Jumpa lagi dengan sobat pecinta share.
Sumber Resonansi Bunyi, Pipa Organa Terbuka
dan Tertutup, Contoh Soal, Jawaban, Rumus Fisika, Frekuensi,Panjang Gelombang,
Getaran Harmoni.
Pernahkah kamu memainkan gitar akustik? Gitar
akustik merupakan alat musik yang terdiri atas senar yang terentang dengan
ketegangan tertentu, dan sebuah kolom resonansi. Senar gitar yang dipetik dapat
menghasilkan gelombang berdiri yang memiliki frekuensi alami atau frekuensi
resonansi senar.
Gambar 1. Sinar gitar yang dipetik dapat
menghasilkan frekuensi resonansi senar. [2]
|
Pada saat senar gitar dipetik, udara yang ada
dalam ruangan pada bagian gitar tersebut turut bergetar dengan frekuensi yang
sama dengan frekuensi getaran dawai. Peristiwa ini disebut dengan resonansi.
Resonansi menghasilkan pola gelombang stasioner yang terdiri atas perut dan
simpul gelombang dengan panjang gelombang tertentu.
Pada saat gelombang berdiri terjadi pada
senar maka senar akan bergetar pada tempatnya. Pada saat frekuensinya sama
dengan frekuensi resonansi, hanya diperlukan sedikit usaha untuk menghasilkan
amplitudo besar. Hal inilah yang terjadi saat senar dipetik.
Contoh lain peristiwa resonansi adalah pada
pipa organa. Ada dua jenis pipa organa, yaitu pipa organa terbuka dan pipa
organa tertutup.
2. Sumber Bunyi
Setiap bunyi yang
kita dengar dihasilkan oleh suatu benda yang bergetar. Benda yang bergetar
tersebut disebut sumber bunyi. Piano, biola, dan instrumen yang dipergunakan
dalam suatu orkes musik merupakan beberapa contoh benda-benda yang bertindak
sebagai sumber bunyi. Bunyi yang dihasilkan bergantung pada mekanisme yang
dipergunakan untuk membangkitkan bunyi. Getaran yang timbul dalam musik mungkin
dihasilkan oleh gesekan, petikan, atau dengan meniupkan udara ke dalam
instrumen tersebut. Biola, gitar, dan piano menggunakan senar yang bergetar
untuk menghasilkan bunyi. Sementara itu, terompet, seruling, dan flute
menggunakan kolom udara yang bergetar.
Gambar 2. Gelombang berdiri pada
senar.
|
Gambar 2. menunjukkan
gelombang berdiri yang dihasilkan pada senar, yang menjadi dasar untuk semua
alat petik. Frekuensi dasar atau frekuensi resonan paling rendah ditunjukkan
dengan simpul tertutup yang terdapat pada kedua ujungnya. Panjang gelombang
nada dasar pada senar adalah dua kali panjang senar tersebut, sehingga
frekuensi dasarnya adalah:
dengan v adalah
kecepatan gelombang pada senar.
Getaran yang
dihasilkan senar tidak menghasilkan bunyi yang cukup keras karena senar terlalu
tipis untuk menekan dan meregangkan banyak udara, maka diperlukan sejenis penguat
mekanis untuk memperluas bidang permukaan yang bersentuhan dengan udara,
sehingga dihasilkan bunyi yang lebih kuat. Sebagai contoh adanya kotak bunyi
pada gitar dan biola, atau papan bunyi pada piano.
Panjang tali
berhubungan dengan setengah panjang gelombang (1/2 λ), dengan λ adalah panjang
gelombang dasar. Ketika frekuensi sama dengan kelipatan bilangan bulat dari
dasar, merupakan fekuensi alami yang disebut nada atas. Frekuensi ini disebut
juga harmoni, yang frekuensi dasarnya disebut harmoni pertama.
Harmoni kedua adalah
mode berikutnya setelah dasar memiliki dua loop. Panjang tali l berhubungan
dengan satu panjang gelombang atau dituliskan ituliskan l = λ2.
Untuk harmoni ketiga adalah l = 3/2 λ3, harmoni
keempat l = 2 λ4, dan seterusnya, yang dapat
dinyatakan:
dengan n adalah
bilangan bulat yang menunjukkan indeks harmoni, sehingga n λ dapat dituliskan
dalam bentuk:
Untuk menentukan
frekuensi f di setiap getaran, dapat diketahui dengan menggunakan hubungan f =
v/λ , sehingga diperoleh persamaan:
dengan f1 adalah
frekuensi dasar yang besarnya adalah:
Alat yang menggunakan
kolom udara sebagai sumber bunyi disebut pipa organa. Alat musik tiup dan pipa
organa menghasilkan bunyi dari getaran gelombang berdiri di kolom udara dalam
tabung atau pipa, seperti tampak pada Gambar 3.
 |
Gambar 3. Kolom udara pada alat musik tiup.
(© Raimond Spekking / CC-BY-SA-3.0 (via Wikimedia Commons) [3]
|
Pada beberapa alat
musik tiup, bibir pemain yang bergetar membantu menggetarkan kolom udara.
