Indera Pendengaran pada Manusia

IPA KELAS 8 SEMESTER 2 -- Mendengar adalah kemampuan untuk mendeteksi vibrasi mekanis (getaran) yang disebut suara. Dalam keadaan biasa, getaran dapat mencapai indera pendengaran yaitu telinga melalui udara.

Ketika kita mendengar, ternyata ada objek atau benda yang bergetar, misalnya senar gitar yang bergetar ketika dipetik, dan bedug atau drum yang dipukul. Ketika ada objek yang bergetar, bagaimana kaitannya dengan fungsi telinga? Perhatikan Gambar 9.1 berikut.

AYO TEBAK

Kita dapat mendengar karena adanya indera pendengaran yang di miliki. Gelombang bunyi yang masuk kedalam telinga luar menggetarkan gendang telinga. Getaran-getaran tersebut diterima oleh syaraf auditorius atau reseptor pendengar selanjutnya dikirim ke otak. Tahukah kamu di mana reseptor pendengar ini pada telinga? Perhatikan Gambar 9.2.

AYO PIKIRKAN

Bagaimana kamu bisa mendengar bunyi? Ketika kamu mendengar bunyi suatu objek, ada proses apakah sehingga kita dapat mendengar?

Gelombang bunyi yang masuk ke telinga luar akan menggetarkan gendang telinga. Getaran-getaran tersebut diterima oleh syaraf auditorius atau receptor pendengar dan selanjutnya dikirim ke otak. Pada sistem pendengaran, telinga akan mengubah energi gelombang menjadi impuls saraf yang diterjemahkan oleh otak sebagai suara. Musik, pembicaraan, atau bunyi berisik di lingkungan sekitar dapat kamu dengar karena adanya reseptor sensorik yang merupakan sel-sel rambut, suatu tipe fonoreseptor. Fonoreseptor merupakan reseptor penerima bunyi atau suara yang ada di organ telinga, yang akan menghantarkan impuls ke otak. Sebelum mencapai ke sel-sel rambut ini, gelombang akan diubah oleh beberapa struktur yang ada di telinga. Untuk mengetahui bagaimana struktur telinga sehingga memungkinkan suara dapat didengar dan bagaimana proses mendengar, lakukan kegiatan berikut.

A. Indera Pendengaran pada Manusia

Telinga dibagi menjadi tiga bagian, yaitu telinga luar, telinga tengah, dan telinga dalam, seperti pada Gambar 9.6. Bunyi yang terdengar oleh telinga kita memerlukan medium. Jadi, mungkinkah kita dapat mendengar di ruang hampa udara? Tentu saja tidak. Bunyi memerlukan medium untuk merambat. Apakah di telinga terdapat medium untuk merambatkan bunyi? Telinga luar dan telinga tengah terisi oleh udara dan rongga telinga dalam terisi oleh cairan limfa. Bagian-bagian penyusun telinga dan fungsinya dapat dilihat pada Tabel 9.1.

Pada hasil percobaan yang dilakukan dengan memukul-mukul panci, seperti pada Gambar 9.5, kamu menemukan bahwa beras yang ada di atas plastik ternyata ikut bergetar. Sekarang, coba perhatikan apa sebenarnya yang dimaksud dengan getaran? Ketika kita berjalan bolak-balik apakah disebut juga dengan getaran?

1. Getaran

Semua benda akan bergetar apabila diberi gangguan. Benda yang bergetar ada yang dapat terlihat secara kasat mata karena simpangan yang diberikan besar, ada pula yang tidak dapat dilihat karena simpangannya kecil. Benda dapat dikatakan bergetar jika benda bergerak bolak-balik secara teratur melalui titik kesetimbangan.

Apakah orang berjalan bolak-balik disebut dengan bergetar? Tentu saja tidak. Orang yang berjalan bolak balik belum tentu melalui titik kesetimbangan. Untuk memahami tentang getaran. Perhatikan Gambar 9.7 tentang bandul sederhana.

Sebuah bandul sederhana mula-mula diam pada kedudukan O (kedudukan setimbang). Bandul tersebut ditarik ke kedudukan A (diberi simpangan kecil). Pada saat benda dilepas dari kedudukan A, bandul akan bergerak bolak-balik secara teratur A-OB-O-A dan gerak bolak balik ini disebut satu getaran. Salah satu ciri dari getaran adalah adanya amplitudo (simpangan terbesar). Jarak OA atau OB merupakan amplitudo. Sekarang muncul pertanyaan, setiap kali bergetar berapa banyak waktu yang dibutuhkan? Apa saja yang mempengaruhi getaran tersebut? Untuk memahami hal tersebut, lakukan kegiatan berikut.

