Mekanisme Proses Mendengar pada Manusia dan Sistem Sonar dan Pemanfaatannya

IPA KELAS 8 SEMESTER -- 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 carian selsel 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, secara skematis proses mendengar dapat dilihat pada Gambar 9.19. Untuk lebih memahami Gambar 9.19, buka kembali gambar anatomi telinga pada Gambar 9.6.

C. Sistem Sonar dan Pemanfaatannya

1. Sistem Sonar

Pernahkah kamu melihat anjing menggerakkan telinganya? Anjing sering menggerakkan telinga ketika melakukan pelacakan atau berburu. Beberapa mamalia akan menggunakan daun telinga mereka untuk mengarahkan suara ke dalam saluran pendengarannya. Sistem ini disebut sistem sonar yaitu sistem yang digunakan untuk mendeteksi tempat dalam melakukan pergerakan dengan deteksi suara frekuensi tinggi (ultrasonik). Sonar atau Sound Navigation and Ranging merupakan suatu metode penggunaan gelombang ultrasonik untuk menaksir ukuran, bentuk, dan kedalaman bendabenda, seperti pada Gambar 9.20.

Daun telinga membantu hewan untuk menentukan arah dari mana suara tersebut datang dan akan dapat mendeteksi suara samar. Mengapa bentuk telinga pada manusia dan kelelawar berbeda? Tahukah kamu bagaimana kelelawar?

Kelelawar merupakan hewan yang mampu mendengarkan bunyi ultrasonik dengan frekuensi diatas 20.000 Hz, Kelelawar ini dapat mengeluarkan gelombang ultrasonik pada saat ia terbang. Gelombang yang dikeluarkan akan dipantulkan kembali oleh benda-benda atau binatang lain yang akan dilewatinya dan diterima oleh suatu alat yang berada di tubuh kelelawar, kemampuan kelewar untuk menentukan lokasi ini disebut dengan ekolokasi. Untuk terbang dan berburu, kelelawar akan memanfaatkan bunyi yang frekuensinya tinggi, kemudian mendengarkan gema yang dihasilkan. Pada saat kelelawar mendengarkan gema, kelelawar tidak dapat mendengar suara lain selain dari yang dipancarkannya sendiri. Lebar frekuensi yang mampu didengar oleh makhluk ini sangat sempit, yang lazimnya menjadi hambatan besar untuk hewan ini karena adanya Efek Doppler.

Berdasarkan Efek Doppler, jika sumber bunyi dan penerima suara keduanya tak bergerak (jika dibandingkan dengan benda lain), maka penerima akan menentukan frekuensi yang sama dengan yang dipancarkan oleh sumber suara. Akan tetapi, jika salah satunya bergerak, frekuensi yang diterima akan berbeda dengan yang dipancarkan. Dalam hal ini, frekuensi suara yang dipantulkan dapat jatuh ke wilayah frekuensi yang tidak dapat didengar oleh kelelawar. Dengan demikian, kelelawar tentu akan menghadapi masalah karena tidak dapat mendengar gema suaranya dari lalat yang sedang bergerak.

Berdasarkan kenyataan, kelelawar dapat menyesuaikan frekuensi suara yang dikirimkannya terhadap benda bergerak seolah sang kelelawar telah memahami Efek Doppler. Misalnya, kelelawar mengirimkan suara berfrekuensi tertinggi terhadap lalat yang bergerak menjauh sehingga pantulannya tidak hilang dalam wilayah tak terdengar dari rentang suara. Kelelawar akan dapat mendengar dan menentukan posisi dari berbagai benda yang ada di sekitarnya. Sistem ini juga dimiliki oleh lumba-lumba dan paus. Untuk memahami materi ini, kita dapat menganalisis visualisasi proses ekolokasi yang terjadi pada kelelawar.

AYO KITA LAKUKAN

Analisislah, bagaimana peran dari sistem sonar yang ada pada kelelawar yang dihubungkan dengan ekolokasi? Ekolokasi adalah ............................................................

..........................................................................................

Hubungannya ekolokasi dengan sistem sonar adalah

.........................................................................................

Bagaimana mekanisme sistem sonar pada kelelawar untuk menentukan lokasi? Jelaskan!

....................................................................................................................................................

Peristiwa di atas disebut Ekolokasi.

Renungkan, betapa sempurnanya Tuhan menciptakan Makhluk Hidup dengan berbagai mekanisme dalam kehidupannya.

