik, dan Audiosonik.
2.    Memahami karakteristik gelombang bunyi.
3.    Menjelaskan gejala resonansi dalam kehidupan sehari-hari.
4.    Menghitung laju bunyi.
Memberikan contoh pemanfaatan dan dampak pemantulan bunyi dalam kehidupan sehari-hari.

Kompetensi
Kompetensi Dasar :
Mendeskripsikan konsep bunyi  dalam kehidupan sehari-hari

Indikator :
1.  Membedakan infrasonik, Ultrasonik, dan, Audiosonik
2.  Menyebutkan karakteristik gelombang bunyi
3.  Menunjukkan gejala resonansi dalam kehidupan sehari-hari.
4.  mengukur laju bunyi.
5.  Memberikan contoh pemanfaatan dan dampak pemantulan bunyi dalam kehidupan sehari-hari.


MATERI
Infrasonik, Ultrasonik, dan Audiosonik
Bunyi dihasilkan oleh benda yang bergetar, frekuensi bunyi tergantung pada seberapa cepat sumber bunyi bergetar. Frekuensi yang dihasilkan sumber bunyi akan menentukan apakah bunyi tersebut dapat didengar oleh penerima atau tidak.

Jenis bunyi berdasarkan frekuensinya dapat dilihat dalam tabel berikut ini:
Jenis Bunyi
Frekuensi (Hz)
Yang dapat mendengar
Penggunaan
Infrasonik
< 20
Anjing, jangkrik
Bunyi yang tidak didengar manusia
Audiosonik
20 – 20.000
Manusia
Alat hiburan, komunikasi
Ultrasonik
> 20
Kelelawar
Mengukur ke dalaman laut, mencari lokasi ikan, USG (ultrasonografi)

Jenis bunyi berdasarkan sifat frekuensinya dapat dilihat dalam tabel berikut ini:
Jenis
Sifat frekuensinya
Contoh
Nada
Teratur
Alat music
Desah
Tidak teratur
Suara angin, napas orang
Dentum
Frekuensi sangat tinggi
Petir, bom, petasan

Tinggi rendahnya bunyi dipengaruhi oleh frekuensi. Jika frekuensi besar, maka bunyi tinggi, demikian sebaliknya. Keras lemahnya bunyi dipengaruhi oleh amplitudo. Jika amplitudo besar, naka bunyi keras, demikian sebaliknya.
Karakteristik gelombang bunyi
Bagaimana proses terjadinya bunyi?
      Gelombang bunyi merupakan gelombang longitudinal. Bunyi ditimbulkan oleh benda yang bergetar. Syarat bunyi dapat didengar antara lain :
1.    Ada sumber bunyi; semua benda  yang bergetar dengan frekuensi audiosonik.
2.    Terdapat medium perantara, yaitu zat padat, cair, dan gas.
3.    Indra pendengaran yang baik
Proses terjadinya bunyi dapat dinyatakan dengan diagram berikut:

Akibat getaran sumber bunyi (lonceng), tekanan udara di seki-           
tar sumber bunyi berubah-ubah. Perubahan tekanan ini akan di-
teruskan ke udara disekelilingnya sehingga usikan dari sumber
bunyi dapat merambat ke segala arah. Perambatan usikan ini di-
namakan gelombang bunyi. Perubahan tekanan mengakibatkan
adanya udara yang renggang dan mampat. Pola mampatan dan
renggangan yang terjadi akan sesuai dengan getaran sumber
bunyi dan arah getaran usikan. Pada penjalaran gelombang bunyi
di udara, arah getar usikan sama dengan arah perambatan gelom-
bang. Jadi, di dalam udara gelombang bunyi merupakan gelombang
longitudinal.
Selama bertahun-tahun, ahli saraf Universitas Brown James Simmons membuat dokumentasi perburuan mangsa oleh kelelawar dengan terbang berkelompok atau secara individu. Satu pertanyaan yang ingin ia jawab, kenapa kelelawar tak pernah menabrak benda yang dilaluinya atau menabrak kawannya?
Dalam sebuah makalah yang diterbitkan dalam Proceedings of the National Academy of Sciences edisi awal, para ilmuwan melaporkan kelelawar memancarkan frekuensi suara yang mendeteksi gerakan dan hambatan sekitar. Mereka menemukan kelelawar membuat template mental dari setiap siaran dan gema untuk membedakan pantulan echo benda satu dengan lain.
Penelitian ini penting untuk desain sistem sonar radar yang lebih baik dengan memanfaatkan kemampuan alami kelelawar. Kelelawar memiliki kemampuan menggunakan gema sebagai pengidentifikasi objek tak kelihatan.
Para peneliti ini menyusun jaringan rantai dari langit-langit ke lantai. Mereka menguji kemampuan kelelawar cokelat besar pada berbagai jalur penerbangan dan mengubah kondisi jala dengan cepat.
Mikrofon radio mini dilekatkan pada kepala kelelawar untuk merekam suara mereka. Mikrofon lainnya ditempatkan di ruangan pencatat gema. Gerakan kelelawar difilmkan dengan kamera resolusi tinggi.
Tim segera sadar kelelawar dihadapkan dengan gema tumpang tindih. Itu bisa menciptakan kebingungan mencari lokasi hambatan dan bisa memproduksi benda tidak nyata. "Ketika ada banyak hambatan dalam lingkungan, kelelawar memancarkan suara dengan cepat," kata Mary Bates, mahasiswa pasca sarjana tahun keempat di Brown. "Itu tidak bisa menunggu suara lain kembali sebelum memperbarui citra."
Kelelawar mengatasi kebingunan ini dengan membuat sebuah template, atau mental sidik jari, berdasarkan pancaran suara dan gema. Dengan cara itu, kelelawar hanya perlu sedikit mengubah frekuensi dari siaran untuk membuat echo template yang tak sesuai dengan aslinya. Tim menemukan kelelawar mengubah pancaran frekuensi tak lebih dari 6 Kilohertz.
"Mereka sudah berevolusi, sehingga mereka bisa terbang dalam kekacauan," kata Simmons, profesor ilmu syaraf. "Kalau tidak, mereka akan menabrak pohon dan cabang."




