Bab 9 Indera Pendengaran dan Sistem Sonar pada makhluk Hidup

  Kapal laut yang berlayar di
tengah lautan dapat mendeteksi
keadaan sekitarnya, dengan
menggunakan bantuan sonar.
Sistem sonar yang digunakan
kapal-kapal tersebut meniru
cara mamalia laut seperti lumba-lumba
dan paus.
Bagaimanakah prinsip kerja
sistem sonar? Mari kita pelajari
bab ini dengan penuh semangat.

  Mendengar adalah kemampuan untuk
mendeteksi vibrasi mekanis (getaran) yang
disebut suara. Dalam keadaan biasa, getaran
dapat mencapai indera pendengaran yaitu
telinga melalui udara.
Ketika kita mendengar, ternyata ada objek atau benda yang bergetar, misalnya senar gitar yang bergetar ketika dipetik, dan bedug atau drum yang dipukul. Ketika ada objek yang bergetar, bagaimana kaitannya dengan fungsi telinga? Perhatikan Gambar berikut.

 Gambar Anatomi Telinga

Kita dapat mendengar karena adanya
indera pendengaran yang di miliki.
Gelombang bunyi yang masuk kedalam
telinga luar menggetarkan gendang
telinga. Getaran-getaran tersebut
diterima oleh syaraf auditorius atau
reseptor pendengar selanjutnya dikirim
ke otak. Tahukah kamu di mana reseptor
pendengar ini pada telinga?
Perhatikan Gambar disamping.

Gambar telinga menerima energi gelombang dari headphone.

  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. Untuk mengetahui bagaimana struktur telinga sehingga memungkinkan suara dapat didengar dan bagaimana proses mendengar, lakukan kegiatan berikut.

A. Indera Pendengaran pada Manusia
  Telinga dibagi menjadi tiga bagian, yaitu telinga luar, telinga tengah, dan telinga dalam, seperti pada Gambar dibawah. Bunyi yang terdengar oleh telinga kita memerlukan medium. Jadi, mungkinkah kita dapat mendengar di ruang hampa udara? Tentu saja tidak. Bunyi memerlukan medium untuk merambat. Apakah di telinga terdapat medium untuk merambatkan bunyi? Telinga luar dan telinga tengah terisi oleh udara dan rongga telinga dalam terisi oleh cairan limfa. Bagian-bagian penyusun telinga dan fungsinya dapat dilihat pada Tabel.

Gambar Anatomi telinga manusia.

Tabel. Struktur dan Fungsi Bagian pada Telinga.

Bagian penyusun telinga	Fungsi
Bagian luar a. Daun telinga b. Saluran telinga (menghasilkan minyak serumen)	Mengumpulkan gelombang suara ke saluran telinga Menangkap debu yang masuk ke saluran telinga Mencegah hewan berukuran kecil masuk ke dalam telinga
Bagian tengah a. Gendang telinga/membran timpani b. Tulang telinga (maleus/ martil, inkus/landasan, stapes/sanggurdi) c. Saluran eustachius	Menangkap gelombang suara dan mengubahnya menjadi getaran yang diteruskan ke tulang telinga Meneruskan getaran dari gendang telinga ke rumah siput 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
Bagian dalam a.Rumah siput (koklea) b. Saluran gelang (labirin)	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. Terdiri atas saluran setengah lingkaran (semisirkularis) yang berfungsi untuk mengetahui posisi tubuh (alat keseimbangan)

