energi dan intensitas bunyi

Intensitas bunyi, kenyaringan dan tingkat intensitas bunyi

Ketika gelombang merambat, gelombang tersebut memindahkan energi dari satu tempat ke tempat yang lain. Misalnya kita tinjau gelombang pada tali… Jika kita menggerakan tali naik turun secara teratur maka akan timbul gelombang yang merambat sepanjang tali tersebut… ketika merambat sepanjang tali, gelombang membawa atau memindahkan sejumlah energi dari satu bagian tali ke bagian tali yang lain. Energi pada tali sebenarnya merupakan energi kinetik dan energi potensial elastis yang dimiliki tali ketika berosilasi di sekitar posisi setimbang. Gelombang pada tali merupakan contoh gelombang satu dimensi…

Apabila kita membicarakan gelombang satu dimensi maka lebih penting jika kita membahas energi. Sebaliknya jika kita membicarakan gelombang tiga dimensi maka lebih penting jika kita membahas intensitas. Yang dimaksudkan dengan gelombang tiga dimensi adalah gelombang yang merambat ke segala arah. Misalnya gelombang bunyi… jika dirimu berbicara maka orang yang berada di depan, belakang, samping kiri, samping kanan, di atas atau di bawah ;) bisa mendengar pembicaraanmu. Hal ini dikarenakan gelombang bunyi merambat ke segala arah… ketika merambat, gelombang bunyi juga membawa sejumlah energi… btw, karena arah perambatan gelombang bunyi ke segala arah maka lebih penting jika kita membahas intensitas. Yang dimaksudkan dengan intensitas adalah energi yang dibawa oleh gelombang per satuan waktu, melalui satu satuan luas yang tegak lurus dengan arah perambatan gelombang. Energi per satuan waktu adalah daya karenanya bisa dikatakan bahwa intensitas merupakan daya yang dibawa oleh gelombang, melalui satu satuan luas yang tegak lurus dengan arah perambatan gelombang.

Intensitas bunyi

Untuk membantumu lebih memahami intensitas, kita andaikan sumber bunyi berada pada pusat sebuah bola. Dari pusat bola, gelombang bunyi akan merambat ke segala arah… Karena merambat ke segala arah maka arah perambatan gelombang bunyi pasti tegak lurus melewati setiap satuan luas permukaan bola tersebut. Ketika merambat, gelombang bunyi membawa energi… Energi yang dibawa oleh gelombang per satuan waktu, melalui satu satuan luas yang tegak lurus dengan arah perambatan gelombang dikenal dengan julukan intensitas. Karena energi per satuan waktu adalah daya maka bisa dikatakan bahwa intensitas merupakan daya yang dibawa oleh gelombang, melalui satu satuan luas yang tegak lurus dengan arah perambatan gelombang. Apabila sumber bunyi tersebut memancarkan gelombang bunyi secara seragam ke segala arah maka energi yang dibawa gelombang juga akan terbagi secara merata pada permukaan bola. Misalnya jari-jari bola adalah r, luas permukaan bola = L = 4phi r2 dan daya yang dibawa gelombang adalah P maka intensitas gelombang bisa dinyatakan melalui persamaan :

Dari persamaan ini tampak bahwa intensitas gelombang bunyi (I) berbanding terbalik dengan kuadrat jarak (r2). Ini berarti semakin jauh suatu tempat dari sumber bunyi maka semakin kecil intensitas gelombang bunyi tersebut. Persamaan intensitas gelombang bunyi yang lebih mendetail sudah diturunkan dalam pokok bahasan energi, daya dan intensitas gelombang.

Satuan sistem internasional daya adalah Joule/detik. Nama lain dari Joule/detik adalah Watt (menghargai jasa om James watt). Sebaliknya satuan sistem internasional luas adalah meter kuadrat (m2). Dengan demikian, satuan sistem internasional Intensitas adalah watt per meter kuadrat (W/m2).

