IPA · Bab 10 Gelombang dan Bunyi

Rinie Pratiwi

24/08/2021 14:36:00

SMP 8 KTSP

Daftar Isi

Bab 1 Pertumbuhan dan Perkembangan Manusia Bab 2 Sistem Gerak pada Manusia Bab 3 Sistem Pencernaan Manusia Bab 4 Sistem Pernapasan dan Peredaran Darah Manusia Bab 5 Sistem Kehidupan Tumbuhan Bab 6 Partikel partikel Materi Bab 7 Bahan Kimia dalam Kehidupan Bab 8 Gaya dan Tekanan Bab 9 Energi dan Usaha Bab 10 Gelombang dan Bunyi Bab 10 Cahaya dan Alat Optik

Halaman

Bab 10

Gelombang dan Bunyi

299

Gelombang dan Bunyi

BAB 10

A. Getaran

B. Gelombang

C. Apakah Bunyi Itu?

D. Ciri-ciri Fisik Bunyi

E. Pemanfaatan Bunyi

Perception Sound Wave in Submarines

Sumber: http://www.sics.se.

300

IPA SMP

Kelas VIII

Peta Konsep

Bab 10

Gelombang dan Bunyi

301

Peta Konsep

302

IPA SMP

Kelas VIII

Riak-riak air dan bunyi tampaknya dua gejala yang tidak ada keterkaitannya. Dalam

bab ini kamu akan mempelajari bahwa keduanya memiliki keterkaitan ciri-ciri fisiknya.

Setelah mempelajari bab ini, kamu diharapkan mampu mendeskripsikan getaran, yang

menjadi dasar bagi timbulnya gejala gelombang. Selanjutnya kamu akan mempelajari ciri

fisis gelombang serta berbagai aspek tentang bunyi. Sebagai langkah awal, marilah kita

selidiki apa yang menyebabkan adanya bunyi dengan melakukan

Kegiatan Penyelidikan

berikut ini.

Pengamatan:

Bagaimana panjang penggaris yang menjulur itu mempengaruhi bunyi yang kamu

dengar? Cobalah menggerakkan penggaris itu sehingga memperoleh bunyi yang berbeda-

beda.

Membuat Bunyi dengan Penggaris

1. Pegang salah satu ujung penggaris logam tipis, penggaris plastik atau penggaris kayu

dengan kuat di tepi meja. Biarkan ujung lain menjulur sedikit melebihi tepi meja.

2. Pelan-pelan tarik ke bawah dan lepaskan ujung penggaris yang bebas. Apakah yang

kamu lihat dan dengar?

3. Perpanjanglah ujung penggaris yang menjulur itu, dan ulangi percobaan beberapa kali.

Apakah kamu mendengar bunyi yang berbeda?

Gelombang dan

Bunyi

BAB

1 0

Sifat Zat

Kegiatan Penyelidikan

Sumber: Dok. Penulis.

Dalam buku Jurnal IPA-mu, tulislah

paragraf tentang bagaimana

menggerakkan penggaris untuk

mendapatkan bunyi yang berbeda-

beda.

Bab 10

Gelombang dan Bunyi

303

Seperti yang telah kamu amati dalam

Kegiatan

Penyelidikan,

ujung penggaris yang kamu tarik ke

bawah dan kamu lepaskan tersebut bergetar. Getaran

adalah gerak bolak-balik melalui titik kesetimbangan.

Perhatikan kursi ayunan yang diduduki seorang anak

pada

Gambar 10.1

. Pada saat kursi ayunan tersebut

belum disimpangkan, posisi kursi ada di titik O. Titik O

ini disebut titik kesetimbangan. Apabila kursi itu kamu

tarik hingga posisi A, lalu kamu lepas, maka kursi

tersebut akan bergerak bolak-balik melalui titik-titik

A,O,B,O,A,O, dan seterusnya. Kursi ayunan tersebut

dikatakan bergetar, dan gerak ayunan ini adalah contoh

getaran. Contoh getaran yang lain adalah getaran batang

penggaris dan getaran bandul pada ujung pegas.

Tunjukkan contoh-contoh lain getaran!

Anak dan kursi ayunan akan bergerak

bolak-balik, atau bergetar, melalui titik O.

titik

kesetimbangan

Gambar 10.1

Sumber: Dok. Penulis.

Getaran

Kata-kata IPA

getaran

simpangan

amplitudo

periode

frekuensi

resonansi

304

IPA SMP

Kelas VIII

Kursi ayunan yang bergetar memiliki kemampuan

untuk bergerak, yakni bergerak bolak-balik. Setiap benda

yang memiliki kemampuan untuk bergerak pastilah

memiliki energi. Jadi pada hakekatnya getaran adalah

suatu perwujudan energi. Energi getaran kursi ayunan

itu berasal dari energi yang kamu kerahkan untuk

menyimpangkan kursi itu dari titik kesetimbangannya.

Amplitudo Suatu Getaran

Gambar 10.1

dapat disederhanakan menjadi

Gambar 10.2

. Titik O adalah titik kesetimbangan.

Jarak antara benda yang bergetar dengan titik

kesetimbangan disebut simpangan. Misalkan

suatu ketika beban yang bergetar berada di

posisi C, dan jarak CO adalah 3 cm. Maka

simpangan getaran pada saat itu adalah 3 cm.

Simpangan terbesar getaran pada

Gambar 10.2

adalah jarak OA atau OB.

Simpangan terbesar ini disebut amplitudo

suatu getaran. Misalnya, jarak OB pada

Gambar 10.2

adalah 5 cm. Maka amplitudo

getaran itu 5 cm.

Bagaimana cara yang kamu lakukan

untuk memperbesar amplitudo getaran

itu? Tentu saja kamu harus mengerahkan

energi untuk memperbesar simpangan

maksimum beban itu. Jadi amplitudo suatu

getaran berkaitan erat dengan energi getaran

tersebut. Jika amplitudo suatu getaran besar, maka

energi getarannya juga besar. Sebaliknya jika amplitudo

suatu getaran kecil, maka energi getarannya juga kecil.

Periode Suatu Getaran

Perhatikan lagi bagan getaran ayunan pada

Gambar

10.2

. Gerakan beban tersebut akan melewati titik-titik

A,O,B,O,A,O, dan seterusnya. Yang dimaksud dengan satu

getaran adalah satu lintasan tertutup, yakni lintasan

gerakan yang kembali ke tempat semula. Satu getaran pada

Gambar 10.2

adalah lintasan beban melalui titik-titik A,

O, B, O, A, atau O, B, O, A, O, atau B, O, A, O, B.

Gambar 10.2

Bagan getaran ayunan.

Menunjukkan

apakah jarak OB? jarak OC?

simpangan

Bab 10

Gelombang dan Bunyi

305

Penggunaan Matematika

Waktu yang diperlukan untuk melakukan satu getaran

disebut periode, dilambangkan dengan

. Periode diukur

dalam satuan sekon. Misalkan untuk melakukan 1 getaran

diperlukan waktu 0,5 sekon, maka

= 0,5 sekon.

Frekuensi Suatu Getaran

Apabila kamu menggetarkan ujung penggaris yang

menjulur melebihi tepi meja beberapa kali dengan panjang

yang berbeda-beda, kamu akan melihat bahwa banyaknya

getaran tiap sekonnya berbeda pula. Banyaknya getaran

yang terjadi setiap sekon disebut frekuensi getaran. Besar

frekuensi getaran ujung penggaris tersebut berbeda dengan

frekuensi getaran sayap lebah pada

Gambar 10.3.

Satuan frekuensi (

) adalah 1/sekon, disebut juga hertz

atau Hz, untuk menghormati ilmuwan Jerman Heinrich

Hertz. Frekuensi 1000 hertz disebut juga 1 kilohertz atau 1

kHz.

Hubungan frekuensi dengan periode suatu getaran

adalah:

Cermati contoh di bawah ini agar kamu dapat memahami

hubungan frekuensi dan periode. Selanjutnya kamu

kerjakan soal latihan.

Hubungan Frekuensi dan Periode

Soal Contoh:

Sebuah beban pada pegas bergetar dengan periode

0,05 sekon. Berapakah frekuensi getaran tersebut?

Langkah-langkah Pemecahan Masalah

1. Apa yang diketahui? periode (T) = 0,05 s.

2. Apa yang tidak diketahui? frekuensi (

)

3. Pilih rumusnya:

4. Penyelesaian:

1/0,05 Hz = 20 Hz.

f =

Gambar 10.3

Pada saat terbang, sayap-sayap lebah

bergetar dengan frekuensi yang cukup

tinggi, hingga kamu dapat mendengar

bunyinya.

Gambar 10.4

Gaya yang bekerja pada balok yang

bergetar.

( a) Balok pada posisi setimbang.

(b) Ketika pegas teregang, pegas menarik

balok.

( c ) Ketika pegas mampat, pegas mendorong

balok.

(b)

(c)

(a)

Sumber: Dok. Penulis.

f =

Soal Latihan:

Hitunglah frekuensi sebuah

getaran penggaris jika

periodenya 0,02 sekon.

306

IPA SMP

Kelas VIII

Resonansi

Perhatikan orang yang mendorong anak yang sedang

berayun pada

Gambar 10.5

. Bagaimanakah dorongan

orang itu, agar amplitudo ayunan bertambah besar?

Orang itu harus mendorong ke arah gerak ayunan dan

menyesuaikan dorongannya dengan frekuensi ayunan.

Peristiwa semacam ini disebut resonansi. Resonansi

adalah turut bergetarnya sebuah benda akibat getaran

benda lain. Akibat resonansi berupa membesarnya

amplitudo getaran benda itu.

Peristiwa resonansi berperan penting dalam

kehidupan kita. Kamu dapat mendengar bunyi, karena

telingamu beresonansi dengan bunyi itu. Pernahkah

kamu memutar

tuner

radiomu untuk mencari

pemancar radio kesukaanmu? Pada saat itu

berarti kamu berupaya agar radiomu

beresonansi dengan frekuensi pemancar itu.

Peristiwa resonansi tidak selalu

menguntungkan. Pada tahun 1831 sebuah

jembatan gantung di Inggris runtuh karena

beresonansi dengan derap sepatu pasukan yang

berbaris di atasnya! Perhatikan

Gambar 10.1

Jembatan Tahoma di Amerika Serikat runtuh

pada tahun 1940 karena jembatan itu beresonansi

dengan hembusan angin kencang.

Gambar 10.5

Agar amplitudo ayunan anak bertambah besar,

orang itu harus menyesuaikan dorong-annya

dengan frekuensi ayunan itu.

Gambar 10.6

Pada tahun 1940 Jembatan Tahoma di Amerika

Serikat runtuh karena jembatan itu

beresonansi dengan hembus-an angin

kencang

Gaya Pada Getaran

Telah kita ketahui bahwa benda yang bergetar akan

bergerak bolak-balik. Kita telah mengetahui pula bahwa

gaya dapat menyebabkan arah gerak berubah. Gaya

seperti apakah yang menyebabkan benda bergetar?

Agar sebuah benda bergetar, pada benda tersebut

harus bekerja gaya pemulih. Gaya pemulih adalah gaya

yang selalu mendorong atau menarik benda ke titik

kesetimbangannya. Perhatikan getaran balok pada ujung

pegas pada

Gambar 10.4

. Jika balok berada di kiri titik

kesetimbangan, pegas memampat dan mendorong balok

ke kanan. Sebaliknya jika balok di kanan titik

kesetimbangan, pegas meregang dan menarik balok ke

kiri. Gaya pemulih pada pegas yang bergetar ini berupa

gaya pegas.

Sumber: Dok. Penulis.

Sumber: http://www.a.abcnews.com/Technology.

Bab 10

Gelombang dan Bunyi

307

Masalah

apatkah kamu menemukan

periode

dan

frekuensi

sebuah getaran?

