Gelombang Bunyi: Pengertian, Sumber, Sifat, Rumus, Contoh & Soal

Gelombang bunyi merupakan salah satu jenis gelombang mekanik yang dalam geraknya membutuhkan medium untuk merambat. Selain bunyi, gelombang pada tali dan gelombang pada permukaan air merupakan jenis gelombang mekanik.

Pengertian Gelombang Bunyi

Gelombang bunyi adalah energi berupa gelombang yang merambat melalui suatu medium. Oleh karena itu gelombang bunyi dikategorikan sebagai gelombang mekanik karena membutuhkan medium untuk merambat.

Suara merambat dengan mentransfer energinya dari satu molekul ke media lain di mana suara merambat. Kecepatan suara sangat dipengaruhi oleh media di mana suara merambat. Sehingga dalam medium yang berbeda, kecepatan bunyi juga akan berbeda.

Semakin cepat bunyi merambat dalam medium yang jarak antar molekulnya lebih dekat, transfer energinya akan semakin cepat. Oleh karena itu gelombang suara akan merambat lebih cepat dalam zat padat, kemudian dalam zat cair dan gas.

Bunyi atau suara yang biasa kita dengar merupakan hasil getaran benda sebagai sumber bunyi yang kemudian merambat di udara atau medium lain seperti air atau padatan. Arah rambat gelombang bunyi searah sehingga dikategorikan sebagai gelombang longitudinal.

Getaran rambat bunyi membentuk pola regang dan rapat yang merupakan ciri gelombang longitudinal.

Sumber Suara

Agar bunyi dapat didengar oleh manusia, maka bunyi harus memenuhi tiga syarat, yaitu ada sumber bunyi, ada medium perambatan, dan ada penerima atau pendengar gelombang. Sumber bunyi mempengaruhi karakteristik bunyi yang dihasilkan atau warna bunyi.

Ketika seseorang berbicara, tenggorokan akan bergetar. Ketika senar gitar dipetik, suara dari gitar bisa keluar. Sedangkan saat tenggorokan tidak bergetar dan senar gitar diam, tidak ada suara yang keluar. Dari sini dapat disimpulkan bahwa sumber bunyi adalah getaran.

Ketika suatu benda bergetar, maka benda tersebut juga akan menggetarkan udara disekitarnya sehingga udara juga ikut bergetar.

Gelombang energi

Seperti diketahui sebelumnya, dalam gelombang bunyi, energi bunyi dipindahkan dari satu molekul ke molekul lain dalam medium perambatan bunyi. Dengan cara ini, suara dapat didengar oleh manusia. Oleh karena itu, semua gelombang suara harus mengirimkan energi.

Penerima Gelombang

Penerima gelombang disebut sebagai penerima.

Contoh Gelombang Bunyi

Jenis gelombang bunyi dibedakan berdasarkan rentang frekuensinya, yaitu gelombang infrasonik, audiosonik, dan ultrasonik.

Infrasonik

Gelombang infrasonik adalah jenis gelombang suara yang rentang frekuensinya kurang dari 20 Hz. Kisaran gelombang infrasonik tidak dapat didengar oleh manusia pada umumnya. Gelombang suara infrasonik hanya dapat didengar oleh hewan tertentu seperti laba-laba, anjing, gajah, jangkrik, dan hiu.

Gelombang suara infrasonik digunakan untuk membantu mendeteksi gempa bumi pada seismometer.

Audiosonik

Gelombang suara audiosonik adalah gelombang suara dengan rentang frekuensi yang dapat didengar oleh telinga manusia. Rentang frekuensi gelombang audiosonik adalah 20 hingga 20.000 Hz.

Ultrasonik

Gelombang suara ultrasonik merupakan gelombang suara yang memiliki frekuensi paling tinggi, yaitu lebih dari 20.000 Hz atau 20 kHz. Gelombang ultrasonik sangat tinggi sehingga tidak dapat didengar oleh telinga manusia.

Gelombang suara ultrasonik hanya dapat didengar oleh lumba-lumba dan kelelawar. Penerapan gelombang suara ultrasonik pada alat USG atau ultrasound digunakan untuk melihat kondisi janin dalam kandungan.

Sifat Gelombang Suara

Bunyi yang merupakan gelombang longitudinal memiliki beberapa sifat dasar yang harus dipahami, yaitu efek Doppler, pantulan bunyi, dan sebagainya.

Efek Doppler adalah sifat gelombang bunyi yang berhubungan dengan frekuensi bunyi yang didengar dan kecepatan bunyi. Ketika sumber bunyi dan pendengar bunyi bergerak relatif satu sama lain, frekuensi bunyi yang didengar oleh sumber bunyi dan pendengar adalah sama.

Berikut adalah rumus efek Doppler:

Informasi:

fp = frekuensi yang mencapai pendengar (Hz)
fs = frekuensi sebenarnya dari sumber (Hz)
v = kecepatan suara (m/s)
vp = kecepatan pendengar (m/s)
vs = kecepatan sumber (m/s)

Suara dapat dipantulkan oleh benda padat di depannya. Ada tiga jenis bunyi pantulan, yaitu gema atau kresek, gema dan bunyi pantul yang menguatkan bunyi aslinya.

Pembiasan terjadi ketika gelombang suara merambat dalam dua medium yang berbeda. Misalnya dari media udara ke media cair maka bunyi akan dibelokkan.

Interferensi adalah kombinasi dari dua gelombang suara berbeda yang berinteraksi dalam medium yang sama.

Formula Gelombang Suara

Rumus gelombang bunyi terdiri dari rumus kecepatan bunyi, frekuensi bunyi dan panjang gelombang.

Rumus gelombang bunyi yang penting untuk diketahui adalah rumus cepat rambat gelombang bunyi sebagai berikut :

v = s/t

Informasi:

v = kecepatan suara (m/s)
t = waktu tempuh gelombang bunyi (s)
s = jarak yang ditempuh gelombang bunyi (m)

• Frekuensi Bunyi dan Panjang Gelombang

Bunyi yang merupakan gelombang memiliki karakteristik frekuensi. Frekuensi adalah banyaknya gelombang atau getaran yang dialami dalam satu satuan waktu. Frekuensi gelombang suara berbanding terbalik dengan panjang gelombang suara dan berbanding lurus dengan kecepatan suara.

f = v/λ atau bisa juga v = f . λ

Informasi:

v = kecepatan gelombang suara (m/s)
f = frekuensi gelombang suara (Hz)
λ = panjang gelombang (m)

Intensitas suara dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:

Saya = P/A
TI = 10 log (I/Io)

Informasi:

I = intensitas bunyi (W/m²)
TI = Tingkat intensitas (dB)
Io = intensitas ambang suara (W/m²)
A = luas (m²)
P = Daya dari sumber (W)

Contoh Masalah Gelombang Suara

Suara guntur terdengar setelah 4 detik sebelum kilatan cahaya muncul di langit. Jika cepat rambat bunyi di tempat tersebut 347 m/s. Tentukan berapa jauh orang-orang di tempat itu dari tempat terjadinya petir?

Gelombang bunyi yang merambat melalui udara memiliki kecepatan 300 m/s. Jika panjang gelombang bunyi 30 cm, berapakah frekuensi gelombang bunyi tersebut?

Pemahaman konsep gelombang bunyi sangat penting untuk menunjang kehidupan sehari-hari. Penerapan konsep gelombang suara adalah desain ruangan kedap suara, mengukur jarak suatu objek di bawah laut dan lain sebagainya.