Getaran pada Bandul

Apa yang harus kamu siapkan?

Bandul, statif, stop watch, dan tali nilon berukuran 15 cm dan 30 cm.

Apa yang harus kamu lakukan?

1. Ikatkan bandul pada statif sehingga menggantung.
2. Tarik bandul ke samping untuk memberi simpangan kecil (kurang dari 100 ) kemudian lepaskan. Bersamaan dengan melepaskan bandul, hidupkan stop watch!
3. Catatlah waktu yang diperlukan bandul untuk bergerak bolak-balik (bergetar) sebanyak 5, 10, 15, dan 20 getaran.
4. Ubahlah ukuran tali menjadi lebih panjang atau pendek, kemudian ikuti kembali langkah ketiga.
5. Tentukan waktu yang dibutuhkan untuk bergetar satu kali getaran.
6. Tentukan jumlah getaran yang terjadi dalam waktu satu detik.
7. Catatlah dan masukkan data hasil kegiatanmu seperti pada tabel berikut

Ayo Analisis

1. Bedasarkan data pengamatan yang kamu peroleh, simpulan apakah yang diperoleh dari hasil percobaan tersebut?
2. Menurut kamu, apakah amplitudo bandul memengaruhi periode dan frekuensi bandul? Coba kamu selidiki kembali dengan menggunakan alat dan bahan yang disediakan.

Ayo Pecahkan

1. Waktu yang dibutuhkan untuk melakukan 1 getaran dengan panjang tali 15 cm adalah ... dan dengan panjang tali 30 cm adalah .... Waktu yang diperlukan bandul untuk melakukan satu getaran disebut ....
2. Jumlah getaran yang terjadi dalam satu sekon pada panjang tali 15 cm adalah ... dan pada panjang tali 30 cm adalah .... Jumlah getaran yang terjadi dalam waktu satu sekon disebut ....
3. Hubungan antara frekuensi dan periode secara matematis dapat kamu tulis sebagai berikut.
4. Hubungan antara periode dan frekuensi adalah….

Waktu yang dibutuhkan untuk menempuh satu kali getaran disebut periode getar yang dilambangkan dengan T. Banyaknya getaran dalam satu sekon disebut frekuensi (f). Satuan periode adalah sekon dan satuan frekuensi adalah getaran per sekon atau disebut denga Hertz (Hz). 

AYO KITA DISKUSI

Jika suatu ayunan sederhana bergetar sebanyak 60 kali dalam waktu 15 sekon, tentukan:

a. frekuensi ayunan

b. periode ayunan.

a. Gelombang

Pada saat kamu memukul panci di dekat plastik yang diatasnya ditaruh segenggam beras, maka beras akan bergetar. Mengapa hal itu dapat terjadi? Ternyata, energi getaran yang dihasilkan dari pukulan panci akan merambat sehingga menyebabkan plastik ikut bergerak. Dalam bentuk apa energi getaran itu merambat?

Energi getaran akan merambat dalam bentuk gelombang. Pada perambatan gelombang yang merambat adalah energi, sedangkan zat perantaranya tidak ikut merambat (hanya ikut bergetar). Seperti pada saat kita mendengar getaran akan merambat dalam bentuk gelombang yang membawa sejumlah energi, sehingga sampai ke saraf yang menghubungkan ke otak kita.

Berdasarkan energinya, gelombang dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik. Perambatan gelombang mekanik memerlukan medium, misal gelombang tali, gelombang air, dan gelombang bunyi. Perambatan gelombang elektromagnetik tidak memerlukan medium, misal gelombang radio, gelombang cahaya, dan gelombang radar. Dari kedua jenis gelombang tersebut, yang akan kamu pelajari adalah gelombang mekanik. Apakah yang dirambatkan oleh gelombang tersebut? Untuk mengetahuinya, lakukan kegiatan berikut.

AYO KITA COBA

Gelombang

Apa yang harus kamu siapkan?

• Tali dengan panjang 3 m dan karet gelang.

Apa yang harus kamu lakukan?

