Karakteristik Sumber Gelombang Bunyi

Gelombang bunyi merupakan gelombang longitudinal yang terjadi karena rapatan dan renggangan suatu medium. Pembahasan lengkap tentang gelombang bunyi tersebut, telah dipaparkan di artikel sebelumnya.

Artikel ini merupakan pembahasan lebih lanjut tentang karakteristik dari beberapa sumber gelombang bunyi. Agar kita lebih memahami tentang gelombang bunyi, maka tidak ada salahnya kita perlu mendalami pula tentang karakteristik dari sumber gelombang bunyi, seperti senar atau dawai dan pipa organa.

Sumber bunyi merupakan suatu benda yang dapat bergetar. Hampir semua benda dapat bergetar dan menyebabkan sumber bunyi. Pembahasan kali ini akan memaparkan tentang karakteristik beberapa sumber bunyi.

Senar atau Dawai

Apabila senar dipetik, maka akan timbul getaran transversal yang berjalan sepanjang senar tersebut. Getaran yang sampai pada ujung tetap akan dipantulkan, sehingga menghasilkan gelombang stasioner pada senar.

Kemudian, gelombang tersebut menggetarkan udara disekitarnya dan terbentuklah gelombang longitudinal di udara, sehingga menghasilkan gelombang bunyi.

Pergeseran maksimum dari gelombang stasioner dinamakan dengan perut (P) dan bagian ketika terjadi pergeseran nol dinamakan dengan simpul (S). Tinggi nada ditentukan oleh frekuensi resonansi terendah. Frekuensi dasar, hanya muncul pada ujung dawai.

Panjang gelombang sama dengan dua kali panjang dawai, sehingga frekuensi dawai yaitu

  dengan v kecepatan gelombang pada dawai.

Secara umum, frekuensi yang dihasilkan memenuhi persamaan sebagai berikut.

Rangkaian frekuensi tersebut dinamakan deret harmonik. Frekuensi f₂ dinamakan dengan frekuensi nada atas pertama, f₃ dinamakan frekuensi nama atas kedua, dan seterusnya. Perbandingan dari frekuensi nada dasar dan nada atas berikutnya yaitu f₁: f₂: f₃: .... = 1: 2: 3...

Marsene menuliskan frekuensi nada dasar untuk sebuah dawai yang ujung – ujungnya dibuat tetap dalam bentuk yang lain, yaitu

F merupakan besar gaya tarik dawai (N)

µ merupakan massa dawai persatuan panjang (g/m)

Pipa Organa

Pipa organa merupakan suatu alat yang menggunakan kolom udara sebagai sumber bunyi. Bunyi tersebut dihasilkan dari getaran gelombang berdiri pada kolom udara dalam tabung atau pipa.

Udara dalam tabung bergetar dengan berbagai frekuensi. Namun, hanya frekuensi tertentu yang bertahan, yang berhubungan dengan gelombang berdiri. Pada kolom udara, udara bergetar dalam bentuk gelombang berdiri longitudinal.

Pipa organa terbuka

Pipa organa terbuka merupakan pipa organa kedua ujungnya terbuka. Gelombang berdiri longitudinal pada pipa organa terbuka ini, titik simpul tekanan menyatakan titik pergeseran. Sebaliknya, titik perut tekanan menyatakan titik simpul pergeseran.

Pipa organa terbuka memiliki perut pergeseran pada kedua ujungnya. Dalam satu gelombang, jarak antara dua perut berturut – turut setengah panjang gelombang. Besaran L menyatakan jarak antara ujung – ujung pipa organa terbuka dan frekuensi nada dasarnya 

Untuk setiap mode normal pada pipa organa terbuka, frekuensi yang bersesuaian diperoleh dengan menggunakan hubungan

Harga n= 1 bersesuaian dengan frekuensi nada dasar atau harmonik ke.1

Harga n= 2 bersesuaian dengan frekuensi harmonik kedua dan seterusnya.

Pipa organa tertutup

Pipa organa tertutup merupakan pipa organa yang salah satu ujungnya tertutup. Pipa organa mempunyai satu titik simpu dan satu titik perut yang berjarak sebesar /4. Apabila, jarak simpul ke perut adalah L, maka L= /4 atau = 4L. Frekuensi nada dasar f₁ dapat diperoleh berdasarkan hubungan f= v/.

Tinggi suara pipa organa tertutup lebih rendah satu oktaf dari tinggi suara pipa organa terbuka yang sama panjangnya. Nada – nada atas yang ada hanyalah nada  - nada atas yang memberikan simpul pada ujung pipa yang tertutup dan sebuah titik perut di ujung yang terbuka.

Hal tersebut menunjukkan, nada harmonik kedua, keempat, dan seterusnya tidak ada. Harmonik yang ada hanya harmonik yang ganjil, yaitu harmonik pertama, ketiga, kelima, dan seterusnya.

Frekuensi nada dasar hingga frekuensi harmonik yang ketiga dapat diperoleh berdasarkan hubungan  yaitu

Secara umum, frekuensi harmonik dapat dinyatakan dalam bentuk frekuensi nada dasar f₁

Sumber:Yaz, M. A. 2007. Fisika SMA Kelas XII. Jakarta: Quadra.