Gelombang bunyi termasuk ke dalam gelombang longitudinal karena perambatannya
membentuk pola rapatan dan renggangan. Gelombang bunyi membutuhkan medium dalam
perambatannya.
Pada bab ini, kamu akan mempelajari pengertian bunyi dan hal-hal yang berkaitan
dengan bunyi. Bunyi yang teratur menghasilkan nada yang enak didengar,
sedangkan bunyi yang tidak teratur menghasilkan suara yang bising.
A. Pengertian Bunyi
Tuhan telah menciptakan telinga sebagai alat untuk mendengar. Setiap saat kamu
bisa mendengar bunyi orang berbicara, suara nyanyian, suara musik, suara
binatang, suara lonceng, dan sebagainya. Oleh karena itu, kamu wajib mensyukuri
nikmat Tuhan yang telah dilimpahkan kepadamu. Dapatkah kamu bayangkan jika kamu
tidak memiliki alat pendengaran? Salah satu cara mensyukurinya adalah dengan
mempelajari gejala alam, khususnya tentang bunyi. Apakah yang disebut dengan
bunyi? Bagaimanakah bunyi merambat?

Pada saat memetik gitar, memukul gendang, dan memegang tenggorokan ketika kamu
bicara, kamu merasakan adanya getaran. Akan tetapi, jika benda-benda itu sudah
tidak bergetar, bunyi pun akan hilang. Jadi, dapat disimpulkan bahwa sumber
bunyi adalah getaran.
Kamu sudah mengetahui bahwa bunyi merupakan gelombang. Bunyi merambat ke segala
arah, melalui udara sekitarnya. Kamu dapat mendengar suara lonceng pada jarak
tertentu karena lonceng menggetarkan udara di sekitarnya sehingga udara pun
ikut bergetar. Perambatan getaran membentuk pola rapatan dan renggangan. Pola
rapatan dan renggangan ini menggetarkan udara di dekatnya dan menjalar ke
segala arah. Ketika getaran udara sampai di gendang telingamu maka informasi
akan disampaikan ke otak. Hal itulah yang menyebabkan kamu dapat mendengar
bunyi.
Masih ingatkah kamu tentang gelombang? Berdasarkan arah getarnya, gelombang
dibedakan menjadi dua, yaitu gelombang transversal dan gelombang longitudinal.
Termasuk gelombang apakah bunyi itu? Oleh karena dalam perambatannya gelombang
bunyi membentuk pola rapatan dan renggangan, gelombang bunyi merupakan
gelombang longitudinal.
1.
Bunyi Merambat Melalui Zat Antara
Tahukah kamu bahwa Bulan merupakan daerah hampa udara? Mengapa demikian? Oleh
karena di sana tidak ada atmosfer, apakah di Bulan bunyi dapat didengar. Di
dalam wadah terdapat bel listrik yang dapat dikendalikan dari luar. Pada awal
percobaan, wadah berisi udara. Percobaan dilakukan dengan cara membunyikan bel
listrik terus menerus disertai dengan penyedotan udara dari wadah tersebut
keluar sehingga udara dalam wadah sedikit demi sedikit menjadi hampa.
Hasil percobaan menunjukkan bahwa bunyi bel semakin lama semakin lemah seiring
dengan semakin sedikitnya udara di dalam wadah. Pada akhirnya, bunyi bel
listrik tidak dapat terdengar ketika udara dalam wadah sudah terpompa
seluruhnya atau di dalam wadah sudah menjadi hampa udara. Apakah yang dapat
kamu simpulkan dari hasil percobaan tersebut? Kegiatan tersebut membuktikan
bahwa gelombang bunyi hanya dapat merambat jika ada udara.
Selain dapat merambat dalam udara (zat gas), gelombang bunyi juga dapat
merambat melalui zat padat dan zat cair. Jadi, dapat disimpulkan bahwa
gelombang bunyi merambat melalui zat antara atau medium.