1. Siapkan alat dan bahan yang diperlukan.

2. Ikatlah karet gelang pada tali kira-kira pada jarak 0,5 m.

3. Peganglah salah satu ujungnya olehmu dan ujung yang lain oleh temanmu, kemudian getarkan tali ke atas dan ke bawah.

4. Amati yang terjadi pada tali dan karet gelang yang diikatkan tadi. 

Ayo Pecahkan

1. Pada saat kamu getarkan, apakah karet gelang ikut bergerak bersama gelombang?

2. Apakah bagian tali ikut berpindah merambat bersama gelombang?

3. Apa yang dirambatkan oleh gelombang?

4. Mintalah temanmu untuk menggetar-getarkan tali tersebut dengan cepat. Apakah kamu merasakan sesuatu?

Pada saat menggetarkan tali, gelombang akan merambat pada tali ke arah temanmu, tetapi karet gelang yang diikatkan tidak ikut merambat bersama gelombang. Demikian pula dengan tali juga tidak ikut merambat. Jadi hal tersebut membuktikan bahwa gelombang merambat hanya menghantarkan energi, medium perambatannya tidak ikut bergetar. Berdasarkan arah rambat dan arah getarannya, gelombang dibedakan menjadi gelombang transversal dan gelombang longitudinal.

1) Gelombang Transversal

Untuk membahas gelombang transversal, lakukan kegiatan berikut.

AYO KITA COBA

Apa yang harus kamu lakukan?

Sediakan tali, letakkan tali di atas lantai dan mintalah temanmu untuk memegang salah satu ujung tali, berilah getaran pada tali beberapa kali ke arah samping, coba amati arah rambat gelombangnya.

Ayo Pikirkan

1. Kemanakah arah rambat gelombang?

2. Apakah arah getar dengan arah rambat gelombang tegak lurus?

Ketika tali diberi simpangan, tali akan bergetar dengan arah getaran ke atas dan ke bawah. Pada tali, gelombang merambat tegak lurus dengan arah getarnya. Bentukan seperti ini disebut gelombang transversal. Contoh lain gelombang transversal ada pada permukaan air dan gelombang cahaya. Panjang gelombang transversal sama dengan jarak satu bukit gelombang dan satu lembah gelombang (a-b-c-d-e pada Gambar 9.8). Panjang satu gelombang dilambangkan dengan λ (dibaca lamda) dengan satuan meter. Simpangan terbesar dari gelombang itu disebut amplitudo (bb’ atau dd’ pada Gambar 9.8). Dasar gelombang terletak pada titik terendah gelombang, yaitu d dan h, dan puncak gelombang terletak pada titik tertinggi yaitu b dan f. Lengkungan c-d-e dan g-h-i merupakan lembah gelombang. Lengkungan a-b-c dan e-f-g merupakan bukit gelombang. 

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). Gelombang yang merambat dari ujung satu ke ujung yang lain memiliki kecepatan tertentu, dengan menempuh jarak tertentu dalam waktu tertentu pula.

2) Gelombang Longitudinal

Gelombang longitudinal dapat kamu amati pada slinki atau pegas yang diletakkan di atas lantai. Ketika slinki digerakkan maju-mundur secara terus-menerus, akan terjadi gelombang yang merambat pada slinki dan membentuk pola rapatan dan regangan. Gelombang longitudinal memiliki arah rambat yang sejajar dengan arah getarannya. 

AYO KITA COBA

Apa yang harus kamu lakukan?

Sediakan slinki. Letakkan slinki di atas lantai yang licin dan minta temanmu memegang salah satu ujungnya. Getarkan salah satu ujung slinki dengan cara memberikan dorongan dan tarikan pada slinki, kemudian amati gelombang yang terjadi pada slinki

Ayo, Pikirkan!

1. Pada saat kamu mendorong dan menarik slinki, ke arah manakah getaran pada slinki?

2. Kemanakah arah rambat gelombang?

3. Apakah arah getar dengan arah rambat gelombang searah? Mengapa?

Contoh gelombang longitudinal adalah gelombang bunyi. Satu gelombang longitudinal terdiri atas satu rapatan dan satu regangan seperti pada Gambar 9.9.

Seperti halnya pada gelombang transversal, waktu yang dibutuhkan untuk menempuh satu gelombang pada gelombang longitudinal disebut periode gelombang dengan satuan sekon (s) dan dilambangkan dengan T. Jumlah gelombang yang terbentuk dalam 1 sekon disebut frekuensi gelombang. Lambang untuk frekuensi adalah f dengan satuannya hertz (Hz).

Bagaimana hubungan antara panjang gelombang, frekuensi, cepat rambat, dan periode gelombang? Mari pelajari bahasan berikut. Gelombang yang merambat dari ujung satu ke ujung yang lain memiliki kecepatan tertentu, dengan menempuh jarak tertentu dalam waktu tertentu pula.