Apakah

periode

sebuah ayunan

dipengaruhi oleh besar

amplitudonya

Hipotesis

Rumuskan sebuah hipotesis

untuk memperkirakan bagaimana

besar periode ayunan bila

amplitudonya semakin kecil

Alat dan Bahan yang mungkin

Bandul ayunan

Penggaris

Benang

Stopwatch

atau arloji

Statif dan klem

Petunjuk Keselamatan

Hati-hatilah bila menggunakan benda

tajam untuk memotong benang. Ikat

bandul erat-erat dengan benang.

Sumber: Dok. Penulis.

Merancang Percobaanmu Sendiri

Periode dan Frekuensi Getaran Sebuah

Ayunan

Seperti yang telah kamu pelajari, setiap getaran memiliki amplitudo dan

periode tertentu. Amplitudo suatu getaran menentukan besarnya energi

getaran tersebut. Sedangkan periode menunjukkan waktu yang diperlukan

untuk melakukan satu getaran.

Ke gi atan 10.1

PERSIAPAN

308

IPA SMP

Kelas VIII

1. Dalam satu kelompok, sepakatlah dan

tuliskan rumusan hipotesis kelompok-

mu.

2. Susunlah langkah-langkah yang akan

kamu gunakan untuk menguji hipo-

tesismu.

3. Dapatkan alat/bahan yang kamu

butuhkan. Rancanglah tabel datanya.

Mengecek Rencana

1. Pastikan dalam rencanamu menyer-

takan cara mengukur amplitudo

getaran. Putuskan siapa yang bertugas

mengukur amplitudo.

2. Pengukuran periode sebaiknya

dilakukan dengan mengukur waktu

untuk melakukan 10 getaran dalam

satuan sekon. Apabila waktu ini kamu

bagi 10, kamu akan dapatkan

periodenya.

3. Pengukuran waktu sebaiknya dimulai

ketika bandul sudah mengayun stabil.

Putuskan siapa yang bertugas

mengukur waktunya.

4. Berapa kalikah sebaiknya pengukuran

periode dengan amplitudo yang

berbeda dilakukan?

5. Yakinlah bahwa gurumu menyetujui

rencanamu dan kamu telah

memasukkan saran beliau d

alam

rencanamu

1. Lakukan percobaan sesuai rencana.

2. Selama percobaan, tulislah hasil

pengamatanmu.

Analisis dan Penerapan

1. Berdasarkan data percobaanmu,

simpulkan

apakah periode getaran

sebuah ayunan itu dipengaruhi

amplitudonya?

Prediksikan

apa yang terjadi dengan

periode getaran sebuah ayunan bila

amplitudo ayunan itu be

rubah.

3. Amplitudo sebuah getaran bandul

ayunan makin lama makin kecil.

Apakah frekuensinya juga semakin

kecil? Jelaskan mengapa begitu, atau

tidak begitu.

MERENCANAKAN PERCOBAAN

MELAKUKAN PERCOBAAN

Selanjutnya

Apa yang terjadi jika panjang tali

diubah? Cobalah rancang dan

lakukan percobaan untuk

mengetahui pengaruh panjang

tali terhadap periode getaran

sebuah ayunan

Bab 10

Gelombang dan Bunyi

309

Gambar 10.7

Jam bandul ini memanfaatkan kenyataan

bahwa besar periode ayunan tetap walaupun

amplitudonya mengecil.

Jam Antik

Seperti yang telah kamu pelajari dalam kegiatan di

atas, periode sebuah ayunan tidak bergantung pada

besarnya amplitudo ayunan tersebut. Dengan kata lain

walaupun amplitudo ayunan tersebut mengecil, tetapi

periode ayunan tetap.

Mungkin di rumahmu masih terdapat jam bandul

antik yang ada ayunannya, seperti diperlihatkan pada

Gambar 10.7

. Jam ini memanfaatkan prinsip periode

ayunan tidak bergantung amplitudo seperti di atas.

Akibat gesekan dengan udara dan putaran jarum jam,

amplitudo ayunan jam tersebut makin lama semakin

kecil. Walaupun amplitudonya mengecil, tetapi periode

ayunan jam tersebut tetap, sehingga penunjukan

waktunya relatif tetap. Apabila amplitudonya sudah

terlalu kecil, maka pemiliknya memperbesar

amplitudonya.

1. Apabila dawai gitar dipetik, bagaimanakah gerakan dawai tersebut?

Disebut apakah gerakan semacam itu? Dapatkah kamu memberikan

contoh gerakan seperti dawai yang dipetik tersebut?

2. Sebuah beban diikat pada ujung sebuah pegas, sedangkan ujung yang lain dikaitkan

pada paku, sehingga pegas menggantung. Beban ditarik 10 cm ke bawah, lalu dilepas

sehingga bergetar. Setelah 2 sekon kemudian jarak beban dengan titik kesetimbangan

adalah 4 cm. Berapakah amplitudo getarannya? Berapakah simpangan getarannya pada

saat itu?

3. Apakah yang dimaksud periode dan frekuensi sebuah getaran? Bagaimana hubungan

antara periode dan frekuensi suatu getaran? Jika sebuah getaran memiliki periode 0,1

sekon, berapakah frekuensi getaran tersebut?

4. Apabila amplitudo getaran sebuah bandul ayunan semakin mengecil, apakah frekuensi

ayunannya berubah?

Berpikir kritis

: Jika besar amplitudo ayunan tidak berpengaruh terhadap frekuensinya,

mengapa pemilik jam bandul masih perlu memperbesar amplitudonya secara berkala?

Sumber: http://www.2244757 4. trustpass.alibaba.com.

Intisari Subbab

310

IPA SMP

Kelas VIII

Apa yang terlintas di dalam benakmu ketika mendengar

kata gelombang? Mungkin kamu membayangkan

gelombang air laut yang silih berganti menghempas pantai

seperti ditunjukkan

Gambar 10.8

. Benar. Tetapi itu bukanlah

satu-satunya contoh gelombang. Mungkin kamu akan heran

saat mengetahui bahwa bunyi dan cahaya adalah

gelombang pula. Apakah gelombang itu? Apa yang

dibawanya? Bagaimana kita memanfaatkan gelombang?

Kita akan mendiskusikan hal-hal itu di dalam subbab ini.

Apakah Gelombang itu?

Kamu dapat membuat gelombang pada seutas tali

tambang, seperti

Gambar 10.9

. Kamu menggerakkan ujung

tambang yang kamu pegang ke kiri dan ke kanan,

sedangkan temanmu menahan ujung tambang yang lain.

Kamu dapat mengamati gelombang yang timbul pada

tambang dan bergerak menuju temanmu.

Tambang itu merupakan tempat merambatnya

gelombang tersebut, disebut medium. Apakah partikel

medium ini turut merambat bersama gelombang? Tambang

hanya bergerak bolak-balik pada saat gelombang melintas.

Jadi partikel-partikel medium tidak ikut bergerak maju

bersama gelombang, tetapi hanya bergetar pada saat

gelombang melintas.

Gambar 10.8

Gelombang air laut.

Apa yang dibawa oleh

gelombang itu?

Sum ber: h ttp:// www.sm h.com. au.

Gelombang

Kata-kata IPA

gelombang

medium

gelombang transversal

gelombang longitudinal

puncak

lembah

rapatan

renggangan

amplitudo

periode

frekuensi

cepat rambat gelombang

Bab 10

Gelombang dan Bunyi

311

Gelombang pada tambang itu berasal dari gerak

bolak-balik atau getaran tanganmu. Apakah hanya

getaran saja yang dapat menghasilkan gelombang?

Perhatikan

Gambar 10.10

. Misalkan kamu menjatuhkan

kerikil pada kolam air yang tenang. Kerikil itu akan

menimbulkan usikan pada air, dan usikan tersebut

merambat pada permukaan air dalam bentuk gelombang.

Jadi, secara umum gelombang berasal dari sebuah

usikan

Jika saat bergerak tidak membawa partikel-partikel

medium, apa yang dibawa gelombang? Gelombang

membawa

energi

dari satu tempat ke tempat lain. Ingatlah

bahwa gelombang berasal dari gerak usikan, dan benda

yang bergerak memiliki energi. Untuk memahami

bagaimana gelombang membawa energi, lihatlah

Gambar 10.11

. Apabila kita memberikan energi dengan

mendorong roboh kotak korek api yang berada di ujung,

Gambar 10.10

Kerikil yang dijatuhkan pada air kolam yang

tenang me-nimbulkan usikan yang bergerak di

permukaan air dalam bentuk gelombang

Gambar 10.9

Membuat gelombang pada tambang.

Sumber: Dok. Penulis.

312

IPA SMP

Kelas VIII

energi

tersebut akan berpindah

melalui kotak korek api

yang tertimpa dan menimpa kotak yang lain.

Jadi gelombang adalah usikan yang merambat

dengan energi tertentu dari satu tempat ke tempat lain.

Gelombang air meneruskan energi melalui air. Gempa

bumi meneruskan energi yang besar dalam bentuk

gelombang yang merambat melalui lapisan bumi.

Gelombang bunyi meneruskan energi bunyi dari sumber

bunyi ke telingamu, gelombang ini akan kamu pelajari

lebih mendalam pada Bab selanjutnya. Contoh-contoh

gelombang yang kita telah bahas ini memerlukan me-

dium untuk memindahkan energi. Gelombang-

gelombang yang memerlukan medium disebut

gelombang mekanik.

Gambar 10.11

Segera setelah kotak korek api yang

paling ujung dirubuhkan, kotak itu akan

menimpa kotak di depannya, dan

seterusnya. Seperti halnya kejadian ini,

gelombang dapat bergerak

memindahkan energi pada jarak yang

jauh.

Sumber: Dok. Penulis.

Mabuk laut, pertanda gelombang memindahkan energi

Mungkin kamu pernah mendengar atau mengalami sendiri

“mabuk laut”. Orang yang mabuk laut (ataupun mabuk

karena naik kendaraan) mengalami ketidakcocokan

tanggapan inderanya dengan kenyataan yang dialami

tubuhnya. Ketika orang naik kapal laut, orang itu “diam” di

dalam kapal. Perasaannya mengatakan bahwa dia “diam”.

Akan tetapi, kapal

tersebut bergerak naik turun

akibat

adanya gelombang yang melintas (atau kapal melintasi

gelombang). Kenyataannya, orang itu “bergerak”. Akibat

ketidaksinkronan ini, orang tersebut merasa pusing serta

mual, dan akhirnya muntah.

Sumber: http://www.strangedangers.com.

Bab 10

Gelombang dan Bunyi

313

Gambar 10.13

Pada saat gelombang transversal bergerak

maju, medium bergetar tegak lurus dengan

arah gerak gelombang.

Gambar 10.12

Gelombang cahaya dari matahari

dapat mencapai bumi walaupun

melewati ruang hampa.

Gelombang Melalui Benda

dan Ruang

Seperti yang telah kita diskusikan di atas, gelombang

mekanik memerlukan benda-benda sebagai medium

untuk bergerak. Semua wujud benda (padat, cair, dan

gas) dapat bertindak sebagai medium.

Sekarang pikirkan cahaya matahari yang dapat

sampai ke bumi. Cahaya ini melewati ruang hampa,

yakni ruang yang tidak ada partikel-partikel benda

sebagai mediumnya. Gelombang yang tidak memerlukan

medium ini disebut gelombang elektromagnetik. Karena

tidak bergantung pada keberadaan partikel-partikel

benda, gelombang elektromagnetik dapat menjalar

dengan atau tanpa adanya medium. Perhatikan

Gambar

10.12

. Cahaya matahari dapat mencapai bumi walaupun

melewati ruang hampa. Cahaya adalah salah satu contoh

gelombang elektromagnetik.