Medium untuk merambat sampai ke pendengar. Bunyi
Gelombang bunyi didengar apabila ada zat antara atau
merambat melalui zat antara berupa gas atau udara, zat
Cair dan zat padat. Bunyi yang senantiasa kita dengar ber-
asal dari sumber bunyi yang merambat melalui udara. Oleh
karena itu, di dalam ruang hampa gelombang bunyi tidak
dapat didengar. Hal ini dapat dibuktikan dengan percobaan
Bel listrik.

Resonansi
Bagaimana terjadinya resonansi?
      Jika kamu memetik senar pada sebuah gitar, maka kamu akan mendengar bunyi. Kelihatannya yang tampak bergetar hanyalah senar yang dipetik. Apabila diamati lebih seksama, ternyata tidak hanya senar gitarnya yang bergetar, tetapi udara dalam gitar juga ikut bergetar. Justru getaran udara inilah yang menyebabkan kamu dapat mendengarkan bunyi gitar. Peristiwa ikut bergetarnya udara dinamakan RESONANSI. Untuk mengamati terjadinya gejala resonansi, ikuti animasi berikut ini.
Animasi 1
Resonansi pada ayunan sederhana terjadi, jika A diayunkan,
Hanya C yang ikut berayun seirama dengan A. Jika B diayunkan
Hanya D yang ikut berayun seirama dengan B. Jadi hanya ayunan
yang panjang benangnya sama atau frekuensinya sama yang ikut
Berayun(bergetar).
ket : klik bandul ( objectnya )

Untuk mengamati resonansi pada garpu tala, maka letakkan Dua buah garpu tala. Dengan frekuensi yang berbeda.misal garpu tala A frekuensinya 330 Hz dan garpu tala B 440 Hz. Jika garpu Tala A dipukul, apakah garpu tala B ikut bergetar juga? Bagaimana kalau garpu tala B diganti frekuensinya menjadi 330 Hz? Apakah garpu tala B ikut bergetar? sesuai dengan syarat resonansi, maka seharusnya garpu tala B juga ikut bergetar.
ket : klik gambar tangannya
Animasi 2

Laju Bunyi
Bagaimana menentukan cepat rambat bunyi di suatu medium?

       Cepat rambat bunyi tergantung pada keadaan medium, misalnya cepat rambat bunyi di udara berbeda dengan cepat rambat bunyi di logam. Jika suatu meriam di tembakkan, penerima yang berada di kejauhan akan melihat kilatan cahaya dan beberapa saat kemudian baru mendengar bunyi meriamnya. Saat terlihatnya kilatan cahaya itu dapat dianggap bersamaan dengan saat mulai menjalarnya bunyi.  Dengan mengukur selang waktu antara terlihatnya kilatan cahaya dan terdengarnya bunyi, dapat ditentukan waktu tempuh bunyi. Jika jarak antara meriam dan penerima adalah  s dalam satuan meter, waktu tempuh bunyi (t) dalam satuan sekon, maka cepat rambat bunyi (v) dalam satuan m/s adalah sebagai berikut:
     v =  s/t    atau    s  =  v x t    atau   t = s/v 