Lihatlah kembali Gambar 9.20. Kamu telah mempelajari sistem sonar pada kelelawar. Sekarang perhatikan bagaimana sistem sonar pada lumba-lumba. Pernahkah kamu melihat lumba-lumba? Di mana kamu permah melihat lumba-lumba? Habitat asal lumbalumba adalah di lautan. Lumba-lumba dapat dilihat di permukaan air, namun sebagianbesar waktu mereka di kedalaman lautan yang cukup gelap. Sekalipun hidup di kedalaman lautan, lumba-lumba mempunyai sistem yang memungkinkan untuk berkomunikasi dan menerima rangsangan, yaitu sistem sonar. Sistem ini berguna untuk mengindera bendabenda di lautan, mencari makan, dan berkomunikasi.

Berikut ini cara kerja sistem sonar lumba-lumba. Lumba-lumba bernapas melalui lubang yang ada di atas kepalanya. Tepat di bawah lubang ini, terdapat kantung-kantung kecil berisi udara. Dengan mengalirkan udara melalui kantung-kantung ini, lumba-lumba menghasilkan bunyi dengan frekuensi tinggi. Kantung udara ini berperan sebagai cermin akustik yang memfokuskan bunyi yang dihasilkan gumpalan kecil jaringan lemak yang berada tepat di bawah lubang pernapasan. Kemudian, bunyi ini dipancarkan ke arah sekitarnya secara terputus-putus. Gelombang bunyi lumba-lumba segera memantul kembali bila membentur suatu benda. Pantulan gelombang bunyi tersebut ditangkap di bagian rahang bawahnya yang disebut “jendela akustik”. Dari bagian tersebut, informasi bunyi diteruskan ke telinga bagian tengah, dan akhirnya ke otak untuk diterjemahkan. Pantulan bunyi dari sekelilingnya memberi informasi rinci tentang jarak benda-benda dari mereka, ukuran dan pergerakannya. Dengan cara tersebut, lumba-lumba mengetahui lokasi mangsanya. Lumba-lumba juga mampu saling berkirim pesan walaupun terpisahkan oleh jarak lebih dari 220 km. Lumbalumba berkomunikasi untuk menemukan pasangan dan saling mengingatkan akan bahaya.

2. Pemanfaatan Sistem Sonar

Konsep sonar pada saat ekolokasi kelelawar memanfaatkan gelombang ultrasonik. Apakah para ahli sudah memanfaatkan konsep ini? Ternyata, gelombang ultrasonik telah dimanfaatkan bagi kehidupan manusia. Berikut beberapa pemanfaatan gelombang ultrasonik pada kehidupan manusia.

a) Gelombang ultrasonik dimanfaatkan untuk mengamati janin bayi dalam kandungan, yang dikenal dengan ultrasonografi (USG). Alat ini akan memancarkan berkas ultrasonik ke rahim ibu hamil, kemudian melacak perubahan frekuensi bunyi mantul dari jantung yang berdenyut dan darah yang beredar. Pancaran pendek dari ultrasonik akan menghasilkan gambar penampang badan manusia.

Denyut yang menabrak janin dan tulang belakang akan terpantul. Komputer menyimpan intensitas setiap denyut dan waktu arah gemanya. Berdasarkan data, komputer akan menghitung kedalaman dan lokasi setiap benda yang menghasilkan gema, lalu menampilkan titik cerah pada monitor.

b) Gelombang ultrasonik digunakan untuk mendeteksi adanya penyakit pada manusia, seperti mendeteksi adanya kista pada ovarium.

c) Gelombang ultrasonik juga digunakan untuk menentukan kedalaman dasar lautan yang diperoleh dengan cara memancarkan bunyi ke dalam air. Gelombang bunyi akan merambat menurut garis lurus hingga mengenai sebuah penghalang, misalnya dasar laut. Ketika gelombang bunyi itu mengenai penghalang, sebagian gelombang itu akan dipantulkan kembali ke kapal sebagai gema. Waktu yang dibutuhkan gelombang bunyi untuk bergerak turun ke dasar dan kembali ke atas diukur dengan cermat.