3) Hubungan antara Panjang Gelombang, Frekuensi, Cepat Rambat, dan Periode Gelombang

Pernahkah kamu memperhatikan cahaya kilat dan bunyi guntur? Kamu akan mendengar bunyi guntur beberapa saat setelah cahaya kilat terlihat. Walaupun guntur dan cahaya kilat muncul dalam waktu yang bersamaan, kamu akan melihat cahaya kilat lebih dahulu karena cahaya merambat jauh lebih cepat daripada bunyi. Cahaya merambat dengan kecepatan 3 x 108 ms-1, sedangkan bunyi hanya merambat dengan kecepatan 300 ms-1. Cepat rambat gelombang dilambangkan dengan v, dengan satuan ms-1. Kecepatan adalah perpindahan dibagi waktu, atau dapat dirumuskan sebagai berikut.

Jika gelombang itu menempuh jarak satu panjang gelombang (λ), maka waktu tempuhnya adalah periode gelombang itu (T), sehingga rumus di atas dapat ditulis

Karena T= 1/f, dengan mengganti T pada rumus kecepatan itu, maka cepat rambat gelombang dapat dirumuskan sebagai berikut.

Bagaimana jika kamu membuat gelombang tali dengan frekuensi yang berbeda? Kamu akan menemukan jika frekuensi gelombang tali diperbesar, maka panjang gelombangnya mengecil. Mengapa? Dalam medium yang sama, cepat rambat gelombang adalah tetap. Misalnya cepat rambat gelombang pada tali adalah 12 m/s, dengan frekuensi gelombang 4 Hz, maka panjang gelombangnya adalah 3 m (12/4=3 M). Namun jika frekuensi diperbesar menjadi 6 Hz, maka panjang gelombangnya menjadi 2 m (12/6=2 M).Apa yang terjadi jika frekuensi gelombangnya diperkecil? Misalnya menjadi 2 Hz, berapakah panjang gelombangnya sekarang?

Contoh Soal

Permukaan air merambat dengan panjang gelombang 2 m. Jika waktu yang dibutuhkan untuk menempuh satu gelombang adalah 0,5 s, tentukan:

a. cepat rambat gelombang,

b. frekuensi gelombang.

4) Pemantulan Gelombang

Pada waktu kamu berteriak di lapangan, kamu akan mendengar suaramu kembali setelah beberapa saat. Hal ini membuktikan bahwa bunyi dapat dipantulkan. Untuk memahami pemantulan gelombang pada tali, coba diskusikan permasalahan berikut.

AYO KITA DISKUSIKAN

Jika kita membuat usikan pada tali yang salah satu ujungnya dipegang temanmu bagaimanakah kondisi gelombang yang terjadi pada tali? Apakah ada gelombang yang kembali?

Pemantulan gelombang adalah peristiwa membaliknya gelombang setelah mengenai penghalang. Seperti gelombang tali pada ambar 9.10, gelombang yang mencapai ujung akan memberikan gaya ke atas pada penopang yang ada di ujung, sehingga penopang memberikan gaya yang sama tetapi berlawanan arah ke bawah pada tali. Gaya ke bawah pada tali inilah yang membangkitkan gelombang pantulan yang terbalik.

2. Bunyi

Setiap hari, kita dapat mendengar suara burung berkicau, orang bernyanyi, klakson mobil atau kendaraan bermotor. Mengapa kamu dapat mendengar suara tersebut? Suara yang kamu dengar dikenal dengan bunyi. Bunyi merupakan gelombang longitudinal yang merambatkan energi gelombang di udara sampai terdengar oleh reseptor pendengar. Untuk mengetahui bagaimana bunyi ini dibentuk, lakukan kegiatan berikut.

AYO KITA DISKUSIKAN

A. Bergetar Menimbulkan Bunyi

Apa yang harus kamu siapkan?

• Gitar, tong, garpu tala

Apa yang harus kamu lakukan?

1. Memetik gitar

a. Petiklah gitar sehingga berbunyi!

b. Amatilah senar yang dipetik, bagaimanakah keadaan senar?

c. Pegang senar yang dipetik, apa yang kamu rasakan dan apakah kamu masih dapat mendengarkan suara gitar yang dipetik?

2. Memukul gong

a. Pukullah gong atau tong hingga berbunyi!

b. Sentuhlah gong/tong itu secara perlahan dengan jarimu, apa yang kamu rasakan?

c. Hentikan bunyi tong, dengan cara memegangnya, pada saat gong/tong tidak berbunyi, sentuhlah dengan jarimu. Apakah yang kamu rasakan?

3. Memukul garpu tala

a. Peganglah garpu tala!

b. Pukullah garpu tala dengan pensilmu hingga berbunyi. Rasakan pada tanganmu, apakah garpu tala itu bergetar? Setelah garpu tala tidak berbunyi, apakah garpu tala masih bergetar? 