2.
Cepat Rambat Bunyi
Jika kamu memukul batu di dalam air, kamu akan mendengar suara pukulan
tersebut. Demikian juga, ikan yang berenang di dalam kolam yang jernih, kamu
tentu akan beranggapan ikan-ikan tersebut tidak bersuara. Akan tetapi, jika
kamu menyelam ke dalam air, kamu akan mendengar suara kibasan ekor dan sirip
ikan tersebut. Hal ini membuktikan bahwa bunyi dapat merambat di dalam zat
cair. Dengan bantuan alat seismograf, para ahli gempa dapat mendeteksi getaran
gempa bumi. Getaran lebih kuat jika jaraknya lebih dekat pada sumber getar.
Dari contoh-contoh tersebut, kamu dapat menyimpulkan bahwa bunyi yang terdengar
bergantung pada jarak antara sumber bunyi dan pendengar. Jarak yang ditempuh
bunyi tiap satuan waktu disebut cepat rambat bunyi (v). Secara matematis, hal
itu dituliskan sebagai berikut:
dengan : v = cepat rambat gelombang bunyi (m/s),
s = jarak yang ditempuh (m),
t = waktu tempuh (s).
Pernahkah kamu mendengarkan bunyi rel kereta api pada saat kereta api mau
lewat? Jika pernah, kalian harus berhati-hati. Ketika kereta api akan tiba,
terdengar suara gemuruh dari kereta, walaupun keretanya belum terlihat. Suara
kereta yang belum kelihatan juga dapat kamu dengar melalui rel kereta api. Hal
ini membuktikan bahwa cepat rambat bunyi di udara berbeda dengan cepat rambat
bunyi pada rel kereta api (zat padat). Manakah yang lebih cepat? Bunyi yang
merambat melalui rel kereta api (yang merupakan zat padat) lebih cepat
dibandingkan dengan bunyi yang merambat melalui udara. Mengapa demikian?
Suatu eksperimen yang telah dilakukan oleh para ahli membuktikan bahwa sebuah
bunyi nyaring membutuhkan waktu lima sekon untuk sampai ke telinga kamu melalui
udara. Jika bunyi tersebut merambat melalui air, ternyata lebih cepat dan hanya
membutuhkan waktu empat sekon. Jika bunyi tersebut melalui besi, ternyata hanya
membutuhkan tiga sekon, atau satu sekon lebih cepat daripada dalam zat cair.
Hal ini membuktikan bahwa di dalam medium yang berbeda, cepat rambat bunyi akan
berbeda pula.
Zat padat merambatkan bunyi lebih cepat daripada zat cair dan zat cair lebih
cepat merambatkan bunyi daripada gas. Kamu bisa bermain-main untuk
membuktikannya dengan membuat telepon mainan.
3.
Frekuensi Gelombang Bunyi
Kamu pasti pernah terganggu oleh suara nyamuk. Pada saat akan tidur, suara itu
kadang-kadang nyaring di dekat telingamu. Pada bagian tubuh nyamuk yang manakah
yang menjadi sumber bunyi? Sayap nyamuk bergetar sangat cepat sehingga
menimbulkan bunyi. Sayap nyamuk dapat bergetar kurang lebih 1.000 kali setiap
sekon sehingga menghasilkan suara yang unik. Jadi, setiap sekon terjadi 1.000
kali gelombang bunyi merambat di udara. Banyaknya gelombang bunyi setiap sekon
disebut frekuensi. Berapakah frekuensi sayap nyamuk tersebut?
Semakin besar frekuensi gelombang bunyi, berarti, semakin banyak pola rapatan
dan renggangan. Sehingga bunyinya akan terdengar semakin nyaring (nadanya lebih
tinggi).
