Resonansi dan Pelayangan Bunyi Fisika

Resonansi Bunyi

Resonansi bunyi adalah suatu peristiwa ikut bergetarnya suatu benda akibat dari pengaruh benda lain yang sedang bergetar dengan frekuensi yang sama atau frekuensi yang dimiliki suatu benda tersebut merupakan kelipatan bulat dari frekuensi benda lainnya.

Resonansi bunyi dapat juga dihasilkan dengan menggunakan pipa berlubang atau kolom udara pada alat musik maupun merancang bangunan studio rekaman.

Resonansi bunyi berguna dalam kehidupan sehari-hari seperti kolom udara yang dapat menghasilkan bunyi yang lebih keras atau nyaring. Sehingga pada alat musik biasanya dibuat berlubang agar terjadi resonansi udara dan suara alat musik tersebut menjadi nyaring atau keras, contohnya lubang udara pada gitar, ketipung, drum, dan lainnya.

Besar kecilnya ruang udara atau panjang pendeknya kolom udara mempengaruhi terjadi resonansi bunyi yang ditimbulkan. Bunyi yang terdengar memiliki frekuensi (f) Hz dan berada di udara dengan cepat rambat gelombang bunyi sebesar v m/s, sehingga panjang gelombang bunyi dapat dihitung dengan rumus:

Keterangan:

Lamda = panjang gelombang (m),

f  = frekuensi bunyi (Hz), dan

v = cepat rambat gelombang bunyi di udara (m/s).

Sedangkan perhitungan panjang kolom udara (Ln) saat resonansi ke-n dapat diketahui dengan rumus:

Keterangan:

Ln = panjang kolom udara saat resonansi ke-n  (m)

Lamda = panjang gelombang bunyi (m)
n    = 1, 2, 3, ...

Pelayangan Bunyi

Jika terdapat dua buah gelombang bunyi yang memiliki frekuensi sedikit berbeda merambat ke arah yang sama akan mengalami peristiwa superposisi (proses perpaduan atau penjumlahan atau penggabungan secara linear), sehingga menimbulkan peristiwa interferensi yang menghasilkan kenyaringan bunyi yang teratur dan berubah-ubah secara periodik. Perubahan yang terjadi berupa gejala penguatan atau pelemahan bunyi atau keras lemahnya bunyi yang terdengar dan dirasakan oleh pendengar. Peristiwa semacam ini dinamakan pelayangan bunyi.

Satu layangan bunyi merupakan gejala yang terjadi antara dua bunyi keras atau dua bunyi lemah yang terjadi secara berurutan. Sehingga dapat diartikan:

1 layangan terdiri dari  keras - lemah -keras atau  lemah - keras-lemah. Atau ditulis:

1 layangan terdiri dari  penguatan - pelemahan -penguatan atau  pelemahan - penguatan-pelemahan.

Bunyi yang terdengar memiliki frekuensi yang dinamakan frekuensi layangan. Frekuensi layangan hanya bisa didengar dengan baik oleh pendengar jika memiliki selisih frekuensi kecil atau lebih kecil/sama dengan 10 Hz. Frekuensi layangan bunyi atau pelayangan bunyi menggambarkan banyaknya layangan tiap sekon yang dihitung dengan rumus:

Keterangan:
f  = jumlah layangan tiap sekon atau frekuensi pelayangan (sekon)
f1 = frekuensi layangan terbesar (Hz)
f2 = frekuensi layangan terkecil (Hz)

Soal dan Penyelesaian Resonansi Bunyi

1. Sebuah garputala digetarkan di dekat kolom udara yang panjangnya 20 cm dan terjadi resonansi pertama pada panjang kolom tersebut. Jika kecepatan bunyi di udara 340 m/s, maka frekuensi garputala yang digetarkan sebesar .... Hz.