1. Getaran
  Semua benda akan bergetar apabila diberi gangguan. Benda yang bergetar ada yang dapat terlihat secara kasat mata karena simpangan yang diberikan besar, ada pula yang tidak dapat dilihat karena simpangannya kecil. Benda dapat dikatakan bergetar jika benda bergerak bolak-balik secara teratur melalui titik kesetimbangan. Apakah orang berjalan bolak-balik disebut dengan bergetar? Tentu saja tidak. Orang yang berjalan bolak balik belum tentu melalui titik kesetimbanganUn. tuk memahami tentang getaran. Perhatikan Gambar dibawah tentang 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.
Sekarang muncul pertanyaan, 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
  Pada saat kamu memukul panci di dekat plastik yang diatasnya ditaruh segenggam beras, maka beras akan bergetar. Mengapa hal itu dapat terjadi? Ternyata, energi getaran yang dihasilkan dari pukulan panci akan merambat sehingga menyebabkan plastik ikut bergerak. Dalam bentuk apa energi getaran itu merambat? Energi getaran akan merambat dalam bentuk gelombang. 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. Dari kedua jenis gelombang tersebut, yang akan kamu pelajari adalah gelombang mekanik. Apakah yang dirambatkan oleh gelombang tersebut?
  Pada saat menggetarkan tali, gelombang akan merambat pada tali ke arah temanmu, tetapi karet gelang yang diikatkan tidak ikut merambat bersama gelombang. Demikian pula dengan tali juga tidak ikut merambat. Jadi hal tersebut membuktikan bahwa gelombang merambat hanya menghantarkan energi, medium perambatannya tidak ikut bergetar. Berdasarkan arah rambat dan arah getarannya, gelombang dibedakan menjadi gelombang transversal dan gelombang longitudinal.

1) Gelombang Transversal
  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 (a-b-c-d-e pada Gambar dibawah). Panjang satu gelombang dilambangkan dengan λ (dibaca lamda) dengan satuan meter. Simpangan terbesar dari gelombang itu disebut amplitudo (bb’ atau dd’ pada Gambar dibawah). 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.

Gambar Grafik simpangan terhadap arah rambat.

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 dapat kamu 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 seperti pada Gambar dibawah.

 

Gambar Rapatan dan renggan pada gelombang longitudinal.

  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).

  Bagaimana hubungan antara panjang gelombang, frekuensi, cepat rambat, dan periode gelombang? Mari pelajari bahasan berikut. Gelombang yang merambat dari ujung satu ke ujung yang lain memiliki kecepatan tertentu, dengan menempuh jarak tertentu dalam waktu tertentu pula.

3) Hubungan antara Panjang Gelombang, Frekuensi, Cepat Rambat, dan Periode
Gelombang

  Pernahkah kamu memperhatikan cahaya kilat dan bunyi guntur? Kamu akan mendengar bunyi guntur beberapa saat setelah cahaya kilat terlihat. Walaupun guntur dan cahaya kilat muncul dalam waktu yang bersamaan, kamu 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 sebagai berikut.

Jika gelombang itu menempuh jarak satu panjang gelombang (λ), maka waktu tempuhnya adalah periode gelombang itu (T), sehingga rumus di atas dapat ditulis

Karena T= 1/f, dengan mengganti T pada rumus kecepatan itu, maka cepat rambat gelombang dapat dirumuskan sebagai berikut.

dimana:
f = Frekuensi
λ = Panjang Gelombang

T= Waktu tempuh

  Bagaimana jika kamu membuat gelombang tali dengan frekuensi yang berbeda? Kamu 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 ( = 3 m). Namun jika frekuensi diperbesar menjadi 6 Hz, maka panjang gelombangnya menjadi 2 m (12/6 = 2 m). 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 (karena T = 1/f jika ditanya f = 1/T)
Jadi, frekuensi gelombang air adalah 2 Hz

4) Pemantulan Gelombang
Pada waktu kamu berteriak di lapangan, kamu akan mendengar suaramu kembali setelah beberapa saat. Hal ini membuktikan bahwa bunyi dapat dipantulkan.

Gambar Gelombang pada air (kiri) dan gelombang pada tali (kanan).

  Pemantulan gelombang adalah peristiwa membaliknya gelombang setelah mengenai penghalang. Seperti gelombang tali pada ambar 9.10, gelombang yang mencapai ujung akan memberikan gaya ke atas pada penopang yang ada di ujung, sehingga penopang memberikan gaya yang sama tetapi berlawanan arah ke bawah pada tali. Gaya ke bawah pada tali inilah yang membangkitkan gelombang pantulan yang terbalik

.
2. Bunyi
  Setiap hari, kita dapat mendengar suara burung berkicau, orang bernyanyi, klakson mobil atau kendaraan bermotor. Mengapa kamu dapat mendengar suara tersebut? Suara yang kamu dengar dikenal dengan bunyi. Bunyi merupakan gelombang longitudinal yang merambatkan energi gelombang di udara sampai terdengar oleh reseptor pendengar. Untuk mengetahui bagaimana bunyi ini dibentuk, lakukan kegiatan berikut.

