Bunyi

Pengukuran bunyi
Pengukuran bunyi
Karakteristik	Simbol
Tekanan bunyi	p, SPL,LPA
Kecepatan partikel	v, SVL
Perpindahan partikel	δ
Intensitas bunyi	I, SIL
Kekuatan bunyi	P, SWL, LWA
Energi bunyi	W
Kepadatan energi bunyi	w
Paparan bunyi	E, SEL
Impedansi akustik	Z
Frekuensi audio	AF
Kehilangan transmisi	TL
	l; b; s;

Dalam fisika, bunyi atau suara adalah adalah getaran yang merambat sebagai gelombang akustik, melalui media transmisi seperti gas, cairan atau padat.

Drum menghasilkan suara melalui membran bergetar.

Dalam fisiologi dan psikologi manusia, suara adalah penerimaan gelombang dan persepsi mereka oleh otak. Hanya gelombang akustik yang memiliki frekuensi antara 20 Hz dan 20 kHz, rentang frekuensi audio, yang menimbulkan persepsi pendengaran pada manusia. Di udara pada tekanan atmosfer, ini mewakili gelombang suara dengan panjang gelombang 17 meter (56 kaki) hingga 1,7 sentimeter (0,67 in). Gelombang suara di atas 20 kHz dikenal sebagai USG dan tidak terdengar oleh manusia. Gelombang suara di bawah 20 Hz dikenal sebagai infrasonik. Spesies hewan yang berbeda memiliki rentang pendengaran yang bervariasi.

Akustik

Akustik adalah ilmu interdisipliner yang berkaitan dengan studi tentang gelombang mekanik dalam gas, cairan, dan padatan termasuk getaran, suara, ultrasonik, dan infrasonik. Seorang ilmuwan yang bekerja di bidang akustik adalah seorang akustikan, sementara seseorang yang bekerja di bidang teknik akustik dapat disebut insinyur akustik.^[1] Seorang insinyur audio, di sisi lain, berkaitan dengan perekaman, manipulasi, pencampuran, dan reproduksi suara.

Aplikasi akustik ditemukan di hampir semua aspek masyarakat modern, subdisiplin termasuk aeroacoustics, pemrosesan sinyal audio, akustik arsitektur, bioacoustics, akustik-elektro, kebisingan lingkungan, akustik musik, pengontrol kebisingan, psikoacoustics, percakapan, ultrasound, akustik bawah air, dan getaran.^[2]

Fisika dari suara

Percobaan menggunakan dua garpu tala berosilasi biasanya pada frekuensi yang sama. Salah satu garpu sedang dipukul dengan palu karet. Meskipun hanya garpu tala pertama yang dipukul, garpu kedua terlihat bersemangat karena osilasi yang disebabkan oleh perubahan berkala dalam tekanan dan kepadatan udara dengan memukul garpu lain, menciptakan resonansi akustik antara garpu. Namun, jika kita meletakkan sepotong logam di atas dahan, kita melihat bahwa efeknya berkurang, dan kegembiraan menjadi semakin berkurang karena resonansi tidak tercapai secara efektif.

Suara dapat merambat melalui media seperti udara, air dan padatan sebagai gelombang longitudinal dan juga sebagai gelombang transversal dalam padatan (lihat Gelombang longitudinal dan transversal, dibawah). Gelombang suara dihasilkan oleh sumber suara, seperti diafragma bergetar dari speaker stereo. Sumber suara menciptakan getaran di media sekitarnya. Ketika sumber terus bergetar media, getaran merambat menjauh dari sumber dengan kecepatan suara, sehingga membentuk gelombang suara. Pada jarak tetap dari sumber, tekanan, kecepatan, dan perpindahan media bervariasi dalam waktu. Pada saat instan, tekanan, kecepatan, dan perpindahan bervariasi dalam ruang. Perhatikan bahwa partikel media tidak bepergian dengan gelombang suara. Ini secara intuitif jelas untuk zat padat, dan hal yang sama berlaku untuk cairan dan gas (yaitu, getaran partikel dalam gas atau cairan mengangkut getaran, sementara posisi rata-rata partikel dari waktu ke waktu tidak berubah). Selama propagasi, gelombang dapat dipantulkan, dibiaskan, atau dilemahkan oleh medium.^[3]