Jenis-jenis Gelombang

Gelombang Transversal

Perhatikan lagi gambar gelombang tali pada

Gambar 10.13

Pada saat gelombang bergerak maju, tali

bergerak bolak-balik (bergetar) dari sisi ke sisi. Arah

gerak gelombang ternyata tegak lurus dengan arah

getarnya. Gelombang semacam ini disebut gelombang

transversal. Jadi pada gelombang transversal arah getar

gelombang tegak lurus dengan arah rambat

gelombangnya.

arah getar

arah gerak gelombang

Sumber: Dok. Penulis.

Sumber: McLaughin & Thomson, 1997

314

IPA SMP

Kelas VIII

Bagian-bagian yang mencirikan gelombang transver-

sal dapat kamu lihat pada

Gambar 10.14

. Titik tertinggi

pada gelombang disebut

puncak

, dan titik terendahnya

disebut dasar. Gelombang dapat diukur panjang

gelombangnya. Panjang gelombang adalah jarak antara

sebuah titik pada suatu gelombang dengan titik yang

serupa pada gelombang di dekatnya. Sebagai contoh,

sesuai

Gambar 10.14

panjang gelombang adalah jarak

dari puncak ke puncak (jarak AC), atau dari lembah ke

lembah (jarak BD). Bagaimanakah cara mengukur panjang

gelombang dari bagian gelombang yang lain? Panjang

gelombang diberi lambang

, diambil dari huruf Yunani,

dibaca

lamda

Gelombang laut biasanya dinyatakan dengan

seberapa tinggi gelombang itu dari permukaan air dikala

tenang. Amplitudo adalah jarak dari puncak (atau

lembah) gelombang sampai dengan posisi setimbang me-

dium. Amplitudo gelombang ini juga diperlihatkan pada

Gambar 10.14

. Amplitudo gelombang menunjukkan

besarnya energi yang dibawa gelombang tersebut.

Gelombang yang membawa energi besar memiliki

amplitudo besar, dan gelombang yang membawa energi

kecil memiliki amplitudo kecil pula.

Gelombang Longitudinal

Bertepuk tanganlah di dekat wajahmu. Apakah kamu

mendengar bunyinya? Apakah kamu dapat merasakan

udara yang menerpa wajahmu? Ketika kamu bertepuk

Gambar 10.14

Bagian-bagian gelombang transversal.

panjang gelombang (

)

panjang gelombang (

)

amplitudo

posisi setimbang

puncak

dasar

Sumber: Dok. Penulis.

Bab 10

Gelombang dan Bunyi

315

tangan, kamu menggerakkan partikel-partikel udara

menjauh dari posisi setimbangnya dan membentuk

gelombang yang kamu dengar sebagai bunyi.

Gelombang apakah yang terbentuk?

Misalkan kamu memiliki sebuah pegas yang cukup

panjang (slinki). Pegas itu kamu rentangkan di lantai dan

temanmu memegang salah satu ujungnya. Apabila

beberapa gulungan di ujung yang lain kamu rapatkan,

lalu kamu lepas, kamu akan melihat pola gelombang

yang berbeda dengan yang kita diskusikan sebelumnya.

Pola gelombang yang timbul ditunjukkan

Gambar 10.15

Daerah pada pegas yang lebih rapat dibanding

sekitarnya disebut rapatan, sedangkan daerah yang lebih

renggang dari sekitarnya disebut renggangan.

Gelombang semacam ini disebut gelombang longitudi-

nal. Pada gelombang logitudinal arah getar gelombang

sejajar dengan arah rambat gelombangnya. Gelombang

bunyi yang kamu dengar juga berupa gelombang longi-

tudinal.

Sesuai dengan definisi panjang gelombang, maka

panjang gelombang pada gelombang longitudinal

adalah jarak antara dua rapatan atau dua renggangan

yang berdekatan. Perhatikan

Gambar 10.16 .

Partikel-partikel pegas tidak ikut merambat bersama

gelombang, tetapi hanya bergetar maju mundur saat

gelombang melaluinya. Tingkat kerapatan pada pegas

mirip dengan amplitudo pada gelombang transversal.

Semakin kuat kamu merapatkan pegas, maka energi

gelombangnya semakin besar.

Gambar 10.15

Gelombang longitudinal pada pegas. Perhatikan

rapatan dan renggangan yang terbentuk.

Sumber: Dok. Penulis.

316

IPA SMP

Kelas VIII

Frekuensi Gelombang

Frekuensi gelombang adalah banyaknya gelombang

yang melewati titik tertentu selama satu sekon. Untuk

gelombang transversal, satu gelombang dapat

ditunjukkan oleh satu puncak ke puncak berikutnya.

Seperti halnya pada getaran, frekuensi dilambangkan

dengan

dan dalam SI diukur dalam satuan hertz yang

disingkat Hz.

Frekuensi suatu gelombang bergantung pada

frekuensi getar sumbernya. Bayangkan pembuatan

gelombang pada tali yang pernah kamu lakukan. Jika

kamu menggerakkan tanganmu dengan pelan, maka tali

tersebut bergetar pelan pula. Jika tanganmu bergerak

dengan cepat, maka getaran tali tersebut juga cepat.

Perhatikan gelombang dengan berbagai frekuensi yang

terbentuk pada seutas tali pada

Gambar 10.17

Gambar 10.16

Bagian-bagian gelombang longitudinal

panjang gelombang (

)

rapatan

renggangan

Gambar 10.17

Gelombang-gelombang dengan frekuensi

yang berbeda pada seutas tali.

Gelombang

manakah yang memliki frekuensi lebih

besar?

Sumber: Dok. Penulis.

Bab 10

Gelombang dan Bunyi

317

Gelombang manakah yang memiliki frekuensi lebih

besar, dan manakah yang frekuensinya lebih kecil?

Hubungan antara frekuensi dan panjang gelombang kita

diskusikan pada Cepat Rambat Gelombang.

Cepat Rambat Gelombang

Pernahkah kamu memperhatikan kilat dan bunyi

guntur? Seperti halnya

Gambar 10.18

, kamu mendengar

bunyi guntur beberapa detik setelah kilat terlihat.

Walaupun guntur dan kilat timbul dalam waktu yang

sama, kamu melihat kilat lebih dulu karena cahaya

bergerak jauh lebih cepat daripada bunyi. Gelombang

yang berbeda bergerak dengan cepat rambat yang

berbeda pula. Cepat rambat gelombang dilambangkan

dengan

, dalam SI diukur dalam satuan m/s.

Ingatlah kembali bahwa untuk benda yang bergerak

dengan kecepatan tetap, kecepatan adalah perpindahan

dibagi waktu, atau

Jika gelombang itu menempuh jarak satu panjang

gelombang (

), maka waktu tempuhnya adalah periode

gelombang itu (

), sehingga rumus di atas dapat ditulis

Karena , dengan mengganti

rumus

kecepatan itu, cepat rambat gelombang dapat

dirumuskan

Gambar 10.18

Kamu akan melihat kilat terlebih dulu,

baru kemudian mendengar bunyi

guntur, karena cepat rambat cahaya

jauh lebih besar daripada cepat rambat

bunyi.

Sumber: pmr.penerangan.gov.my.

318

IPA SMP

Kelas VIII

= f

cepat rambat = frekuensi

panjang gelombang

Bagaimanakah jika kamu membuat gelombang tali

dengan frekuensi yang berbeda? Kamu akan menemukan

jika frekuensi gelombang tali diperbesar, ternyata

panjang gelombangnya mengecil. Mengapa?

Dalam me-

dium yang sama, cepat rambat gelombang adalah tetap.

Misalkan cepat rambat gelombang pada tali adalah 12

m/s. Jika frekuensi gelombang 4 Hz, maka panjang

gelombangnya 3 m (4 Hz

3 m = 12 m/s). Namun jika

frekuensi gelombangnya diperbesar

menjadi 6 Hz, maka

panjang gelombangnya mengecil

menjadi 2 m (6 Hz

2 m =

12 m/s). Apa yang terjadi jika frekuensi gelombangnya

diperkecil?

Pada

Gambar 10.19

, terlihat pelangi yang terdiri dari

berbagai warna. Apakah frekuensi setiap warna tersebut

sama?

Dalam Lab Mini 10.1, kamu dapat berlatih

membandingkan gelombang transversal secara

matematis. Soal-soal contoh berikut ini memperlihatkan

bagaimana kamu dapat menggunakan persamaan cepat

rambat gelombang untuk menemukan besaran yang

belum diketahui.

Gambar 10.19

Pelangi berupa gelombang elektromagnetik dengan frekuensi yang berbeda-beda.

Sumber: http://www.yulian.firdaus.or.id.

Lab Mini 1.2

Bagaimana

membandingkan

gelombang-gelombang

transversal?

Gambarlah

gelombang

transversal dengan tiga

panjang gelombang utuh.

Tandailah

amplitudo,

puncak gelombang, dan

dasar gelombangnya.

3. Dengan menggunakan

penggaris,

ukurlah

amplitudo dan panjang

gelombangnya.

4. Dalam kelompokmu,

urutkan

gelombang-

gelombang kalian dari

panjang gelombang

terbesar ke panjang

gelombang terkecil.

Kemudian

urutkan

pula

dari amplitudo paling besar

ke amplitudo paling kecil.

Analisis

1. Misalkan semua

gelombang itu bergerak

dengan cepat rambat 20

cm/s.

Hitung

frekuensi

gelombangmu.

Urutkan

gelombang-

gelombangmu dari

frekuensi tertinggi ke

frekuensi terendah

Bab 10

Gelombang dan Bunyi

319

Soal Contoh

Gelombang timbul pada kolam. Panjang gelombangnya

adalah 32 cm, dan frekuensi gelombangnya 2,0 Hz.

Berapakah cepat rambat gelombang itu?

Diketahui:

panjang gelombang,

= 32 cm = 0,32 m

frekuensi,

= 2,0 Hz

Ditanya:

cepat rambat(

)

Rumus:

Penyelesaian:

= 2,0 Hz x 0,32 m = 0,64 m/s.

Soal Contoh

Gempa bumi dapat menghasilkan tiga macam

gelombang. Salah satunya adalah gelombang transver-

sal yang disebut gelombang tipe S. Gelombang S

bergerak dengan cepat rambat 5000 m/s. Panjang

gelombangnya 417 m. Berapakah frekuensi gelombang

tersebut?

Diketahui:

cepat rambat,

= 5000 m/s

panjang gelombang,

= 417 m

Ditanya:

frekuensi (

)

Rumus:

sehingga

Penyelesaian:

f =

Penggunaan Matematika

Soal Latihan

1. Sebuah gelombang pada tali

memiliki panjang gelombang

1,2 m dan frekuensi 4,5 Hz.

Berapa cepat rambat

gelombang itu?

Soal Latihan

2. Sebuah seruling menghasil-

kan gelombang bunyi dengan

panjang gelombang 0,20 m

dan cepat rambat 340 m/s.

Berapakah frekuensinya?

12 Hz

5000 m/s

417 m

320

IPA SMP

Kelas VIII

Gambar 10.20

Kamu dapat menikmati cahaya bulan

purnama, karena cahaya matahari

dipantulkan oleh permukaan bulan.

Gambar 10.21

Seberkas sinar laser laser dipantulkan oleh

tiga cermin yang berbeda.

Pemantulan Gelombang

Kamu mungkin telah terbiasa dengan

peristiwa pemantulan gelombang dalam

kehidupan sehari-hari. Sebagai contoh, pada

saat kamu melihat cermin, kamu memanfaatkan

pemantulan cahaya untuk melihat dirimu

sendiri.Pada saat kamu ke pantai, kamu dapat

melihat gelombang air laut terpantul oleh

tebing di tepi pantai. Ruang konser dan teater

dirancang menggunakan pemantulan untuk

membuat bunyi terdengar lebih kuat.

Perhatikan

Gambar 10.20.

Kamu dapat

menikmati sinar bulan di malam hari, karena

permukaan bulan memantulkan sinar matahari.

Peristiwa pemantulan diperlihatkan dengan jelas

oleh

Gambar 10.21

. Seberkas cahaya laser dipantulkan

oleh tiga cermin, lalu memasuki sebuah botol.

