Bunyi
Bunyi menempuh sekitar 343 meter setiap detik di udara pada 20 °C. Jadi, jika guntur terdengar 3 detik setelah kilatan petir, sambaran itu terjadi sekitar 1 km dari tempatmu.
Gelombang tekanan di udara
Saat membran drum bergerak ke luar, udara di sebelahnya tertekan. Saat membran bergerak kembali, terbentuk daerah dengan tekanan sedikit lebih rendah. Rapatan dan renggangan ini diteruskan dari molekul ke molekul sebagai gelombang longitudinal. Udara di dekat telingamu tidak bergerak dari drum menuju dirimu; udara hanya bergerak bolak-balik sedikit sekali, sementara pola tekanannya terus merambat. Menurut OpenStax, pada bunyi paling lemah yang dapat didengar manusia, molekul udara bergerak bolak-balik dengan simpangan kurang dari satu diameter molekul.
Seret untuk memutar. Gulir atau rapatkan dan renggangkan dua jari untuk mengatur zoom.
Seberapa cepat bunyi merambat?
Pada pertunjukan kembang api, kamu dapat melihat bahwa bunyi membutuhkan waktu: kilatan terlihat lebih dahulu, lalu dentuman terdengar. OpenStax memberikan cepat rambat bunyi di udara sebesar 331 m/s pada 0 °C dan 343 m/s pada 20 °C, serta rumus untuk udara di permukaan laut: v = 331 m/s × √(T / 273 K), dengan T dalam kelvin. Udara lebih hangat berarti molekul bergerak lebih cepat dan meneruskan dorongan lebih cepat, tetapi pengaruhnya tidak besar. Kenaikan dari 0 °C ke 20 °C meningkatkan cepat rambat kurang dari 4%. Dari nilai 343 m/s, diperoleh aturan praktis: bunyi membutuhkan sekitar 3 detik untuk menempuh satu kilometer. Jadi, menghitung detik antara kilatan petir dan guntur memberikan perkiraan jaraknya.
Bunyi merambat lebih cepat dalam zat cair dan padat daripada di udara karena keduanya jauh lebih sulit dimampatkan. Cepat rambat bergantung pada kekakuan dan massa jenis bahan: semakin kaku, semakin cepat; untuk kekakuan serupa, bahan yang lebih ringan menghantarkan lebih cepat. OpenStax mencantumkan nilai untuk berbagai bahan. Karet merupakan pengecualian yang lambat karena sangat lunak.
| Medium | Cepat rambat bunyi (m/s) |
|---|---|
| Udara, 0 °C | 331 |
| Udara, 20 °C | 343 |
| Helium, 0 °C | 965 |
| Air tawar, 20 °C | 1480 |
| Air laut, 20 °C | 1540 |
| Baja | 5960 |
| Karet vulkanisasi | 54 |
Tinggi nada, rentang pendengaran, dan gema
Frekuensi bunyi terdengar sebagai tinggi nada. Orang dengan pendengaran baik biasanya dapat mendengar sekitar 20 Hz hingga 20 000 Hz. Bunyi di atas rentang ini disebut ultrasonik, sedangkan di bawahnya disebut infrasonik. Dalam rentang yang terdengar, cepat rambat hampir tidak bergantung pada frekuensi. OpenStax menjelaskannya dengan marching band: jika nada tinggi merambat lebih cepat daripada nada rendah, musik akan terdengar tidak serempak bagi pendengar yang jauh. Kenyataannya tidak demikian.
Bunyi dipantulkan oleh permukaan keras, dan bunyi yang kembali disebut gema. Jika kamu bertepuk tangan di depan tebing lalu mendengar gema 2 detik kemudian, bunyi telah menempuh perjalanan pergi-pulang. Jadi, jarak tebing adalah 343 × 2 ÷ 2 ≈ 343 m. Kelelawar menggunakan gema untuk menemukan serangga, sedangkan ultrasonografi medis memanfaatkan pantulan bunyi berfrekuensi sangat tinggi dari dalam tubuh. Karena panjang gelombang bunyi yang terdengar berkisar dari beberapa sentimeter hingga belasan meter atau lebih, bunyi juga melentur melewati pintu dan sudut. Itulah sebabnya kamu dapat mendengar orang di ruang sebelah tanpa melihatnya.
Kenyaringan dan desibel
Kenyaringan mengikuti intensitas gelombang, yaitu daya yang dibawanya melalui setiap meter persegi. Telinga mencakup rentang yang sangat luas: bunyi terlemah pada 1000 Hz memiliki intensitas sekitar 10⁻¹² W/m², sedangkan bunyi yang merusak pendengaran dalam hitungan detik sekitar 10¹² kali lebih kuat. Agar angkanya mudah digunakan, kita memakai skala desibel, β = 10 log₁₀(I / I₀) dengan I₀ = 10⁻¹² W/m². Setiap kenaikan intensitas sebesar faktor 10 menambah 10 dB, dan pelipatgandaan intensitas menambah sekitar 3 dB. OpenStax mencantumkan percakapan biasa sekitar 60 dB dan konser rok keras sekitar 120 dB, ambang rasa sakit. Catatan kakinya menambahkan bahwa beberapa lembaga pemerintah dan kesehatan menyarankan agar paparan tanpa pelindung pendengaran tidak melebihi 85 dB selama 8 jam sehari.