Kecepatan suara

Angkatan Laut AS F / A-18 mendekati kecepatan suara. Lingkaran putih terbentuk oleh tetesan air yang diduga berasal dari penurunan tekanan udara di sekitar pesawat (lihat singularitas Prandtl – Glauert).^[4]

Kecepatan suara tergantung pada medium yang dilewati gelombang, dan merupakan sifat dasar material. Upaya signifikan pertama menuju pengukuran kecepatan suara dilakukan oleh Isaac Newton.Dia percaya kecepatan suara dalam suatu zat tertentu sama dengan akar kuadrat dari tekanan yang bekerja padanya dibagi dengan kepadatannya:

c={\sqrt {\frac {p}{\rho }}}.

Ini kemudian terbukti salah ketika ditemukan salah mendapatkan kecepatan. Ahli matematika Prancis Laplace mengoreksi formula dengan menyimpulkan bahwa fenomena perjalanan suara bukan isotermal, seperti yang diyakini oleh Newton, tetapi adiabatik. Dia menambahkan faktor lain ke persamaan — gamma — dan dikalikan ${\sqrt {\gamma }}$ oleh ${\sqrt {p/\rho }}$ , dengan demikian muncul dengan persamaan $c={\sqrt {\gamma \cdot p/\rho }}$ . Sejak $K=\gamma \cdot p$ , persamaan terakhir muncul menjadi $c={\sqrt {K/\rho }}$ , yang juga dikenal sebagai persamaan Newton-Laplace. Dalam persamaan ini, K adalah modulus curah elastis, c adalah kecepatan suara, dan $\rho$ adalah kepadatannya. Dengan demikian, kecepatan suara sebanding dengan akar kuadrat dari rasio modulus massa medium terhadap densitasnya.

Sifat-sifat fisik dan kecepatan suara berubah dengan kondisi sekitar. Misalnya, kecepatan suara dalam gas tergantung pada suhu. Dalam 20 ° C (68° F) udara di permukaan laut, kecepatan suara sekitar 343 m / s (1.230 km / jam; 767 mph) menggunakan rumus v [m / s] = 331 + 0.6T [°C ] Di air tawar, juga pada 20 ° C, kecepatan suara sekitar 1.482 m/s (5.335 km / jam; 3.315 mph). Dalam baja, kecepatan suara sekitar 5.960 m / s (21.460 km / jam; 13.330 mph). Kecepatan suara juga sedikit sensitif, yang tunduk pada efek anharmonik orde dua, terhadap amplitudo suara, yang berarti ada efek perambatan non-linear, seperti produksi harmonik dan nada campuran yang tidak ada dalam suara asli ( lihat array parametrik).

Jika efek relativistik penting, kecepatan suara dihitung dari persamaan Euler relativistik.

Tingkat tekanan suara

Tekanan suara adalah perbedaan, dalam media yang diberikan, antara tekanan lokal rata-rata dan tekanan dalam gelombang suara. Kuadrat dari perbedaan ini (mis., Kuadrat deviasi dari tekanan kesetimbangan) biasanya dirata-ratakan dari waktu ke waktu dan / atau ruang, dan akar kuadrat dari rata-rata ini memberikan nilai root mean square (RMS). Misalnya, tekanan suara 1 Pa RMS (94 dBSPL) di udara atmosfer menyiratkan bahwa tekanan aktual dalam gelombang suara berosilasi antara (1 atm $-{\sqrt {2}}$ Pa) dan (1 atm $+{\sqrt {2}}$ Pa), yaitu antara 101323,6 dan 101326,4 Pa. Karena telinga manusia dapat mendeteksi suara dengan berbagai amplitudo, tekanan suara sering diukur sebagai level pada skala desibel logaritmik. Tingkat tekanan suara (SPL) atau L_p didefinisikan sebagai

L_{\mathrm {p} }=10\,\log _{10}\left({\frac {{p}^{2}}{{p_{\mathrm {ref} }}^{2}}}\right)=20\,\log _{10}\left({\frac {p}{p_{\mathrm {ref} }}}\right){\mbox{ dB}}\,

Dimana p adalah tekanan suara root-mean-square dan

p_{\mathrm {ref} }

adalah tekanan suara referensi. Tekanan suara referensi yang umum digunakan, didefinisikan dalam standar ANSI S1.1-1994, adalah 20 µPa di udara dan 1 µPa dalam air. Tanpa tekanan suara referensi yang ditentukan, nilai yang dinyatakan dalam desibel tidak dapat mewakili tingkat tekanan suara.

