10 pelajaran dalam Bab 10: Gelombang Bunyi
Bunyi ialah tenaga yang dihasilkan oleh getaran sesuatu objek.
Persekitaran kita penuh dengan bunyi. Apakah bunyi? Bunyi ialah satu bentuk tenaga yang dihasilkan oleh getaran. Setiap kali sesuatu bergetar — tali gitar, kulit gendang, atau peti suara kita — ia menghasilkan bunyi. Cuba sentuh tekak anda semasa bercakap, dan anda akan merasai getaran itu.
Bunyi perlukan medium untuk merambat; ia tidak boleh melalui vakum (tiada zarah).
Bunyi tidak boleh merambat dengan sendirinya — ia perlukan medium, iaitu zarah yang boleh bergetar. Bunyi boleh merambat melalui pepejal, cecair dan gas, tetapi tidak melalui vakum kerana tiada zarah di sana. Sebab itu, dalam eksperimen loceng dalam balang vakum, bunyi hilang apabila udara disedut keluar. Angkasawan pun tidak boleh mendengar bunyi terus di angkasa lepas.
Bunyi paling cepat dalam pepejal (zarah rapat), lebih perlahan dalam cecair, paling perlahan dalam gas.
Bunyi bergerak pada kelajuan berbeza dalam medium berbeza, bergantung pada kerapatan zarah. Dalam pepejal, zarah tersusun rapat, jadi bunyi merambat paling cepat. Dalam cecair, zarahnya kurang rapat, jadi lebih perlahan. Dalam gas, zarahnya berjauhan, jadi bunyi merambat paling perlahan.
Permukaan keras & licin memantulkan bunyi; permukaan lembut & kasar menyerap bunyi.
Apabila bunyi terkena permukaan, ia boleh dipantul atau diserap, bergantung pada jenis permukaan. Permukaan keras dan licin seperti jubin marmar memantulkan bunyi dengan baik. Permukaan lembut dan kasar seperti permaidani dan papan gabus menyerap bunyi dengan baik. Sebab itu dinding pawagam dilapisi bahan lembut untuk mengurangkan pantulan.
Kenyaringan bunyi bergantung pada amplitud — amplitud besar menghasilkan bunyi yang nyaring.
Mengapa sesetengah bunyi kuat dan lain lembut? Kenyaringan bunyi bergantung pada amplitud gelombangnya, iaitu ketinggian gelombang. Semakin besar amplitud, semakin nyaring bunyi. Apabila kita memetik tali gitar dengan lebih kuat, tenaga getaran bertambah, amplitud meningkat, dan bunyinya menjadi lebih kuat.
Kelangsingan bunyi bergantung pada frekuensi (hertz) — frekuensi tinggi menghasilkan bunyi yang langsing.
Kelangsingan ialah tinggi rendah sesuatu bunyi, dan ia bergantung pada frekuensi, iaitu bilangan getaran sesaat, yang diukur dalam hertz. Semakin tinggi frekuensi, semakin langsing atau tinggi bunyinya. Contohnya, bunyi tikus mendecit berfrekuensi tinggi, manakala bunyi lembu melenguh berfrekuensi rendah.
Kesan Doppler: frekuensi ketara meningkat bila sumber mendekati & berkurang bila menjauhi.
Pernahkah anda perhatikan bunyi siren ambulans berubah semasa ia melintasi anda? Itu ialah kesan Doppler — perubahan frekuensi ketara akibat pergerakan sumber bunyi. Apabila ambulans mendekati, frekuensi yang didengar meningkat (lebih langsing). Apabila ia menjauhi, frekuensi berkurang (lebih rendah).
Gema ialah bunyi yang dipantul dari permukaan keras, sampai sedikit lewat daripada bunyi asal.
Gema ialah fenomena pantulan bunyi. Ia terhasil apabila gelombang bunyi memantul kembali daripada permukaan keras seperti dinding gua atau dewan kosong. Bunyi pantulan ini menyerupai bunyi asal tetapi sampai ke telinga sedikit lewat. Sebab itu gema jelas di gua, terowong dan bilik kosong, tetapi berkurang apabila bilik dipenuhi perabot yang menyerap bunyi.
Ultrabunyi (lebih 20 000 Hz) digunakan dalam sonar untuk mengesan objek bawah air, mencari ikan & imbasan perubatan.
Ultrabunyi ialah bunyi berfrekuensi melebihi dua puluh ribu hertz — terlalu tinggi untuk didengar manusia, tetapi boleh didengar oleh kelawar dan dolfin. Teknologi pantulan ultrabunyi dipanggil sonar, digunakan oleh kapal untuk mengesan objek di bawah air, oleh nelayan untuk mencari ikan, dan dalam perubatan untuk mengimbas bayi dalam kandungan.
Manusia mendengar 20 Hz–20 000 Hz; had ini diatasi dengan stetoskop, alat bantu pendengaran & pembesar suara.
Telinga manusia hanya boleh mendengar bunyi dalam julat dua puluh hertz hingga dua puluh ribu hertz. Julat ini berkurang apabila kita meningkat usia. Sesetengah haiwan seperti kelawar, dolfin dan anjing boleh mendengar frekuensi yang jauh lebih tinggi. Untuk mengatasi had pendengaran kita, kita gunakan alat seperti stetoskop, alat bantu pendengaran dan pembesar suara.