1. Berbicaralah di dekat model telinga (dekat daun telinga) amati semua bagian kertas !

Apakah semua bagian model telinga bergetar ?

______________________________________________________________________

______________________________________________________________________

2. Berdasarkan pengamatan pada bagan B. 1.

Cobalah susunlah secara skematis bagaimana proses mendengar yang terjadi pada

diri kamu ?

_________________________________

Berdasarkan kegiatan yang telah dilakukan, kamu mendapatkan bahwa tong, senar dan garpu tala berbunyi pada saat benda-benda tersebut bergetar. Namun pada saat bendabenda itu diam, ketiga benda itu tidak berbunyi. Coba tempelkan jarimu pada batang tenggorokan, kamu akan merasakan ada getaran. Oleh karena itu, dapat disimpulkan bahwa bunyi ditimbulkan oleh benda-benda yang bergetar.

Bunyi garpu tala menuju telinga dihantarkan oleh rapatan dan regangan partikel-partikel udara. Pada waktu bunyi keluar dari garpu tala, langsung akan menumbuk molekul-molekul udara. Molekul udara ini akan menumbuk udara disebelahnya yang mengakibatkan terjadinya rapatan dan regangan demikian seterusnya sampai ke telinga.

Apakah molekul udara berpindah? Molekul udara tidak berpindah, tetapi hanya merapat dan meregang. Bunyi sampai telinga karena merambat dalam bentuk gelombang. Gelombang yang tersusun dari rapatan dan regangan adalah gelombang longitudinal. Tanpa adanya medium atau zat perantara, bunyi tak dapat merambat. Hal ini mengakibatkan bunyi termasuk jenis gelombang mekanik. Begitu pula ketika kita mendengar bunyi akan dirambatkan ke telinga kita melalui udara. Jadi dapat disimpulkan bahwa bunyi dapat terdengar bila ada 1) sumber bunyi, 2) medium/zat perantara, dan 3) alat penerima/pendengar.

Seberapa cepat kita dapat mendengar bunyi? Ahli fisika bernama Miller melakukan percobaan untuk mengukur kecepatan bunyi di udara dengan menembakkan peluru sebagai sumber bunyi dan meletakkan detektor pada jarak tertentu. Kecepatan bunyi tergantung pada temperatur. Semakin rendah suhu lingkungan semakin besar kecepatan bunyi. Hal ini membuktikan mengapa pada malam hari bunyi terdengar lebih jelas daripada siang hari. Pada siang hari gelombang bunyi dibiaskan ke arah udara yang lebih panas (ke arah atas) karena suhu udara di permukaan bumi lebih dingin dibandingkan dengan udara pada bagian atasnya. Berlawanan pada malam hari, gelombang bunyi dibiaskan ke arah yang lebih bawah karena suhu permukaan bumi lebih hangat dibandingkan dengan udara pada bagian atasnya.

Selain dipengaruhi oleh suhu, cepat rambat bunyi di udara juga dipengaruhi oleh medium. Medium manakah yang akan menghantarkan bunyi paling cepat? Lihat pada Tabel 9.2.

Tabel 9.2. Cepat Rambat Bunyi pada Berbagai Medium

a. Frekuensi Bunyi

Apakah semua bunyi dapat terdengar oleh telinga manusia? Ketika gurumu menggetarkan penggaris di meja dengan getaran kurang dari 20 getaran per sekon, kita tidak dapat mendengar bunyi. Kita baru dapat mendengarkan bunyi ketika penggaris menghasilkan 20 getaran per sekon atau lebih. 

Berdasarkan frekuensinya, bunyi dibagi menjadi tiga, yaitu infrasonik, audiosonik, dan ultrasonik. Bunyi infrasonik memiliki frekuensi kurang dari 20 Hz. Bunyi infrasonik hanya mampu didengar oleh hewan-hewan tertentu seperti jangkrik dan anjing. Bunyi yang memiliki frekuensi 20 - 20.000 Hz disebut audiosonik. Manusia dapat mendengar bunyi hanya pada kisaran ini. Bunyi dengan frekuensi di atas 20.000 Hz disebut ultrasonik. Kelelawar, lumba-lumba, dan anjing adalah contoh hewan yang dapat mendengar bunyi ultrasonik.