  Berdasarkan kegiatan yang telah dilakukan, Kamu mendapat bahwa tong, senar, dan garpu tala berbunyi pada saat benda-benda tersebut bergetar. Namun pada saat bendabenda itu diam, ketiga benda itu tidak berbunyi. Coba tempelkan jarimu pada batang tenggorokan, kamu akan merasakan ada getaran. Oleh karena itu, dapat disimpulkan bahwa bunyi ditimbulkan oleh benda-benda yang bergetar. Bunyi garpu tala menuju telinga dihantarkan oleh rapatan dan regangan partikel-partikel
udara. Pada waktu bunyi keluar dari garpu tala, langsung akan menumbuk molekul-molekul udara.      Molekul udara ini akan menumbuk udara disebelahnya yang mengakibatkan terjadinya rapatan dan regangan demikian seterusnya sampai ke telinga. Apakah molekul udara berpindah? Molekul udara tidak berpindah, tetapi hanya merapat dan meregang. Bunyi sampai telinga karena merambat dalam bentuk gelombang. Gelombang yang tersusun dari rapatan dan regangan adalah gelombang longitudinal. Tanpa adanya medium atau zat perantara, bunyi tak dapat merambat. Hal ini mengakibatkan bunyi termasuk jenis gelombang mekanik. Begitu pula ketika kita mendengar bunyi akan dirambatkan ke telinga kita melalui udara. Jadi dapat disimpulkan bahwa bunyi dapat terdengar bila ada 1) sumber bunyi, 2) medium/zat perantara, dan 3) alat penerima/pendengar. Seberapa cepat kita dapat mendengar bunyi? Ahli fisika bernama Miller melakukan percobaan untuk mengukur kecepatan bunyi di udara dengan menembakkan peluru sebagai sumber bunyi dan meletakkan detektor pada jarak tertentu. Kecepatan bunyi tergantung pada temperatur. Semakin rendah suhu lingkungan semakin besar kecepatan bunyi. Hal ini membuktikan mengapa pada malam hari bunyi terdengar lebih jelas daripada siang hari. Pada siang hari gelombang bunyi dibiaskan ke arah udara yang lebih panas (ke arah atas) karena suhu udara di permukaan bumi lebih dingin dibandingkan dengan udara pada bagian atasnya. Berlawanan pada malam hari, gelombang bunyi dibiaskan ke arah yang lebih bawah karena suhu permukaan bumi lebih hangat dibandingkan dengan udara pada
bagian atasnya.
  Selain dipengaruhi oleh suhu, cepat rambat bunyi di udara juga dipengaruhi oleh medium.
Medium manakah yang akan menghantarkan bunyi paling cepat? Lihat pada Tabel.

Tabel cepat rambat bunyi pada berbagai medium

Medium	Cepar Rambat Bunyi (m/s)
Udara (0o C)	331
Udara (15o C)	340
Air (25o C)	1490
Air laut (25o C)	1530
Alumunium (20o C)	5100
Tembaga (20o C)	3560
Besi (20o C)	5130

