Akhirnya kita tiba di salah satu pokok bahasan yang sangat menarik. Apakah dirimu suka mendengar musik ? bukan cuma suka, tapi sangat suka. Hehe… Saking senangnya, tiap konser musik pasti ikut… banjir keringat tidak peduli asal bisa lihat artis kesayangan… eh dengar musik ding… punya koleksi lagu dari paman Koes Plus , Haji Roma Irama, sampai bang Iwan Fals, Dewa, Peterpan… dan tentu saja SLANK dkk. tu baru dalam negeri… belum yang inggris-inggris. MLTR, White lion, Metallica, Guns N Roses, Fire House, Stellheart, Bon Jovi, Bryan Adams, Joe Satriani, Eminem, Hoobastank, Mariah Carey, Celine Dion, Avril, dkk… huh.. banyaknya…

Btw, mengapa kita bisa mendengar musik ? kalau dirimu tidak tahu jawabannya, sebaiknya belajar pokok bahasan gelombang bunyi dengan penuh semangat. Setelah belajar pokok bahasan gelombang bunyi, dirimu bisa menjelaskannya dengan mudah.

Ketika kita berbicara tentang musik, sebenarnya kita sedang membicarakan bunyi dan secara tidak langsung kita berbicara mengenai gelombang. Kok gelombang ? yupz, bunyi termasuk gelombang longitudinal yang terjadi akibat adanya perapatan dan peregangan dalam medium padat, cair atau gas. Gelombang ini dihasilkan ketika suatu benda bergetar. Benda yang bergetar ini selanjutnya menggetarkan medium yang ada di sekitarnya sehingga menimbulkan perapatan atau peregangan medium tersebut. Misalnya ketika dirimu menggetarkan senar gitar, senar gitar selanjutnya menggetarkan udara di sekitarnya sehingga terjadi perapatan atau peregangan udara. Kalau dirimu sulit membayangkan perapatan dan peregangan udara, silahkan menonton video di bawah…

Kita bisa mengatakan bahwa ketika senar gitar bergetar (senar gitar bergetar berarti senar gitar bergerak maju mundur atau senar gitar bergerak ke atas ke bawah di sekitar posisi setimbangnya), senar gitar tersebut kemudian menggetarkan molekul udara di sekitarnya. Molekul udara yang bergetar ini selanjutnya menggetarkan molekul udara lain yang ada di sampingnya… demikian seterusnya… akibatnya akan timbul perapatan atau peregangan dalam udara. Perapatan atau peregangan ini selanjutnya menjalar dalam udara tersebut. Untuk memudahkan pemahamanmu, bandingkan saja dengan getaran pegas di atas… pegas yang bergetar atau pegas yang bergerak maju mundur mewakili molekul udara yang bergetar. Gelombang longitudinal yang merambat sepanjang pegas mewakili gelombang longitudinal yang menjalar dalam udara… sebagaimana pegas di atas, molekul udara hanya bergetar di sekitar posisi setimbangnya saja, molekul udara tidak ikut merambat bersama gelombang longitudinal…

Sebagaimana telah dijelaskan dalam pokok bahasan pengertian dan jenis-jenis gelombang (materi gelombang mekanik), setiap gelombang selalu membawa energi dari satu tempat ke tempat yang lain. Ketika gelombang longitudinal merambat sepanjang medium udara atau zat cair atau zat padat, gelombang tersebut memindahkan energi dari suatu tempat ke tempat lain atau dari suatu benda ke benda lainnya. Untuk membantumu memahami hal ini, kita kembali ke contoh sebelumnya… senar gitar bisa bergetar karena ada yang menggetarkannya. Ketika seseorang menggetarkan senar gitar (senar gitar dipetik), orang tersebut sebenarnya menarik atau mendorong senar gitar tersebut… kita bisa menggatakan bahwa  orang tersebut memberikan gaya pada senar gitar. Adanya gaya yang diberikan  menyebabkan senar gitar mengalami perpindahan… dengan demikian bisa dikatakan bahwa ketika seseorang menggetarkan senar gitar, orang tersebut melakukan usaha alias kerja pada senar tersebut… pada saat yang sama energi berpindah dari orang tersebut menuju senar gitar (ingat lagi materi usaha energi). Senar gitar selanjutnya menggetarkan molekul udara disekitarnya… ketika senar gitar menggetarkan molekul udara, sebenarnya senar gitar melakukan usaha alias kerja pada molekul udara. Pada saat yang sama, energi berpindah dari senar gitar menuju molekul udara. Molekul udara yang bergetar selanjutnya menggetarkan molekul udara disampingnya… pada saat yang sama, energi berpindah dari molekul udara tersebut ke molekul udara disampingnya.. demikian seterusnya. Jadi ketika gelombang merambat sepanjang udara, gelombang tersebut membawa sejumlah energi energi… Dengan kata lain, ketika gelombang longitudinal merambat sepanjang udara, gelombang longitudinal memindahkan energi dari satu tempat ke tempat yang lain…

