BAB I Pendahuluan 1.1 Latar Belakang Dalam kehidupan sehari-hari kita tidak pernah lepas dari apa yang disebut dengan suara. Setiap harinya kita selalu mendengar berbagai macam suara. Mulai dari suara kita sendiri, suara hewan-hewan di sekitar kita, sampai suara dalam lagu maupun film. Tetapi pernahkah kamu berpikir sebenarnya apakah suara itu? Bagaimana suara bisa terdengar di telinga kita? Bagaimana bisa ada suara yang tinggi dan rendah, juga suara yang lantang dan lirih? Suara adalah gelombang dari tekanan udara. Ketika ada sebuah suara, molekul-molekul yang ada di udara termampatkan sesaat. Hal ini menyebabkan timbulnya gelombang akibat perubahan tekanan sesaat tersebut. Umumnya, gelombang suara ini bersifat periodik, artinya pola gelombangnya berulang setiap sekian waktu tertentu. Setiap gelombang dipengaruhi dari dua komponennya, yaitu frekuensi dan amplitudo. Frekuensi merupakan banyaknya satu periode gelombang dalam satu waktu tertentu. Frekuensi dinyatakan dalam satuah Hertz (Hz). Sedangkan amplitudo merupakan jarak antara nilai tertinggi dengan nilai terendah dalam satu periode gelombang. Amplitudo gelombang suara dinyatakan dalam satuan desibel (dB). Dalam gelombang suara, tinggi rendahnya frekuensi berpengaruh pada tinggi rendahnya nada suara yang kita dengar. Sedangkan tinggi rendahnya amplitudo dalam suatu gelombang berpengaruh pada keras atau lemahnya volume suara yang kita dengar. Dalam proses mendengar, dibutuhkan alat indra telinga. Perlu kita ketahui bahwa telinga manusia adalah organ vital dari 1
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
BAB I
Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
Dalam kehidupan sehari-hari kita tidak pernah lepas dari apa yang disebut dengan
suara. Setiap harinya kita selalu mendengar berbagai macam suara. Mulai dari suara kita
sendiri, suara hewan-hewan di sekitar kita, sampai suara dalam lagu maupun film. Tetapi
pernahkah kamu berpikir sebenarnya apakah suara itu? Bagaimana suara bisa terdengar di
telinga kita? Bagaimana bisa ada suara yang tinggi dan rendah, juga suara yang lantang dan
lirih?
Suara adalah gelombang dari tekanan udara. Ketika ada sebuah suara, molekul-
molekul yang ada di udara termampatkan sesaat. Hal ini menyebabkan timbulnya gelombang
akibat perubahan tekanan sesaat tersebut. Umumnya, gelombang suara ini bersifat periodik,
artinya pola gelombangnya berulang setiap sekian waktu tertentu.
Setiap gelombang dipengaruhi dari dua komponennya, yaitu frekuensi dan amplitudo.
Frekuensi merupakan banyaknya satu periode gelombang dalam satu waktu tertentu.
Frekuensi dinyatakan dalam satuah Hertz (Hz). Sedangkan amplitudo merupakan jarak antara
nilai tertinggi dengan nilai terendah dalam satu periode gelombang. Amplitudo gelombang
suara dinyatakan dalam satuan desibel (dB). Dalam gelombang suara, tinggi rendahnya
frekuensi berpengaruh pada tinggi rendahnya nada suara yang kita dengar. Sedangkan tinggi
rendahnya amplitudo dalam suatu gelombang berpengaruh pada keras atau lemahnya volume
suara yang kita dengar.