Dari hasil pengukuran cepat rambat bunyi di udara dan air. Tampak bahwa cepat rambat bunyi  tergantung pada mediumnya. Selain itu, cepat rambat bunyi tergantung pada suhu medium. Jika mediumnya sama tetapi suhunya berbeda, maka cepat rambatnya juga berbeda. Sesuai dengan tabel berikut :
Tabel cepat rambat bunyi diberbagai medium                
             Pada suhu yang sama
Medium
Cepat rambat bunyi pada suhu 200C (m/s)
Udara
340
Alkohol
1240
Air
1500
Kaca
4540
Besi
5100
 Dari tabel terlihat cepat rambat bunyi pada zat padat adalah paling cepat.


Bagaimana bentuk gelombang bunyi?
Bentuk gelombang bunyi dapat dilihat dengan menggunakan sebuah osiloskop. Bunyi ditangkap oleh mikropon dan diubah menjadi sinyal tegangan listrik, lalu bentuk gelombangnya ditampilkan pada layar osiloskop. Bentuk gelombangnya tampak seperti gelombang longitudinal. Panjang gelombang bunyi adalah jarak antara dua regangan (atau rapatan) yang berdekatan. Untuk gelombang bunyi, berlaku persamaan seperti gelombang lainnya, yaitu:
Cepat rambat Bunyi ( m/s) = Panjang gelombang (m) X Frekuensi (Hz)
Secara matematis dirumuskan : v = l . f
V = laju gelombang bunyi (m/s), l = panjang gelombang bunyi (m), f = ferkuensi bunyi ( Hertz)


Penerapan Bunyi

Adakah hewan yang dapat mendengar Bunyi Infrasonik dan Ultrasonik
Jangkrik dan anjing dapat mendengar bunyi infrasonik. Anjing juga dapat
mendengar bunyi ultrasonic. Karena anjing dapat mendengar bunyi infrasonik
dan ultrasonic yang tidak dapat didengar oleh manusia, maka anjing disebut
hewan yang pendengarannya sangat tajam dan digunakan oleh manusia sebagai
penjaga rumah.
Kelelawar selain bisa mendengar bunyi infrasonik juga dapat memancarkan gelombang ultrasonik. Pancaran ultrasonik memungkinkan kelelawar untuk menentukan jarak suatu benda terhadap dirinya berdasarkan selang waktu kembalinya pancaran ultrasonic, itulah sebabnya kelelawar yang terbang pada malam hari tidak pernah mengalami tabrakan, walaupun kelelawar tidak dapat melihat.
Bagaimana penggunaan ultrasonik oleh manusia?
Prinsip ultrasonic dimanfaatkan manusia untuk keperluan berikut ini:
1. Kacamata Tunanetra
Prinsip pengiriman dan penerimaan pulsa ultrasonic pada kelelawar dimanfaatkan pada kacamata tunanetra. Kacamata ini dilengkapi dengan pengirim dan penerima pulsa ultrasonic. Penerima akan menghasilkan suatu bunyi tinggi atau rendah bergantung pada apakah benda yang memantulkan pulsa berada dekat atau jauh dari si tunanetra.
Pesawat Supersonik
  Pesawat Supersonik
      Concorde adalah pesawat supersonik (pesawat dengan kecepatan suara) pertama yang diciptakan pada dekade 1950-an hasil kerjasama antara Inggris dan Perancis. Tambahan huruf ‘e’ pada nama Concorde diberikan Inggris sebagai ucapan terima kasih atas jasa Perancis dalam pembuatan pesawat ini. Concorde dioperasikan pertama kali tahun 1969. Salah satu hal unik dari pesawat ini adalah bagian hidungnya yang dapat dibengkokkan. Sekilas pembengkokkan hidung Concorde hanya seperti aksesoris saja. Namun ternyata, penekukan hidung ini (sudut penekukannya 12,5 derajat hingga 30 derajat) perlu dilakukan saat hendak mendarat agar hidung Concorde tidak menghalangi pandangan pilot ke arah landasan lapangan terbang dibawah. Concorde pernah mengalami kecelakaan pada 25 Juli 2000. Hal itu membuat orang-orang menyadari rentannya pesawat supersonik. Akhirnya, ditambah dengan mahalnya biaya operasional, sejak tahun 2003 pesawat Concorde tidak terbang lagi dan kedua maskapai yang mengoperasikannya (Air France dan British Airways) memensiunkan pesawat ini dari jajaran armadanya dan mengakhiri era penerbangan supersonik. Selama 20 tahun pertama penerbangan komersialnya, Concorde mengangkut 3,7 juta penumpang.Total jam terbang dari keseluruhan 13 pesawat Concorde yang ada sekarang sudah lebih dari 200.000 jam terbang. Dari jumlah itu, 140.000 jam di antaranya adalah  terbang di atas kecepatan suara. Pesawat ini juga mampu membawa 144 penumpang dengan kecepatan 2,04 mach (2.200 kilometer per jam) pada ketinggian 60.000 kaki. Itu artinya kecepatan Concorde 2 kalinya kecepatan suara, yakni 1.200 km/jam. Dengan kecepatan luar biasa ini, Concorde hanya membutuhkan waktu 2 setengah jam dari Paris ke New York. Padahal, rata-rata pesawat biasa menempuh jarak tersebut harus membutuhkan waktu lebih dari 7 jam. Etika menembus kecepatan luar biasa itu, Concorde akan mengeluarkan suara menggelegar yang disebut SONIC BOOM. Jika terjadi di atas daratan yang penuh dengan perumahan, pengaruh sonic boom dapat memecahkan kaca-kaca jendela rumah. Makanya, Concorde hanya diperbolehkan terbang dengan kecepatan luar biasa tersebut ketika sudah berada di atas Samudera Atlantik. Saat Concorde masih terbang di atas daratan Eropa dan Amerika, Concorde melaju dengan menggunakan kecepatan pesawat biasa, yaitu 600 km/jam.