Tuhan telah menciptakan telingamu dengan sempurna. Dengan telinga ini, kamu
dapat mendengar bunyi pada rentang frekuensi tertentu. Coba kamu bayangkan jika
kamu dapat mendengar bunyi pada seluruh rentang frekuensi, tentunya hidupmu
akan merasa terganggu dan tidak nyaman. Mengapa demikian? Jika kamu dapat
mendengar semua rentang frekuensi, kamu tidak akan pernah beristirahat dengan
tenang karena getaran-getaran rendah dari binatang tertentu atau
getaran-getaran tinggi sekalipun akan terdengar.
Berdasarkan hasil penelitian, pendengaran telinga manusia normal berada pada
frekuensi 20 Hz sampai 20.000 Hz. Daerah ini disebut daerah audiosonik.
Frekuensi di bawah 20 Hz disebut daerah infrasonik, sedangkan daerah di atas
frekuensi 20.000 Hz disebut daerah ultrasonik.
Daerah infrasonik tidak dapat didengar oleh manusia, tetapi hanya
binatang-binatang tertentu saja yang dapat mendengarnya. Binatang yang dapat
mendengar suara infrasonic adalah anjing, sedangkan binatang yang dapat
mendengar suara ultrasonik, antara lain lumba-lumba, burung robin, anjing,
kucing, dan kelelawar.
Manusia hanya mampu memancarkan gelombang bunyi dalam daerah yang sempit, yaitu
sekitar 85 Hz sampai 1.100 Hz. Beberapa binatang tertentu dapat memancarkan
gelombang bunyi dengan frekuensi yang tinggi (ultrasonik), di antaranya ikan
lumba-lumba, kelelawar, dan jangkrik. Anjing memiliki pendengaran yang sangat
peka terhadap frekuensi bunyi. Dia dapat mendengar bunyi dari daerah infrasonic
sampai daerah ultrasonik. Inilah yang menyebabkan anjing sering dimanfaatkan
manusia sebagai penjaga.
B. Nada
Kamu pasti menyukai musik, bukan? Kamu sudah mengetahui bahwa frekuensi adalah
banyaknya gelombang bunyi dalam satu sekon. Banyaknya gelombang tiap satu sekon
ada yang teratur dan ada yang tidak teratur. Bunyi alat musik adalah salah satu
contoh dari bunyi yang frekuensinya teratur. Bunyi kendaraan di jalan,
frekuensinya tidak teratur sehingga tidak enak untuk didengar. Gelombang bunyi
yang frekuensinya teratur disebut nada, sedangkan gelombang bunyi yang
frekuensinya tidak teratur disebut desah. Pada nada dikenal nada tinggi dan
nada rendah. Apakah hubungan antara nada dan frekuensi?
Ketika garputala dipukul, terdengar bunyi yang tetap dan teratur. Itulah yang
disebut nada. Nada yang dihasilkan oleh garputala yang frekuensinya berbeda
akan berbed pula. Semakin besar frekuensi maka semakin tinggi nadanya. Begitu
pula sebaliknya, semakin rendah frekuensi maka semakin rendah pula nadanya.
Jadi, dapat disimpulkan bahwa tinggi rendahnya nada ditentukan oleh frekuensi.
Semakin tinggi frekuensinya, jarak rapatan dan renggangannya semakin pendek.
Kamu masih ingat bahwa jarak rapatan dan renggangan yang berdekatan disebut
panjang gelombang. Jadi, semakin tinggi frekuensi, panjang gelombangnya semakin
pendek.
Dalam teori musik, simbol nada biasanya digunakan huruf C, D, E, F, G, A, B, c,
d, e, f, g, a, b, dan seterusnya. Masing-masing nada memiliki frekuensi yang
teratur. Misalnya, sebuah garputala mengeluarkan nada musik A. Artinya,
garputala bergetar sebanyak 440 kali tiap sekonnya. Hal ini menghasilkan 440
pasang perapatan dan perenggangan. Dengan kata lain, nada A menghasilkan
frekuensi 440 Hz.