Anjing adalah salah satu contoh hewan yang mampu menangkap bunyi infrasonik, audiosonik, dan ultrasonik (hingga 40.000 Hz). Anjing akan terbangun jika mendengar langkah kaki manusia walaupun sangat pelan. Hal ini menjadi alasan oleh sebagian orang untuk memanfaatkan anjing sebagai penjaga rumah. Kelelawar dapat mengeluarkan gelombang ultrasonik saat terbang. Selain anjing, kelelawar juga mampu memanfaatkan bunyi dengan baik. Pada malam hari, mata kelelawar mengalami disfungsi (pelemahan fungsi). Kelelawar menggunakan indera pendengarannya untuk "melihat". Kelelawar mengeluarkan bunyi ultrasonik sebanyak mungkin. Kemudian, kelelawar mendengarkan bunyi pantul tersebut untuk mengetahui letak suatu benda dengan tepat, sehingga kelelawar mampu terbang dalam keadaan gelap tanpa menabrak benda-benda disekitarnya. Mekanisme untuk memahami keadaan lingkungan dengan bantuan bunyi pantul ini sering disebut dengan sistem ekolokasi.

AYO KITA DISKUSIKAN

Sebuah sumber bergetar menghasilkan frekuensi 40 kHz. Hitunglah panjang gelombang bunyi tersebut jika cepat rambatnya 1.500 m/s ?

b. Karakteristik Bunyi

Ketika kamu mendengar bunyi, apakah kamu dapat membedakan sumber bunyi? Mengapa kamu mempunyai kemampuan itu? Hal ini disebabkan oleh setiap gelombang bunyi memiliki frekuensi dan amplitudo yang berbeda meskipun perambatannya terjadi pada medium yang sama.

1) Tinggi rendah dan kuat lemah bunyi

Pada waktu memainkan alat musik kamu dapat menentukan tinggi rendahnya bunyi. Untuk memahami tinggi atau rendahnya bunyi, lakukan kegiatan berikut ini.

AYO KITA COBA

1. Siapkan tiga garpu tala yang berbeda-beda frekuensinya, misalnya 440 Hz, 400 Hz, dan 360 Hz.

2. Getarkan garpu tala secara bergantian.

3. Dengarkan dan bandingkan bunyi yang terdengar!

Pada orang dewasa, suara perempuan akan lebih tinggi dibandingkan suara laki-laki. Pita suara laki-laki yang bentuknya lebih panjang dan berat, mengakibatkan laki-laki memiliki nada dasar sebesar 125 Hz, sedangkan perempuan memiliki nada dasar satu oktaf (dua kali lipat) lebih tinggi, yaitu sekitar 250 Hz. Bunyi dengan frekuensi tinggi akan menyebabkan telinga sakit dan nyeri karena gendang telinga ikut bergetar lebih cepat. Tinggi rendahnya nada ini ditentukan frekuensi bunyi tersebut. Semakin besar frekuensi bunyi, akan semakin tinggi nadanya. Sebaliknya, jika frekuensi bunyi rendah maka nada akan semakin rendah. 

Garpu tala yang digetarkan pelan-pelan menghasilkan simpangan yang kecil, sehingga amplitudo gelombang yang dihasilkan juga kecil. Hal ini menyebabkan bunyi garpu tala terdengar lemah. Pada saat garpu tala digetarkan akan menghasilkan simpangan yang besar dan amplitudo gelombang yang dihasilkan juga besar sehingga bunyi garpu tala terdengar keras. Kuat lemahnya suara ditentukan oleh amplitudonya. 

Bagaimana bunyi yang terdengar pada gitar dapat menghasilkan nada yang berbedabeda. Untuk mengetahui faktor-faktor yang menentukan tinggi rendah nada pada dawai atau senar lakukan kegiatan berikut.

AYO KITA LAKUKAN

1. Sediakan sebuah gitar, petiklah secara bergantian senar nomor 1, 3, 6.

2. Dengarkan bunyi yang dihasilkan masing-masing senar. Apakah bunyi yang dihasilkan semakin tinggi atau rendah? Bagaimana hubungan ketebalan tali dawai dengan frekuensi?

3. Gaya tegang pada senar nomor 6 diperbesar dengan memutar setelannya, petiklah senarnya dan dengarkan nada yang dihasilkan. Kurangi tegangan senar dengan memutar setelahnya, kemudian petik senarnya. Bandingkan bunyi senar yang dihasilkan ketika tegangannya diperbesar dan dikurangi ?

4. Apakah frekuensi bunyinya semakin besar ketika tegangan diperbesar? Bagaimana hubungan tegangan dawai dengan frekuensi?

5. Petiklah senar nomor 6 dengan menekan senar pada kolom 2,3,4 (panjang senar semakin pendek) secara bergantian. Bandingkan bunyi yang dihasilkan. Apakah semakin pendek senarnya akan semakin tinggi frekuensi bunyi yang dihasilkan?

