Kita dapat mendengar karena adanya indera pendengaran yaitu telinga. Mendengar adalah kemampuan untuk mendeteksi vibrasi mekanis (getaran) yang disebut suara. Dalam keadaan biasa, getaran dapat mencapai indera pendengaran (telinga) melalui udara. Kita dapat mendengar karena ada objek atau benda yang bergetar, misalnya senar gitar yang bergetar ketika dipetik, bedug atau drum yang dipukul.
Gelombang bunyi yang masuk ke telinga luar akan menggetarkan gendang telinga. Getaran-getaran tersebut diterima oleh syaraf auditorius atau receptor pendengar dan selanjutnya dikirim ke otak. Pada sistem pendengaran, telinga akan mengubah energi gelombang menjadi impuls saraf yang diterjemahkan oleh otak sebagai suara. Musik, pembicaraan, atau bunyi berisik di lingkungan sekitar dapat kamu dengar karena adanya reseptor sensorik yang merupakan sel-sel rambut, suatu tipe fonoreseptor. Fonoreseptor merupakan reseptor penerima bunyi atau suara yang ada di organ telinga, yang akan menghantarkan impuls ke otak. Sebelum mencapai ke sel-sel rambut ini, gelombang akan diubah oleh beberapa struktur yang ada di telinga.
Indera Pendengaran Pada Manusia
Indera pendengaran pada manusia adalah telinga. Telinga dibagi menjadi tiga bagian, yaitu telinga luar, telinga tengah, dan telinga dalam. Bunyi yang terdengar oleh telinga kita memerlukan media yaitu udara. Pada telinga terdapat medium untuk merambatkan bunyi. Telinga luar dan telinga tengah terisi oleh udara dan rongga telinga dalam terisi oleh cairan limfa. Perhatikan bagian-bagian penyusun telinga berikut ini:
- Daun telinga; Fungsi; Mengumpulkan gelombang suara ke saluran telinga. Selain mengumpulkan, daun telinga juga berfungsi mengarahkan gelombang suara, meningkatkan tekanan udara di sekitar gendang telinga, melindungi gendang telinga, dan juga mempunyai fungsi estetika atau keindahan. ada beberapa kebudayaan suku pedalaman, semakin besar daun telinga bagian bawah, semakin cantik seorang wanita. Seperti kebudayaan suku dayak di Kalimantan yang menempatkan anting-anting pemberat pada daun telinga agar daun telinga membesar. Sebaliknya, pada kebudayaan modern orang-orang sibuk pergi menemui dokter bedah plastik karena ukuran daun telinganya yang besar sejak lahir dianggap tidak membuatnya merasa cantik. Sehingga, orang-orang pada zaman modern ini, beberapa diantaranya melakukan bedah plastik pada telinganya yang besar agar ukurannya berubah menjadi lebih kecil untuk mendapatkan rasa percaya diri yang lebih besar dan merasa lebih cantik.
- Saluran telinga (menghasilkan minyak serumen); Fungsi; Menangkap debu yang masuk ke saluran telinga. Mencegah hewan berukuran kecil masuk ke dalam telinga.
- Gendang telinga/membran timpani; Fungsi; Menangkap gelombang suara dan mengubahnya menjadi getaran yang diteruskan ke tulang telinga.
- Tulang telinga (maleus/martil, inkus/landasan, stapes/sanggurdi); Fungsi; Meneruskan getaran dari gendang telinga ke rumah siput.
- Saluran eustachius; Fungsi; Menghubungkan ruang telinga tengah dengan rongga mulut (faring) berfungsi untuk menjaga tekanan udara antara telinga tengah dengan saluran di telinga luar agar seimbang. Tekanan udara yang terlalu tinggi atau rendah disalurkan ke telinga luar dan akan mengakibatkan gendang telinga tertekan kuat sehingga dapat sobek.
- Rumah siput (koklea); Fungsi; Koklea merupakan saluran berbentuk spiral yang menyerupai rumah siput. Di dalam koklea terdapat adanya organ korti yang merupakan fonoreseptor. Organ korti berisi ribuan sel rambut yang peka terhadap tekanan getaran. Getaran akan diubah menjadi impuls syaraf di dalam sel rambut tersebut dan kemudian diteruskan oleh syaraf ke otak.
- Saluran gelang (labirin); Fungsi; Terdiri atas saluran setengah lingkaran (semisirkularis) yang berfungsi untuk mengetahui posisi tubuh (alat keseimbangan).
Telah disebutkan bahwa mendengar adalah kemampuan untuk mendeteksi vibrasi mekanis (getaran) yang disebut suara. Apa sebenarnya yang dimaksud dengan getaran?
1. Getaran
Getaran adalah suatu gerak bolak-balik di sekitar kesetimbangan. Kesetimbangan di sini maksudnya adalah keadaan di mana suatu benda berada pada posisi diam jika tidak ada gaya yang bekerja pada benda tersebut. Getaran mempunyai amplitudo (jarak simpangan terjauh dengan titik tengah) yang sama. Lalu apakah orang berjalan bolak-balik disebut dengan bergetar? Tentu saja tidak. Orang yang berjalan bolak balik belum tentu melalui titik kesetimbangan.
