Kecepatan Suara dalam Medium dan Bagaimana Proses Telinga Mendengar Suara

Kecepatan Suara dalam Medium dan Bagaimana proses Telinga Mendengar Suara 

Posted by derby_alviant 9.03 PM

Hai Sobat, Kali ini saya akan memposting tentang Kecepatan Suara dan bagaimana prosesnya hingga dapat kita dengan, Nah Pertama-tama yang harus kita ketahui, Kecepatan suara adalah jarak untuk melakukan perjalanan gelombang suara dalam jumlah waktu tertentu. Dalam fisika biasanya disebut cepat rambat bunyi. Bunyi memiliki nilai cepat rambat yang berbeda disetiap medium (media atau perantara).

Suara atau bunyi merupakan salah satu jenis gelombang mekanik, yang artinya dalam perambatannya harus melewati sebuah medium salah satunya seperti udara. Umumnya, gelombang suara merambat paling cepat melalui padatan, diikuti oleh cairan, dan kemudian oleh gas. Hal ini disebabkan dalam proses perambatannya, suara yang kita dengar dari sumber suara seperti speaker, klakson atau sirine akan memasuki telingan lewat udara disekitar melalui pergerakan partikel atom. Ketika gaya bergerak dari satu atom dengan partikel atom lainnya yang berdekatan dengan cara bergesekan maka terjadi pemindahan energi hingga suara terdengar jelas dan diterima otak sebagai informasi suara tertentu. Ilustrasi perambatan gelombang bunyi sebagai berikut:

Oleh sebab itu, kecepatan suara diudara lebih kecil dibandingkan dengan aluminium, karena partikel-partikel atomnya berjarak lebih jauh sehingga atom satu dan lainnya memerlukan waktu yang lebih lama untuk memindahan energi. Seperti yang terlihat pada tabel berikut ini:

Medium	Cepat Rambat Bunyi
Karet	60 m/s
Udara pada suhu 40oC	355 m/s
Udara pada suhu 20oC	343 m/s
Timah	1210 m/s
Emas	3240 m/s
Gelas/Kaca	4540 m/s
Tembaga	4600 m/s
Aluminium	6320 m/s

Bagaimana jika suhu udara sekitar lebih tinggi dari 20 derajat celcius? maka kecepatan suarapun akan berbeda dan lebih cepat meski tidak begitu jauh nilainya. Hal ini dikarenakan, suhu yang semakin tinggi menambahkan energi yang membuat partikel atom dapat bergerak lebih cepat sehingga nilainya pun bertambah. Seperti pada tabel di atas, saat suhu 20 derajat celcius  kecepatan suara hanya 343 m/s, namun ketika jadi 40 derajat celcius berubah menjadi 355 m/s, saat 100 derajat celcius nilainya semakin tinggi mencapai 386 m/s.

Begitupun sebaliknya saat suhu 0 derajat celcius, maka nilai dari kecepatan suara akan berkurang menjadi 331 m/s. Hal ini sesuai dengan persamaan fisika untuk menentukan nilai cepat rambat bunyi di udara berhubungan dengan suhu yakni:

Karena tekanan berbanding lurus dengan suhu maka kecepatan suara akan dipengaruhi oleh suhu.

Rumus-rumus cepat rambat bunyi di beragam medium:

Udara v = akar dari konstanta laplace  x tekanan dibagi dengan massa jenis

Padat v = akar dari Modulus young dibagi massa jenis

Cair v = akar dari Modulus Bulk dibagi massa jenis

Berdasarkan persamaan diatas dapat kita ketahui bahwa kecepatan suara tergantung pada medium yang dilewatinya apakah pada zat gas, padat atau cair. Kemudian ditentukan pula oleh massa jenis atau densitas dari setiap zat. Sedangkan pada kasus cepat rambat di udara ditentukan pula oleh suhu yang berbanding lurus dengan tekanan.

Bagaimana Proses Telinga Mendengar Suara?

proses perambatan suara hingga terdengar oleh telinga secara fisika sudah dipaparkan di atas, namun lebih detailnya bisa kita pahami secara biologis dengan melihat struktur dari telinga manusia yang sangat sempurna tiada duanya, berikut ini:

Bagian Telinga, gambar: nde-ed.org

Telinga kita dibagi pada 3 bagian besar yaitu, telinga bagian luar, telinga bagian tengah dan telinga bagian dalam. Gelombang suara masuk ke telinga bagian luar dan merambat melalui saluran telinga ke telinga bagian tengah. Sebelumnya mari kita cek video berikut ini:

Telinga bagian luar terdiri dari bagian telinga yang nampak secara fisik, yaitu pinna dan lubang telinga. Pinna adalah daun telinga yang dapat terlihat dari luar. Bentuknya menyerupai mangkok yang mengumpulkan gelombang suara dari sekitar dan meneruskannya ke dalam lubang telinga.

Telinga bagian luar ini juga terdiri dari saluran telinga tempatnya cairan telinga diproduksi. Cairan ini mengandung bahan kimia yang berfungsi mencegah infeksi yang dapat menyerang kulit bagian dalam pada saluran telinga. Selain itu, cairan tersebut juga berperan mengumpulkan kotoran telinga agar tidak mencemari saluran.

Telinga bagian tengah terdiri dari lorong yang berisi udara di mana terdapat tiga tulang.

• Tulang martil (malleus): melekat pada gendang telinga.
• Tulang landasan (incus): berada di tengah rangkaian tulang.
• Tulang sanggurdi (stapes): tulang yang menjadi penghubung antara telinga tengah dan telinga dalam.

Tulang-tulang ini terpisah dari bagian telinga luar oleh gendang telinga. Telinga bagian tengah terhubung dengan saluran eustasius yang membuka dan menutup di ujung tenggorokan dan berfungsi sebagai saluran mengalirnya cairan. Untuk memperoleh getaran normal dari gendang telinga, dibutuhkan tekanan yang setara pada dua sisi gendang telinga.

Gelombang menyebabkan gendang telinga bergetar. Melewati getaran ini ke tulang martil, salah satu dari tiga tulang kecil di telinga. Tulang martil atau disebut juga palu bergetar menyebabkan tulang landasan menyentuh martil dan bergetar. Landasan meneruskan getaran ini ke sanggurdi, tulang kecil lain yang menyentuh landasan. Dari sanggurdi, getaran masuk ke telinga bagian dalam. Sanggurdi menyentuh kantung berisi cairan dan getaran dirambatkan ke koklea, yang berbentuk seperti rumah siput. Di dalam rumah siput, ada ratusan sel khusus yang melekat pada serabut saraf, yang dapat mengirimkan informasi ke otak. Otak memproses informasi dari telinga dan memungkinkan kita membedakan antara berbagai jenis suara.

Lebih jelas lagi cek video 3D untuk proses pendengaran telinga:

Untuk melihat animasi tentang kecepatan suara silahkan cek dilink berikut ini: educationscotland.gov.uk

atau untuk mendalami lebih jauh tentang kecepatan suara silahkan cek di wikipedia dengan link berikut: https://en.wikipedia.org/wiki/Speed_of_sound

Referensi:
https://www.nde-ed.org/EducationResources/HighSchool/Sound/hs_sound_index.htm
http://www.ck12.org/physical-science/Speed-of-Sound-in-Physical-Science/?referrer=concept_details&by=ck12&difficulty=all#text