Pemantulan gelombang adalah membaliknya

gelombang setelah mengenai penghalang. Dapatkah

kamu memberikan contoh-contoh lain peristiwa

pemantulan gelombang? Dalam Kegiatan 10.2, kamu

dapat berlatih mengamati ciri-ciri pemantulan

gelombang tali.

Sumber: Bakalian, et al., 1994.

Sumber: http://www.nightskyinfo.com.

Bab 10

Gelombang dan Bunyi

321

Merancang Percobaanmu Sendiri

Pemantulan Gelombang Tali

emua gelombang membawa energi dari satu tempat ke tempat lain.

Bagaimanakah kamu dapat membuat gelombang pada tali? Apa yang

terjadi pada gelombang itu bila mengenai penghalang tetap? Dalam

kegiatan ini kamu akan membuat gelombang pada tali dan mengamati

ciri-ciri gelombang itu.

Masalah

Besaran-besaran gelombang manakah yang

dapat kamu pengaruhi ketika membuat

gelombang transversal pada tali? Apa

yang terjadi pada gelombang itu jika

mengenai penghalang tetap?

Membuat Hipotesis

Buatlah hipotesis untuk memperkirakan

perilaku gelombang pada tali pada

keadaan seperti yang digambarkan di atas.

Tujuan

Merancang percobaan untuk menguji

perilaku gelombang transversal pada

tali.

Mengamati apa yang terjadi pada

gelombang transversal bila gelombang

itu mengenai penghalang tetap

Alat dan Bahan yang Diperlukan

tambang plastik

penggaris meteran

stopwatch

Sumber: Dok. Penulis.

Kegi atan 10.2

PERSIAPAN

322

IPA SMP

Kelas VIII

1. Dalam satu kelompok, sepakatilah dan

tuliskan rumusan hipotesis kelompok

kamu.

2. Susunlah langkah-langkah yang akan

kamu gunakan untuk menguji

hipotesismu.

3. Siapkan alat/bahan yang kamu

butuhkan. Rancanglah tabel datanya.

Mengecek Rencana

1. Dua orang dalam kelompokmu

seharusnya duduk di lantai dengan

memegang ujung-ujung tali yang

teregang di antara mereka. Tentukan

siapa yang menjadi pembuat

gelombang.

2. Pembuat gelombang se-harusnya

menggerakkan ujung tali ke samping

dengan cepat untuk membuat sebuah

gelombang transversal. Bagaimana

cara lain untuk membuat gelombang

transversal?

3. Apa yang akan kamu lakukan untuk

mengubah amplitudo gelombang?

4. Bagaimana kamu akan menggerakkan

ujung talimu untuk menguji hubungan

antara frekuensi dengan panjang

gelombang?

5. Yakinlah bahwa gurumu menyetujui

rencanamu dan kamu telah

memasukkan sar

an beliau dalam rencana

kamu.

1. Lakukan percobaan sesuai rencana.

2. Selama percobaan, tulislah hasil

pengamatanmu.

Analisis dan Penerapan

1. Bagaimanakah cara kamu mengubah

amplitudo gelombang? Apakah

amplitudo tetap sama selama

gelombang merambat sepanjang tali?

Jelaskan

mengapa begitu atau

mengapa tidak begitu.

Prediksikan

apa yang terjadi ketika

gelombang mengenai penghalang

tetap.

Simpulkan

bagaimana kamu dapat

membuat gelombang dengan frekuensi

yang lebih besar.

Jelaskan

hubungan

antara frekuensi dan panjang gelom-

bang.

MERENCANAKAN PERCOBAAN

MELAKUKAN PERCOBAAN

Bab 10

Gelombang dan Bunyi

323

Gempa dan Tsunami

Pada tanggal 26 Desember 2004 terjadi gempa

berkekuatan 6,8 skala Richter dengan pusat gempa terletak

di dasar Samudera Hindia. Gempa tersebut memicu

terjadinya tsunami yang menghempas Aceh dan Nias di

Indonesia, Malaysia, Pantai Pukhet di Thailand, serta

Andaman dan Nicobar di Bangladesh. Apakah tsunami itu?

Bagaimana kita dapat menghindarinya?

Tsunami berasal dari bahasa Jepang yang berarti

Ombak Pelabuhan. Tsunami, seperti terlihat dalam Gambar

10.22, terjadi karena adanya gejolak di bawah permukaan

laut, seperti gempa bumi dan letusan gunung berapi.

Kekuatan yang dihasilkan gempa bumi tadi menciptakan

dua gelombang besar yang terbelah dua. Satu mengarah ke

tengah laut dan satu mengarah ke daratan. Sebagian besar

tsunami tidak menghasilkan ombak besar yang pecah di

pantai. Tapi menghasilkan gelombang yang amat cepat dan

kuat hingga membuat permukaan laut pasang dengan

sangat cepat. Di laut dalam, gelombang kecepatan

gelombang tsunami bisa mencapai 700 km per jam tapi

Gambar 10.22

Gelombang pasang tsunami yang

menyerang sebuah pantai.

Sumber: htt p://www.urbanlegends.about.com.

324

IPA SMP

Kelas VIII

Gambar 10.24

Citra satelit Banda Aceh sebelum tsunami (kiri) dan

sesudah tsunami (kanan).

Sumber: http://www. putraaceh.multiply.com.

ketinggiannya hanya beberapa puluh sentimeter

saja. Sedangkan tsunami yang mengarah ke

daratan, kecepatannya berkurang namun

ketinggiannya semakin meningkat. Peristiwa ini

dapat kamu bayangkan seperti

Gambar 10.23.

Daerah-daerah di Indonesia termasuk

kategori daerah rawan tsunami, karena berupa

kepulauan dan berada di pertemuan lempeng

Eurasia, Hindia-Australia, dan lempeng Pasifik.

Daerah-daerah tersebut antara lain daerah kepala

burung Papua, Nabire, Wamena, Sepanjang

pantai selatan Jawa dan Bali, Lampung, dan

pantai barat Sumatera. Akibat tsunami di Aceh

dapat kamu lihat dalam

Gambar 10.24.

Untuk

menghindar dari tsunami, kamu dapat

mempelajari kemudian mengikuti panduan di

samping.

Selain dapat menimbulkan tsunami, gelombang

gempa bumi itu sendiri bersifat merusak, seperti

Gambar

10.25.

Kekuatan gempa diukur dalam skala Richter. Setiap

peningkatan satu angka pada skala

Richter menunjukkan adanya pening-

katan amplitudo gelombang gempa

sebesar 10 kali.

Bagaimana menghindar dari tsunami?

Pada saat ini pemerintah sedang membangun sistem

peringatan dini tsunami. Beberapa cara berikut dapat

membantu kita untuk menyelamatkan diri dari bencana

tsunami.

1. Bila kamu merasakan adanya gempa, segeralah

menjauh dari pantai.

2. Bila sedang di pantai dan melihat air laut surut

dengan cepat dan tidak wajar, segeralah

meninggalkan pantai. Mungkin pada saat itu ada

ikan yang menggelepar-gelepar, yang menggoda

kita untuk mengambilnya, namun jangan hiraukan.

Segeralah meninggalkan pantai dan mencari

tempat yang lebih tinggi.

Gambar 10.23

Proses terjadinya tsunami oleh gempa

tektonik.

Sumber: http://www.bmg.go.id.

Bab 10

Gelombang dan Bunyi

325

1. Buatlah sketsa gelombang transversal dan tandailah puncak, lembah,

panjang gelombang, dan amplitudonya.

2. Apa hubungan antara frekuensi dan panjang gelombang pada gelombang air?

3. Sebuah gelombang bergerak dengan kelajuan 4,0 m/detik dan memiliki frekuensi 3,5

Hz. Berapakah panjang gelombangnya?

4. Berpikir Kritis: Kamu telah mempelajari gerak getaran, misalnya pada ayunan.

Bagaimana gerak ayunan ini mirip dengan gerak gelombang transversal?

Gambar 10.25

Bumi mengalami ratusan kali gempa setiap harinya,

tetapi sebagian besar terlalu kecil untuk dapat diamati.

Sebuah gempa berkekuatan 7,3 skala Richter

mengguncang kota Bengkulu, 6 Juni 2000, dan

merobohkan rumah-rumah di kota itu.

Sumber: Surya, 7 Juni 2000.

Intisari Subbab

Kamu menyukai siaran pemancar radio yang berfrekuensi 10,1

MHz (megahertz), sedangkan temanmu menyukai siaran yang

berfrekuensi 9,8 MHz. Gelombang radio adalah gelombang

elektromagnetik, bergerak dengan cepat rambat 3 x 10

m/s.

Bandingkan

, dari kedua pemancar itu, panjang gelombang mana

yang lebih besar.

Penggunaan Matematika

Bina Keterampilan

Membandingkan dan Membedakan

Gunakan

Gambar 10.14

dan penjelasan pada Subbab ini untuk

membandingkan frekuensi, amplitudo, dan panjang gelombang sebuah

gelombang. Besaran manakah yang bergantung pada energi? Besaran

manakah yang bersatuan meter? Besaran manakah yang bergantung pada

banyaknya gelombang?

326

IPA SMP

Kelas VIII

Ingat-ingatlah seluruh bunyi yang telah kamu dengar

sejak kamu bangun pagi ini. Apakah kamu mendengar

bunyi desiran angin, kicauan burung, suara-suara manusia,

atau pintu yang dihempaskan? Telingamu memungkinkan

kamu mengenali bunyi yang berbeda-beda itu. Apakah

kamu mengetahui persamaan yang dimiliki oleh semua

bunyi tersebut? Lakukan kegiatan Lab Mini 10.2 untuk

mengeksplorasi berbagai hal tentang bunyi.

Mengamati Bunyi

1. Buatlah lubang pada dasar gelas plastik. Putuskan sebuah gelang karet, buat

simpul pada ujung gelang karet itu dan masukkan ujung lain ke dalam lubang itu,

sehingga ujung karet tersebut tertahan pada gelas ketika ujung lain ditarik.

2. Tutupkan plastik pembungkus di mulut gelas. Kemudian ikatkan gelang karet yang

lain di seputar gelas untuk menahan agar plastik melekat kuat.

3. Taburkan sedikit garam halus di atas plastik itu. Tahan gelas ketika temanmu

meregangkan karet dan memetiknya. Amatilah apa yang terjadi dengan garam

itu.

4. Sekarang lepas plastik di mulut gelas. Tahan gelas di dekat telingamu sambil

temanmu meregangkan karet.

5. Mintalah temanmu menggunakan satu jarinya untuk memetik karet itu. Kemudian

mintalah temanmu untuk meregangkan karet itu sedikit lebih tegang, lalu

memetiknya.

Analisis

Apa yang terjadi dengan garam tersebut ketika

kamu memetik karet itu? Perbedaan apa yang

kamu dengar ketika temanmu memetik karet yang

lebih tegang, dibandingkan dengan yang kamu

dengar sebelumnya?

Tuliskan hasil kegiatanmu ini pada buku catatan

IPA-mu

Sumber: Dok. Penulis.

Apakah Bunyi itu

Lab Mini 10.2

Kata-kata IPA

bunyi

sumber bunyi

gelombang longitudinal

medium

cepat rambat bunyi

Bab 10

Gelombang dan Bunyi

327

Seperti yang telah kamu lakukan dalam

Lab Mini 10.2

kamu dapat membuat bunyi. Bunyi yang terjadi ternyata

memiliki ciri-ciri tertentu. Marilah kita bahas berbagai aspek

tentang bunyi.

Bagaimanakah Terjadinya Bunyi?

Dalam

Lab Mini 10.2

, kamu mengamati bahwa setelah

karet dipetik, karet akan bergerak bolak-balik dengan cepat,

dan kamu dapat mendengar bunyi dari karet itu. Kejadian

serupa dapat kamu amati pada

Gambar 10.26.