Mengukur ke dalaman Laut
1.      Mengukur ke dalaman Laut
              Mengukur ke dalaman laut dapat ditentukan dengan teknik pantulan pulsa ultrasonik. Pulsa ultrasonic dipancarkan oleh instrument yang dinamakan fathometer. Ketika pulsa mengenai dasar laut, pulsa tersebut dipantulkan dan diterima oleh sebuah penerima. Dengan mengukur selang waktu antara saat pulsa ultrasonic dipancarkan dan saat pulsa ultrasonic diterima, kita dapat menghitung ke dalaman laut. Kedalaman laut dapat dihitung dengan rumus:

        d=                           d
d = kedalaman laut (m)   
v = laju bunyi (m/s)
t  = waktu  (sekon)
      Teknik pemantulan ultrasonic juga dimanfaatkan pada pencarian geofisika, mendeteksi cacat dan retak pada logam, dan mengukur ketebalan plat logam.
Bagaimana menentukan ke dalaman laut?
Alat Fathometer mencatat selang waktu 4 sekon mulai dari pulsa ultrasonic dikirim sampai diterima kembali. Jika cepat rambat bunyi dalam air 1500 m/s. Tentukanlah ke dalaman air laut di bawah kapal!
Penyelesaian:
Diketahui : Cepat rambat bunyi v = 1500 m/s
                 Selang waktu          t  = 4 sekon
Ditanyakan: Kedalaman laut?
Jawab :  Jarak yang ditempuh pulsa ultrasonic dapat dihitung dengan rumus jarak :
             Jarak   =  Kecepatan  X  selang waktu
                   S   = v  X  t
                        = (1500 m/s)  x  ( 4 sekon)  =  6000 neter
             Perhatikan, pulsa ultrasonic menempuh jarak pergi-pulang sehingga :
             Kedalaman laut   =


Penggunaan Ultrasonik dalam era modern!
Penggunaan Ultrasonik dalam era modern!
Dalam era modern dewasa ini, ultrasonic dapat diterapkan dalam berbagai bidang :
  1. Bidang Industri.
Dalam industry, ultrasonic digunakan untuk:
a)    meratakan campuran susu agar homogeny (campuran serba sama)
b)    meratakan campuran besi dan timah yang dilebur dalam industri logam
c)    mematikan kuman-kuman (sterilisasi) pada makanan yang diawetkan dalam kaleng.
  1. Bidang Kesehatan
Dalam dunia kedokteran, gelombang ultrasonic digunakan untuk diagnosis dan pengobatan.
a)    Diagnosis
Dengan menggunakan konsep pemantulan bunyi, yaitu gelombang bunyi frekuensi tinggi diarahkan ke tubuh, dan gelombang masuk ke tubuh dipantulkan oleh organ-organ tubuh, struktur-struktur lainnya (seperti benjolan) dan luka dalam tubuh kemudian dideteksi. Hal-hal yang dapat dideteksi, antara lain: tumor, perkembangan janin, kerja katup jantung, ginjal, gumpalan cairan dalam tubuh, serta organ dalam yang tidak normal. Alat untuk mendiagnosis tersebut, disebut ultrasonographi (USG). Jejak-jejak pemantulan gelombang ultrasonic dapat ditampilkan pada layar monitor. Gelombang ultrasonic tidak berbahaya bagi organ tubuh jika dibandingkan dengan sinar-X
b)    Pengobatan
Gelombang ultrasonic dapat digunakan untuk pengobatan antara lain : penghancuran tumor, penghancuran batu ginjal dan terapi fisik, yaitu memberikan pemanasan local pada otot yang cidera.
  1. Sistem Pertahanan
Ultrasonik dimanfaatkan dalam alat sonar (sound navigation and ranging) yaitu sebuah alat detector di bawah air. misalnya, ultrasonic dipasang pada kapal pemburu untuk mengetahui posisi kapal selam atau sebaliknya dipasang pada kapal selam untuk mengetahui kedudukan kapal di permukaan laut.