a. Frekuensi Bunyi
  Apakah semua bunyi dapat terdengar oleh telinga manusia? Ketika gurumu
menggetarkan penggaris di meja dengan
getaran kurang dari 20 getaran per sekon,
kita tidak dapat mendengar bunyi. Kita baru
dapat mendengarkan bunyi ketika penggaris
menghasilkan 20 getaran per sekon atau lebih.
Berdasarkan frekuensinya, bunyi dibagi
menjadi tiga, yaitu infrasonik, audiosonik, dan
ultrasonik. Bunyi infrasonik memiliki frekuensi
kurang dari 20 Hz. Bunyi infrasonik hanya
mampu didengar oleh hewan-hewan tertentu              Gambar penggaris yang digetarkan
seperti jangkrik dan anjing. Bunyi yang memiliki
frekuensi 20 - 20.000 Hz disebut audiosonik.
  Manusia dapat mendengar bunyi hanya pada kisaran ini. Bunyi dengan frekuensi di atas 20.000 Hz disebut ultrasonik. Kelelawar, lumba-lumba, dan anjing adalah contoh hewan yang dapat mendengar bunyi ultrasonik.
  Anjing adalah salah satu contoh hewan yang mampu menangkap bunyi infrasonik, audiosonik, dan ultrasonik (hingga 40.000 Hz). Anjing akan terbangun jika mendengar langkah kaki manusia walaupun sangat pelan. Hal ini menjadi alasan oleh sebagian orang untuk memanfaatkan anjing sebagai penjaga rumah. Kelelawar dapat mengeluarkan gelombang ultrasonik saat terbang. Selain anjing, kelelawar juga mampu memanfaatkan bunyi dengan baik. Pada malam hari, mata kelelawar mengalami disfungsi (pelemahan fungsi). Kelelawar menggunakan indera pendengarannya untuk "melihat". Kelelawar mengeluarkan bunyi ultrasonik sebanyak mungkin. Kemudian, kelelawar mendengarkan bunyi pantul tersebut untuk mengetahui letak suatu benda dengan tepat, sehingga kelelawar mampu terbang dalam keadaan gelap tanpa menabrak benda-benda disekitarnya.
Mekanisme untuk memahami keadaan lingkungan dengan bantuan bunyi pantul ini sering
disebut dengan sistem ekolokasi.

Gambar frekuensi bunyi.

b. Karakteristik Bunyi
  Ketika kamu mendengarkan bunyi apakah kamu dapat membedakan bunyi? Mengapa kamu punya kemampuan itu? Hal itu disebabkan oleh setiap gelombang bunyi memiliki frekuensi dan amplitudo yang berbeda meskipun perambatannya terjadi pada medium yang sama.

 1) Tinggi rendah dan kuat lemah bunyi
Pada waktu memainkan alat musik kamu dapat menentukan tinggi rendahnya bunyi.
Untuk memahami tinggi atau rendahnya bunyi, lakukan kegiatan berikut ini.
  Pada orang dewasa, suara perempuan akan lebih tinggi dibandingkan suara laki-laki. Pita suara laki-laki yang bentuknya lebih panjang dan berat, mengakibatkan laki-laki memiliki nada dasar sebesar 125 Hz, sedangkan perempuan memiliki nada dasar satu oktaf (dua kali lipat) lebih tinggi, yaitu sekitar 250 Hz. Bunyi dengan frekuensi tinggi akan menyebabkan telinga sakit dan nyeri karena gendang telinga ikut bergetar lebih cepat. Tinggi rendahnya nada ini ditentukan frekuensi bunyi tersebut. Semakin besar frekuensi bunyi, akan semakin tinggi nadanya. Sebaliknya, jika frekuensi bunyi rendah maka nada akan semakin rendah.
  Garpu tala yang digetarkan pelan-pelan menghasilkan simpangan yang kecil, sehingga amplitudo gelombang yang dihasilkan juga kecil. Hal ini menyebabkan bunyi garpu tala terdengar lemah. Pada saat garpu tala digetarkan akan menghasilkan simpangan yang besar dan amplitudo gelombang yang dihasilkan juga besar sehingga bunyi garpu tala terdengar keras. Kuat lemahnya suara ditentukan oleh amplitudonya.
  Bagaimana bunyi yang terdengar pada gitar dapat menghasilkan nada yang berbeda-beda. Berdasarkan hasil yang diperoleh bahwa frekuensi senar yang bergetar bergantung pada hal-hal berikut.
- Panjang senar, semakin panjang senar, semakin rendah frekuensi yang dihasilkan.
- Tegangan senar, semakin besar tegangan senar, semakin tinggi frekuensi yang dihasilkan.
- Luas penampang senar, semakin kecil penampang senar, semakin tinggi frekuensi yang dihasilkan.

2) Nada
  Kamu akan lebih nyaman ketika mendengarkan bunyi musik, dibandingkan dengan bunyi ramainya orang yang ada di pasar. Mengapa? Bunyi musik akan lebih enak didengarkan karena bunyi musik memiliki frekuensi getaran teratur yang disebut nada, sebaliknya bunyi yang memiliki frekuensi yang tidak teratur disebut desah.