- Gunakan v = 331 m/s × √(T/273 K). Berapa cepat rambat bunyi pada 30 °C (303 K)? Nyatakan hingga satu angka desimal.
- Kamu melihat kilatan petir dan mendengar guntur 6.0 s kemudian. Jika cepat rambat bunyi 343 m/s, berapa jarak sambaran itu dalam km? Nyatakan hingga dua angka desimal.
- Kamu bertepuk tangan di depan tebing dan mendengar gema 2.0 s kemudian. Bunyi merambat dengan kecepatan 343 m/s. Berapa jarak tebing itu?
- Di antara bahan berikut, di manakah bunyi merambat paling cepat?
- Baja
- Air tawar
- Udara pada 20 °C
- Helium
- Mengapa astronaut tidak dapat mendengar teriakan satu sama lain melintasi ruang hampa?
- Bunyi memerlukan medium untuk merambat
- Bunyi merambat terlalu cepat di angkasa
- Angkasa terlalu dingin untuk bunyi
- Suara mereka terlalu tinggi
- Berapa kali lebih besar intensitas bunyi 90 dB dibandingkan bunyi 60 dB?
- 1000 kali
- 30 kali
- 3 kali
- 1.5 kali
- Dua pengeras suara identik menghasilkan bunyi yang sama sehingga intensitasnya menjadi dua kali lipat. Tarafnya naik sekitar…
- 3 dB
- 10 dB
- 2 dB
- 20 dB
- Pada 20 °C (343 m/s), berapa panjang gelombang bunyi terendah yang dapat didengar manusia, 20 Hz? Nyatakan hingga satu angka desimal.
- Sifat bunyi manakah yang kita dengar sebagai tinggi nada?
- Frekuensi
- Amplitudo
- Cepat rambat
- Suhu
- Dalam gelombang bunyi di udara, molekul udara…
- Bergerak bolak-balik searah rambat gelombang
- Melaju dari sumber menuju telingamu
- Bergerak naik turun melintasi arah rambat gelombang
- Diam sepenuhnya
- Bunyi merupakan gelombang tekanan longitudinal dan memerlukan medium.
- Di udara: 331 m/s pada 0 °C, 343 m/s pada 20 °C; v = 331 √(T/273 K).
- Lebih cepat dalam zat cair dan padat: air 1480 m/s, baja 5960 m/s.
- Pendengaran: sekitar 20 Hz hingga 20 000 Hz. +10 dB = 10 × intensitas, +3 dB ≈ 2 ×.
Sumber kursus ini (11)
- OpenStax College Physics 2e (openstax.org/books/college-physics-2e): 16.9 Waves (disturbance that propagates, gull example λ 10.0 m, T 5.00 s, v = 2.00 m/s, transverse and longitudinal, amplitude independent of speed)
- 16.10 Superposition and Interference (constructive, destructive, standing waves, f1 = v/2L, beats fB = |f1 − f2|, 256 Hz fork with 2 beats -> 254 or 258 Hz)
- 17.2 Speed of Sound (Table 17.1: air 331 m/s at 0 °C, helium 965, fresh water 1480, sea water 1540, steel 5960, vulcanized rubber 54; v = 331 m/s × √(T/273 K); 343 m/s at 20 °C; audible range 20 to 20 000 Hz; P-waves 4 to 7 km/s, S-waves 2 to 5 km/s; Oldham and Lehmann)
- 17.3 Sound Intensity (I0 = 10⁻¹² W/m², Table 17.2, factor 10 = 10 dB, factor 2 = 3 dB, 85 dB for 8 h footnote, bel named for Bell)
- 17.5 Sound Interference and Resonance (noise-cancelling headphones 30 dB or more, closed tube λ = 4L and f_n = n v/4L with n odd, open tube f_n = n v/2L, 128 Hz tube at 22 °C = 0.672 m, ninth harmonic 1.15 kHz, trumpet vs clarinet overtones)
- 24.1 (Maxwell; Hertz from 1887)
- 24.3 The Electromagnetic Spectrum (c = fλ, Table 24.1, three rules of thumb, AM 540 to 1600 kHz, FM 88 to 108 MHz, microwave oven 2.45 GHz, visible 400 to 750 nm, UV 400 to about 10 nm, UV-A 320 to 400, UV-B 290 to 320, UV-C 220 to 290 nm, 99% of surface UV is UV-A, X-rays below 0.01 nm)
- 27.3 Young's Double Slit (1801, d sin θ = mλ, 0.0100 mm and 633 nm example)
- NASA science.nasa.gov/ems (Introduction, Visible Light: 380 to 700 nm; atmospheric windows)
- NIST, c = 299 792 458 m/s exact (nist.gov/si-redefinition/meter)
- ISO 16:1975 (A = 440 Hz, iso.org/standard/3601.html).
Diperiksa: 2026-10-17