Dalam proses mendengar, dibutuhkan alat indra telinga. Perlu kita ketahui bahwa telinga
manusia adalah organ vital dari sistem sensorik tubuh, yaitu sebagai organ sistem pendengaran yang
bertanggung jawab untuk indera pendengaran dengan cara menerima gelombang suara dan
mengirimkan sinyal ke otak. sehingga, kita dapat mendeteksi dan menginterpretasikan jenis suara yang
berbeda. Dimana batasan frekuensi suara yang bisa kita dengar adalah 20 – 20000 Hz. Rentang
frekuensi itu disebut juga rentang audiosonik. Sedangkan amplitudo gelombang suara yang
bisa kita dengar adalah di bawah 120 dB, tetapi umumnya suara yang nyaman didengar oleh
kita hanya yang kurang dari 80 dB
Dalam fenomena mendengar, ternyata tidak hanya melibatkan bidang fisika saja, tetapi juga biologi.
Oleh karena itu untuk lebih memahaminya, penulis menyusun makalah ini.
1
1.2 Rumusan Masalah
1.2.1 Bagaimana fenomena gelombang suara?
1.2.2 Bagaimana fungsi telinga?
1.2.3 Bagaimana fenomena suara dan mekanisme biofisika mendengar?
1.3 Tujuan
1.3.1 Mengetahui fenomena gelombang suara.
1.3.2 Mengetahui fungsi telinga.
1.3.3 Mengetahui fenomena suara dan mekanisme biofisika mendengar.
2
BAB II
Pembahasan
2.1 Fenomena Gelombang Bunyi atau Suara
Bunyi atau suara merupakan hasil dari getaran suatu benda yang merambat dalam
bentuk gelombang. Oleh karena itu, bunyi sering disebut sebagai gelombang bunyi. Bunyi
dihasilkan oleh benda-benda yang bergetar. Bunyi memiliki sifat-sifat antara lain yaitu:
1. Termasuk gelombang longitudinal, yaitu gelombang mekanik yang arah rambatnya
sejajar dengan arah getarnya.
2. Perambatannya membutuhkan suatu medium (zat padat, cair, dan udara).
3. Dapat dipantulkan.
Setiap benda yang bergetar pasti akan menghasilkan bunyi. Benda-benda itu
dinamakan sumber bunyi. Yang dimaksud dengan sumber bunyi adalah benda-benda yang
dapat menghasilkan bunyi. Contoh sumber bunyi adalah garpu tala, alat-alat musik seperti
gamelan, suling, dan trompet, serta benda-benda lain seperti drum dan bedug yang dipukul.
Bunyi mempunyai jenis yang berbeda-beda. Hal ini bergantung dari frekuensinya.
Frekuensi adalah banyaknya getaran yang terjadi setiap satu detik. Satuan frekuensi adalah
Hertz (Hz). Berdasarkan frekuensinya, bunyi dibedakan menjadi tiga jenis, yaitu:
1. Bunyi Infrasonik adalah bunyi yang mempunyai frekuensi sangat rendah, yaitu kurang
dari 20 Hz. Bunyi infrasonik ini dapat didengar oleh kelelawar, anjing, jangkrik, dan
kuda.
2. Bunyi Audiosonik adalah bunyi yang mempunyai frekuensi di antara 20-20.000 Hz.
Bunyi audiosonik ini dapat didengar oleh manusia.
Pemanfaatan bunyi audiosonik dalam kehidupan sehari-hari yaitu: dimanfaatkan untuk
membuat speaker yang sekarang ini masih menjadi trend—mini speakers.
3. Bunyi Ultrasonik adalah bunyi yang mempunyai frekuensi sangat tinggi, yaitu lebih dari
20.000 Hz. Bunyi ultrasonik ini dapat didengar oleh lumba-lumba.
Pemanfaatan bunyi ultrasonik dalam kehidupan sehari-hari yaitu
Dalam bidang kesehatan, yaitu mendeteksi janin atau yang kita kenal dengan sebutan
USG pada ibu hamil.
Dalam bidang industry, yaitu menggunakan bor-bor ultrasonik yang dimanfaatkan
untuk membuat berbagai bentuk dan ukuran lubang pada gelas dan baja.