 Beberapa deret nada yang berlaku standar

Deret nada      : c d e f g a b c

Baca               : do re mi fa sol la si do

Frekuensi       : 264 297 330 352 396 440 495 528

Perbandingan : 24 27 30 32 36 40 45 48

3) Warna atau kualitas bunyi
  Pada saat bermain alat musik, kamu dapat membedakan bunyi yang bersumber dari alat musik gitar, piano dan lain-lain. Setiap musik akan mengeluarkan suara yang khas. Suara yang khas ini disebut kualitas bunyi atau yang sering disebut timbre. Begitu pula pada manusia, juga memiliki kualitas bunyi yang berbeda-beda, ada yang memiliki suara merdu atau serak.

4) Resonansi
  Tahukah kamu mengapa kentongan menghasilkan bunyi yang lebih keras dari pada kayu yang tidak berongga ketika dipukul? Mengapa bentuk gitar listrik berbeda dengan gitar biasa? Apa fungsi kotak udara pada gitar biasa? Jawaban pertanyaan ini akan berkaitan dengan resonansi.

  Ikut bergetarnya udara yang ada di dalam kentongan setelah dipukul mengakibatkan bunyi kentongan terdengar semakin keras. Hal inilah yang disebut resonansi. Resonansi dapat terjadi pada kolom udara. Bunyi akan terdengar kuat ketika panjang kolom udara mencapai kelipatan ganjil dari ¼ panjang gelombang (λ) bunyi. Resonansi kolom udara ternyata telah dimanfaatkan oleh manusia dalam berbagai alat musik, antara lain pada gamelan, alat musik pukul, alat musik tiup, dan alat musik petik/ gesek.
  Apakah pada telinga manusia juga memanfaatkan prinsip resonansi? Ketika kita berbicara, kita dapat mengatur suara menjadi lebih tinggi atau rendah. Organ yang berperan dalam pengaturan terjadinya suara adalah pita suara dan kotak suara yang berupa pipa pendek. Pada saat kita berbicara pita suara akan bergetar, Getaran itu diperkuat oleh udara dalam kotak suara yang beresonansi dengan pita suara pada frekuensi yang sama. Akibatnya, amplitudo lebih besar sehingga kita dapat mendengar suara yang nyaring.

  Telinga manusia memiliki selaput tipis. Selaput itu mudah sekali bergetar apabila di luar terdapat sumber getar meskipun frekuensinya tidak sama dengan selaput gendang telinga. Selaput tipis sangat mudah beresonansi, sehingga sumber getar yang frekuensinya lebih kecil atau lebih besar dengan mudah menyebabkan selaput tipis ikut bergetar. Prinsip kerja resonansi digunakan manusia karena memiliki beberapa keuntungan, misal dapat memperkuat bunyi asli untuk berbagai alat musik. Selain itu, ada dampak yang merugikan dari efek resonansi, yaitu bunyi ledakan bom dapat memecahkan kaca walaupuan kaca tidak terkena langsung bom, bunyi gemuruh yang dihasilkan oleh guntur beresonansi dengan kaca jendela rumah sehingga bergetar dan dapat mengakibatkan kaca jendela pecah, serta bunyi kendaraan yang lewat di depan rumah dapat menggetarkan kaca jendela rumah.

5) Pemantulan Bunyi
  Mengapa ketika berada di ruang tertutup suara terdengar lebih keras daripada di ruang terbuka? Mengapa jika kita berteriak pada tebing seperti ada yang meniru suara kita? Apakah suara ini dipantulkan?

Hukum pemantulan bunyi, sebagai berikut.
1. Bunyi datang, bunyi pantul, dan garis normal terletak pada satu bidang datar.
2. Sudut datang (i) sama dengan sudut pantul (r).

