Sumber Resonansi Bunyi, Pipa Organa Terbuka dan Tertutup, Contoh Soal, Jawaban, Rumus Fisika, Frekuensi,Panjang Gelombang, Getaran Harmoni.
1. fisika-frekuensi-panjang-gelombang" target="_blank">Resonansi Bunyi [1]
Pernahkah kau 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 sanggup menghasilkan gelombang berdiri yang mempunyai frekuensi alami atau frekuensi resonansi senar.
 |
| Gambar 1. Sinar gitar yang dipetik sanggup menghasilkan frekuensi resonansi senar. [2] |
Pada ketika senar gitar dipetik, udara yang ada dalam ruangan pada pecahan 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 ketika gelombang berdiri terjadi pada senar maka senar akan bergetar pada tempatnya. Pada ketika frekuensinya sama dengan frekuensi resonansi, hanya dibutuhkan sedikit perjuangan untuk menghasilkan amplitudo besar. Hal inilah yang terjadi ketika senar dipetik.
Contoh lain kejadian resonansi yakni pada pipa organa. Ada dua jenis pipa organa, yaitu pipa organa terbuka dan pipa organa tertutup.
2. fisika-frekuensi-panjang-gelombang" target="_blank">Sumber Bunyi
Setiap suara 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 pola benda-benda yang bertindak sebagai sumber bunyi. Bunyi yang dihasilkan bergantung pada prosedur 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 memakai senar yang bergetar untuk menghasilkan bunyi. Sementara itu, terompet, seruling, dan flute memakai kolom udara yang bergetar.
 |
| Gambar 2. Gelombang berdiri pada senar. |
Gambar 2. mengatakan 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 yakni dua kali panjang senar tersebut, sehingga frekuensi dasarnya adalah:
dengan v yakni kecepatan gelombang pada senar.
Getaran yang dihasilkan senar tidak menghasilkan suara yang cukup keras alasannya yakni senar terlalu tipis untuk menekan dan meregangkan banyak udara, maka dibutuhkan sejenis penguat mekanis untuk memperluas bidang permukaan yang bersentuhan dengan udara, sehingga dihasilkan suara yang lebih kuat. Sebagai pola adanya kotak suara pada gitar dan biola, atau papan suara pada piano.
Panjang tali bekerjasama dengan setengah panjang gelombang (1/2 λ), dengan λ yakni panjang gelombang dasar. Ketika frekuensi sama dengan kelipatan bilangan lingkaran dari dasar, merupakan fekuensi alami yang disebut nada atas. Frekuensi ini disebut juga harmoni, yang frekuensi dasarnya disebut harmoni pertama.
Harmoni kedua yakni mode berikutnya sesudah dasar mempunyai dua loop. Panjang tali l bekerjasama 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 sanggup dinyatakan:
dengan n yakni bilangan lingkaran yang mengatakan indeks harmoni, sehingga n λ sanggup dituliskan dalam bentuk:
Untuk memilih frekuensi f di setiap getaran, sanggup diketahui dengan memakai korelasi f = v/λ , sehingga diperoleh persamaan:
dengan f1 yakni frekuensi dasar yang besarnya adalah:
Alat yang memakai kolom udara sebagai sumber suara disebut pipa organa. Alat musik tiup dan pipa organa menghasilkan suara dari getaran gelombang berdiri di kolom udara dalam tabung atau pipa, ibarat 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, ibarat klarinet dan saksofon, kolom udara dibangkitkan oleh suatu buluh yang terbuat dari bambu atau materi lenting lainnya yang sanggup digerakkan oleh hembusan napas pemainnya. Kolom udara bergetar pada kecepatan tetap yang ditentukan oleh panjang buluh. Panjang kolom udara yang efektif sanggup diubah dengan membuka dan menutup sisi lubang dalam pipa.
Pipa organa dibedakan menjadi dua jenis, yaitu pipa organa terbuka dan pipa organa tertutup.
3. fisika-frekuensi-panjang-gelombang" target="_blank">Pipa Organa Terbuka
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 mengatakan tabung terbuka yang mempunyai simpul terbuka simpangan di kedua ujungnya. Paling tidak terdapat satu simpul tertutup biar terjadi gelombang berdiri di dalam pipa organa. Satu simpul tertutup bekerjasama dengan frekuensi dasar tabung. Jarak antara dua simpul tertutup atau terbuka yakni setengah panjang gelombang, yaitu: l = 1/2 λ, atau λ = 2 l.
Jadi, frekuensi dasar adalah:
dengan v yakni kecepatan suara di udara.
Gelombang berdiri dengan dua simpul tertutup merupakan nada pemanis 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 kalau 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
4. fisika-frekuensi-panjang-gelombang" target="_blank">Pipa Organa Tertutup
Pada tabung tertutup, tampak pada Gambar 5, mengatakan bahwa selalu ada simpangan simpul tertutup di ujung tertutup, alasannya yakni udara tidak bebas bergerak, dan simpul terbuka di ujung terbuka (di mana udara sanggup bergerak bebas).
 |
| Gambar 5. Gelombang berdiri pada pipa organa tertutup. |
Jarak antara simpul tertutup dan terbuka terdekat yakni 1/4 λ, maka frekuensi dasar pada tabung hanya bekerjasama 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 pemanis mempunyai frekuensi 3, 5, 7, ... kali frekuensi dasar. Gelombang dengan frekuensi kelipatan genap dari frekuensi dasar mustahil mempunyai 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 suara 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 materi 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 menimbulkan dawai menggetar dan "menata diri" kembali ke posisi lurus. Kemudian, dawai akan menempel kembali ke rambut busur dan ikut tertarik ke sisi tertentu. Proses penarikan dan penggelinciran ini berulang sangat cepat sehingga mengakibatkan dawai berisolasi maju mundur pada frekuensi getaran alaminya (frekuensi resonansi).
Anda kini 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.
