Gelombang Bunyi

Bunyi adalah gelombang longitudinal yang merambat dalam suatu medium. Bunyi dapat merambat dalam zat padat, zat cair, dan gas. Pada bagian ini hanya akan dibahas gelombang bunyi di udara.

Gelombang bunyi yang paling sederhana adalah gelombang sinusoidal yang memiliki frekuensi, amplitudo, dan panjang gelombang tertentu. Telinga manusia peka terhadap gelombang bunyi dengan jangkauan frekuensi antara 20 Hz – 20.000 Hz. Jangkauan ini dikenal sebagai jangkauan suara yang dapat didengar (audible range). Gelombang bunyi dengan frekuensi di luar daerah jangkauan yang dapat didengar mungkin dapat sampai ke telinga, tetapi kita tidak sadar akan frekuensi tersebut. Gelombang bunyi yang frekuensinya di atas 20.000 Hz disebut gelombang ultrasonik. Anjing dan kelelawar adalah hewan yang dapat mendengar bunyi ultrasonik. Gelombang bunyi yang frekuensinya di bawah 20 Hz disebut gelombang infrasonik. Sumber-sumber gelombang infrasonik adalah gempa bumi, gunung meletus, halilintar, dan gelombang-gelombang yang dihasilkan oleh getaran mesin yang sangat kuat.

Sekarang kita akan membahas gelombang bunyi sinusoidal yang merambat ke arah sumbu x positif. Gelombang ini dapat dinyatakan dengan persamaan

Ingat, dalam gelombang longitudinal pergeseran partikel sejajar dengan arah perambatan. Oleh karena itu, x dan y diukur sejajar tidak tegak lurus seperti pada gelombang transversal.

Gelombang bunyi dapat juga dijelaskan sebagai perubahan tekanan di berbagai titik. Untuk gelombang bunyi sinusoidal di udara, tekanannya berubah-ubah dapat di atas atau di bawah tekanan atmosfer p_a. Telinga manusia bekerja dengan mengindera perubahan tekanan ini.  Ketika gelombang bunyi memasuki telinga, ada perbedaan tekanan pada kedua sisi gendang telinga sehingga gendang telinga bergetar.

Diandaikan p menunjukkan perubahan tekanan di titik x pada saat t.  Artinya, p menunjukkan perbedaan tekanan di titik itu terhadap tekanan atmosfer p_a. Ada hubungan antara perbedaan tekanan p dan modulus bulk udara B yaitu

Kuantitas BkA pada Persamaan (3) menunjukkan perubahan tekanan maksimum atau sering disebut sebagai amplitudo tekanan, dengn simbol p_maks. Jadi,

Persamaan (4) menunjukkan bahwa amplitudo tekanan p_maks perbanding lurus dengan amplitudo pergeseran A.Amplitudo tekanan juga bergantung pada panjang gelombang, sebab k = 2π/λ.