6. Berdasarkan kegiatan, buatlah kesimpulan tentang faktor-faktor apa saja yang memperbesar frekuensi nada pada senar.

Berdasarkan kegiatan di atas diperoleh hasil bahwa frekuensi senar yang bergetar bergantung pada hal-hal berikut.

 Panjang senar, semakin panjang senar, semakin rendah frekuensi yang dihasilkan.

 Tegangan senar, semakin besar tegangan senar, semakin tinggi frekuensi yang dihasilkan.

 Luas penampang senar, semakin kecil penampang senar, semakin tinggi frekuensi yang dihasilkan. 

2) Nada

Kamu akan lebih nyaman ketika mendengarkan bunyi musik, dibandingkan dengan bunyi ramainya orang yang ada di pasar. Mengapa? Bunyi musik akan lebih enak didengarkan  karena bunyi musik memiliki frekuensi getaran teratur yang disebut nada, sebaliknya bunyiyang memiliki frekuensi yang tidak teratur disebut desah.

Beberapa deret nada yang berlaku standar

Deret nada      : c d e f g a b c

Baca               : do re mi fa sol la si do

Frekuensi       : 264 297 330 352 396 440 495 528

Perbandingan : 24 27 30 32 36 40 45 48

3) Warna atau kualitas bunyi

Pada saat bermain alat musik, kamu dapat membedakan bunyi yang bersumber dari alat musik gitar, piano dan lain-lain. Setiap musik akan mengeluarkan suara yang khas. Suara yang khas ini disebut kualitas bunyi atau yang sering disebut timbre. Begitu pula pada manusia, juga memiliki kualitas bunyi yang berbeda-beda, ada yang memiliki suara merdu atau serak.

4) Resonansi

Tahukah kamu mengapa kentongan menghasilkan bunyi yang lebih keras dari pada kayu yang tidak berongga ketika dipukul? Mengapa bentuk gitar listrik berbeda dengan gitar biasa? Apa fungsi kotak udara pada gitar biasa? Jawaban pertanyaan ini akan berkaitan dengan resonansi. Untuk memahami resonansi, lakukan kegiatan berikut.

AYO KITA COBA

Resonansi Bunyi

Apa yang harus kamu siapkan?

Dua garpu tala yang memiliki frekuensi sama, penyangga garpu tala, pemukul garpu tala, gelas dan air

Apa yang harus kamu lakukan?

a. Percobaan 1

1. Susunlah garpu tala seperti pada Gambar 9.15.

2. Pukullah garpu tala A sehingga terdengar bunyi. Setelah beberapa lama, peganglah garpu tala A.

3. Amatilah garpu tala B, apa yang terjadi pada garpu tala B ketika garpu tala A dipukul?

4. Mengapa itu terjadi dan di sebut peristiwa apakah itu? Jelaskan!

b. Percobaan 2

1. Siapkan alat dan bahan

2. Pukullah garpu tala di meja kamu, kemudian dengarkan bunyi dari garpu tala, seperti pada Gambar 9.16.

3. Pukullah garpu tala di meja kamu lagi, kemudian dekatkan pada bibir gelas yang kosong. Coba dengarkan.

4. Isilah air dalam gelas sebanyak 1/4 gelas.

5. Pukullah garpu tala di meja kamu lagi, kemudian dekatkan pada bibir gelas yang berisi air, coba dengarkan, seperti pada Gambar 9.16.

6. Lakukan kegiatan langkah ke-4 dan 5, dengan melakukan variasi jumlah air pada gelas, yaitu berisi air ½ gelas, ¾ gelas, dan penuh dengan air

7. Bandingkan manakah yang menghasilkan suara paling keras? Urutkan manakah yang menghasilkan suara paling keras sampai paling rendah?

8. Mengapa hal itu dapat terjadi? Jelaskan.

Ikut bergetarnya udara yang ada di dalam kentongan setelah dipukul mengakibatkan bunyi kentongan terdengar semakin keras. Hal inilah yang disebut resonansi. Resonansi dapat terjadi pada kolom udara. Bunyi akan terdengar kuat ketika panjang kolom udara mencapai kelipatan ganjil dari ¼ panjang gelombang (λ) bunyi. Resonansi kolom udara ternyata telah dimanfaatkan oleh manusia dalam berbagai alat musik, antara lain pada gamelan, alat musik pukul, alat musik tiup, dan alat musik petik/ gesek.