1. Frekuensi Nada pada Senar
Jika kamu sedang memetik gitar, jari tanganmu tidak pernah diam untuk
mendapatkan suatu nada yang diharapkan. Kamu sudah mengetahui bahwa setiap
kunci nada memiliki frekuensi yang berbeda-beda. Jadi, perpindahan jari
tanganmu adalah untuk mendapatkan frekuensi yang diharapkan. Misalnya, salah
satu senar dipetik tanpa ditekan mendapatkan nada A yang berfrekuensi 440 Hz.
Jika senar ditekan pada jarak 8 cm dari ujung papan pegangan, berarti kamu
sudah mengurangi panjang tali dan bagian massa tali yang bergetar. Akibatnya,
frekuensi akan naik.
2. Kuat Lemahnya Nada Bergantung pada Amplitudo
Pada saat kamu memetik gitar, bunyi yang dihasilkannya akan semakin keras jika
petikannya lebih kuat. Sebaliknya, bunyi senar mejadi lemah jika kamu
memetiknya dengan lembut. Hal ini menunjukkan bahwa ada sesuatu yang
memengaruhi lemah kuatnya nada.
Jika kamu memukul garputala dengan lemah, simpangan maksimum getarannya hanya
sedikit sehingga bunyinya lemah. Jika kamu memukulnya dengan kuat, simpangan
maksimum getarannya juga besar dan bunyi pun terdengar lebih keras. Kamu sudah
mengetahui bahwa simpangan maksimum itu disebut amplitudo. Jadi, kuat lemahnya
bunyi ditentukan oleh amplitudo.
3. Desah
Suara ombak di pinggir pantai memiliki frekuensi tidak teratur. Gelombang bunyi
yang frekuensinya tidak teratur disebut desah. Contoh lain dari desah adalah
bunyi angin, bunyi kendaraan bermotor, dan bunyi suara mesin. Dapatkah kamu
menyebutkan yang lainnya?
C. Resonansi
Ayunan yang didorong atau ditarik secara teratur dapat berayun semakin lama dan
semakin tinggi. Jika ayunan tersebut didorong atau ditarik dengan frekuensi
yang tidak seirama dengan ayunan, ayunan akan berhenti. Apakah penyebabnya?
Jika bandul kamu ayunkan, bandul akan bergetar dengan frekuensi alamiahnya.
Bandul yang panjang talinya sama akan bergetar dengan frekuensi alamiah yang
sama. Itulah sebabnya, ketika bandul A kamu getarkan, bandul yang panjang
talinya sama akan ikut bergetar. Peristiwa seperti itu disebut resonansi.
Resonansi adalah peristiwa ikut bergetarnya suatu benda karena getaran benda
lain. Syarat terjadinya resonansi adalah frekuensi yang sama dengan sumber
getarnya. Apakah pada gelombang bunyi juga terjadi resonansi?
Pada saat kamu menggetarkan garputala tanpa kotak, kamu akan mendengar suara
lemah sekali. Akan tetapi, jika garputala tersebut kamu tekankan pada kotaknya,
kamu akan mendengar garputala bersuara lebih keras. Hal itu membuktikan bahwa
getaran garputala akan lebih keras jika udara di dalam kotak ikut bergetar.
Pantulan yang terjadi di dalam kotak akan memperbesar suara garputala. Prinsip
resonansi ini dijadikan dasar mengapa alat musik selalu dilengkapi dengan
kotak.
Resonansi dapat terjadi pada beberapa garputala yang berfrekuensi sama jika
salah satunya digetarkan. Resonansi terjadi pula pada dua buah gitar dengan
menggetarkan salah satu senar sehingga senar yang sama pada gitar yang lain
akan ikut bergetar. Jika kamu memiliki dua buah gitar, letakkanlah potongan
kertas kecil-kecil pada senar gitar 1, kemudian petiklah senar gitar 2.