Untuk memahami tentang getaran, perhatikan gambar disamping. Ganbar tersebut merupakan bandul sederhana. Sebuah bandul sederhana mula-mula diam pada kedudukan O (kedudukan setimbang). Bandul tersebut ditarik ke kedudukan A (diberi simpangan kecil). Pada saat benda dilepas dari kedudukan A, bandul akan bergerak bolak-balik secara teratur A-OB-O-A dan gerak bolak balik ini disebut satu getaran. Salah satu ciri dari getaran adalah adanya amplitudo (simpangan terbesar). Jarak OA atau OB merupakan amplitudo. Lalu setiap kali bergetar berapa banyak waktu yang dibutuhkan? Apa saja yang mempengaruhi getaran tersebut?
Waktu yang dibutuhkan untuk menempuh satu kali getaran disebut periode getar yang dilambangkan dengan T. Banyaknya getaran dalam satu sekon disebut frekuensi (f). Satuan periode adalah sekon dan satuan frekuensi adalah getaran per sekon atau disebut dengan Hertz (Hz).
a. Gelombang
Gelombang adalah gejala rambatan dari suatu getaran/usikan. Gelombang akan terus terjadi apabila sumber getaran ini bergetar terus menerus. Gelombang membawa energi dari satu tempat ke tempat lainnya. (softilmu.com)
Pada perambatan gelombang yang merambat adalah energi, sedangkan zat perantaranya tidak ikut merambat (hanya ikut bergetar). Seperti pada saat kita mendengar getaran akan merambat dalam bentuk gelombang yang membawa sejumlah energi, sehingga sampai ke saraf yang menghubungkan ke otak kita. Berdasarkan energinya, gelombang dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu gelombang
mekanik dan gelombang elektromagnetik. Perambatan gelombang mekanik memerlukan medium, misal gelombang tali, gelombang air, dan gelombang bunyi. Perambatan gelombang elektromagnetik tidak memerlukan medium, misal gelombang radio, gelombang cahaya, dan gelombang radar.
Berdasarkan arah rambat dan arah getarannya, gelombang dibedakan menjadi gelombang transversal dan gelombang longitudinal.
1. Gelombang Tranversal
Sebuah gerakan gelombang, di mana partikel-partikel medium berosilasi di sekitar posisi rata-rata mereka di sudut kanan ke arah rambat gelombang, disebut gelombang transversal. Contoh gelombang tranversal dapat kita lihat ketika tali diberi simpangan, tali akan bergetar dengan arah getaran ke atas dan ke bawah. Pada tali, gelombang merambat tegak lurus dengan arah getarnya. Bentukan seperti ini disebut gelombang transversal. Contoh lain gelombang transversal ada pada permukaan air dan gelombang cahaya.
Panjang gelombang transversal sama dengan jarak satu bukit gelombang dan satu lembah gelombang. Panjang satu gelombang dilambangkan dengan λ (dibaca lamda) dengan satuan meter. Simpangan terbesar dari gelombang itu disebut amplitudo. Dasar gelombang terletak pada titik terendah gelombang, yaitu d dan h, dan puncak gelombang terletak pada titik tertinggi yaitu b dan f. Lengkungan c-d-e dan g-h-i merupakan lembah gelombang. Lengkungan a-b-c dan e-f-g merupakan bukit gelombang.
Waktu yang diperlukan untuk menempuh satu gelombang disebut periode gelombang, satuannya sekon (s) dan dilambangkan dengan T. Jumlah gelombang yang terbentuk dalam 1 sekon disebut frekuensi gelombang. Lambang untuk frekuensi adalah f dan satuannya Hertz (Hz). Gelombang yang merambat dari ujung satu ke ujung yang lain memiliki kecepatan tertentu, dengan menempuh jarak tertentu dalam waktu tertentu pula.
2. Gelombang Longitudinal
Gelombang longitudinal adalah gelombang yang memiliki arah getaran yang sama dengan arah rambatan. Artinya arah gerakan medium gelombang sama atau berlawanan arah dengan perambatan gelombang. Gelombang longitudinal dapat kita amati pada slinki atau pegas yang diletakkan di atas lantai. Ketika slinki digerakkan maju-mundur secara terus-menerus, akan terjadi gelombang yang merambat pada slinki dan membentuk pola rapatan dan regangan. Gelombang longitudinal memiliki arah rambat yang sejajar dengan arah getarannya.
Contoh gelombang longitudinal adalah gelombang bunyi. Satu gelombang longitudinal terdiri atas satu rapatan dan satu regangan. Perhatikan gambar dibawah ini;
Seperti halnya pada gelombang transversal, waktu yang dibutuhkan untuk menempuh satu gelombang pada gelombang longitudinal disebut periode gelombang dengan satuan sekon (s) dan dilambangkan dengan T. Jumlah gelombang yang terbentuk dalam 1 sekon disebut frekuensi gelombang. Lambang untuk frekuensi adalah f dengan satuannya hertz (Hz).
