Bunyi memiliki pengertian yang bervariasi menurut bidang ilmunya. Dalam ilmu fisika, bunyi adalah suatu getaran yang merambat sebagaigelombang akustik melaluimedia transmisi sepertigas,cairan, ataubenda padat. Sementara dalam ilmufisiologi danpsikologi manusia, bunyi adalahpenangkapan gelombang akustik oleh telinga danpemersepsian gelombang tersebut olehotak.
Gelombang akustik yang mampu mengaktifkan persepsi pada pendengaran manusia adalah gelombang yang memilikifrekuensi antara 20 Hz dan 20 kHz, yang termasuk dalam rentangfrekuensi audio. Di udarabertekanan atmosfer normal, frekuensi tersebut mewakili gelombang bunyi denganpanjang gelombang 17meter hingga 1,7sentimeter. Gelombang bunyi berfrekuensi di atas 20kHz disebutultrabunyi, sementara gelombang bunyi di bawah 20 Hz disebutinfrabunyi. Keduanya jenis tersebut tidak dapat terdengar oleh manusia. Berbagai jenis spesies hewan yang berbeda memilikirentang pendengaran yang bervariasi.
Akustika adalah ilmu interdisipliner yang berkaitan dengan studi tentang gelombang mekanik dalam gas, cairan, dan padatan termasuk getaran, bunyi,ultrabunyi, daninfrabunyi. Seorang ilmuwan yang bekerja di bidangakustika adalah seorangahli akustika, sementara seseorang yang bekerja di bidang teknik akustik dapat disebutinsinyur akustika.[1] Seoranginsinyur audio, di sisi lain, berkaitan dengan perekaman, manipulasi, pencampuran, dan reproduksi bunyi.
Aplikasi akustika ditemukan di hampir semua aspek masyarakat modern, subdisiplin termasuk aeroakustika,pemrosesan sinyal audio, akustika arsitektur, bioakustika, elektroakustika, kebisingan lingkungan, akustika musik, pengontrol kebisingan, psikokustika,percakapan,ultrasonografi, akustika bawah air, dangetaran.[2]
Bunyi didefinisikan sebagai "(a)Osilasi dalam tekanan, tegangan, perpindahan partikel, kecepatan partikel, dll., Disebarkan dalam medium dengan kekuatan internal (misalnya, elastis atau kental), atau superposisi dari osilasi yang diperbanyak. (B) Perabaan pendengaran yang ditimbulkan oleh osilasi yang dijelaskan dalam (a)."[3] Bunyi dapat dilihat sebagai gerakan gelombang di udara atau media elastis lainnya. Dalam hal ini, bunyi adalah stimulus. Bunyi juga dapat dilihat sebagai eksitasi dari mekanisme pendengaran yang menghasilkan persepsi bunyi. Dalam hal ini, bunyi adalahperabaan.
Percobaan menggunakan duagarpu tala berosilasi biasanya padafrekuensi 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, menciptakanresonansi 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.
Bunyi dapat merambat melalui media seperti udara, air dan padatan sebagai gelombang longitudinal dan juga sebagai gelombang transversal dalam padatan (lihatGelombang longitudinal dan transversal, di bawah). Gelombang bunyi dihasilkan oleh sumber bunyi, seperti diafragma bergetar darispeaker stereo. Sumber bunyi menciptakan getaran di media sekitarnya. Ketika sumber terus bergetar media, getaran merambat menjauh dari sumber denganlaju bunyi, sehingga membentuk gelombang bunyi. 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 bunyi. 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 dapatdipantulkan,dibiaskan, ataudilemahkan oleh medium.[4]
Bunyi ditransmisikan melalui gas, plasma, dan cairan sebagaigelombang longitudinal, juga disebut gelombangkompresi. Dibutuhkan media untuk disebarkan. Namun, melalui padatan, ia dapat ditransmisikan sebagai gelombang longitudinal dangelombang transversal. Gelombang bunyi longitudinal adalah gelombang deviasitekanan bolak-balik dari tekanankesetimbangan, yang menyebabkan daerahkompresi danpenghalusan lokal, sedangkangelombang transversal (dalam padatan) adalah gelombang tegangan geser bolak-balik pada sudut kanan ke arah propagasi.