Penyelesaian:

2. Pada percobaan pipa kolom udara, diketahui resonansi pertama terdengar pada ketinggian kolom udara 30 cm. Resonansi kedua akan terdengar pada ketinggian kolom udara ....

a. 45 cm
d. 90 cm
b. 60 cm
e. 120 cm
c. 75 cm

Penyelesaian:

3. Sebuah garputala dengan frekuensi 550 Hz digetarkan di dekat mulut tabung gelas berisi air yang tinggi permukaannya dapat diatur. Resonansi akan terjadi apabila jarak permukaan air dan ujung tabung adalah ...(kecepatan bunyi di udara 330 m/s).

1) 0,15 m
2) 0,30 m
3) 0,45 m
4) 0,60 m
Penyelesaian:

Jadi no. 1) dan 3) yang benar.

4.  Untuk menentukan kecepatan bunyi di udara digunakan tabung resonansi. Hasil yang didapat sebagai berikut. Resonansi pertama terjadi ketika tinggi kolom udara 10 cm, sedangkan resonansi kedua ketika kolom udara 30 cm. Frekuensi garputala yang digunakan 800 Hz, maka kecepatan bunyi di udara adalah ...

D. 352 m/s
A. 336 m/s
E. 320 m/s
B. 338 m/s
C. 340 m/s

Penyelesaian:

5. Sebuah pipa kolom udara menimbulkan resonansi pertama terdengar pada ketinggian kolom udara 25 cm. Resonansi ketiga akan terdengar pada ketinggian kolom udara .... cm.

Penyelesaian:

Soal dan Penyelesaian Pelayangan Bunyi

1. Hitung pelayangan yang terjadi apabila dua garputala yang frekuensinya 345 Hz dan 348 Hz dibunyikan dan saling didekatkan!
Penyelesaian:

2. Apabila dua buah sumber bunyi mengeluarkan bunyi serentak dengan frekuensi 2.000 Hz dan 2.008 Hz, akan timbul pelayangan bunyi dengan frekuensi ... Hz.

a. 2
b. 4
c. 8
d. 2.004
e. 2.008
Penyelesaian:

3. Pelayangan bunyi terjadi karena interferensi dua gelombang bunyi yang ...

a. frekuensi dan amplitudo sama
b. amplitudo sama, frekuensi berbeda sedikit
c. frekuensi sama, amplitudo berbeda sedikit
d. amplitudo sama, frekuensi berbeda banyak
e. frekuensi sama, amplitudo berbeda banyak
Penyelesaian:

Pelayangan bunyi terjadi jika kedua gelombang bunyi memiliki amplitudo yang sama, tetapi frekuensinya berbeda sedikit.

4. Dua buah sumber bunyi masing-masing dengan frekuensi 2.004 Hz dan 2.006 Hz berbunyi dengan serentak, maka akan timbul pelayangan bunyi dengan frekuensi ... Hz.

a. 2
b. 4
c. 6
d. 2.006
e. 2.010
Penyelesaian:

5. Dua gelombang bunyi masing-masing dengan frekuensi 1000 Hz dan 1010 Hz berinterferensi. Frekuensi pelayangan yang terjadi besarnya ...

a. 2010 Hz
b. 1050 Hz
c. 1005 Hz
d. 10 Hz
e. 5 Hz
Penyelesaian:

6. Garpu tala X dan Y bila dibunyikan bersamaan akan menghasilkan 300 layangan per menit. Garpu X memiliki frekuensi 300 Hz. Apabila garpu Y ditempeli setetes lilin akan menghasilkan 180 layangan per menit dengan garpu X. Frekuensi asli dari garpu Y adalah:

A. 295 Hz
D. 305 Hz
B. 297 Hz
E. 308 Hz
C. 303 Hz
Penyelesaian:

Sumber:

1. Rinawan Abadi dan Supardianningsih. 2013. Fisika untuk SMA/MA Kelas XII. Klaten: Intan Pariwara.

2. Iksa Sulistiawati. 2017. Fisika untuk SMA/MA Kelas XI Semester 2. Sukoharjo: Kesowo.
3. Ketut Lasmi. 2004. Bimbingan Pemantapan Fisika untuk SMA. Bandung: Yrama Widya.
4. Tim New Master Star. 2012. Modul Fisika Untuk SMA/MA Semester 1. Surakarta: Media Karya Putra.