Materi IPA SMP/MTs - Gelombang Bunyi

A. Pengertian Bunyi

Bunyi adalah getaran yang merambat melalui suatu medium dan dapat didengar oleh telinga manusia. Bunyi termasuk gelombang mekanik longitudinal karena memerlukan medium dan arah getarnya sejajar dengan arah rambat.

B. Syarat Terjadinya Bunyi

Bunyi dapat terdengar jika memenuhi tiga syarat berikut:

• Sumber bunyi, yaitu benda yang bergetar
• Medium perambatan (zat perantara), misalnya udara, air, atau padat
• Penerima bunyi, yaitu telinga atau alat pendengar

Bunyi tidak dapat merambat di ruang hampa karena tidak memiliki medium.

C. Macam-macam Bunyi Berdasarkan Frekuensinya

1. Infrasonik

Bunyi infrasonik adalah bunyi yang memiliki frekuensi kurang dari 20 Hz.

Contoh:

• Bunyi gempa bumi
• Bunyi komunikasi gajah dan paus

2. Audiosonik (Audibel)

Bunyi audiosonik adalah bunyi yang memiliki frekuensi antara 20 Hz sampai 20.000 Hz dan dapat didengar manusia.

Contoh:

• Bunyi suara manusia
• Bunyi alat musik

3. Ultrasonik

Bunyi ultrasonik adalah bunyi yang memiliki frekuensi lebih dari 20.000 Hz.

Contoh:

• Bunyi navigasi kelelawar
• USG (Ultrasonografi)
• Pendeteksi jarak (sonar)

D. Nada

Nada adalah bunyi yang memiliki frekuensi teratur. Tinggi rendahnya nada ditentukan oleh besar kecilnya frekuensi bunyi.

• Frekuensi besar → nada tinggi
• Frekuensi kecil → nada rendah

E. Resonansi

Resonansi adalah peristiwa ikut bergetarnya suatu benda akibat pengaruh getaran benda lain yang memiliki frekuensi sama atau hampir sama.

Contoh resonansi:

• Dua garpu tala dengan frekuensi sama
• Kotak gitar yang memperkuat bunyi senar

F. Hukum Mersenne

Hukum Mersenne menyatakan bahwa frekuensi bunyi pada dawai dipengaruhi oleh:

• Panjang dawai
• Tegangan dawai
• Massa jenis dawai

Secara matematis, hukum Mersenne dinyatakan dengan rumus:

$$ f = \frac{1}{2L} \sqrt{\frac{F}{\mu}} $$

Keterangan:

• \( f \) = frekuensi bunyi (Hz)
• \( L \) = panjang dawai (m)
• \( F \) = gaya tegangan dawai (N)
• \( \mu \) = massa jenis linear dawai (kg/m)

G. Cepat Rambat Bunyi

Cepat rambat bunyi adalah jarak yang ditempuh bunyi setiap satu satuan waktu. Cepat rambat bunyi bergantung pada jenis medium perambatannya.

Rumus cepat rambat bunyi:

$$ v = \lambda \times f $$

Contoh:

Jika panjang gelombang bunyi 0,5 m dan frekuensi 680 Hz, maka:

$$ v = 0{,}5 \times 680 = 340\,m/s $$

H. Pemantulan Gelombang Bunyi

Pemantulan gelombang bunyi adalah peristiwa kembalinya bunyi setelah mengenai suatu penghalang atau bidang pantul. Pemantulan bunyi terjadi karena bunyi merupakan gelombang yang dapat dipantulkan.

1. Jenis-jenis Pemantulan Bunyi

• Gema, yaitu bunyi pantul yang terdengar jelas setelah bunyi asli. Gema terjadi jika jarak bidang pantul cukup jauh (lebih dari 17 m).
• Gaung, yaitu bunyi pantul yang datang hampir bersamaan dengan bunyi asli sehingga bunyi terdengar kurang jelas.

2. Manfaat Pemantulan Bunyi

• Menentukan kedalaman laut (SONAR)
• Mengukur jarak tebing atau jurang
• Membantu navigasi hewan seperti kelelawar dan lumba-lumba

Rumus Pemantulan Bunyi (Gema)

Jarak sumber bunyi ke bidang pantul dapat dihitung dengan rumus:

$$ s = \frac{v \times t}{2} $$

Keterangan:

• \( s \) = jarak bidang pantul (m)
• \( v \) = cepat rambat bunyi (m/s)
• \( t \) = waktu bunyi pergi dan kembali (s)

Contoh Soal:

Bunyi pantul terdengar 2 sekon setelah bunyi asli dipancarkan. Jika cepat rambat bunyi di udara adalah 340 m/s, tentukan jarak tebing tersebut!

Penyelesaian:

$$ s = \frac{v \times t}{2} $$ $$ s = \frac{340 \times 2}{2} $$ $$ s = 340 \text{ m} $$

Jadi, jarak tebing adalah 340 meter.

I. Untuk memperkuat pemahaman materi Gelombang, kerjakan soal latihan berikut ini!