Gelombang bunyi dapat "dilihat" menggunakan cermin parabola dan objek yang menghasilkan bunyi.[5]
Energi yang dibawa oleh gelombang bunyi berosilasi mengubah bolak-balik antara energi potensial darikompresi tambahan (dalam kasus gelombang longitudinal) atauregangan perpindahan lateral (dalam kasus gelombang transversal) dari materi, danenergi kinetik dari kecepatan perpindahan. partikel medium.
Grafik 'tekanan dari waktu ke waktu' dari rekaman 20 ms dari nada klarinet menunjukkan dua elemen dasar bunyi: Tekanan dan Waktu.Bunyi-bunyi dapat diwakilkankan dengan campuran darigelombang-gelombang sinus yang berada pada frekuensi yang berbeda dan menjadi satu. Gelombang di bawah memiliki frekuensi yang lebih tinggi daripada yang di atas. Sumbu horizontal mewakili waktu.
Meskipun ada banyak kerumitan yang berkaitan dengan transmisi bunyi, pada titik penerimaan (yaitu telinga), bunyi siap dibagi menjadi dua elemen sederhana: tekanan dan waktu. Elemen-elemen mendasar ini membentuk dasar dari semua gelombang bunyi. Mereka dapat digunakan untuk menggambarkan, secara absolut, setiap bunyi yang kita dengar.
Untuk memahami bunyi lebih lengkap, gelombang kompleks seperti yang ditunjukkan dalam latar belakang biru di sebelah kanan teks ini, biasanya dipisahkan menjadi bagian-bagian komponennya, yang merupakan kombinasi dari berbagai frekuensi gelombang bunyi (dan kebisingan).[6][7][8]
Gelombang bunyi sering disederhanakan menjadi deskripsi dalam halgelombang bidangsinusoidal, yang ditandai dengan sifat-sifat umum ini:
Bunyi yang dapat dilihat oleh manusia memiliki frekuensi dari sekitar 20 Hz hingga 20.000 Hz. Di udara padasuhu dan tekanan standar, panjang gelombang gelombang bunyi yang sesuai berkisar dari 17 m (56 kaki) hingga 17 mm (0,67 in). Terkadang kecepatan dan arah digabungkan sebagaivektorkecepatan; jumlah dan arah gelombang digabungkan sebagai vektor gelombang.
Gelombang transversal, juga dikenal sebagai gelombang geser, memiliki sifat tambahan,polarisasi, dan bukan merupakan karakteristik gelombang bunyi.
Angkatan Laut ASF / A-18 mendekati laju bunyi. Lingkaran putih terbentuk oleh tetesan air yang diduga berasal dari penurunan tekanan udara di sekitar pesawat.[9]
Kecepatan bunyi tergantung pada medium yang dilewati gelombang, dan merupakan sifat dasar material. Upaya signifikan pertama menuju pengukuran laju bunyi dilakukan olehIsaac Newton. Dia percaya bahwa laju bunyi dalam suatu zat tertentu sama dengan akar kuadrat dari tekanan yang bekerja padanya dibagi dengan kepadatannya:
Ini kemudian terbukti salah ketika ditemukan salah mendapatkan kecepatan. Ahli matematika PrancisLaplace mengoreksi formula dengan menyimpulkan bahwa fenomena perambatan bunyi bukan isotermal, seperti yang diyakini oleh Newton, tetapiadiabatik. Dia menambahkan faktor lain ke persamaan — gamma — dan dikalikan oleh, dengan demikian muncul dengan persamaan. Sejak, persamaan terakhir muncul menjadi, yang juga dikenal sebagai persamaan Newton-Laplace. Dalam persamaan ini,K adalah modulus curah elastis, c adalah laju bunyi, dan adalah kepadatannya. Dengan demikian, laju bunyi sebanding denganakar kuadrat dari rasio modulus massa medium terhadap densitasnya.
