Gelombang Bunyi: Pengertian, Sumber, Sifat, Rumus, Contoh & Soal

Gelombang bunyi adalah jenis gelombang mekanik yang dalam pergerakannya, gelombang membutuhkan medium agar bisa merambat. Selain bunyi, gelombang pada tali dan gelombang permukaan air adalah jenis gelombang mekanik.

Pengertian Gelombang Bunyi

Gelombang bunyi merupakan energi dalam bentuk gelombang yang merambat melewati suatu medium. Oleh karena itu gelombang bunyi dikategorikan sebagai gelombang mekanik karena membutuhkan medium untuk merambat.

Bunyi merambat dengan cara memindahkan energinya dari satu molekul ke molekul medium lainnya tempat bunyi merambat. Cepat rambat bunyi sangat dipengaruhi oleh medium tempat bunyi itu merambat. Sehingga pada medium berbeda maka cepat rambat bunyi akan berbeda pula.

Cepat rambat bunyi di medium yang lebih rapat jarak antar molekulnya akan lebih cepat perpindahan energinya. Oleh karena itu gelombang bunyi akan merambat lebih cepat di medium zat padat, kemudian medium cair dan gas secara berturut-turut.

Bunyi atau suara yang biasa kita dengar merupakan hasil dari benda bergetar sebagai sumber bunyi yang kemudian merambat di udara atau medium lain misalnya air ataupun zat padat. Arah rambat gelombang bunyi searah sehingga dikategorikan sebagai gelombang longitudinal.

Perambatan getaran dari bunyi membentuk pola renggangan dan juga rapatan yang merupakan karakteristik gelombang longitudinal.

Sumber Bunyi

Agar bunyi dapat didengar oleh manusia, maka bunyi tersebut harus memenuhi tiga syarat yakni terdapat sumber bunyi, medium perambatan serta penerima gelombang atau pendengar. Sumber bunyi berpengaruh terhadap karakteristik bunyi yang dihasilkan atau warna bunyi tersebut.

Saat seseorang berbicara maka tenggorokan akan terasa bergetar. Saat senar gitar dipetik maka bunyi dari gitar pun dapat keluar. Sementara ketika tenggorokan tidak bergetar dan senar gitar diam maka tidak ada bunyi yang keluar. Dari sini dapat disimpulkan bahwa sumber bunyi adalah getaran.

Saat suatu benda bergetar, maka benda tersebut akan turut menggetarkan udara di sekitarnya sehingga udara juga ikut bergetar.  

Energi Gelombang

Seperti yang sudah diketahui sebelumnya bahwa pada gelombang bunyi, energi bunyi tersebut dipindahkan dari satu molekul ke molekul lain dari medium rambat bunyi. Dengan cara ini, maka bunyi bisa didengar oleh manusia. Oleh karena itu, semua gelombang bunyi pasti mengantarkan energi. 

Penerima Gelombang

Penerima gelombang disebut sebagai receiver.

Contoh Gelombang Bunyi

Jenis-jenis gelombang bunyi dibedakan berdasarkan rentang frekuensinya, yakni gelombang infrasonik, audiosonik dan ultrasonik.

Infrasonik

Gelombang infrasonic adalah jenis gelombang bunyi yang rentang frekuensinya kurang dari 20 Hz. Rentang gelombang infrasonik tidak dapat didengar oleh manusia pada umumnya. Gelombang bunyi infrasonik hanya dapat didengar oleh hewan tertentu saja seperti laba-laba, anjing, gajah, jangkrik dan hiu.

Gelombang bunyi infrasonik dimanfaatkan untuk membantu mendeteksi gempa bumi pada alat seismometer.

Audiosonik

Gelombang bunyi audiosonik adalah gelombang bunyi dengan rentang frekuensi yang dapat didengar oleh telinga manusia. Rentang frekuensi gelombang audiosonik adalah 20 sampai 20.000 Hz.

Ultrasonik

Gelombang bunyi ultrasonic adalah gelombang bunyi yang memiliki frekuensi paling tinggi yakni lebih dari 20.000 Hz atau 20 kHz. Bunyi gelombang ultrasonic yang sangat tinggi membuat bunyinya tidak dapat didengar oleh telinga manusia.