Untuk mengukur kedalaman laut dan lokasi objek dalam air
Ahli geologi dan geofisika memanfaatkan bunyi ini untuk membantu mencari sumber
bahan bakar fosil baru.
3
kacamata Tunanetra yang dilengkapi alat pengirim dan penerima yang
memanfaatkan ultrasonik.
mendeteksi retak-retak dalam struktur logam atau beton
Proses Perambatan Bunyi atau Suara
Ketika ada trompet ditiup dan gitar dipetik, kita akan mendengar kedua bunyi tersebut
secara bersamaan. Bunyi trompet dan gitar tersebut merambat melalui medium udara. Udara
merupakan medium yang sering dilalui oleh gelombang bunyi. Cepat rambat bunyi
dipengaruhi oleh dua hal, yaitu jenis dan suhu medium.
umumnya, bunyi dapat merambat melalui medium padat, cair, dan udara. Bunyi tidak
dapat merambat di ruang hampa udara karena bunyi memerlukan medium untuk merambat.
Benda padat dan cair merupakan penghantar bunyi yang lebih baik daripada udara. Hal ini
disebabkan susunan partikel zat padat dan cair lebih rapat daripada susunan partikel udara.
Selain jenis medium, faktor yang memengaruhi cepat rambat bunyi adalah suhu medium.
Semakin besar (meningkat) suhu medium, maka cepat rambat bunyi akan semakin besar.
Hal ini dikarenakan pada saat suhu medium meningkat, molekul-molekul medium akan
bergerak lebih cepat. Gerakan tersebut akan menimbulkan tumbukan antarpartikel medium
yang frekuensinya semakin besar. Dengan meningkatnya frekuensi tumbukan ini, energi
akan berpindah dalam waktu singkat, sehingga cepat rambat bunyi akan semakin cepat.
Gelombang bunyi atau suara terdiri dari molekul-molekul udara yang bergetar maju-
mundur yang setiap saat, molekul-molekul tersebut berdesakan di beberapa tempat, sehingga
menghasilkan wilayah tekanan tinggi, dan di tempat lain merenggang, sehingga
menghasilkan wilayah tekanan rendah. Dimana gelombang bertekanan tinggi dan rendah
tersebut secara bergantian bergerak di udara dan menyebar dari sumber bunyi atau suara,
yang kemudian gelombang bunyi atau suara tersebut dihantarkan ke telinga manusia.
Pemantulan Bunyi atau Suara
Bunyi merupakan suatu gelombang sehingga bunyi mengalami pemantulan. Berikut
ini adalah jenis-jenis pemantulan bunyi.
1. Bunyi yang Memperkuat Bunyi Asli
Bunyi ini terjadi apabila sumber bunyi mempunyai jarak yang sangat dekat dengan
dinding pemantulnya. Dengan demikian, bunyi pantulnya akan terdengar jelas dan
bersamaan dengan bunyi aslinya. Contohnya adalah suara seseorang yang berada di
dalam ruangan kecil akan terdengar jelas.
2. Gaung
Gaung adalah bunyi pantul yang terdengar hampir bersamaan dengan bunyi asli sehingga
bunyi terpantul berulang-ulang. Gaung terjadi jika bunyi dipantulkan pada permukaan
4
yang keras. Contohnya adalah pemantulan bunyi yang terjadi di dalam bioskop. Untuk
menghindari terjadinya gaung, maka dinding di dalam bioskop atau gedung konser
dilapisi oleh bahan-bahan yang lunak, seperti karpet, busa karet, dan gabus.
3. Gema
Gema adalah bunyi pantul yang terdengar setelah bunyi asli. Gema terjadi karena jarak
antara sumber bunyi dengan dinding pemantulnya. Contohnya adalah bunyi pantul yang
dihasilkan oleh dinding antarbangunan dan dasar suatu ruangan
Intensitas dan Taraf Intensitas Bunyi
Intensitas berasal dari bahasa latin yaitu intentio yang berarti ukuran kekuatan, keadaan
tingkatan atau ukuran intensnya. Pengertian Intensitas bunyi yaitu energi bunyi yang tiap
detik (daya bunyi) yang menembus bidang setiap satuan luas permukaan secara tegak lurus.
