Taraf Intensitas Bunyi dan Efek Doppler

Sumber: unsplash.com

Tok..., tok..., tok... Pernahkah kalian mendengarkan seseorang yang sedang memukul paku? Kadang-kadang mengganggu, ya? Hehehe. Suara paku termasuk salah satu kebisingan yang mengeluarkan gelombang bunyi. Masih banyak contoh peristiwa di sekitar kita yang menghasilkan gelombang bunyi dan kita juga bisa menghitungnya, lho! Teman-teman mau tahu lebih banyak? Let's check them out!

Kebisingan

A. Pengertian

     Kebisingan adalah bunyi atau suara yang timbul dan tidak dikehendaki, serta dapat bersifat mengganggu dan menurunkan daya dengar seseorang. Kebisingan menghasilkan gelombang bunyi yang merambat melalui media tertentu. Batas frekuensi bunyi yang dapat didengar oleh telinga manusia yaitu 20 Hz sampai dengan 20.000 Hz pada amplitudo yang umum dan berbagai variasi kurva responsnya.

Gelombang bunyi adalah gelombang mekanik yang digolongkan sebagai gelombang longitudinal. Berikut pembagian gelombang bunyi berdasarkan besar frekuensinya:

1. Infrasonik, yaitu gelombang bunyi yang memiliki frekuensi < 20 Hz.
2. Audiosonik, yaitu gelombang bunyi yang memiliki frekuensi antara 20 - 20.000 Hz. Rentang frekuensi inilah yang dapat didengar oleh manusia.
3. Ultrasonik, yaitu gelombang bunyi yang memiliki frekuensi > 20.000 Hz. Hewan yang dapat mendengar bunyi ini ialah anjing dan kelelawar. 

B. Jenis-jenis Kebisingan

1. Bising kontinu, yakni kebisingan yang terjadi secara terus-menerus atau berkelanjutan. Contohnya: bunyi kipas angin, bunyi mesin jam.
2. Bising intermitten, yaitu kebisingan yang terjadi secara terputus-putus atau tidak berkelanjutan. Contohnya: suara lalu lintas kendaraan, suara pesawat terbang.
3. Bising impulsif, yaitu kebisingan yang memiliki perubahan tekanan suara melebihi 40 dB dalam waktu yang cepat sehingga mengejutkan pendengarnya. Contohnya: suara senapan, petasan.
4. Bising impulsif berulang, yakni bunyi impulsif yang terjadi secara berulang-ulang. Contohnya: suara mesin tempa.

C. Alat Pengukur Kebisingan

Contoh alat-alat yang dapat digunakan dalam mengukur kebisingan:

• Sound Level Meter (SLM)
• Noise Dosimeter
• Aplikasi Sound Meter pada smartphone

Aplikasi Sound Meter

D. Dampak Negatif Kebisingan

Dampak negatif yang dapat dialami akibat kebisingan:

• Gangguan pendengaran

     Orang yang sering mendengar kebisingan dapat mengalami gangguan pendengaran, terutama bunyi yang memiliki intensitas lebih dari 75-80 Hz. Sering mendengarkan bunyi dengan intensitas di atas normal dapat melemahkan kemampuan sel pendengaran pada telinga. Selain itu, telinga juga akan berdengung (tinnitus) yang dapat bersifat sementara hingga permanen. Masalah pendengaran dapat mengganggu kemampuan dalam memahami pembicaraan, sulit berkonsentrasi, dan mengurangi produktivitas sehari-hari.

• Gangguan tidur

     Waktu tidur yang baik bagi orang dewasa yaitu 7-9 jam. Apabila ketika orang ingin tidur di malam hari, namun mendengar suara bising akan membuatnya terganggu dan tidak bisa tidur. Bunyi di atas 33 dB dapat membuat tubuh menjadi tidak nyaman dan akhirnya kesulitan untuk tidur. Hal ini membuat kualitas tidur seseorang menurun dan mengakibatkan keletihan, suasana hati yang tidak nyaman, menurunnya daya ingat dan konsentrasi, serta menimbulkan stres.