Selaput

gendang yang dipukul akan bergerak maju mundur dengan

cepat. Gelang karet dan selaput gendang tersebut adalah

contoh-contoh benda yang menghasilkan bunyi. Apa

persamaan contoh-contoh tersebut? Benda-benda itu

bergetar

saat menghasilkan bunyi. Pada saat sebuah benda bergetar,

benda tersebut memberikan energi kepada partikel-partikel

di sekitarnya. Energi ini menyebabkan partikel-partikel

tersebut ikut bergetar. Dan dalam bentuk rapatan (daerah

yang pertikelnya rapat) dan renggangan (daerah yang

pertikelnya kurang rapat), getaran itu merambat

meninggalkan sumber bunyi. Ingatlah kembali apa yang

telah kamu pelajari. Rangkaian gerakan rapatan dan

renggangan disebut gelombang longitudinal. Bunyi

dihasilkan oleh benda yang bergetar, merambat dalam

bentuk gelombang longitudinal.

Gambar 10.26

Bunyi berasal dari benda yang bergetar.

Apa yang bergetar pada gendang ini,

sehingga menghasilkan bunyi?

Sumber: Dok. Penulis.

328

IPA SMP

Kelas VIII

Merambat Melalui Medium

Bagaimana bunyi merambat ketika kamu bertepuk

tangan? Getaran yang dihasilkan oleh tepukan tanganmu

menimbulkan gelombang longitudinal yang merambat

melalui udara menuju temanmu. Proses ini serupa

dengan apa yang kamu lihat ketika kamu membuat

gelombang longitudinal pada pegas. Seperti

diilustrasikan dalam

Gambar 10.27,

Tepukan tanganmu

menyebabkan terjadinya rapatan dan renggangan di

antara partikel-partikel di udara.

Apakah bunyi hanya merambat melalui udara saja?

Bunyi dapat merambat melalui zat padat, cair dan gas

(sebagai contoh kayu, gelas, baja, air, udara). Kamu dapat

menyelidiki hal ini melalui kegiatan dalam

Lab Mini

10.3.

Pikirkan lagi tentang radiomu. Pengeras suara dalam

radiomu sebenarnya menggerakkan udara di depannya

sehingga partikel-partikel udara itu bergetar. Jika tidak

ada udara (medium) di depan pengeras suara itu, tidak

akan terjadi bunyi. Tanpa medium untuk merambatkan

getaran, tidak akan terjadi bunyi. Di permukaan bulan

tidak ada atmosfer, sehingga tidak ada medium untuk

merambatkan gelombang. Jadi tidak ada bunyi di bulan

maupun di ruang hampa di tempat lain.

Gambar 10.27

Bunyi tepukan tangan sampai ke telinga dalam

bentuk rapatan dan renggangan partikel-

partikel udara.

Jenis gelombang apakah

gelombang bunyi itu?

Sumber: Dok. Penulis.

Lab Mini 10.3

Apa yang berbeda ketika

bunyi merambat melalui

medium yang berbeda?

Langkah-langkah

1. Ikatkan sebuah benda

logam, misalnya sendok,

di tengah-tengah seutas tali.

2. Belitkan ujung-ujung tali itu

pada satu jari dari tiap

tanganmu.

3. Tempelkan jari-jari yang

memegang tali itu pada

telingamu. Ayunkan benda

logam itu hingga mengenai

tepi kursi atau meja, dan

dengarkan bunyinya.

4. Dengarkan lagi bunyi yang

dibuat oleh benturan itu

ketika jarimu tidak

menempel di telingamu.

Analisis

Bandingkan bunyi yang kamu

dengar ketika jari-jarimu

menempel di telinga dan tidak

menempel di telinga. Jelaskan

perbedaan bunyi yang kamu

dengar bila bunyi merambat

melalui udara

Bab 10

Gelombang dan Bunyi

329

Gambar 10.28

Bunyi angklung dapat kamu dengar,

karena gelombang bunyi dapat merambat

melalui udara.

Sumber: Dok. Penulis.

Cepat Rambat Bunyi

Jika seruling dan gitar dimain-kan

bersamaan, kedua gelombang bunyi itu

akan sampai di telingamu dalam waktu

yang sama. Cepat rambat bunyi tidak

bergantung pada jenis sumber bunyinya.

Cepat rambat bunyi bergantung pada

dua hal:

jenis medium

yang dilalui

gelombang bunyi dan

suhu medium

Udara merupakan medium yang pal-

ing sering dilalui gelombang bunyi yang

kamu dengar, seperti bunyi angklung

pada

Gambar 10.28

. Seperti telah kamu

amati dalam

Lab Mini 10.3,

gelombang

bunyi dapat merambat melalui berbagai

jenis medium. Zat cair dan zat padat

merupakan penghantar yang lebih baik daripada udara

sebab partikel-partikel di dalam zat cair atau zat padat

saling mempengaruhi lebih kuat daripada partikel-partikel

udara.

Hal ini mengakibatkan perpindahan energi gelombang

bunyi di dalam zat padat atau zat cair menjadi lebih mudah

daripada di udara. Perhatikan cepat rambat bunyi pada

berbagai jenis bahan dalam

Tabel 10.1.

abel 10.1: Cepat Rambat Bunyi

dalam Berbagai Bahan

Medium Cepat Rambat (m/s)

udara

air

batu bata

kayu

besi

kaca

344

1.500

3.650

4.700

5.100

5.000 s/d 10.000

330

IPA SMP

Kelas VIII

Soal Contoh

Soal:

Kamu berada sejauh 1.700 meter dari sebuah gunung meletus. Jika bunyi

bergerak di udara dengan cepat rambat 340 m/s, berapa waktu yang

diperlukan sehingga kamu mendengar bunyi letusannya?

Diketahui:

jarak,

= 1.700 m

cepat rambat,

= 340 m/s

Ditanya:

waktu (

)

Rumus:

Suhu medium juga merupakan faktor penting dalam

menentukan cepat rambat bunyi. Pada saat suhu zat

meningkat, molekul-molekulnya bergerak lebih cepat

sehingga frekuensi tumbukan antar partikel lebih banyak.

Meningkatnya tumbukan molekul ini akan lebih banyak

memindahkan energi dalam waktu yang lebih singkat. Ini

memungkinkan gelombang bunyi berpindah lebih cepat.

Bunyi merambat melalui udara dengan cepat rambat 344

m/s, pada suhu 20° C, namun hanya dengan cepat rambat

332 m/s, pada suhu 0° C. Setelah membahas faktor-faktor

yang mempengaruhi cepat rambat bunyi, jawablah

pertanyaan dalam

Gambar 10.29.

Cepat rambat bunyi untuk medium tertentu dan suhu

tertentu besarnya tetap. Gerak dengan kecepatan tetap ini

disebut gerak lurus beraturan (GLB). Seperti yang telah

kamu pelajari pada tentang gerak, dalam GLB hubungan

antara cepat rambat dengan jarak tempuhnya adalah:

Perhatikan soal contoh di bawah ini, kemudian

berlatihlah dengan mengerjakan soal latihan.

Penggunaan Matematika

cepat rambat =

jarak tempuh

waktu

Bab 10

Gelombang dan Bunyi

331

Gambar 10.29

Dalam karnaval musik, alat-alat musik

meng-hasilkan berbagai bunyi yang enak

didengar.

Apakah bunyi-bunyi yang

dihasilkan merambat di udara pada

ruang itu dengan cepat rambat yang

berbeda-beda?

Penyelesaian: sehingga

= =

= 5 s

Kamu akan mendengar bunyi letusan 5 s setelah gunung

tersebut meletus.

Soal Latihan

1. Seekor lumba-lumba yang terletak pada jarak 600 m dari

laboratorium bawah laut mengeluarkan bunyi. Jika

bunyi bergerak di air dengan cepat rambat 1.500 m/s,

berapakah waktu yang diperlukan sehingga orang di

laboratorium itu dapat mendeteksi bunyi lumba-lumba

tersebut?

2. Hasan melihat petasan meledak, dan 0,8 sekon

kemudian mendengar bunyi petasan itu. Jarak Hasan

sampai dengan petasan itu 273,6 m. Berapakah cepat

rambat bunyi di udara pada saat itu?

Sumber: Dok. Penulis.

1.700 m

340 m/s

v =

332

IPA SMP

Kelas VIII

1. Termasuk jenis gelombang apakah gelombang bunyi itu, dan

bagaimana gelombang itu memindahkan energi?

2. Seandainya kamu berada di suatu pesawat ruang angkasa, apakah

mungkin kamu mendengar bunyi dari pesawat ruang angkasa lain? Jelaskan.

3. Faktor-faktor apakah yang mempengaruhi cepat rambat bunyi?

Berpikir Kritis:

Cahaya merambat jauh lebih cepat daripada bunyi. Kilat dan guntur

terjadi bersamaan pada tempat yang sama. Tetapi guntur terdengar beberapa saat setelah

kilat terlihat. Bagaimanakah kamu menentukan jarak terjadinya guntur tersebut dari

tempatmu, dengan menggunakan data waktu antara terlihat kilat dan terdengar bunyi

guntur?

Bina Keterampilan

Peta Konsep

Buatlah sebuah peta konsep yang menunjukkan rangkaian peristiwa

yang terjadi untuk menghasilkan bunyi. Masukkan istilah-istilah

renggangan, getaran,

dan

rapatan

Intisari Subbab

Bab 10

Gelombang dan Bunyi

333

Gambar 10.30

Nada suatu bunyi bergantung pada f rekuensi gelombang bunyi

tersebut.

Dapatkah kamu merasakan tinggi rendahnya nada bunyi

recorder soprano?

Sekarang kamu telah mengetahui bahwa semua bunyi

dihasilkan dengan cara yang pada dasarnya sama. Bunyi-

bunyi itu dihasilkan oleh getaran dan merambat sebagai

gelombang longitudinal. Meskipun demikian, terdapat

berjuta-juta bunyi yang berbeda dalam kehidupan sehari-

hari. Tiap-tiap bunyi memiliki ciri tertentu, yang membuat

suatu bunyi berbeda dengan bunyi lain, seperti telah kamu

selidiki dalam

Lab Mini 10.2

. Bagaimana kamu mendengar

dan mendeskripsikan sebuah bunyi bergantung pada ciri-

ciri fisik gelombang bunyi tersebut. Seperti yang kamu

pelajari tentang gelombang, ciri-ciri fisik sebuah gelombang

adalah amplitudo, frekuensi, dan panjang gelombang.

Ternyata ciri-ciri fisik gelombang bunyi menentukan ciri-

ciri fisik bunyi yang dapat kamu dengar.

Nada Bunyi

Dalam pelajaran seni musik, kamu diperkenalkan

dengan not musik “do, re, mi, fa, so, la, si, do.“ Pada saat

kamu menyanyikan not musik ini, suaramu pada awalnya

rendah dan menjadi semakin tinggi untuk setiap not.

Kamu mendengar suatu perubahan nada.

Nada adalah tinggi atau rendahnya bunyi. Nada

yang kamu dengar bergantung pada frekuensi

gelombang bunyi tersebut. Semakin besar

frekuensinya, semakin tinggi nadanya, dan semakin

kecil frekuensinya, semakin rendah nadanya.

Gambar 10.30

memperlihatkan temanmu mengatur

nada bunyi yang dihasilkan alat musiknya.

Sumber: Dok. Penulis.

Ciri-Ciri Fisik Bunyi

Kata-kata IPA

nada bunyi

ulrasonik

infrasonik

kuat bunyi

desibel

gema

gaung

334

IPA SMP

Kelas VIII

Seorang penyanyi wanita dapat menyanyikan nada

tinggi dengan frekuensi 1000 Hz. Bunyi guntur memiliki

nada rendah, dengan frekuensi kurang dari 50 Hz. Rentang

frekuensi bunyi yang dapat didengar manusia berkisar

antara 20 Hz sampai dengan 20.000 Hz.

