.png)
IPA KELAS VIII SEMESTER II
BAB X
1. Getaran, Gelombang, dan Bunyi
a. Getaran
Getaran merupakan gerak bolak-balik melalui titik kesetimbangannya yang energinya akan merambat dalam bentuk gelombang. Besar periode getaran berbanding terbalik dengan besar frekuensi.
b. Gelombang
Gelombang merupakan getaran yang merambat. Energi getaran akan merambat dalam bentuk gelombang. Pada perambatan gelombang yang merambat adalah energi, sedangkan zat perantaranya tidak ikut merambat (hanya ikut bergetar). Berdasarkan energinya, gelombang dapat dibedakan menjadi dua jenis:
Perambatan gelombang mekanis memerlukan medium (perantara), misal gelombang tali, gelombang air, dan gelombang bunyi.
Perambatan gelombang elektromagnetik tidak memerlukan medium, misal gelombang cahaya.
Berdasarkan arah rambat dan arah getarannya, gelombang dibedakan:
o Gelombang Transversal: gelombang yang merambat tegak lurus dengan arah getarnya. Waktu yang diperlukan untuk menempuh satu gelombang disebut periode gelombang, satuannya sekon (s) dan dilambangkan dengan T. Jumlah gelombang yang terbentuk dalam 1 sekon disebut frekuensi gelombang. Lambang untuk frekuensi adalah f dan satuannya hertz (Hz). Contoh gelombang transversal ada pada permukaan air.
o Gelombang Longitudinal: Gelombang longitudinal memiliki arah rambat yang sejajar dengan arah getarnya. Contoh gelombang longitudinal adalah gelombang bunyi. Satu gelombang longitudinal terdiri atas satu rapatan dan satu regangan
o Hubungan antara Panjang Gelombang, Frekuensi, Cepat Rambat, dan Periode Gelombang
Karena gelombang menempuh jarak satu panjang gelombang (λ) dalam waktu satu periode gelombang (T), maka kecepatan gelombang:
o Pemantulan Gelombang
Pemantulan gelombang adalah peristiwa membaliknya gelombang setelah mengenai penghalang.
c. Bunyi
Bunyi merupakan gelombang longitudinal yang merambatkan energi gelombang di udara sampai terdengar oleh reseptor pendengar. Bunyi dapat terdengar bila terdapat sumber bunyi, medium/zat perantara dan alat penerima/ pendengar.
· Frekuensi bunyi: Berdasarkan frekuensinya, bunyi dibagi menjadi tiga, yaitu infrasonik, audiosonik, dan ultrasonik.
· Karakteristik Bunyi: Bunyi dapat dibedakan disebabkan oleh setiap gelombang bunyi memiliki frekuensi, amplitudo, dan warna bunyi yang berbeda meskipun perambatannya terjadi pada medium yang sama.
Tinggi Rendah dan Kuat Lemah Bunyi: Tinggi rendahnya bunyi ditentukan oleh frekuensi bunyi tersebut. Semakin besar frekuensi bunyi, maka akan semakin tinggi nadanya. Sebaliknya, jika frekuensi bunyi kecil, maka nada akan semakin rendah.
Nada: Nada adalah bunyi musik memiliki frekuensi getaran teratur sebaliknya bunyi yang memiliki frekuensi yang tidak teratur disebut desah. Berikut ini merupakan beberapa deret nada yang berlaku standar.
Warna atau Kualitas Bunyi: Setiap alat musik akan mengeluarkan suara yang khas. Suara yang khas ini disebut kualitas bunyi atau yang sering disebut timbre.
Resonansi: Ikut bergetarnya udara yang ada di dalam alat musik setelah dipukul mengakibatkan bunyi alat musik terdengar semakin keras. Resonansi dapat terjadi pada kolom udara. Bunyi akan terdengar kuat ketika panjang kolom udara mencapai kelipatan ganjil dari 1/4 panjang gelombang (λ) bunyi.
Pemantulan Bunyi: Hukum pemantulan bunyi sebagai berikut. 1. Arah bunyi datang, bunyi pantul, dan garis normal terletak pada satu bidang datar. 2. Besarnya sudut datang (i) sama dengan besarnya sudut pantul (r). Pemantulan bunyi akan menghasilkan bunyi pantul yang memperkuat bunyi asli, gaung atau kerdam dan gema.
2. Mekanisme Mendengar pada Manusia dan Hewan
a. Mekanisme Pendengaran Manusia
Manusia dapat mendengar bunyi dengan indra pendengaran yaitu telinga. Telinga dibagi menjadi tiga bagian, yaitu telinga luar, telinga tengah, dan telinga dalam.
Proses mendengar pada manusia melalui beberapa tahap:
Tahap tersebut diawali dari lubang telinga yang menerima gelombang dari sumber suara.