Perhatikan Gambar 9.24, dengan menggunakan data waktu dan cepat rambat bunyi di air laut, orang dapat menghitung jarak kedalaman laut dengan persamaan

Dengan: s = kedalaman lautan, v = kecepatan gelombang ultrasonik, dan t = waktu tiba gelombang ultrasonik

Secara singkat prinsip kerja sonar pada Gambar 9.24 dijelaskan berikut ini. Alat pada kapal yang disebut transduser akan mengubah sinyal listrik menjadi gelombang ultrasonik yang dipancarkan ke dasar laut. Pantulan dari gelombang tersebut akan menimbulkan efek gema (echo) dan akan dipantulkan kembali ke kapal dan ditangkap oleh alat detektor. Sistem penerima pada kapal akan melakukan penghitungan mengenai jarak obyek, dengan menggunakan rumus yang telah kamu pelajari sebelumnya. Dengan cara tersebut, manusia tidak perlu bersusah payah dalam mengukur kedalaman laut. Bayangkan jika harus mengukur menggunakan meteran, pasti sulit, bukan?

Tahukah kamu, proses pengukuran kedalaman laut tadi ternyata menirukan proses lumba-lumba dalam mencari mangsanya? Sistem kapal selam modern yang dikembangkan manusia saat ini juga meniru sistem yang telah digunakan lumba-lumba sejak jutaan tahun lalu. Menakjubkan, bukan? Mustahil seekor binatang mampu memiliki sistem sedemikian menakjubkan atas kehendaknya sendiri. Sistem tak tertandingi pada lumba-lumba adalah bukti bahwa Tuhan telah menciptakan mereka begitu sempurna.

Refleksi

Tuhan menciptakan beragam karakteristik mengagumkan pada setiap makhluknya, sesuai dengan kebutuhan setiap makhluknya. Misalnya kelelawar memiliki sistem sonar yang mampu mendeteksi keberadaan benda disekitarnya, sehingga ia dapat terbang di tempat yang gelap tanpa tertabrak benda lain. Lumbalumba dan paus yang hidup di laut juga memiliki sonar untuk mendeteksi keberadaan sumber makanan. Anjing dengan kemampuan mendengar suara ultrasonik dapat membantu manusia untuk menjaga rumah dari tindakan kejahatan. Teknologi sonar yang diterapkan pada kapal laut dan alat ultrasonografi (USG) dikembangkan dengan meniru sistem sonar yang dimiliki oleh ikan paus dan kelelawar sehingga mendatangkan banyak manfaat bagi manusia. Oleh karena itu, tidak ada ciptaan Tuhan yang sia-sia. Kita hendaknya senantiasa menyukuri apa yang telah kita miliki, karena ciptaan Tuhan pasti sesuai dengan kebutuhan makhluknya. Jika kamu mempunyai kapasitas mendengar pada taraf audiosonik, maka apa yang terjadi jika kalian mendengar suara musik yang terlalu keras secara terus-menerus?

Rangkuman

1. Mendengar adalah kemampuan untuk mendeteksi vibrasi mekanis yang disebut suara.

2. Organ pendengaran pada manusia adalah telinga yang berfungsi menangkap gelombang suara dan memberikan rangsang pada sel saraf untuk diterjemahkan di otak.

3. Telinga manusia dibagi menjadi 3 area, yaitu telinga luar, telinga tengah, dan telinga dalam.

4. Getaran merupakan gerak bolak-balik melalui titik kesetimbangannya yang energinya akan merambat dalam bentuk gelombang.

5. Gelombang-gelombang yang berbeda dapat memiliki periode, frekuensi, dan panjang gelombang yang berbeda.

6. Berdasarkan arah rambatnya, gelombang dibedakan menjadi gelombang transversal dan gelombang longitudinal. Gelombang transversal adalah gelombang yang arah rambatnyat tegak lurus dengan arah getarnya. Gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah rambatnya sejajar dengan arah getarnya.

7. Hubungan antara panjang gelombang ( λ ), frekuensi (f), cepat rambat (v) dan periode (T) gelombang dinyatakan dalam rumus-rumus sebagai berikut.

v = λ /T= λ f

8. Telinga manusia mampu mendengar bunyi dengan frekuensi 20-20.000 Hz yang disebut bunyi audiosonik. Beberapa hewan dapat mendengar bunyi dengan frekuensi di bawah 20 Hz yang disebut bunyi infrasonik, dan bunyi dengan frekuensi di atas 20.000 Hz yang disebut bunyi ultrasonik.

9. Resonansi adalah peristiwa ikut bergetarnya suatu benda karena benda lain yang memiliki frekuensi sama bergetar di sekitarnya.

10. Sonar merupakan suatu sistem penggunaan gelombang ultrasonik untuk menaksirkan ukuran, bentuk, atau kedalaman yang biasa dipakai di kapal atau hewan tertentu seperti lumba-lumba dan kelelawar.