pengaruh resonansi pada alat musik
Tampilan :
Sampai sejauh manakah pengaruh resonansi pada alat musik?
        Beberapa alat musik yang berkaitan dengan bunyi menggunakan prinsip resonansi diantaranya gamelan, alat music pukul, alat musik tiup, dan alat musik petik/gesek.

Apabila lempeng logam gamelan dipukul, getarannya menyebabkan
Udara yang ada di bawahnya ikut bergetar atau beresonansi
Sehingga menghasilkan nada yang lebih tinggi.
                                                               

Gendang dan tambur atau drum termasuk alat music pukul yang
menggunakan selaput tipis. Di bagian sisi bawahnya diberi lubang
agar udara di dalamnya bebas bergetar. Apabila gendang atau tambur
dipukul, selaput tipisnya bergetar dan udara di dalamnya beresonansi.


Termasuk alat music tiup adalah seruling, terompet, clarinet, dan seksofon.
Apabila ditiup, kolom udara di dalamnya beresonansi.

Apakah ada kerugian akibat resonansi
ket : klik gambarnya
Apakah ada kerugian akibat resonansi?
       Resonansi sangat menguntungkan karena dapat memperkuat bunyi aslinya. Dengan demikian, alat-alat music dapat dibuat dengan memanfaatkan efek resonansi. Namun dibalik keuntungan tersebut, resonansi juga dapat menimbulkan kerugian, antara lain sebagai berikut:
1.  Bunyi ledakan bom dapat memecahkan kaca walaupun kaca tidak terkena langsung pecahan bom.
2.  Amplitudo resonansi yang besar yang dihasilkan dari sumber getar, misalnya getaran mesin pabrik dan kereta api dapat meruntuhkan bangunan.
3.  Salah satu contoh kerugian akibat resonansi ialah kejadian yang menimpa jembatan gantung selat Tacoma di Washington, Amerika Serikat. Pada tanggal 1 Juli 1940, hanya 4 bulan setelah peresmian, jembatan itu ditiup angin sehingga menimbulkan getaran. Karena getaran itu menimbulkan resonansi pada jembatan,jembatan bergoyang dan patah tercebur ke dalam air di bawahnya.

Peristiwa Apa sajakah yang Berkaitan dengan Bunyi?
       Peristiwa yang terjadi berkaitan dengan bunyi banyak ragamnya, dalam bahasan ini, hanya 3 peristiwa yang diungkapkan, yaitu:
1.    Warna Bunyi (Timbre)
      Grup paduan suara dapat terdiri atas sejumlah laki-laki dan perempuan.
Apabila menyanyikan sebuah lagu, suaranya  terdengar selaras, antara
suara laki-laki dan perempuan masih dapat dibedakan meskipun
frekuensinya sama. Mengapa demikian? Hal ini disebabkan ada nada-nada
tambahan berbeda yang menyertai suara mereka. Nada-nada tambahan
itulah yang memberikan warna atau perbedaan terhadap suara nyanyian.
Dua bunyi yang frekuensinya sama, tetapi terdengar berbeda disebut warna
bunyi atau timbre.                                                                                                                

Azas Doppler
            Azas Doppler
       Saat sebuah mobil Ambulance atau patroli polisi bergerak mendekati kita sambil membunyikan sirine, kita akan mendengar nada bunyi sirine tersebut semakin tinggi. Kemudian jika sirine masih berbunyi saat ambulance lewat dan menjauhi kita, nada bunyi sirine yang terdengar akan semakin rendah (sampai akhirnya hilang).
Dari ilustrasi di atas, kita bisa menyimpulkan bahwa bila sumber bunyi (dalam hal ini adalah mobil ambulance atau patroli polisi) dan pengamat atau pendengar bergerak relatif satu sama lain (menjauhi atau mendekati) maka frekuensi yang ditangkap oleh pengamat tidak sama dengan frekuensi yang dipancarkan oleh sumber.