6) Macam-macam bunyi pantul
a) Bunyi pantul yang memperkuat bunyi asli
  Apabila kita berbicara di dalam ruangan kecil, suara yang terdengar akan lebih keras dibandingkan dengan berbicara di ruang terbuka, misalnya di lapangan. Mengapa hal itu terjadi? Hal ini disebabkan jarak sumber bunyi dan dinding pemantul berdekatan sehingga selang waktu antara bunyi asli dan bunyi pantul sangat kecil. Antar bunyi akan terdengar bersamaan dengan bunyi asli dan bunyi asli terdengar lebih keras tetapi tidak jelas.

b) Gaung atau kerdam
Jika kamu mengucapkan suatu kata dalam ruang gedung yang luas, kamu akan
mendengar kata tersebut kurang jelas. Mengapa hal itu terjadi? Bunyi seperti ini disebut
gaung atau kerdam, misalnya ketika kamu mengucapkan fisika.
Bunyi asli : Fi – si – ka
Bunyi pantul : ........Fi.... si..... ka
Bunyi yang terdengar jelas : Fi .....................ka
Jadi, gaung atau kerdam adalah bunyi pantul yang sebagian terdengar bersama-sama
dengan bunyi asli sehingga bunyi asli terdengar tidak jelas. Bagaimana cara menghindari
terjadinya gaung? Untuk menghindari terjadinya gaung, pada dinding ruangan yang besar
harus dilengkapi peredam suara.
Peredam suara terbuat dari bahan karet busa, karton tebal, karpet, dan bahan-bahan lain
yang bersifat lunak. Biasanya bahan-bahan tersebut sering kita jumpai di gedung bioskop,
studio TV atau radio, aula, dan studio rekaman.

c) Gema
Apabila kamu berteriak di lereng gunung atau lapangan terbuka, maka kamu akan
mendengar bunyi pantul yang persis sama seperti bunyi asli dan akan terdengar setelah
bunyi asli.
Bunyi asli : Fi- si- ka
Bunyi pantul : Fi- si- ka
Bunyi yang terdengar : Fi- si- ka
Hal ini terjadi karena bunyi yang datang ke dinding tebing dan bunyi yang dipantulkannya
memerlukan waktu untuk merambat. Jadi, gema adalah bunyi pantul yang terdengar
sesudah bunyi asli.

B. Mekanisme Proses Mendengar pada Manusia

  Proses mendengar pada manusia melalui beberapa tahap. Tahap tersebut diawali dari lubang telinga yang menerima gelombang dari sumber suara. Gelombang suara yang masuk ke dalam lubang telinga akan menggetarkan gendang telinga (yang disebut membran timpani). Getaran membran timpani ditransmisikan melintasi telinga tengah melalui tiga tulang kecil, yang terdiri atas tulang martil, landasan, dan sanggurdi. Telinga tengah dihubungkan ke faring oleh tabung eustachius. Getaran dari tulang sanggurdi ditransmisikan ke telinga dalam melalui membran jendela oval ke koklea. Koklea
merupakan suatu tabung yang bergulung seperti rumah siput. Koklea berisi cairan limfa.
  Getaran dari jendela oval ditransmisikan ke dalam cairan limfa dalam ruangan koklea. Di bagian dalam ruangan koklea terdapat organ korti. Organ korti berisi carian selsel rambut yang sangat peka. Inilah reseptor getaran yang sebenarnya. Sel-sel rambut ini akan bergerak ketika ada getaran di dalam koklea, sehingga menstimulasi getaran yang diteruskan oleh saraf auditori ke otak, secara skematis proses mendengar dapat dilihat pada Gambar bibawah. Untuk lebih memahami Gambar dibawah, buka kembali gambar anatomi telinga.

Gambar Skema proses mendengar pada manusia.

C. Sistem Sonar dan Pemanfaatannya
 

1. Sistem Sonar
  Pernahkah kamu melihat anjing menggerakkan telinganya? Anjing sering menggerakkan telinga ketika melakukan pelacakan atau berburu. Beberapa mamalia akan menggunakan daun telinga mereka untuk mengarahkan suara ke dalam saluran pendengarannya. Sistem ini disebut sistem sonar yaitu sistem yang digunakan untuk mendeteksi tempat dalam melakukan pergerakan dengan deteksi suara frekuensi tinggi (ultrasonik). Sonar atau Sound Navigation and Ranging merupakan suatu metode penggunaan gelombang ultrasonik untuk menaksir ukuran, bentuk, dan kedalaman bendabenda, seperti pada Gambar dibawah.

Gambar kelelawar dan lumba-lumba.