Gelombang Ultrasonik dan

Infrasonik

Kebanyakan manusia tidak dapat mendengar bunyi

dengan frekuensi di atas 20.000 Hz, yang dinamakan

gelombang ultrasonik. Hewan-hewan tertentu, seperti

anjing, kucing, dan lumba-lumba dapat mendengar

gelombang ultrasonik. Kelelawar dapat menghasilkan dan

mendengar frekuensi setinggi

100.000 Hz untuk

mengetahui posisi makanan dan menghindari benda-benda

saat terbang di kegelapan. Gelombang ultrasonik

digunakan pada sonar di samping pada diagnosis kesehatan

dan pengobatan.

Sonar atau

Sound Naviga-

tion and Ranging

merupa-kan

suatu metode penggunaan

gelombang ultrasonik untuk

menaksir ukuran, bentuk, dan

kedalaman benda-benda di

bawah air. Metode ini

digunakan antara lain untuk

menentukan posisi kawanan

ikan di bawah air, seperti

Gambar 10.29

Infrasonik atau subsonik

merupakan gelombang yang

mempunyai frekuensi di bawah 20

Hz. Gelombang-gelombang ini

dihasilkan oleh sumber bunyi

Gambar 10.31

Kelelawar menggunakan gelom-bang

ultrasonik untuk “melihat.” Jika matanya

ditutup, terbangnya tidak terganggu sama

sekali. Namun jika telinganya ditutup,

kelelawar itu tidak bisa berbuat apa-apa.

Penggunaan bunyi untuk navigasi seperti

kelelawar itu disebut apa?

Gambar 10.32

Lumba-lumba memanfaatkan pantulan

bunyi untuk menen-tukan posisi

mangsanya. Kapal penangkap ikan

menggunakan sonar untuk

menghasilkan gelombang ultrasonik

yang kemudian dipantulkan ole

kawanan ikan.

Sumber: Awater, et al., 1995.

Sumber: Bakalian, et al., 1994

Bab 10

Gelombang dan Bunyi

335

seperti mesin berat dan gempa. Meskipun kamu

mungkin tidak dapat mendengar bunyi itu, kamu dapat

merasakan gelombang-gelombang ini sebagai getaran

yang mengganggu di dalam badanmu. Kawanan gajah

berkomunikasi dengan gelombang infrasonik.

Kuat Bunyi

Bayangkan kamu memukul bedug, seperti yang

dilakukan orang pada

Gambar 10.33.

Apa yang kamu

dengar, bila kamu memukul dengan lemah? Selanjutnya,

apa perbedaan bunyi yang terjadi jika kamu memukul

bedug dengan keras? Bedug tersebut menghasilkan nada

yang sama, baik ketika kamu pukul dengan lemah

maupun keras. Akan tetapi, kamu tetap mendengar ada

perbedaan antara kedua bunyi tersebut. Kedua bunyi

tersebut berbeda dalam kekuatannya. Bedug yang kamu

pukul dengan lemah menghasilkan kuat bunyi kecil.

Sebaliknya, bedug yang kamu pukul dengan keras

menghasilkan kuat bunyi yang besar.

Kuat bunyi merupakan ukuran keras lemahnya

bunyi yang didengar oleh teling. Kuat bunyi

berhubungan dengan energi gelombang bunyi.

Gelombang bunyi yang berenergi besar akan

menghasilkan bunyi yang kuat. Sebaliknya, gelombang

bunyi berenergi kecil menghasilkan kuat bunyi yang

kecil. Kuat bunyi diukur dalam satuan desibel, disingkat

dB.

Tabel 10.2

memperlihatkan kuat bunyi beberapa

kejadian.

Gambar 10.33

Beduk yang dipukul dengan keras menghasilkan kuat bunyi kuat

besar, jika dipukul dengan lemah akan menghasilkan kuat bunyi kecil.

Sumber: Dok. Penulis.

336

IPA SMP

Kelas VIII

Pemantulan Bunyi

Pada saat gelombang bunyi menumbuk sebuah

permukaan seperti dinding, lantai, atau langit-langit,

sebagian energi bunyi tersebut diserap dan sebagian lagi

dipantulkan. Permukaan yang keras memantulkan lebih

banyak bunyi. Bahan yang lunak seperti karpet dan busa

menyerap energi gelombang bunyi lebih banyak.

Pernahkah kamu berteriak di depan sebuah gua atau

tebing, seperti

Gambar 10.34?

Setelah kamu berteriak, sesaat

kemudian seperti ada yang membalas teriakanmu.

Sebenarnya balasan teriakan itu berasal dari

teriakanmu yang dipantulkan kembali. Pada

kejadian ini kamu telah mendengar gema. Gema

adalah perulangan bunyi yang terdengar setelah

bunyi ditimbulkan, terjadi ketika gelombang bunyi

dipantulkan oleh suatu permukaan. Seberapa cepat

kamu mendengar gema bergantung seberapa jauh

kamu dari permukaan yang memantulkan bunyi itu.

Pernahkah kamu mengikuti sebuah pidato

dengan menggunakan pengeras suara di salah satu

ruangan di sekolahmu? Mungkin kamu dapat

mendengar sisa bunyi sesaat setelah sebuah kata

diucapkan, sehingga mengganggu bunyi aslinya.

Peristiwa ini disebut gaung. Gaung adalah

perulangan bunyi yang terdengar hampir bersamaan

dengan bunyi dari sumber, dihasilkan oleh bunyi

yang terpantul berkali-kali pada sebuah ruangan. Ruang

Gambar 10.34

Gema merupakan perulangan bunyi

yang terjadi ketika ge-lombang bunyi

dipantulkan oleh suatu permukaan.

Halo ..... H-a-l-

Mendengarkan musik

lewat

earphone

memang

mengasyikkan. Akan

tetapi, kebiasaan ini

sangat membahayakan

telingmu. Biasanya orang

cenderung memperbesar

volume musik yang

didengar lewat

earphone,

dengan alasan “lebih

merasuk ke hati”. Padahal,

cara tersebut akan

menyebabkan gendang

telinga bergetar dengan

kuat, dan dalam jangka

waktu tertentu akan

menyebabkan gendang

telinga rusak. Akibatnya,

orang dapat mengalami

kehilangan pendengaran

Sayangilah Telingamu

Sumber: Dok. Penulis.

Skala

(d B )

Contoh Sumber Bunyi

140 tembakan, petasan, kembang api

120 konser rock, m esin jet

110 gergaji m esin, klakson m obil

90 stasiun KA

7 0 la lu li n ta s

60 pembicaraan normal

50 hujan sedang

30 bisik-bisik

0diam total

Tabel 10.2:

Contoh sumber bunyi pada skala kuat

bunyi tertentu

Bab 10

Gelombang dan Bunyi

337

Gambar 10.35

Gambar kiri.

Orang Yunani Kuno telah

mengetahui pentingnya akustik ketika mereka

merancang teater ini di Italia

Gambar kanan.

Walaupun bahan-bahan dan

teknologi konstruksi telah makin maju, arsitek

harus memperhatikan akustik dalam merancang

bangunan seperti Gedung Gema Unesa

Surabaya ini.

konser dan teater seperti

Gambar 10.31

dirancang oleh

ahli akustik, ilmu tentang bunyi. Bahan-bahan yang

lunak, menyerap bunyi, dan bentuk dinding atau langit

langit tertentu dapat mengurangi gaung, seperti

Gambar

10.35.

Sonar dapat digunakan untuk mengukur kedalaman

laut. Sonar menerapkan prinsip pemantulan bunyi.

Gelombang bunyi dipancarkan ke dalam air dari sebuah

kapal. Gelombang bunyi merambat menurut garis lurus

hingga mengenai sebuah penghalang, misalnya dasar

laut. Ketika gelombang bunyi itu mengenai penghalang,

sebagian gelombang itu dipantulkan kembali ke kapal

sebagai gema. Waktu yang diperlukan gelombang bunyi

untuk bergerak turun ke dasar dan kembali ke atas

diukur dengan cermat. Perhatikan

Gambar 10.36.

Dengan

menggunakan data

waktu

dan

cepat rambat bunyi di air laut

orang dapat menghitung jaraknya (ingat:

jarak = cepat

rambat ́ waktu

). Kedalaman laut dapat ditemukan

dengan membagi jarak total dengan 2 (separuh untuk

turun dan separuhnya untuk naik). Perhatikan contoh

permasalahan untuk dapat memahami penerapan sonar

untuk mengukur jarak, kemudian kerjakan soal

latihannya.

Kegiatan 10.3

dapat kamu lakukan untuk

menerapkan pemahamanmu tentang nada bunyi dan

kuat bunyi.

Gambar 10.36

Untuk mengukur kedalaman laut, jarak tempuh

gelombang bunyi harus dibagi 2 (untuk turun

dan untuk naik).

Sumber: Bakalian, et al., 1994.

Sumber: Dok. Penulis.

Sumber: Bakalian, et al., 1994.

338

IPA SMP

Kelas VIII

1. Besaran apa yang mempengaruhi nada bunyi? Intensitas bunyi?

2. Ketika kamu memperbesar volume radiomu, manakah diantara

besaran-besaran berikut ini yang berubah: cepat rambat bunyi, intensitas, nada,

amplitudo, frekuensi, panjang gelombang, dan kuat bunyi?

Berpikir Kritis:

seekor kelelawar pemakan serangga dalam kegelapan malam

mengeluarkan gelombang bunyi berfrekuensi tinggi dan mendeteksi peningkatan

frekuensinya setelah bunyi itu dipantulkan serangga. Jelaskan kemungkinan gerak

kelelawar dan serangga pada saat itu.

Bina Keterampilan

Membuat Tabel

Buatlah sebuah Tabel Perbandingan Gelombang Ultrasonik dan Infrasonik.

Tabel tersebut memuat pengertian, contoh sumber bunyi, dan jenis

binatang yang mampu mendengarnya.

Contoh Soal

oal:

Cepat rambat bunyi di air laut adalah 1530 m/s. Jika bunyi memerlukan

waktu 3 s untuk perjalanan pulang-pergi dari perangkat sonar,

berapakah jarak benda yang memantulkan bunyi itu?

Diketahui:

cepat rambat,

= 1.530 m/s

waktu,

= 3 s

Ditanya:

jarak benda (s/2).

Rumus:

Penyelesaian:

= 1530 m/s x 3 s = 4590 m,

sehingga jarak benda = 4590 m/2 = 2295 m.

Soal Latihan

1. Sebuah kapal peneliti hendak mengukur kedalaman laut. Sonar kapal tersebut

memancarkan bunyi, dan 4 detik kemudian gema bunyi itu dideteksi sonar tersebut.

Jika cepat rambat bunyi di air laut adalah 1530 m/s, hitunglah kedalaman laut di

tempat itu.

Penggunaan Matematika

Intisari Subbab

Bab 10

Gelombang dan Bunyi

339

Masalah

Dapatkah kamu menemukan

resonansi,

panjang gelombang,

dan

frekuensi bunyi

yang timbul pada sebuah pipa yang terbuka

kedua ujungnya?

Alat-alat dan Bahan

pita karet

penggaris

pipa plastik (paralon) atau buluh bambu

yang terbuka pada kedua ujungnya.

Langkah Percobaan

1. Ukur panjang pipa dan catatlah hasilnya

pada tabel data.

2. Rentangkan pita karet dengan tanganmu,

lalu petik pita karet tersebut. Dengarkan

nada bunyi pita karet itu.

3. Ketuklah pipa tersebut, dengarkan nada

bunyi pipa itu.

4. Rentangkan kuat-kuat pita karet melintang

pada salah satu ujung pipa dan

pegang kuat-kuat, seperti

ditunjukan pada gambar.

PERHATIAN

Hati-hati jangan

melepaskan peganganmu pada

ujung yang diberi pita karet.