Akibatnya, potongan kertas yang diletakkan pada senar gitar 1 akan turut
bergetar sehingga kertasnya jatuh.
D. Pemantulan Gelombang Bunyi
Kamu sudah mengetahui bahwa salah satu sifat gelombang adalah dapat
dipantulkan. Bunyi sebagai salah satu jenis gelombang mekanik tentu memiliki
sifat seperti itu.
1. Pemantulan Bunyi pada Kehidupan Sehari-hari
Pada saat kamu bernyanyi di kamar mandi, suaramu terdengar lebih keras dan enak
didengar daripada kamu bernyanyi di ruangan yang luas dan terbuka. Suara musik
di ruangan tertutup terdengar lebih keras daripada suara musik di ruangan
terbuka. Mengapa demikian?
Pada ruangan kecil, bunyi yang datang pada dinding dengan bunyi yang
dipantulkan sampai ke telingamu hamper bersamaan sehingga bunyi pantul akan
memperkuat bunyi aslinya yang menyebabkan suaramu terdengar lebih keras. Sifat
pemantulan bunyi sangat penting bagi beberapa hewan, seperti kelelawar.
Kelelawar dapat memancarkan gelombang bunyi sehingga dengan memanfaatkan
peristiwa pemantulan bunyi, kelelawar dapat menghindari dinding penghalang
ketika terbang di malam hari. Selain itu, kelelawar dapat mengetahui mangsa
yang akan disantapnya.

Sonar
Pemantulan gelombang bunyi juga digunakan manusia untuk mengukur panjang gua
dan kedalaman lautan atau danau. Dengan cara mengirimkan bunyi datang dan
mengukur waktu perjalanan bunyi datang dan bunyi pantul, panjang suatu gua atau
kedalaman suatu tempat di bawah permukaan air dapat ditentukan.
Bunyi pantul yang diterima telah menempuh dua kali perjalanan, yaitu dari
sumber bunyi ke pemantul dan dari pemantul ke penerima atau pendengar. Waktu
yang dibutuhkan untuk sampai ke pemantul adalah Oleh karena itu, jarak yang
ditempuh oleh bunyi yang dipantulkan dapat ditulis sebagai berikut:

dengan: s = jarak yang akan ditentukan (m),
v = cepat rambat bunyi (m/s),
t = waktu yang digunakan untuk
menempuh
dua kali
perjalanan (s).
Gelombang bunyi ultrasonik dapat digunakan untuk mengetahui sesuatu yang berada
di bawah permukaan air. Para nelayan modern memanfaatkan terjadinya gema untuk
mencari kumpulan ikan di bawah air dengan alat yang disebut sonar. Gelombang
ultrasonik juga dimanfaatkan untuk mengetahui bentuk permukaan laut.
Dengan alat sonar, kedalaman laut dapat dipetakan. Alat sonar memancarkan
gelombang ultrasonik ke dasar laut dan dipantulkan kembali oleh permukaan dasar
laut. Hasil pemantulan diterima oleh receiver pada alat sonar yang dipasang di
kapal.
2. Gaung atau Kerdam
Kamu mungkin pernah mengalami ketika berteriak, suara pantulnya berbeda sedikit
dengan suara aslinya. Peristiwa ini disebut kerdam atau gaung. Jadi, gaung atau
kerdam adalah bunyi pantul yang hanya terdengar sebagian bersamaan dengan bunyi
asli.
3. Gema
Jika dinding pemantul sangat berjauhan, bunyi pantul akan terdengar beberapa
saat setelah bunyi asli. Kejadian ini disebut gema. Misalnya, jika kamu
berteriak di depan dinding tebing yang tinggi, suaramu seolah-olah ada yang
mengikuti setelah selesai diucapkan. Hal ini terjadi karena bunyi yang datang
ke dinding tebing dan bunyi yang dipantulkannya memerlukan waktu untuk
merambat.