Hubungan antara Panjang Gelombang, Frekuensi, Cepat Rambat, dan Periode Gelombang.
Kalau kita perhatikan cahaya kilat dan bunyi guntur, maka kita akan mendengar bunyi guntur beberapa saat setelah cahaya kilat terlihat. Walaupun guntur dan cahaya kilat muncul dalam waktu yang bersamaan, kita akan melihat cahaya kilat lebih dahulu karena cahaya merambat jauh lebih cepat daripada bunyi. Cahaya merambat dengan kecepatan 3 x 108 ms-1, sedangkan bunyi hanya merambat dengan kecepatan 300 ms-1. Cepat rambat gelombang dilambangkan dengan v, dengan satuan ms-1. Kecepatan adalah perpindahan dibagi waktu, atau dapat dirumuskan v=s/t.
Waktu yang diperlukan untuk menempuh satu gelombang disebut periode gelombang, satuannya sekon (s) dan dilambangkan dengan T. Jumlah gelombang yang terbentuk dalam 1 sekon disebut frekuensi gelombang. Lambang untuk frekuensi adalah f dan satuannya Hertz (Hz). Gelombang yang merambat dari ujung satu ke ujung yang lain memiliki kecepatan tertentu, dengan menempuh jarak tertentu dalam waktu tertentu pula.
2. Gelombang Longitudinal
Gelombang longitudinal adalah gelombang yang memiliki arah getaran yang sama dengan arah rambatan. Artinya arah gerakan medium gelombang sama atau berlawanan arah dengan perambatan gelombang. Gelombang longitudinal dapat kita amati pada slinki atau pegas yang diletakkan di atas lantai. Ketika slinki digerakkan maju-mundur secara terus-menerus, akan terjadi gelombang yang merambat pada slinki dan membentuk pola rapatan dan regangan. Gelombang longitudinal memiliki arah rambat yang sejajar dengan arah getarannya.
Contoh gelombang longitudinal adalah gelombang bunyi. Satu gelombang longitudinal terdiri atas satu rapatan dan satu regangan. Perhatikan gambar dibawah ini;
Hubungan antara Panjang Gelombang, Frekuensi, Cepat Rambat, dan Periode Gelombang.
Kalau kita perhatikan cahaya kilat dan bunyi guntur, maka kita akan mendengar bunyi guntur beberapa saat setelah cahaya kilat terlihat. Walaupun guntur dan cahaya kilat muncul dalam waktu yang bersamaan, kita akan melihat cahaya kilat lebih dahulu karena cahaya merambat jauh lebih cepat daripada bunyi. Cahaya merambat dengan kecepatan 3 x 108 ms-1, sedangkan bunyi hanya merambat dengan kecepatan 300 ms-1. Cepat rambat gelombang dilambangkan dengan v, dengan satuan ms-1. Kecepatan adalah perpindahan dibagi waktu, atau dapat dirumuskan v=s/t.
Jika gelombang itu menempuh jarak satu panjang gelombang (λ), maka waktu tempuhnya adalah periode gelombang itu (T), sehingga rumus di atas dapat ditulis v=λ/t.
Karena T= 1/f, dengan mengganti T pada rumus kecepatan itu, maka cepat rambat gelombang dapat dirumuskan sebagai berikut.
v = f x λ
dimana:
f = Frekuensi
λ = Panjang Gelombang
Bagaimana jika kita membuat gelombang tali dengan frekuensi yang berbeda? Kita akan menemukan jika frekuensi gelombang tali diperbesar, maka panjang gelombangnya mengecil. Mengapa? Dalam medium yang sama, cepat rambat gelombang adalah tetap. Misalnya cepat rambat gelombang pada tali adalah 12 m/s, dengan frekuensi gelombang 4 Hz, maka panjang gelombangnya adalah 3 m (12/4=3). Namun jika frekuensi diperbesar menjadi 6 Hz, maka panjang gelombangnya menjadi 2 m. (12/6=6).
Sekarang apa yang terjadi jika frekuensi gelombangnya diperkecil? Misalnya menjadi 2 Hz, berapakah panjang gelombangnya sekarang?
Contoh soal;
Permukaan air merambat dengan panjang gelombang 2 m. Jika waktu yang dibutuhkan untuk menempuh satu gelombang adalah 0,5 s, tentukan:
a. cepat rambat gelombang,
b. frekuensi gelombang.
Penyelesaian;
Diketahui : perambatan gelombang pada air
λ = 2 m
T= 0,5 s
Ditanya :
a. Cepat rambat gelombang (v)?
b. Frekuensi (f)?
Jawab;
a. v = λ/t = 2m/0,5s = 4m/s
Jadi, cepat rambat gelombang air adalah 4 m/s
b. f = 1/t = 1/0,5 = 2hz
Jadi, frekuensi gelombang air adalah 2 Hz