5. Dekatkan pita karet yang telah

direntangkan tersebut ke telingamu, dan

petiklah. Dengarkan

nada yang berbeda

(nada ganda)

yang ditimbulkan oleh

pita

karet

(kegiatan no.2) dan

pipa

(kegiatan

no.3) tersebut.

6. Kurangi pelan-pelan tegangan karet itu.

Dengarkan nada karet itu berubah, tetapi

nada pipa tetap.

Sumber: Dok. Penulis.

Frekuensi

Gelombang Bunyi

Bunyi berasal dari suatu getaran. Kadang-kadang getaran ini juga

menyebabkan benda didekatnya ikut bergetar. Keadaan ini disebut

resonansi

Banyak alat musik dibuat dengan memanfaatkan kolom udara yang bergetar

dengan frekuensi tertentu. Bagaimanakah mengatur nada pada alat-alat

musik, misalnya seruling? Dengan menutup dan membuka lubang-lubang

pada seruling, maka panjang kolom udara, panjang gelombang, dan frekuensi

bunyi berubah.

Kegi atan 10.3

7. Teruskan pengaturan tegangan karet itu,

sehingga kamu hanya mendengar

nada

tunggal

(nada pita karet dan pipa

sama

Pada keadaan ini kamu akan medengar

bunyi yang

lebih keras

dari sebelumnya.

Dengar baik-baik bunyi ini.

8. Tukarkanlah pipamu dengan pipa

kelompok lain dan ulangi percobaan ini.

340

IPA SMP

Kelas VIII

Menyimpulkan dan Menerapkan

4. Bagaimana hubungan panjang suatu pipa

dengan frekuensi dan nada bunyi yang

dihasilkannya?

5. Untuk menghasilkan berbagai macam

nada, peniup seruling mengatur panjang

pipa dengan menutup atau membuka

lubang-lubang pada seruling itu.

Sebutkan

alat musik lain yang

menggunakan panjang pipa untuk

menghasilkan nada-nada musik.

Tabel Data dan Pengamatan

Analisis

1. Nada tunggal yang kamu dengarkan

pada langkah 7 dan 8 adalah

nada

resonansi

Panjang gelombang

nada

resonansi tersebut sama dengan

dua kali

panjang pipa

itu.

Hitung

panjang

gelombang tersebut.

2. Misalkan cepat rambat bunyi di udara saat

ini 344 m/s. Gunakan rumus

frekuensi

untuk menghitung frekuensi nada itu.

3. Berapa panjang gelombang dan frekuensi

pada gelombang bunyi pipa kedua?

cepat rambat

panjang gelombang

Panjang

pipa

Panjang

gelombang

(m)

Frekuensi

(Hz)

Nada yang

terdengar

“Melihat” Gelombang Bunyi

Dalam

Kegiatan 10.3

kamu telah mendengar bunyi

resonansi oleh pipa. Resonansi itu terjadi bila

frekuensi bunyi bersesuaian dengan frekuensi

resonansi pipa. Kejadian ini dapat divisualisasikan

seperti gambar di samping. Gelombang bunyi dengan

frekuensi yang dapat menghasilkan resonansi dengan

pipa dilewatkan pada pipa. Pipa tersebut memiliki

lubang-lubang yang dapat menyala. Jika kamu

perhatikan, nyala api pada lubang-lubang itu akan

membentuk pola nyala yang kuat dan lemah secara

berselang-seling.

Sumber: http://www..physicscurriculum.com.

Bab 10

Gelombang dan Bunyi

341

Gambar 10.37

Si kembar ini telah diambil gambarnya,

walaupun mereka belum lahir. Gelombang

ultrasonik memungkinkan dokter mengamati

perkembangan janin yang belum lahir, di

samping kondisi struktur di dalam tubuhnya.

Apabila kamu memikirkan pentingnya bunyi dalam

hidupmu, berbagai macam pikiran boleh jadi muncul.

Suara-suara sebagai bagian pergaulan sehari-hari dengan

temanmu, hingar-bingar dan bisingnya perkotaan, kicauan

burung di pedesaan, dan merdunya lagu yang kamu

nikmati hanyalah sedikit contoh. Namun selain membuat

hidup menjadi lebih menyenangkan, bunyi juga memiliki

sejumlah pemanfaatan penting.

Dalam subbab sebelumnya kamu telah mempelajari

salah satu pemanfaatan bunyi, yakni sonar. Masih ingatkah

kamu akan kegunaannya? Sonar memanfaatkan gelombang

ultrasonik, yakni gelombang bunyi yang frekuensinya lebih

besar dari 20.000 Hz. Berikut ini kita akan membahas

beberapa pemanfaatan bunyi yang lain.

Melihat dengan Bunyi

Suatu teknik yang mirip dengan sonar digunakan

dalam bidang kedokteran untuk mendiagnosis masalah

kesehatan. Gelombang ultrasonik diarahkan ke dalam

tubuh. Gelombang itu dipantulkan oleh organ-organ di

dalam tubuh, misal nya organ dan tulang. Gelombang

Sumber: Bakalian, et al., 1994

Pemanfaatan Bunyi

Kata-kata IPA

ultrasonik

ultrasonografi

342

IPA SMP

Kelas VIII

Gambar 10.38

Alat pembersih ultrasonik.

Sumber: http://www.villageanimal.net.

pantul itu kemudian dideteksi. Dengan menggunakan

teknik ini pertumbuhan yang tidak normal dapat

ditemukan. Teknik ini dikenal dengan nama

ultrasonografi

Bayangan seperti hasil sinar-X dihasilkan selama proses

ini. Namun tidak seperti sinar-X, yang hanya menghasilkan

satu gambar untuk tiap pemotretan, ultrasonografi dapat

dipergunakan secara terus menerus mirip dengan video.

Hal ini berguna untuk memperlihatkan gerakan dalam

tubuh. Mungkin kamu pernah melihat gambar

pertumbuhan janin dengan teknik ultrasonografi, seperti

Gambar 10.37.

Dokter mengamati gerakan janin itu pada

layar serupa TV selama beberapa menit. Ultrasonografi

memiliki keunggulan karena gelombang ultrasonik tidak

mempengaruhi sel-sel tubuh.

Menghindari Pembedahan dengan

Ultrasonik

Kadang-kadang endapan kalsium oksalat terbentuk

dalam ginjal. Endapan ini biasa disebut batu ginjal. Operasi

bedah ginjal merupakan pilihan utama untuk mengambil

batu ginjal itu. Namun gelombang ultrasonik yang

diarahkan pada batu ginjal tersebut seringkali dapat

memecahkan batu itu tanpa pembedahan. Pecahan-pecahan

batu itu selanjutnya dapat keluar secara alami bersama air

seni. Perlakuan yang sama dapat dikenakan pada batu

empedu. Pasien yang berhasil ditangani dengan cara ini

lebih cepat sembuh dibandingkan dengan cara pembedahan.

Pembersih Ultrasonik

Benda-benda tertentu, seperti permata dan

komponen elektronik, terlalu lembut untuk dibersihkan

dengan sikat atau sabun. Herankah kamu bila

mengetahui bahwa kamu dapat membersihkan benda-

benda itu dengan bunyi? Gelombang ultrasonik dapat

digunakan untuk membersihkan permata, komponen

elektronik, dan bagian-bagian mesin yang halus.

Perhatikan

Gambar 10.38.

Untuk melakukan hal ini,

benda tersebut dimasukkan ke dalam cairan pembersih

yang lembut. Gelombang bunyi selanjutnya diarahkan ke

dalam cairan itu, menyebabkan cairan itu bergetar dengan

intensitas yang besar. Getaran ini akan merontokkan kotoran

yang menempel pada benda itu tanpa merusaknya.

Bab 10

Gelombang dan Bunyi

343

Pengayaan

Pendengaran Manusia

Detektor bunyi, seperti mikropon, menangkap dan

mengubah energi kinetik dari gerak partikel dalam

gelombang bunyi menjadi bentuk energi lain, biasanya

energi listrik. Telingamu merupakan suatu detektor bunyi

yang canggih. Telinga itu peka terhadap suatu rentang

intensitas dan frekuensi bunyi. Telinga manusia seperti

tampak pada

Gambar 10.39,

memiliki tiga bagian: telinga

bagian luar, telinga bagian tengah, dan telinga bagian

dalam

Bagaimana kamu dapat mendengar? Pendengaran

dimulai pada saat gelombang bunyi memasuki telinga

bagian luar. Telinga bagian luar berlaku seperti corong

untuk gelombang bunyi itu. Gelombang tersebut merambat

melalui saluran telinga hingga mengenai

gendang telinga

yang merupakan selaput tipis liat. Getaran partikel-partikel

udara menyebabkan gendang ini bergetar.

Gambar 10.39

Telinga manusia terdiri dari telinga bagian luar, telinga bagian tengah, dan telinga

bagian dalam.

Bagian manakah yang bergetar dan melipatgandakan gaya dan

tekanan dari gelombang-gelombang bunyi?

Saluran

setengah lingkaran

Rumah siput atau

Koklea

Syaraf auditori

Saluran telinga

Martil

Gendang

telinga

Sanggurdi

Landasan

Telinga

Bagian Luar

Telinga

Bagian Dalam

Telinga

Bagian Tengah

Sumber: Bakalian, et al., 1994

344

IPA SMP

Kelas VIII

1. Paparkan paling sedikit tiga pemanfaatan

teknologi ultrasonik.

2. Bagaimanakah bayangan organ di dalam tubuhmu

dapat dibuat dengan menggunakan gelombang

bunyi?

Pemilihan Teknologi

Misalkan salah satu anggota keluargamu

diketahui menderita batu empedu yang cukup besar

dan memerlukan operasi. Jika sama-sama tersedia

di rumah sakit, manakah yang kamu pilih: melalui

operasi ataukah memilih teknologi ultrasonik?

Pikirkan faktor-faktor apa saja yang mempengaruhi

pilihanmu itu.

Getaran dari gendang telinga masuk

telinga bagian

tengah.

Telinga bagian tengah itu berisi tiga tulang

terkecil dalam tubuh manusia. Gendang telinga

menggetarkan tiga tulang tersebut. Ketiga tulang itu

adalah

martil, landasan,

dan

sanggurdi

. Tulang-tulang ini

berfungsi sebagai sistem pengungkit yang

melipatgandakan gaya dan tekanan gelombang bunyi.

Tiga tulang tersebut meneruskan getaran bunyi ke telinga

bagian dalam.

Telinga bagian dalam berisi rumah siput yang berisi

cairan. Sel-sel rambut yang kecil di dalam rumah siput

bergetar menyebabkan impuls-impuls syaraf dikirim ke

otak melalui syaraf auditori. Kerusakan pendengaran

yang disebabkan oleh bunyi keras tiba-tiba atau terus-

menerus umumnya diakibatkan kerusakan pada bagian

sel-sel seperti rambut yang kecil ini. Apakah kamu

senang mendengarkan musik keras-keras? Ingat, bunyi-

bunyi keras dapat mengakibatkan kerusakan

pendengaran selamanya.

Intisari Subbab

Ultrasonografi

memungkinkan para orang

tua melihat bayi mereka

untuk pertama kali. Dalam

Jurnal IPA-mu, tulislah hal-

hal yang mungkin dapat

kamu pelajari dari

ultrasonografi, dan tulislah

sebuah karangan tentang

bagaimana perasaan

orang tua pada saat

melihat bayi mereka untuk

pertama kali.

Bab 10

Gelombang dan Bunyi

345

A. Getaran

1. Benda yang bergetar ditandai oleh adanya gerak bolak-balik melalui titik

kesetimbangan. Gerak bandul ayunan dan gerak beban pada pegas merupakan

contoh-contoh benda yang bergetar.

2. Energi sebuah getaran ditunjukkan oleh amplitudo getaran itu. Semakin besar

amplitudo sebuah getaran menunjukkan energi getaran itu semakin besar.

3. Selain dicirikan oleh energi, getaran juga dicirikan oleh periode dan frekuensi.

4. Benda yang bergetar dapat menyebabkan benda lain di sekitarnya turut bergetar

dengan frekuensi yang sama. Peristiwa ini disebut resonansi.