Kenyaringan dan tingkat intensitas

Kenyaringan menyatakan keras atau lembutnya bunyi… misalnya bunyi teriakan lebih keras dibandingkan dengan bisikan. Dalam hal ini bunyi teriakan lebih nyaring dibandingkan bunyi bisikan. Besaran fisika yang berkaitan langsung dengan kenyaringan adalah intensitas. Telinga manusia secara rata-rata bisa mendengar bunyi yang memiliki intensitas paling rendah sekitar 10-12 W/m2 (disebut juga ambang pendengaran. Intensitas di bawah ini tdk bisa didengar) dan paling tinggi sekitar 1 W/m2 (disebut juga ambang rasa sakit karena bunyi dengan intensitas sebesar ini menimbulkan rasa sakit bagi sebagian besar orang). Perhatikan bahwa jangkauan intensitas gelombang bunyi yang bisa didengar manusia dari intensitas terendah hingga tertinggi adalah sekitar 1012 W/m2 = 1 triliun W/m2. Sangat lebar…

Untuk menghasilkan bunyi yang kenyaringannya 2 kali lebih besar dibutuhkan bunyi yang intensitasnya sekitar 10 kali lipat. Misalnya bunyi yang intensitasnya 10-4 W/m2 terdengar 2 kali lebih nyaring dibandingkan dengan bunyi yang intensitasnya 10-5 W/m2. Bunyi yang intensitasnya 10-5 W/m2 terdengar 2 kali lebih nyaring dibandingkan dengan bunyi yang intensitasnya 10-6 W/m2. Bunyi yang intensitasnya 10-4 W/m2 terdengar 4 kali lebih nyaring dibandingkan dengan bunyi yang intensitasnya 10-6 W/m2.

Karena jangkauan intensitas yang bisa dideteksi oleh telinga sangat lebar (sekitar 1 triliun W/m2) dan kenyaringan bunyi yang didengar tidak berubah secara langsung terhadap intensitas tetapi mendekati logaritmik maka tingkat intensitas bunyi dinyatakan dengan skala logaritmik. Secara matematis, tingkat intensitas bunyi dinyatakan melalui persamaan :

Satuan sistem internasional untuk tingkat intensitas adalah desibel (dB). 10 desibel = 1 bel. Kata bel berasal dari nama Alexander Graham Bell (1847 – 1922), penemu telepon.


Intensitas dan Taraf Intensitas
1. Intensitas Bunyi

Besamya energi gelombang yang melewati suatu permukaan disebut dengan intensitas gelombang. Intensitas gelombang (0 didefinisikan sebagai jumlah energi gelombang per satuan waktu (daya) per satuan luas yang tegak lurus terhadap arah rambat gelombang. Hubungan antara daya, luas, dan intensitas memenuhi persamaan

I= P/A

'
'Dengan :
P = daya atau energy gelombang per satuan waktu (Watt)
A = luas bidang (m2)
I = intensitas gelombang (Wm-2)

Jika sumber gelombang berupa sebuah titik yang memancarkan gelombang serba sama ke segala arah dan dalam medium homogen, luas bidang yang sama akan memiliki intensitas gelombang sama. Intensitas gelombang pada bidang permukaan bola yang memiliki jari-jari R memenuhi persamaan berikut.

I= P/A= P/(4πR2 )

Dari persamaan diatas , dapat dilihat bahwa jika gelombang berupa bunyi, intensitas bunyi berbanding terbalik dengan kuadrat jarak sumber bunyi tersebut ke bidang pendengaran. Batas intensitas bunyi yang bisa didengar telinga manusia normal antara lain sebagai berikut:

1) Intensitas terkecil yang masih dapat menimbulkan rangsangan pendengaran pada telinga manusia adalah sebesar 10-12Wm-2 pada frekuensi 1.000 Hz dan disebut intensitas ambang Pendengaran.

2) Intensitas terbesar yang masih dapat diterima telinga manusia tanpa rasa sakit adalah sebesar 1 Wm-2. Jadi, batasan pendengaran terendah pada manusia adalah 10 -12 Wm-2 dan batasan pendengaran tertinggi pada manusia adalah 1 Wm-2.