• Gangguan kognitif

     Sering mendengarkan kebisingan dapat juga memengaruhi kemampuan kognitif (belajar dan berpikir) bagi orang dewasa dan anak-anak. Misalnya, ketika seseorang sedang belajar dan tiba-tiba mendengar bunyi bising, ia pun dapat kehilangan konsentrasinya dan tidak dapat berpikir dengan baik. Kebisingan juga dapat mengakibatkan kesulitan dalam mengingat dan mengatur emosi, bahkan menyebabkan keterlambatan bicara pada bayi.

• Penyakit kardiovaskular

     Penyakit kardivaskular dapat terjadi akibat kebisingan berkaitan dengan gangguan tidur. Tidur merupakan suatu aktivitas yang sangat penting karena pada saat inilah tubuh beristirahat dan memperbaiki jaringan yang rusak, serta mengumpulkan kembali energinya. Jika kualitas tidur terganggu, maka organ tubuh dapat mengalami penurunan fungsi, termasuk jantung dan pembuluh darah. Orang yang sering mendengarkan suara di atas 65 dB dapat mengaktifkan respons stres tubuh berupa produksi hormon stres yang mengakibatkan peningkatan tekanan darah, kekentalan darah, dan detak jantung.

• Penyakit mental

     Kebisingan yang berlebihan juga dapat mengakibatkan penyakit mental, seperti gangguan kecemasan, stres, gelisah, emosi yang labil, bahkan perilaku agresif akibat stres atau masalah kejiwaan yang sebelumnya sudah dimiliki. Kita tidak akan tahu bagaimana kondisi mental seseorang yang sebenarnya dengan hanya menduga-duga. Setiap orang pasti memiliki keadaan mental yang berbeda-beda. Dari kebisingan yang ditimbulkan, bisa saja memicu gangguan mental seseorang.

E. Rumus Kebisingan

Kebisingan berhubungan dengan taraf intensitas bunyi. Taraf intensitas  bunyi adalah logaritma perbandingan intensitas bunyi terhadap intensitas ambang yang didengar oleh manusia.

• Rumus taraf intensitas bunyi:

*) Keterangan:

• TI = Taraf intensitas bunyi (desiBell disingkat dB)
• I   = Intensitas bunyi (W/m²)
• Io = Intensitas ambang pendengaran manusia (10^-12 W/m²)

F. Contoh Penerapan dan Perhitungan Tingkat Intensitas Bunyi

Contoh mengukur kebisingan (taraf intensitas bunyi) dari suatu benda:

1. Mengukur kebisingan keran air

Setelah diukur dengan aplikasi Sound Meter dari handpone, maka diperoleh rata-rata taraf intensitas bunyi keran air sebesar 56,6 dB.

2. Mengukur kebisingan jam dinding

Setelah diukur dengan aplikasi Sound Meter pada handphone, maka diperoleh rata-rata taraf intensitas bunyi jam dinding sebesar 35,2 dB.

3. Mengukur kebisingan mesin mobil

Setelah diukur dengan aplikasi Sound Meter pada handphone, maka diperoleh rata-rata taraf intensitas bunyi mesin mobil yaitu 56,2 dB.

• Contoh soal dari percobaan perhitungan ketiga:

Taraf intensitas bunyi suatu mesin mobil adalah 56,2 dB. Intensitas bunyi mesin mobil tersebut adalah ... (Io = 10^-12 W/m²)

Dik : TI = 56,2 dB

        Io = 10^-12 W/m²

Dit : I = ...?

Dij : 

                   

                

Jadi, intensitas bunyi mesin mobil tersebut adalah 10^-319/50 W/m² .

Efek Doppler 

A. Pengertian

     Teman-teman pasti pernah melewati jalan raya, bukan? Ketika melewati jalan raya, kalian akan mendengar berbagai suara mesin kendaraan yang lalu-lalang. Saat kendaraan tersebut mendekat, suara akan semakin besar, namun saat kendaraan tersebut menjauh, maka suaranya akan kembali mengecil hingga samar-samar tak terdengar lagi. Nah, peristiwa ini dapat kita sebut sebagai Efek Doppler.