Karena telinga manusia tidak memiliki respons spektral datar, tekanan suara sering kali ditimbang frekuensi sehingga tingkat yang diukur cocok dengan tingkat yang dipersepsikan lebih dekat. Itu Komisi Electronik Internasional (IEC) telah menetapkan beberapa skema pembobotan. Upaya pembobotan A untuk mencocokkan respon telinga manusia terhadap kebisingan dan tingkat tekanan suara berbobot A diberi label dBA. Pembobotan C digunakan untuk mengukur tingkat puncak.

Ultrasonografi

Perkiraan rentang frekuensi yang sesuai dengan Ultrasonografi, dengan panduan sulit beberapa aplikasi

Ultrasonografi adalah gelombang suara dengan frekuensi lebih tinggi dari 20.000 Hz (atau 20 kHz). Ultrasonografi tidak berbeda dari suara "normal" (terdengar) dalam sifat fisiknya, kecuali bahwa manusia tidak dapat mendengarnya. Perangkat ultrasonik beroperasi dengan frekuensi dari 20 kHz hingga beberapa gigahertz.

Ultrasonografi biasanya digunakan untuk diagnosa medis seperti sonogram.

Infrasonik

Infrasonik adalah gelombang suara dengan frekuensi lebih rendah dari 20 Hz. Meskipun suara dengan frekuensi rendah seperti itu terlalu rendah untuk didengar manusia, paus, gajah, dan hewan lain dapat mendeteksi infrasonik dan menggunakannya untuk berkomunikasi. Itu dapat digunakan untuk mendeteksi letusan gunung berapi dan digunakan dalam beberapa jenis musik.^[5]

Refrensi

^ ANSI S1.1-1994. American National Standard: Acoustic Terminology. Sec 3.03.
^ "PACS 2010 Regular Edition—Acoustics Appendix". web.archive.org. 2013-05-14. Diakses tanggal 2020-06-04.
^ "The Propagation of sound". Diarsipkan dari versi asli tanggal 30 April 2015. Diakses tanggal 26 June 2015.
^ Nemiroff, R.; Bonnell, J., ed. (19 August 2007). "A Sonic Boom". Astronomy Picture of the Day. NASA. Diakses tanggal 26 June 2015.
^ Leventhall, Geoff (2007-01-01). "What is infrasound?". Progress in Biophysics and Molecular Biology. Effects of ultrasound and infrasound relevant to human health (dalam bahasa Inggris). 93 (1): 130–137. doi:10.1016/j.pbiomolbio.2006.07.006. ISSN 0079-6107.

Lihat pula

Bacaan rujukan

Simon Adams, dkk. Ensiklopedia Populer Anak. PT. Ichtiar Baru Van Hoeve, 1998.
Kanginan, Marthen (2004). Sains Fisika SMP Untuk Kelas VIII Semester 1. Jakarta: Erlangga. ISBN 979-688-350-3. (Indonesia)

Pranala luar

[1] ANSI S1.1-1994. American National Standard: Acoustic Terminology. Sec 3.03.

[2] "PACS 2010 Regular Edition—Acoustics Appendix". web.archive.org. 2013-05-14. Diakses tanggal 2020-06-04.

[JHU-3] "The Propagation of sound". Diarsipkan dari versi asli tanggal 30 April 2015. Diakses tanggal 26 June 2015.

[nasa2-4] Nemiroff, R.; Bonnell, J., ed. (19 August 2007). "A Sonic Boom". Astronomy Picture of the Day. NASA. Diakses tanggal 26 June 2015.

[5] Leventhall, Geoff (2007-01-01). "What is infrasound?". Progress in Biophysics and Molecular Biology. Effects of ultrasound and infrasound relevant to human health (dalam bahasa Inggris). 93 (1): 130–137. doi:10.1016/j.pbiomolbio.2006.07.006. ISSN 0079-6107.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]