Sifat-sifat fisik dan laju bunyi berubah dengan kondisi sekitar. Misalnya, laju bunyi dalam gas tergantung pada suhu. Dalam 20 °C (68 °F) udara di permukaan laut, laju bunyi 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, laju bunyi sekitar 1.482 m/s (5.335 km / jam; 3.315 mph). Dalam baja, laju bunyi sekitar 5.960 m / s (21.460 km / jam; 13.330 mph). Kecepatan bunyi juga sedikit sensitif, yang tunduk pada efek anharmonik orde dua, terhadap amplitudo bunyi, yang berarti ada efek perambatan non-linear, seperti produksi harmonik dan nada campuran yang tidak ada dalam bunyi asli.
Tekanan bunyi adalah perbedaan, dalam media yang diberikan, antara tekanan lokal rata-rata dan tekanan dalam gelombang bunyi. 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 nilaiakar purata kuadrat (RMS). Misalnya, tekanan bunyi 1Pa RMS (94 dBSPL) di udara atmosfer menyiratkan bahwa tekanan aktual dalam gelombang bunyi berosilasi antara (1 atm Pa) dan (1 atm Pa), yaitu antara 101323,6 dan 101326,4 Pa. Karena telinga manusia dapat mendeteksi bunyi dengan berbagai amplitudo, tekanan bunyi sering diukur sebagai level pada skaladesibel logaritmik.Tingkat tekanan bunyi (SPL) atauLp didefinisikan sebagai
Dimanap adalah tekanan bunyiroot-mean-square dan adalah tekanan bunyi referensi. Tekanan bunyi referensi yang umum digunakan, didefinisikan dalam standarANSI S1.1-1994, adalah 20µPa di udara dan 1µPa dalam air. Tanpa tekanan bunyi referensi yang ditentukan, nilai yang dinyatakan dalam desibel tidak dapat mewakili tingkat tekanan bunyi.
Karena telinga manusia tidak memiliki respons spektral datar, tekanan bunyi sering kali ditimbang frekuensi sehingga tingkat yang diukur cocok dengan tingkat yang dipersepsikan lebih dekat. ItuKomisi Electronik Internasional (IEC) telah menetapkan beberapa skema pembobotan. Upaya pembobotan A untuk mencocokkan respons telinga manusia terhadap kebisingan dan tingkat tekanan bunyi berbobot A diberi label dBA. Pembobotan C digunakan untuk mengukur tingkat puncak.
Infrabunyi adalah gelombang bunyi dengan frekuensi lebih rendah dari 20 Hz. Meskipun bunyi dengan frekuensi rendah seperti itu terlalu rendah untuk didengar manusia, paus, gajah, dan hewan lain dapat mendeteksi infrabunyi dan menggunakannya untuk berkomunikasi. Itu dapat digunakan untuk mendeteksi letusangunung berapi dan digunakan dalam beberapa jenis musik.[10]
Perkiraan rentang frekuensi yang sesuai dengan Ultrasonografi, dengan panduan sulit beberapa aplikasi
Ultrabunyi adalah gelombang bunyi dengan frekuensi lebih tinggi dari 20.000 Hz. Gelombang ultrabunyi tidak dapat didengar oleh manusia, tetapi gelombang ini umum digunakan dalam duniakedokteran dengan melakukan pencitraan gelombang yang disebut "ultrasonografi".
^"What Does Sound Look Like?".NPR. YouTube. Diarsipkan dariversi asli tanggal 10 April 2014. Diakses tanggal9 April 2014.Parameter|url-status= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)
^Kendall, R.A. (1986). The role of acoustic signal partitions in listener categorization of musical phrases. Music Perception, 185–213.
^Matthews, M. (1999). Introduction to timbre. In P.R. Cook (Ed.), Music, cognition, and computerized sound: An introduction to psychoacoustic (pp. 79–88). Cambridge, Massachusetts: The MIT press.
_-_filtered.jpg)