Sementara itu, pada instrumen buluh, seperti klarinet dan saksofon, kolom udara
dibangkitkan oleh suatu buluh yang terbuat dari bambu atau bahan lenting
lainnya yang dapat digerakkan oleh hembusan napas pemainnya. Kolom udara
bergetar pada kecepatan tetap yang ditentukan oleh panjang buluh. Panjang kolom
udara yang efektif dapat diubah dengan membuka dan menutup sisi lubang dalam
pipa.
Pipa organa dibedakan
menjadi dua jenis, yaitu pipa organa terbuka dan pipa organa tertutup.
Tabung yang terbuka
di kedua ujungnya pada sebuah alat musik tiup disebut pipa organa terbuka.
Secara grafis, ditunjukkan pada Gambar 4.
 |
Gambar 4. Gelombang berdiri pada pipa
organa terbuka.
|
Gambar tersebut
menunjukkan tabung terbuka yang memiliki simpul terbuka simpangan di kedua
ujungnya. Paling tidak terdapat satu simpul tertutup agar terjadi gelombang
berdiri di dalam pipa organa. Satu simpul tertutup berhubungan dengan frekuensi
dasar tabung. Jarak antara dua simpul tertutup atau terbuka adalah setengah
panjang gelombang, yaitu: l = 1/2 λ, atau λ = 2 l.
Jadi, frekuensi dasar
adalah:
dengan v adalah
kecepatan bunyi di udara.
Gelombang berdiri
dengan dua simpul tertutup merupakan nada tambahan pertama atau harmoni kedua
dan jaraknya setengah panjang gelombang dan dua kali lipat frekuensi.
Contoh Soal 1 :
Sebuah pipa
panjangnya 2,5 m. Tentukan tiga frekuensi harmonik terendah jika pipa terbuka
pada kedua ujungngya (v = 350 m/s)!
Penyelesaian:
Diketahui:
l = 2,5 m;
v = 350 m/s
Ditanya: f0 =
... ?
f1 =
... ?
f2 =
... ?
Pembahasan :
f0 = v /
2 l = 350 / (2(2,5)) = 350 / 5 = 70 Hz
f1 = 2.f0
= 2 × 70 = 140 Hz
f2 = 3.f0
= 3 × 70 = 210 Hz
Pada tabung tertutup,
tampak pada Gambar 5, menunjukkan bahwa selalu ada simpangan simpul tertutup di
ujung tertutup, karena udara tidak bebas bergerak, dan simpul terbuka di ujung
terbuka (di mana udara dapat bergerak bebas).
 |
Gambar 5. Gelombang berdiri pada pipa
organa tertutup.
|
Jarak antara simpul
tertutup dan terbuka terdekat adalah 1/4 λ, maka frekuensi dasar pada tabung
hanya berhubungan dengan seperempat panjang gelombang di dalam tabung, yaitu:
l = λ/ 4 atau λ = 4 l
Frekuensi dasar pipa
organa dirumuskan:
Pada pipa organa
tertutup, hanya harmoni ganjil saja yang ada. Nada tambahan mempunyai frekuensi
3, 5, 7, ... kali frekuensi dasar. Gelombang dengan frekuensi kelipatan genap
dari frekuensi dasar tidak mungkin memiliki simpul tertutup di satu ujung dan
simpul terbuka di ujung yang lain.
Contoh Soal 2 :
Sebuah pipa organa
tertutup panjangnya 60 cm. Jika cepat rambat bunyi 340 m/s, tentukan frekuensi
nada dasar, harmoni ketiga, dan harmoni kelima pada pipa organa tersebut!
Penyelesaian:
Diketahui:
l = 60 cm = 0,6 m
v = 340 m/s
Ditanya:
f1 =
...?
f3 =
...?
f5 =
...?
Pembahasan :
f1 = v
/ 4 l = 340 / ((4) (6 × 10-1))
= 3400/24= = 141,7 Hz
f3 = 3.f1
= 3 (141,7) = 425,1 Hz
f5 = 5.f0
= 5 (141,7) = 708,5 Hz
Materi Fisika :
Suara Biola
 |
Gambar 6. Biola. [4]
|
Busur biola terdiri
atas rambut-rambut ekor kuda yang diregang dengan rangka kayu ringan.
Rambut-rambut ini dilapisi dengan bahan kering dan lengket yang disebut rosin
(damar). Ketika busur menggesek, dawai ikut tertarik ke salah satu sisi. Dawai
menegang dan tiba-tiba tergelincir lepas dari busur yang mengakibatkan dawai
menggetar dan "menata diri" kembali ke posisi lurus. Kemudian, dawai
akan melekat kembali ke rambut busur dan ikut tertarik ke sisi tertentu.
Proses penarikan dan penggelinciran ini berulang sangat cepat sehingga
menyebabkan dawai berisolasi maju mundur pada frekuensi getaran alaminya
(frekuensi resonansi).
Anda sekarang sudah
mengetahui Resonansi Bunyi. Terima kasih anda sudah berkunjung ke
Perpustakaan Cyber.
Referensi :
Budiyanto, J. 2009.
Fisika : Untuk SMA/MA Kelas XII. Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan
Nasional, Jakarta. p. 298.
Referensi Lainnya :
[1] Siswanto dan
Sukaryadi. 2009. Fisika : Untuk SMA/MA Kelas XII. Pusat Perbukuan, Departemen
Pendidikan Nasional, Jakarta. p. 218.