     Efek Doppler ditemukan oleh seorang ilmuwan fisika asal Austria yang bernama Christian Johanm Doppler. Perumusan efek Doppler menjelaskan tentang kejadian yang berkaitan dengan pergerakan sumber bunyi terhadap satu sama lain dan menyebabkan frekuensi yang didengar berbeda dari frekuensi yang dihasilkan sumber bunyi.

B. Rumus Efek Doppler

• Berikut ini perumusan efek Doppler:

*) Keterangan:

• fp   = frekuensi yang didengar oleh pendengar (Hz)
• fs   = frekuensi yang dihasilkan sumber bunyi (Hz)
• v    = cepat rambat bunyi di udara (m/s)
• vp  = kecepatan pendengar (m/s)
• vs  = kecepatan sumber bunyi (m/s)

*) Ketentuan:

• vs bernilai positif (+) jika sumber bunyi menjauhi pendengar.
• vs bernilai negatif (-) jika sumber bunyi mendekati pendengar.
• vp bernilai positif (+) jika pendengar mendekati sumber bunyi.
• vp bernilai negatif (-) jika pendengar menjauhi sumber bunyi

C. Contoh Penerapan dan Perhitungan Efek Doppler

Berikut contoh perhitungan frekuensi efek doppler dengan menggunakan aplikasi Frequency Generator pada handphone:

1. Efek Doppler dengan mendekati sumber bunyi:

• Contoh soal

Sebuah mobil polisi melaju sambil membunyikan sirine dengan frekuensi 750 Hz melewati pengendara motor yang sedang berhenti. Jika kecepatan mobil polisi 8 m/s dan cepat rambat bunyi di udara 340 m/s, tentukan besarnya frekuensi bunyi sirine yang didengar oleh pengendara motor!

Dik : fs    = 750 Hz

         v    = 340 m/s

         vp  = 0 m/s (berhenti)

         vs  = 8 m/s

Dit : fp = ...?

Dij :  [sumber bunyi mendekati pendengar]

       

      

Jadi, frekuensi bunyi sirine yang didengar oleh pengendara motor sebesar 768,1 Hz.

2. Efek Doppler dengan menjauhi sumber bunyi:

• Contoh soal

Seorang pesepeda melewati sebuah bazar. Di bazar tersebut sedang dilakukan pengecekan mikrofon yang membuat sebuah mikrofon berdengung dengan frekuensi sebesar 548 Hz. Jika frekuensi bunyi yang didengar oleh pesepeda ketika menjauhi bazar adalah 540 Hz dan cepat rambat bunyi di udara 340 m/s, berapakah kecepatan pesepeda?

Dik :  fs  = 548 Hz

         fp  = 540 Hz

         v   = 340 m/s

         vs = 0 m/s (tidak bergerak)

Dit : vp = ...?

Dij : [pendengar menjauhi sumber bunyi]

   

Jadi, kecepatan pesepeda tersebut adalah 5 m/s.

Nah, teman-teman, itulah penerapan, contoh soal, dan pembahasan tentang taraf intensitas bunyi dan efek Doppler. Semoga dapat bermanfaat dan menambah wawasan kalian, ya. Sampai jumpa di pembahasan Fisika berikutnya!

Sumber referensi:

• https://www.ruangguru.com/blog/konsep-gelombang-bunyi
• https://www.alodokter.com/dampak-buruk-polusi-suara-terhadap-kesehatan
• https://nuruddinmh.wordpress.com/2012/11/18/kebisingan-dan-pencegahannya/
• https://www.gurupendidikan.co.id/intensitas-gelombang/
• https://www.ruangguru.com/blog/pengertian-dan-rumus-efek-doppler

Callista Dian Puspita / 6 / XI IPA (Kelompok 5)