Apakah pada telinga manusia juga memanfaatkan prinsip resonansi? Ketika kita berbicara, kita dapat mengatur suara menjadi lebih tinggi atau rendah. Organ yang berperan dalam pengaturan terjadinya suara adalah pita suara dan kotak suara yang berupa pipa pendek. Pada saat kita berbicara pita suara akan bergetar, Getaran itu diperkuat oleh udara dalam kotak suara yang beresonansi dengan pita suara pada frekuensi yang sama. Akibatnya, amplitudo lebih besar sehingga kita dapat mendengar suara yang nyaring. 

Telinga manusia memiliki selaput tipis. Selaput itu mudah sekali bergetar apabila di luar terdapat sumber getar meskipun frekuensinya tidak sama dengan selaput gendang telinga. Selaput tipis sangat mudah beresonansi, sehingga sumber getar yang frekuensinya lebih kecil atau lebih besar dengan mudah menyebabkan selaput tipis ikut bergetar.

Prinsip kerja resonansi digunakan manusia karena memiliki beberapa keuntungan, misal dapat memperkuat bunyi asli untuk berbagai alat musik. Selain itu, ada dampak yang merugikan dari efek resonansi, yaitu bunyi ledakan bom dapat memecahkan kaca walaupuan kaca tidak terkena langsung bom, bunyi gemuruh yang dihasilkan oleh guntur beresonansi dengan kaca jendela rumah sehingga bergetar dan dapat mengakibatkan kaca jendela pecah, serta bunyi kendaraan yang lewat di depan rumah dapat menggetarkan kaca jendela rumah.

5) Pemantulan Bunyi

Mengapa ketika berada di ruang tertutup suara terdengar lebih keras daripada di ruang terbuka? Mengapa jika kita berteriak pada tebing seperti ada yang meniru suara kita? Apakah suara ini dipantulkan? Untuk memahami hal ini lakukan kegiatan berikut.

6) Macam-macam bunyi pantul

a) Bunyi pantul yang memperkuat bunyi asli

Apabila kita berbicara di dalam ruangan kecil, suara yang terdengar akan lebih keras dibandingkan dengan berbicara di ruang terbuka, misalnya di lapangan. Mengapa hal itu terjadi? Hal ini disebabkan jarak sumber bunyi dan dinding pemantul berdekatan sehingga selang waktu antara bunyi asli dan bunyi pantul sangat kecil. Antar bunyi akan terdengar bersamaan dengan bunyi asli dan bunyi asli terdengar lebih keras tetapi tidak jelas.

AYO KITA DISKUSIKAN 

Observasilah di studio musik atau bioskop di sekitar tempat tinggal kamu. Kamu akan menemukan adanya karpet busa/stereoform atau kayu yang ditempel pada dinding-dinding studio. Apa tujuan penempelan itu?

(Observasi dapat dilakukan dengan mencari berbagai informasi pada sumber lain seperti internet, buku, koran, televisi, dan lain-lain.

b) Gaung atau kerdam

Jika kamu mengucapkan suatu kata dalam ruang gedung yang luas, kamu akan mendengar kata tersebut kurang jelas. Mengapa hal itu terjadi? Bunyi seperti ini disebut gaung atau kerdam, misalnya ketika kamu mengucapkan fisika.

Bunyi asli : Fi – si – ka

Bunyi pantul : ........Fi.... si..... ka

Bunyi yang terdengar jelas : Fi .....................ka

Jadi, gaung atau kerdam adalah bunyi pantul yang sebagian terdengar bersama-sama dengan bunyi asli sehingga bunyi asli terdengar tidak jelas. Bagaimana cara menghindari terjadinya gaung? Untuk menghindari terjadinya gaung, pada dinding ruangan yang besar harus dilengkapi peredam suara.

Peredam suara terbuat dari bahan karet busa, karton tebal, karpet, dan bahan-bahan lain yang bersifat lunak. Biasanya bahan-bahan tersebut sering kita jumpai di gedung bioskop, studio TV atau radio, aula, dan studio rekaman.

c) Gema

Apabila kamu berteriak di lereng gunung atau lapangan terbuka, maka kamu akan mendengar bunyi pantul yang persis sama seperti bunyi asli dan akan terdengar setelah bunyi asli.

Bunyi asli : Fi- si- ka

Bunyi pantul : Fi- si- ka

Bunyi yang terdengar : Fi- si- ka

Hal ini terjadi karena bunyi yang datang ke dinding tebing dan bunyi yang dipantulkannya memerlukan waktu untuk merambat. Jadi, gema adalah bunyi pantul yang terdengar sesudah bunyi asli.

Share this post