5. Periode sebuah ayunan tetap besarnya, walaupun amplitudonya berubah.

Berdasarkan kenyataan ini maka ayunan digunakan untuk penunjuk waktu.

B. Gelombang

1. Gelombang memindahkan energi getaran dari satu tempat ke tempat lain. Medium

gelombang tidak ikut berpindah, hanya bergetar di sekitar titik kesetimbangannya

saat gelombang melintas.

2. Berdasarkan perlunya medium untuk dilalui gelombang, gelombang dapat

digolongkan menjadi gelombang mekanik dan elektromagnetik. Gelombang dapat

pula digolongkan menjadi gelombang transversal dan gelombang longitudinal bila

didasarkan arah getar terhadap arah rambat gelombang itu. arah getar gelombang

searah dengan arah rambatnya.

3. Jika cepat rambat suatu gelombang tetap, pada saat frekuensi meningkat, panjang

gelombang menurun dan sebaliknya.

C. Bunyi

1. Bunyi berasal dari getaran yang dipindahkan melalui medium dalam suatu rangkaian

renggangan dan rapatan (gelombang longitudinal).

2. Nada suatu bunyi menjadi lebih tinggi bila frekuensinya meningkat. Kuat bunyi

bunyi meningkat apabila amplitudo gelombang bunyi membesar.

3. Bunyi ultrasonik mempunyai beberapa kegunaan, misalnya dalam teknologi sonar

dan ultrasonografi.

Rangkuman

346

IPA SMP

Kelas VIII

1. jarak antara titik-titik yang serupa pada

dua gelombang yang berurutan.

2. arah getar sama dengan rambat gerak

gelombang.

3. bahan yang dilalui gelombang.

4. dinyatakan dalam hertz.

5. titik paling tinggi dari suatu gelombang

transversal.

10. jarak dari posisi diam medium ke

lembah atau ke puncak gelombang.

7. yang dipindahkan gelombang.

8. dapat timbul dan bergerak dalam ruang

hampa.

9. gerak bolak-balik melalui titik

kesetimbangan.

Pilih kata atau ungkapan yang dapat melengkapi

kalimat berikut.

1. Semua gelombang membawa ... bergerak

maju.

a. materi

c. materi dan energi

b. energi

d. medium

2. Suatu gelombang yang membawa

jumlah energi besar akan selalu

mempunyai ....

a. amplitudo besar

b. amplitudo kecil

c. frekuensi tinggi

d. panjang gelombang pendek

3. Frekuensi gelombang dinyatakan dalam

....

a. hertz

meter

b. desibel

meter/sekon

4. Kamu mengetuk sebuah pintu. Kamu

menimbulkan getaran yang bergerak

melalui ....

a. zat padat

b. zat cair

c. hampa

d. selain jawaban di atas

5. Untuk medium yang sama, ...

gelombang yang melalui medium itu

tetap.

a. amplitudo

cepat rambat

b. frekuensi

panjang

gelombang

6. Gelombang elektromagnetik ....

a. tidak memiliki panjang gelombang

b. tidak memiliki frekuensi

c. membutuhkan medium

d. memindahkan energi

7. Contoh gelombang elektromagnetik

adalah ....

a. gelombang air

b. gelombang cahaya

c. gelombang pada tali

d. gelombang bunyi

Pasangkan Kata-kata Kunci IPA berikut (tidak

semua kata kunci digunakan) dengan pernyataan

di bawahnya.

Evaluasi

Reviu Perbendaharaan Kata

Gelombang

Pengecekan Konsep

a. amplitudo

b. gelombang

longitudinal

c. puncak

d. frekuensi

e. getaran

medium

g. energi

h. gelombang

transversal

lembah

gelombang

k. panjang gelombang

gelombang

elektromagnetik

Bab 10

Gelombang dan Bunyi

347

15. Sebuah gempa bumi berasal dari batuan

di bawah lautan Pasifik, menghasikan

suatu gelombang pasang yang mengenai

sebuah pulau yang jauh. Apakah air

yang mengenai pulau itu sama dengan

air yang ada di atas gempa itu? Jelaskan.

16. Dalam sistem komunikasi, satelit di atas

bumi atau radio dan televisi di rumah-

rumah digunakan untuk memancar-

ulang gelombang elektromagnetik.

Bagaimana proses tersebut terjadi?

17. Suatu gelombang mempunyai panjang

gelombang 6 m dan cepat rambatnya 420

m/s. Berapakah frekuensinya?

1. penggunaan gelombang bunyi

berfrekuensi tinggi

2. ilmu tentang bunyi

3. materi bergetar dalam arah yang sama

dengan arah gerak gelombang

4. tinggi rend

ahnya bunyi

5. materi yang dilalui rambatan

gelombang

6. dinyatakan dalam hertz

7. tanggapan manusia pada intensitas

bunyi

a. akustik

b. gelombang

longitudinal

c. frekuensi

d. intensitas

e. getaran

f. kuat bunyi

g. medium

h. nada

i. resonansi

j. gaung

k. gelombang

transversal

l. teknologi

ultrasonik

m. gelombang

Pasangkan Kata-kata Kunci IPA berikut (tidak

semua kata kunci digunakan) dengan pernyataan

di bawahnya.

8. Simpangan maksimum suatu getaran

atau gelombang ditentukan oleh ....

a. panjang gelombangnya

b. frekuensinya

c. amplitudonya

d. cepat rambat

9. Peristiwa saat gelombang mengenai

permukaan disebut....

a. pembalikan

b. penambahan kelajuan

c. perubahan frekuensi

d. pemantulan

Jawablah pertanyaan di bawah dalam bukumu.

10. Bagaimana menentukan amplitudo,

frekuensi, dan panjang gelombang pada

gelombang trasversal dan longitudinal?

11. Jelaskan bagaimana keterkaitan

gelombang dengan energi dan getaran.

12. Apakah yang dimaksud dengan

resonansi?

13. Sebuah getaran memiliki frekuensi 12 Hz.

Berapakah periode getaran itu?

14. Sebuah ayunan melakukan 32 getaran

dalam waktu 20 sekon. Berapakah

frekuensinya?

17.

Membuat hipotesis.

Buatlah sebuah

hipotesis yang menjelaskan bagaimana

periode getaran sebuah ayunan

dipengaruhi oleh panjang talinya.

18.

Menghitung.

Lengkapilah tabel berikut

ini:

Pemahaman Konsep

Berfikir Kritis

Pengembangan Keterampilan

Bunyi

Reviu Perbendaharaan Kata

150

2,0

200

0,5

250

1,5

200

1,0

Kelajuan

Frekuensi

Panjang gel.

(m/s)

(Hz)

(m)

348

IPA SMP

Kelas VIII

Jawablah pertanyaan di bawah dengan

menggunakan kalimat yang lengkap.

11. Mengapa bunyi jam beker yang

dimasukkan dalam bejana yang kedap

udara menjadi lemah pada saat udara

dikeluarkan dari bejana itu?

12. Bagaimana gema dipergunakan untuk

mengukur jarak di bawah permukaan

air?

13. Suatu gelombang bunyi mempunyai

panjang gelombang 6 m dan

kecepatanya 420 m/s. Berapakah

frekuensinya?

14. Misalkan kamu sedang duduk di barisan

belakang sebuah ruangan besar dan

seseorang di panggung meneriakkan

sebuah nada tinggi tepat pada saat orang

di sebelahnya memukul drum besar.

Bunyi manakah yang kamu dengar lebih

dulu? Mengapa?

Pilihlah kata atau ungkapan yang dapat

melengkapi kalimat berikut.

1. Bunyi bergerak sebagai ....

a. gelombang transversal

b. gelombang elekromagnetik

c. gelombang cahaya

d. gelombang longitudinal

2. Kelajuan bunyi paling cepat bila bunyi

merambat dalam ....

a. ruang hampa

b. zat padat

c. zat cair

d. zat gas

3. Peningkatan kelajuan bunyi dapat

disebabkan oleh meningkatnya ....

a. suhu medium

b. kerapatan medium

c. amplitudo gelombang bunyi

d. nada bunyi

4. Suatu bunyi dengan nada rendah selalu

mempunyai ... rendah.

a. amplitudo

b. panjang gelombang

c. frekuensi

d. kecepatan gelombang

5. Kekerasan bunyi bergantung kepada ....

a. frekuensi

b. amplitudo

c. panjang gelombang

d. nada

6. Pada saat ... maka intensitas bunyinya

menurun.

a. kecepatan gelombang menurun.

b. panjang gelombang menurun.

c. amplitudo menurun.

d. kualitas menurun.

7. Bunyi tidak dapat merambat melalui ....

a. zat padat

zat gas

b. zat cair

ruang hampa

8. Kamu mengetuk sebuah pintu. Kamu

menimbulkan getaran yang bergerak

melalui ....

a. zat padat

b. zat cair

c. zat gas

d. hampa

9. Penggunaan bunyi untuk mengukur

jarak disebut ....

a. sonar

b. resonansi

c. kloaka

d. ultrasonografi

10. Perulangan bunyi yang terdengar bila

bunyi dipantulkan oleh suatu

permukaan disebut ....

a. akustik

b. nada

c. gema

d. resonansi.

Pengecekan Konsep

Pemahaman Konsep

Berfikir Kritis

Bab 10

Gelombang dan Bunyi

349

19.

Rancangan Percobaan:

Coba gunakan

gulungan kardus untuk mengulangi

prosedur yang digu-nakan dalam

Kegiatan 10.3 untuk menentukan

frekuensi alamiah tabung itu. Apakah

kamu mendengar bunyi yang jelas?

Jelaskan, mengapa ya atau tidak!

20.

Proyek:

Dengan menggunakan bahan-

bahan yang kamu punyai di rumah, buat

sebuah instrumen musik. Mainkan

instrumen musikmu untuk teman

sekelasmu dan jelaskan bagaimana

kamu dapat mengubah nada

instrumenmu.

17.

Menggunakan Tabel:

Kamu memulai

bisnis pemotong rumput selama liburan.

Pemotong rumputmu mempunyai taraf

intensitas bunyi 100 dB. Dengan

menggunakan tabel di bawah, tentukan

berapa jam sehari kamu dapat

memotong rumput halaman dengan

aman? Jika kamu ingin bekerja dengan

waktu yang lebih lama, apa yang dapat

kamu lakukan untuk melindungi

pendengaranmu? Jika keluargamu

membeli pemotong rumput baru dengan

tingkat intensitas bunyi 95 dB,

bagaimana pengaruhnya terhadap

bisnismu?

15.

Hipotesis:

Bunyi merambat lebih lambat

di udara pada tempat yang tinggi

daripada pada tempat yang rendah.

Rumuskan hipotesis untuk menjelaskan

pengamatan ini.

16.

Penggunaan Bilangan

: Pelajari cepat

rambat bunyi untuk berbagai medium

pada suhu 25°C dalam tabel di bawah ini.

Urutkan medium dalam memindahkan

gelombang bunyi dari yang paling cepat

ke yang paling lambat. Perkirakan

berapa kali lebih cepat rambat bunyi

didalam baja dibanding di udara?

18.

Membuat Grafik

. Dengan meng-

gunakan data berikut ini, buatlah grafik

yang menunjukkan bagaimana cepat

rambat bunyi berubah dengan

berubahnya suhu.

Kuat Bunyi

Waktu yang

(dB) diperbolehkan (jam)

100

105

110

0,5

Rekomendasi Batas Kuat Bunyi

-10

325

331

337

343

Suhu Cepat Rambat Bunyi

(dalam m/s)

(dalam

Pengembangan Keterampilan

Penilaian Kinerja

Zat Kelajuan Bunyi

Udara

347 m/s

Batu

3650 m/s

Gabus

500 m/s

Air

1498 m/s

Baja

5200 m/s

Perpindahan Bunyi