Sejauh ini kita menggambarkan gelombang bunyi dalam bentuk rapatan dan regangan. Rapatan dan regangan ini terjadi akibat adanya simpangan molekul-molekul dari posisi setimbangnya. Jika pada gelombang tali simpangan partikel tali terjadi pada arah vertikal maka simpangan molekul-molekul zat padat, cair atau gas yang dilalui gelombang bunyi terjadi pada arah horisontal. Selain bisa meninjau gelombang bunyi dalam bentuk rapatan atau regangan (simpangan molekul), kita juga bisa meninjau gelombang bunyi dari sudut pandang tekanan. Ketika terjadi rapatan (molekul-molekul saling berdempetan), tekanan medium bertambah. Sebaliknya ketika terjadi peregangan (molekul-molekul saling menjahui), tekanan medium menjadi berkurang.

Perubahan simpangan atau tekanan biasanya dinyatakan dalam bentuk grafik… Terlebih dahulu kita ulas grafik simpangan, lalu dilanjutkan dengan grafik tekanan. Terakhir kita coba melihat hubungan antara grafik simpangan dan grafik tekanan. Dalam penjelasan di bawah, kita mengandaikan medium yang dilalui gelombang bunyi adalah udara.

Grafik Simpangan

Grafik simpangan menjelaskan simpangan yang dialami oleh molekul-molekul udara dari posisi setimbangnya. Silahkan nonton video di bawah…

Animasi bagian atas (bulatan hitam) mewakili grafik simpangan, sedangkan animasi bagian bawah (bulatan merah) mewakili molekul-molekul udara yang berosilasi di sekitar posisi setimbangnya. Posisi setimbangnya berupa garis tegak lurus berwarna hitam. Perhatikan bagaimana molekul-molekul udara (bulatan-bulatan merah) bergerak ke kanan dan kiri, lalu bandingkan dengan gerakan bulatan hitam. Pada saat molekul udara (bulatan merah) menyimpang ke kanan, grafik simpangannya bergeser ke atas. Pada saat molekul udara menyimpang ke kiri, grafik simpangannya bergeser ke bawah. Pada saat molekul udara berada pada posisi setimbangnya (bulatan merah berada pada garis tegak lurus hitam), grafik simpangan juga berada pada posisi setimbang. Bisa disimpulkan bahwa puncak grafik simpangan mewakili posisi molekul udara ketika berada pada simpangan maksimum di sebelah kanan posisi setimbang, sebaliknya lembah grafik simpangan mewakili posisi molekul udara ketika berada pada simpangan maksimum di sebelah kiri posisi setimbang. Catatan : bulatan-bulatan dalam video cuma ilustrasi saja… lebih cocok menggambarkan atom, bukan molekul. Bentuk molekul bukan seperti itu.

Silahkan nonton video di bawah…

Sekarang pusatkan perhatianmu pada gerakkan molekul-molekul udara (diwakili bulatan berwarna merah). Setelah bulatan 1 menyimpang ke kanan, bulatan kedua juga menyimpang ke kanan, lalu bulatan ketiga menyimpang ke kanan, lalu bulatan keempat dan seterusnya… ketika bulatan-bulatan ini menyimpang ke kanan, jarak antara bulatan menjadi lebih dekat dan tampak suatu rapatan yang merambat ke kanan. Ketika bulatan-bulatan berhenti bergerak (sengaja dihentikan), posisi bulatan kelima tepat berada di pusat rapatan. Sekarang bandingkan dengan grafik simpangan di atasnya… ketika bulatan kelima berada di pusat rapatan, bulatan hitam di atasnya berada pada posisi setimbang (simpangannya nol). Bisa disimpulkan bahwa grafik simpangan nol mewakili posisi molekul-molekul udara pada pusat rapatan. Bandingkan dengan gambar di bawah…

Silahkan nonton video di bawah… Pusatkan perhatianmu pada gerakkan molekul-molekul udara (diwakili bulatan berwarna merah).