I= P/A
Keterangan:
P = daya atau energi gelombang per satuan waktu (Watt)
A = luas bidang (m2)
I = intensitas gelombang (Wm-2)
Jika sumber gelombang berupa sebuah titik yang memancarkan gelombang serba sama ke
segala arah dan dalam medium homogen, luas bidang yang sama akan memiliki intensitas
gelombang sama. Intensitas gelombang pada bidang permukaan bola yang memiliki jari-jari
R memenuhi persamaan berikut.
I= P/A= P/(4πR2)
Dari persamaan diatas , dapat dilihat bahwa jika gelombang berupa bunyi, intensitas bunyi
berbanding terbalik dengan kuadrat jarak sumber bunyi tersebut ke bidang pendengaran.
Taraf intensitas bunyi adalah logaritma perbandingan antara intensitas bunyi dengan
intensitas ambang pendengaran manusia. Intensitas bunyi terendah yang masih dapat
didengar oleh telinga manusia disebut intensitas ambang pendengaran (Io) yang besarnya
yaitu 10-12 W/m2. Sedangkan intensitas bunyi tertinggi yang masih dapat didengar manusia
tanpa rasa sakit disebut intensitas ambang perasaan yang besarnya 1 W/m2.
Besarnya taraf intensitas bunyi adalah
TI = taraf intesitas bunyi (desi Bell = dB)
I = intensitas bunyi (W/m2)
I0 = Intensitas ambang (10-12 W/m2)
5
Apa yang terpikir oleh anda ketika terjadi kemacetan lalu lintas, dan banyak pengemudi
membunyikan klakson bersama-sama, atau beberapa anak yang secara bersama-sama
meniup peluit, atau sekian banyak siswa berteriak bersama-sama. Tentu yang terasa oleh kita
adalah kebisingan. Bila sumber bunyi kita anggap identik satu dengan lainnya, maka
intensitas n buah sumber bunyi adalah :
In=n.I
sehingga taraf intensitas n buah adalah
persamaan tersebut juga senilai dengan
atau sama dengan
Bila ada 10 buah klakson yang identik dan berbunyi bersama-sama, sedangkan TI masing-
masing klakson 80 dB, maka untuk 10 buah klakson menjadi 80 + 10log10 = 10 + 10.1 = 90
dB. Tentunya TI sebesar 90 dB lebih bising dibanding 80 dB. Bila kita menjauhi sumber
bunyi maka taraf intensitasnya akan semakin rendah, dan persamaan di bawah ini dapat
diterapkan.
TI2 = taraf intesnitas bunyi pada jarak r2 (dB)TI1 = taraf intesnitas bunyi pada jarak r1 (dB) r1 dan r2 = jarak pendengaran (m)
Skala Penguatan dB (Desibel) dan Konversinya
Perbandingan nilai-nilai yang berbeda dari daya, tegangan dan arus sering dibuat
dengan menggunakan desibel daripada dengan rasio. Hal ini dikarenakan penggunaan
bilangan dB (desibel) lebih sesuai dengan dampaknya pada karakteristik telinga manusia
bila nada-nada atau suara pada pengeras suara dibandingkan.
Rumusan rasio dB (decibel) untuk daya adalah :
dB = 10 Log (P2/P1)
dimana, P2 dan P1 adalah daya yang dibandingkan.
Bila rasio tegangan dan arus dibandingkan, maka rumusan decibel menjadi :
dB = 20 Log (V2/V1) atau 20 Log (I2/I1)
Dari rumusan-rumusan di atas dapat dijelaskan bahwa nilai dB positif (+) menunjukkan
bahwa terjadi penguatan (output lebih besar dari input), sedangkan nilai dB negatif (-) 6