Gelombang suara adalah jenis gelombang tekanan yang disebabkan oleh getaran suatu benda dalam media konduktif seperti udara. Ketika objek bergetar, ia mengirimkan serangkaian gelombang yang dapat diartikan sebagai suara. Misalnya, ketika seseorang memukul gendang, itu menyebabkan membran gendang bergetar, dan getaran itu diteruskan melalui udara, di mana ia dapat mencapai telinga pendengar. Getaran merambat pada kecepatan yang berbeda melalui media yang berbeda, tetapi tidak dapat merambat melalui ruang hampa. Selain digunakan untuk komunikasi, gelombang suara digunakan untuk memberikan gambar objek dan struktur yang tidak dapat diakses, dalam survei kelautan, dan dalam geologi dan seismologi.
Jenis Gelombang
Bunyi merambat melalui gas, cairan, dan padatan sebagai gelombang longitudinal. Ini berarti bahwa kompresi media berada dalam arah yang sama dengan arah perjalanan suara. Dalam padatan, dan pada permukaan cairan, getaran juga dapat merambat sebagai gelombang transversal. Dalam hal ini, kompresi berada di sudut kanan ke arah gerakan.
Kecepatan Suara
Cepat rambat bunyi bergantung pada kerapatan medium yang dilaluinya. Ia bergerak lebih cepat melalui media yang lebih padat, dan karena itu lebih cepat dalam padatan daripada dalam cairan, dan lebih cepat dalam cairan daripada dalam gas. Dalam kondisi duniawi yang familier, kecepatan suara selalu jauh lebih kecil daripada kecepatan cahaya, tetapi dalam materi super-padat bintang neutron, kecepatannya mungkin mendekati kecepatan cahaya. Perbedaan kecepatan di udara ditunjukkan oleh penundaan antara kilatan petir dan suara guntur untuk pengamat yang jauh: cahaya datang hampir seketika, tetapi suara membutuhkan waktu yang cukup lama.
Kecepatan suara di udara bervariasi dengan tekanan dan suhu, dengan tekanan dan suhu yang lebih tinggi memberikan kecepatan yang lebih tinggi. Sebagai contoh, pada 68°F (20°C), dan tekanan permukaan laut standar, adalah 1,126 kaki per detik (343.3 meter per detik). Dalam air, kecepatan sekali lagi bergantung pada suhu; pada 68°F (20°C) adalah 4,859 ft/s (1,481 m/s). Kecepatan dalam zat padat sangat bervariasi, tetapi beberapa nilai tipikal adalah 13,700 ft/s (4,176 m/s) untuk batu bata, 20,000 ft/s (6,100 m/s) untuk baja, dan 39,400 ft/s (12,000 m/s) dalam berlian.
Panjang gelombang, Frekuensi, dan Amplitudo
Bunyi dapat dinyatakan dalam panjang gelombang, frekuensi, dan amplitudo. Panjang gelombang didefinisikan sebagai jarak yang diperlukan untuk menyelesaikan satu siklus lengkap. Siklus lengkap bergerak dari puncak ke puncak atau lembah ke lembah.
Frekuensi adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan jumlah siklus lengkap dalam periode waktu tertentu, sehingga panjang gelombang yang lebih pendek memiliki frekuensi yang lebih tinggi. Ini diukur dalam hertz (Hz), dengan satu hertz menjadi satu siklus per detik, dan kilohertz (kHz), dengan satu kHz menjadi 1,000 Hz. Manusia dapat mendengar suara mulai dari 20 Hz hingga sekitar 20 kHz, tetapi getaran dapat memiliki frekuensi yang jauh lebih rendah, atau lebih tinggi. Pendengaran banyak hewan melampaui jangkauan manusia. Getaran yang berada di bawah jangkauan pendengaran manusia disebut infrasonik, sedangkan yang di atas rentang tersebut disebut ultrasound.
Nada suara tergantung pada frekuensi, dengan nada yang lebih tinggi memiliki frekuensi yang lebih tinggi. Amplitudo adalah ketinggian gelombang dan menggambarkan jumlah energi yang dibawa. Amplitudo tinggi memiliki volume yang lebih tinggi.
Fenomena Gelombang
Gelombang suara tunduk pada banyak fenomena yang terkait dengan gelombang cahaya. Misalnya, mereka dapat dipantulkan dari permukaan, mereka dapat mengalami difraksi di sekitar rintangan, dan mereka dapat mengalami pembiasan ketika melewati antara dua media yang berbeda, seperti udara dan air, semuanya dengan cara yang mirip dengan cahaya. Fenomena bersama lainnya adalah gangguan. Ketika gelombang suara dari dua sumber yang berbeda bertemu, mereka dapat memperkuat satu sama lain di mana puncak dan palung bertepatan, dan membatalkan satu sama lain di mana puncak bertemu lembah, menciptakan pola interferensi, dengan area yang keras dan tenang. Jika getaran memiliki frekuensi yang berbeda, ini dapat menciptakan efek berdenyut atau “denyut” dalam suara gabungan.
Aplikasi
Gelombang suara memiliki banyak aplikasi dalam sains dan kedokteran. Pencitraan ultrasound dapat digunakan untuk menyelidiki masalah medis dan melakukan pemeriksaan penting. Salah satu aplikasi yang terkenal adalah pemindaian ultrasound, yang digunakan untuk menghasilkan gambar bayi yang belum lahir, untuk memeriksa kesehatannya di mana sinar-X tidak aman. Pulsa suara, yang dikenal sebagai sonar, dapat digunakan untuk memetakan dasar laut dengan mengukur secara tepat waktu yang dibutuhkan untuk menerima gema.
Dalam seismologi, struktur bagian dalam Bumi dapat diselidiki dengan mengamati perambatan gelombang suara. Karena gelombang transversal tidak dapat merambat melalui cairan, teknik ini dapat digunakan untuk memetakan area batuan cair di bawah permukaan. Biasanya, suara dihasilkan oleh ledakan, dan getaran diambil di berbagai titik yang jauh, setelah melakukan perjalanan melalui Bumi. Dengan memeriksa pola gelombang transversal — yang dikenal sebagai “gelombang-s” dalam konteks ini — dan gelombang longitudinal — yang dikenal sebagai “gelombang-p” — peta tiga dimensi yang akurat dapat dibangun, menunjukkan distribusi batuan padat dan cair .