Gelombang suara yang masuk ke dalam lubang telinga akan menggetarkan gendang telinga (yang disebut membran timpani).
Getaran membran timpani ditransmisikan melintasi telinga tengah melalui tiga tulang kecil, yang terdiri atas tulang martil, landasan, dan sanggurdi. Telinga tengah dihubungkan ke faring oleh tabung eustachius.
Getaran dari tulang sanggurdi ditransmisikan ke telinga dalam melalui membran jendela oval ke koklea. Koklea merupakan suatu tabung yang bergulung seperti rumah siput. Koklea berisi cairan limfa.
Getaran dari jendela oval ditransmisikan ke dalam cairan limfa dalam ruangan koklea. Di bagian dalam ruangan koklea terdapat organ korti. Organ korti berisi cairan sel-sel rambut yang sangat peka. Inilah reseptor getaran yang sebenarnya.
Sel-sel rambut ini akan bergerak ketika ada getaran di dalam koklea, sehingga menstimulasi getaran yang diteruskan oleh saraf auditori ke otak.
b. Pendengaran pada Hewan
Beberapa mamalia menggunakan daun telinga untuk memfokuskan suara yang diterimanya. Sistem ini disebut sistem sonar atau Sound Navigation and Ranging merupakan suatu metode penggunaan gelombang ultrasonik untuk menaksir ukuran, bentuk, letak, dan kedalaman benda-benda. Contoh hewan yang menggunakan system sonar adalah kelelawar dan lumba-lumba.
3. Aplikasi Getaran dan Gelombang dalam Teknologi
a. Ultrasonografi (USG)
USG merupakan teknik pencitraan untuk diagnosis dengan menggunakan gelombang ultrasonik. Frekuensi yang digunakan berkisar antara 1-8 MHz. USG dapat digunakan untuk melihat struktur internal dalam tubuh, seperti tendon, otot, sendi, pembuluh darah, bayi yang berada dalam kandungan, dan berbagai jenis penyakit, seperti kanker. Proses pembentukan gambar dari bunyi dilakukan dengan tiga tahapan, yaitu pemancaran gelombang, penerimaan gelombang pantul, dan interpretasi gelombang pantul.
b. Sonar
Sonar (Sound Navigation and Ranging) digunakan untuk menentukan kedalaman dasar lautan yang diperoleh dengan memancarkan bunyi ke dalam air. Gelombang bunyi merambat menurut garis lurus hingga mengenai sebuah penghalang, misalnya dasar laut. Ketika gelombang bunyi mengenai penghalang, sebagian gelombang akan dipantulkan kembali ke kapal sebagai gema.
dengan:
s = Kedalaman lautan
v= Kecepatan gelombang ultrasonik
t = Waktu tiba gelombang ultrasonik
c. Terapi Ultrasonik
Terapi ultrasonik merupakan terapi yang menggunakan gelombang ultrasonik untuk keperluan medis. Metode yang digunakan yaitu dengan memancarkan gelombang dengan frekuensi tinggi (800- 2.000 kHz) pada jaringan tubuh. Beberapa bentuk terapi ultrasonik misalnya terapi fisik, yang biasa digunakan untuk menangani keseleo pada ligamen, keseleo pada otot, tendonitis, inflamasi sendi, dan osteoartritis.
d. Pembersih Ultrasonik
Pembersih ultrasonik merupakan alat yang menggunakan gelombang ultrasonik dengan frekuensi antara 20-400 KHz dan cairan pembersih tertentu (dapat juga menggunakan air biasa), untuk membersihkan suatu benda. Benda-benda yang biasa dibersihkan menggunakan alat pembersih ultrasonik seperti, perhiasan, lensa, jam tangan, alat bedah, alat musik, alat laboratorium, dan alat-alat elektronik tertentu.
e. Sonifikasi
Sonifikasi (sonification) adalah proses pemberian energi gelombang ultrasonik pada suatu bahan (larutan atau campuran), sehingga bahan tersebut dapat dipecah menjadi bagian yang sangat kecil. Sonifikasi dapat digunakan untuk produksi nanopartikel, seperti nanoemulsi dan nanokristal.
f. Pengujian Ultrasonik
Pengujian ultrasonik (ultrasonic testing) merupakan teknik pengujian yang berdasarkan pada penyaluran gelombang ultrasonik pada objek atau material yang diuji. Gelombang yang digunakan memiliki frekuensi sekitar 0,1 - 15 Mhz. Dengan menggunakan teknik pantulan gelombang ultrasonik yang dipancarkan ke dalam benda, kerusakan pada bagian dalam benda, ketebalan, dan karakteristiknya dapat dideteksi, misalnya kerusakan akibat korosi pada logam.
Comments