Setelah bulatan 1 menyimpang ke kiri, bulatan kedua juga menyimpang ke kiri, lalu bulatan ketiga menyimpang ke kiri, lalu bulatan keempat dan seterusnya… ketika bulatan-bulatan ini menyimpang ke kiri, jarak antara bulatan menjadi lebih jauh dan tampaknya terjadi peregangan… Ketika bulatan-bulatan berhenti bergerak (sengaja dihentikkan), posisi bulatan kelima tepat berada di pusat regangan. Sekarang bandingkan dengan grafik simpangan di atasnya… ketika bulatan kelima berada di pusat regangan, bulatan hitam di atasnya berada pada posisi setimbang (simpangannya nol). Bisa disimpulkan bahwa grafik simpangan nol juga mewakili posisi molekul-molekul udara pada pusat regangan. Bandingkan dengan gambar di bawah…

Mudah-mudahan penjelasan yang bertele-tele sebelumnya bisa membantumu memahami dan mengetahui cara membaca grafik simpangan gelombang bunyi…

Grafik Tekanan

Sama seperti sebelumnya, kita mengandaikan medium yang dilalui gelombang bunyi adalah udara. Grafik tekanan menggambarkan tekanan udara selama terjadi perapatan dan peregangan molekul-molekul udara. Ketika terjadi perapatan (jarak antara molekul menjadi lebih dekat), tekanan udara menjadi lebih besar dari tekanan udara normal. Sebaliknya ketika terjadi peregangan (jarak antara molekul menjadi lebih jauh), tekanan udara menjadi lebih kecil dari tekanan udara normal.

Grafik tekanan ditunjukkan pada gambar di bawah…

Grafik 1 :

Grafik 2 :

Dalam menggambarkan gelombang bunyi, kadang kita menggunakan rapatan dan regangan, kadang kita menggunakan grafik simpangan atau grafik tekanan. Grafik simpangan dan grafik tekanan ini mirip seperti gelombang tali, karenanya dirimu jangan mengira itu adalah gelombang tali. Tergantung apakah ada keterangan bahwa gambar tersebut gelombang tali atau tidak. Jika tidak ada keterangan gambar maka kemungkinan besar itu adalah grafik simpangan atau grafik tekanan. Misalnya jika kita menggambarkan interferensi gelombang bunyi, kita bisa menggunakan grafik simpangan atau grafik tekanan. Mengapa tidak menggunakan rapatan dan regangan ? sulit sekali menggambarkan interferensi alias perpaduan dua atau lebih gelombang bunyi menggunakan rapatan dan regangan. Orang yang membaca juga bingun Bisa paham maksudku-kah? LanjUtkan…

Grafik simpangan vs Grafik tekanan

Grafik simpangan dan grafik tekanan di atas bisa digambar ulang menjadi seperti di bawah Berdasarkan grafik di bawah, tampak bahwa grafik simpangan dan grafik tekanan berbeda fase sebesar seperempat panjang gelombang.

Ada beberapa hal penting yang berkaitan dengan bunyi, yakni :

Pertama, sumber bunyi. Setiap bunyi yang dihasilkan pasti mempunyai sumber. Sumber bunyi adalah benda yang bergetar. Ketika dirimu menonton konser, perpaduan antara getaran alat musik dan suara penyanyi menghasilkan alunan musik yang begitu indah sehingga kadang membuat dirimu menjerit histeris. Tidak perlu jauh2, ketika berbicara, pita suara kita bergetar. Apabila pita suara tidak bergetar maka apa yang kita ucapkan tidak bisa didengar orang lain.

Kedua, bunyi merambat dari sumber bunyi dalam bentuk gelombang longitudinal. Gelombang bunyi merupakan gelombang longitudinal yang terjadi karena perapatan dan perenggangan dalam medium yang dilalui (mediumnya bisa berupa benda padat, cair atau gas). Bunyi membutuhkan medium (perantara atau penghantar) agar bisa merambat. Ketika kita mendengar musik, gelombang bunyi merambat melalui udara hingga sampai di telinga kita.

Ketiga, penerima bunyi. Agar bisa mendengar musik maka kita membutuhkan organ telinga. Tanpa telinga dunia akan menjadi sangat sepih. Dalam hal ini telinga berfungsi sebagai penerima gelombang bunyi. Selain telinga, terdapat juga alat yang berfungsi sebagai detektor gelombang bunyi. Mengenai hal ini akan gurumuda jelaskan pada pokok bahasan tersendiri.

Sekian pengantar singkat ini, mengenai pokok bahasan Gelombang Bunyi, selengkapnya akan kita kupas tuntas pada episode yang akan datang… terus ikuti kisahnya ya.. hala, kaya sinetron

Referensi :

Giancoli, Douglas C. 2001. Fisika Jilid I (Terjemahan). Jakarta : Penerbit Erlangga.

Halliday dan Resnick. 1991. Fisika Jilid I  (Terjemahan). Jakarta : Penerbit Erlangga.

Tipler, P.A. 1998. Fisika untuk Sains dan Teknik-Jilid I (Terjemahan). Jakarta : Penebit Erlangga.

Young, Hugh D. & Freedman, Roger A. 2002. Fisika Universitas (Terjemahan). Jakarta : Penerbit Erlangga.