2. Tinggi Nada

Frekuensi yang dihasilkan oleh suatu sumber bunyi dapat diamati pada layar osiloskop. Tampak pada Gambar dibawah ini, bunyi dengan frekunsi rendah menghasilkan bentuk gelombang yang kurang rapat. Bunyi dengan frekuensi rendah menghasilkan bentuk gelombang yang kurang rapat. Bunyi dengan frekuensi tinggi menghasilkan bentuk gelombang yang lebih rapat.

Telinga manusi normal dapat mendengar bunyi yang frekuensinya antara 20 Hz sampai dengan 20.000Hz. diluar batas – batas frekuensi bunyi tersebut manusia tidak dapat mendengarnya. Frekuensi getaran dibawah 20 Hz disebut gelombang infrasonik. Telinga manusia tidak mampu mendengar frekuensi infrasonic . frekuensi gelombang bunyi yang melebihi batas pendengaran manusia, yaitu frekuensi diatas 20.000Hz, disebut gelombang ultrasonik.
Amplitudo adalah simpangan maksimum dari suatu gelombang yang akan memengaruhi kuat lemahnya bunyi. Semakin besar energy yang dipancarkan oleh suatu sumber getar , semakin kuat bunyi yang didengar. Jadi, kuat lemahnya suatu bunyi bergantung pada besar kecilnya amplitude gelombang.

Dapat ditulis dengan persamaan sebagai berikut:
I1 ∶ I2= P/A1 ∶ P/A2 = I/(4πr12 ) ∶ I/(4πr22 )

I1: I2 = I/r12 ∶ I/r22


Dengan :
I = intensitas bunyi atau kuat lemah bunyi (Wm-2)
P = daya yang dipancarkan sumber bunyi (watt)
r = jarak sumber bunyi ke pengamat (meter)

3. Taraf Intensitas Bunyi

Berkas:Efdop.gif

Kepekaan telinga manusia normal terhadap intensitas bunyi memiliki dua ambang, yaitu ambang pendengaran dan ambang rasa sakit. Bunyi dengan intensitas di bawah ambang pendengaran tidak dapat didengar. Intensitas ambang pendengaran bergantung pada frekuensi yang dipancarkan oleh sumber bunyi. Frekuensi yang dapat didengar oleh telinga manusia normal adalah antara 20 Hz sampai dengan 20 kHz. Di luar batas frekuensi tersebut , anda tidak dapat mendengarnya.
Telah diketahui bahwa batas intensitas bunyi yang dapat merangsang pendengaran manusia berada antara 10-12 Wm-2 dan 1 Wm-2. Untuk melihat bilangan yang lebih riil, dipakai skala logaritma yaitu logaritma perbandingan antara intensitas bunyi dan harga ambang intensitas bunyi yang anda dengar, dan disebut dengan taraf intensitas (TI). Hubungan antara I dan TI dinyatakan dengan persamaan.

TI=10 log I/I_θ
Dengan
Iθ = ambang intensitas endengaran = 10-12 Wm-2
I = intensitas bunyi (Wm-2)
TI = taraf intensitas (dB)


efek dopler
Efek Doppler, dinamakan mengikuti tokoh fisika, Christian Andreas Doppler, adalah perubahan frekuensi atau panjang gelombang dari sebuah sumber gelombang yang diterima oleh pengamat, jika sumber suara/gelombang tersebut bergerak relatif terhadap pengamat/pendengar. Untuk gelombang yang umum dijumpai, seperti gelombang suara yang menjalar dalam medium udara, perhitungan dari perubahan frekuensi ini, memerlukan kecepatan pengamat dan kecepatan sumber relatif terhadap medium di mana gelombang itu disalurkan.

Efek Doppler total, f, dapat merupakan hasil superposisi dari gerakan sumber dan/atau gerakan pengamat, sesuai dengan rumusan berikut:

f = \left( \frac{v + v_r}{v + v_{s}} \right) f_0 \,

di mana

v \; adalah kecepatan gelombang dalam medium
v_{s} \, adalah kecepatan sumber gelombang relatif terhadap medium; positif jika pengamat mendekati sumber gelombang/suara.
v_{r} \, adalah kecepatan pengamat (receiver) relatif terhadap medium; positif jika sumber menjauhi pengamat.