Gelombang bunyi ultrasonic hanya dapat didengar oleh hewan lumba-lumba dan kelelawar. Aplikasi gelombang bunyi ultrasonic pada alat Ultrasonografi atau USG yang dimanfaatkan untuk melihat kondisi janin di dalam rahim.

Sifat Gelombang Bunyi

Bunyi yang merupakan gelombang longitudinal memiliki beberapa sifat dasar yang harus dipahami yakni efek doppler, pemantulan bunyi, dan sebagainya.

• Efek Doppler

Efek Doppler adalah sifat gelombang bunyi yang berhubungan dengan frekuensi bunyi yang terdengar serta cepat rambat bunyi. Ketika sumber bunyi serta pendengar bunyi saling bergerak secara relative, maka frekuensi bunyi yang didengar oleh sumber bunyi dan pendengar adalah sama.

Berikut adalah rumus efek Doppler:

Keterangan:

fp = frekuensi yang sampai ke pendengar (Hz)
fs = frekuensi sebenarnya dari sumber (Hz)
v = cepat rambat bunyi (m/s)
vp = kecepatan pendengar (m/s)
vs = kecepatan sumber (m/s)

• Pemantulan Bunyi

Bunyi dapat dipantulkan oleh benda padat yang ada di depannya. Bunyi pantul ada tiga jenis yakni gaung atau kerdam, gema dan bunyi pantul yang memperkuat bunyi asli.

• Pembiasan

Pembiasan terjadi jika gelombang bunyi merambat di dua medium berbeda. Misal dari medium udara ke medium cair maka bunyi akan dibelokkan.

• Interferensi

Interferensi merupakan perpaduan dari dua gelombang bunyi berbeda yang berinteraksi di medium yang sama.

Rumus Gelombang Bunyi

Rumus gelombang bunyi terdiri dari rumus cepat rambat bunyi, frekuensi bunyi serta panjang gelombang.

• Cepat Rambat Bunyi

Rumus gelombang bunyi yang penting untuk diketahui adalah rumus cepat rambat gelombang bunyi sebagai berikut:

v = s/t

Keterangan:

v = cepat rambat bunyi (m/s)
t = waktu tempuh gelombang bunyi (s)
s = jarak yang ditempuh oleh gelombang bunyi (m)

• Frekuensi Bunyi dan Panjang Gelombang

Bunyi yang merupakan gelombang mempunyai karakteristik frekuensi. Frekuensi merupakan jumlah gelombang atau getaran yang dialami dalam satu satuan waktu. Frekuensi dari gelombang bunyi berbanding terbalik dengan panjang gelombang bunyi dan berbanding lurus terhadap cepat rambat bunyi.

f = v/λ atau bisa juga v = f . λ

Keterangan:

v = cepat rambat gelombang bunyi (m/s)
f = frekuensi gelombang bunyi (Hz)
λ = panjang gelombang (m)

• Taraf Intensitas Bunyi

Intensitas bunyi bisa dihitung menggunakan rumus berikut:

I = P/A
TI = 10 log (I/Io)

Keterangan:

I = Intensitas bunyi (W/m²)
TI = Taraf intensitas (dB)
Io = Intensitas ambang bunyi (W/m²)
A = Luas area (m²)
P = Daya dari sumber (W)

Contoh Soal Gelombang Bunyi

• Soal 1

Suara petir terdengar setelah 4 detik sebelumnya tampak kilatan cahaya di langit. Apabila cepat rambat bunyi di tempat tersebut adalah 347 m/s. Tentukan berapakah jarak orang yang ada di tempat tersebut ke tempat terjadinya petir?

• Soal 2

Gelombang bunyi yang merambat di udara mempunyai kecepatan 300 m/s. Apabila panjang gelombang bunyi tersebut adalah 30 cm, tentukan berapakah frekuensi dari gelombang bunyi tersebut?

Memahami konsep gelombang bunyi sangat penting untuk menunjang kehidupan sehari-hari. Aplikasi dari konsep gelombang bunyi yakni desain ruangan yang kedap suara, pengukuran jarak suatu benda di bawah laut dan sebagainya.