  Daun telinga membantu hewan untuk menentukan arah dari mana suara tersebut datang dan akan dapat mendeteksi suara samar. Mengapa bentuk telinga pada manusia dan kelelawar berbeda? Tahukah kamu bagaimana kelelawar? Kelelawar merupakan hewan yang mampu mendengarkan bunyi ultrasonik dengan frekuensi diatas 20.000 Hz, Kelelawar ini dapat mengeluarkan gelombang ultrasonik pada saat ia terbang. Gelombang yang dikeluarkan akan dipantulkan kembali oleh benda-benda atau binatang lain yang akan dilewatinya dan diterima oleh suatu alat yang berada di tubuh kelelawar, kemampuan kelewar untuk menentukan lokasi ini disebut dengan ekolokasi. Untuk terbang dan berburu, kelelawar akan memanfaatkan bunyi yang frekuensinya tinggi, kemudian mendengarkan gema yang dihasilkan. Pada saat kelelawar mendengarkan gema, kelelawar tidak dapat mendengar suara lain selain dari yang dipancarkannya sendiri. Lebar frekuensi yang mampu didengar oleh makhluk ini sangat sempit, yang lazimnya menjadi hambatan besar untuk hewan ini karena adanya Efek Doppler.
  Berdasarkan Efek Doppler, jika sumber bunyi dan penerima suara keduanya tak bergerak (jika dibandingkan dengan benda lain), maka penerima akan menentukan frekuensi yang sama dengan yang dipancarkan oleh sumber suara. Akan tetapi, jika salah satunya bergerak, frekuensi yang diterima akan berbeda dengan yang dipancarkan. Dalam hal ini, frekuensi suara yang dipantulkan dapat jatuh ke wilayah frekuensi yang tidak dapat didengar oleh kelelawar. Dengan demikian, kelelawar tentu akan menghadapi masalah karena tidak dapat mendengar gema suaranya dari lalat yang sedang bergerak.
  Berdasarkan kenyataan, kelelawar dapat menyesuaikan frekuensi suara yang dikirimkannya terhadap benda bergerak seolah sang kelelawar telah memahami Efek Doppler. Misalnya, kelelawar mengirimkan suara berfrekuensi tertinggi terhadap lalat yang bergerak menjauh sehingga pantulannya tidak hilang dalam wilayah tak terdengar dari rentang suara. Kelelawar akan dapat mendengar dan menentukan posisi dari berbagai benda yang ada di sekitarnya. Sistem ini juga dimiliki oleh lumba-lumba dan paus. Untuk memahami materi ini, kita dapat menganalisis visualisasi proses ekolokasi yang terjadi pada kelelawar.

  Kamu telah mempelajari sistem sonar pada kelelawar.
  Sekarang perhatikan bagaimana sistem sonar pada lumba-lumba. Pernahkah kamu melihat lumba-lumba? Di mana kamu permah melihat lumba-lumba? Habitat asal lumbalumba adalah di lautan. Lumba-lumba dapat dilihat di permukaan air, namun sebagian besar waktu mereka di kedalaman lautan yang cukup gelap. Sekalipun hidup di kedalaman lautan, lumba-lumba mempunyai sistem yang memungkinkan untuk berkomunikasi dan menerima rangsangan, yaitu sistem sonar. Sistem ini berguna untuk mengindera bendabenda di lautan, mencari makan, dan berkomunikasi.
  Berikut ini cara kerja sistem sonar lumba-lumba. Lumba-lumba bernapas melalui lubang yang ada di atas kepalanya. Tepat di bawah lubang ini, terdapat kantung-kantung kecil berisi udara. Dengan mengalirkan udara melalui kantung-kantung ini, lumba-lumba menghasilkan bunyi dengan frekuensi tinggi. Kantung udara ini berperan sebagai cermin akustik yang memfokuskan bunyi yang dihasilkan gumpalan kecil jaringan lemak yang berada tepat di bawah lubang pernapasan. Kemudian, bunyi ini dipancarkan ke arah sekitarnya secaraterputus-putus. Gelombang bunyi lumba-lumba segera memantul kembali bila membentur suatu benda. Pantulan gelombang bunyi tersebut ditangkap di bagian rahang bawahnya yang disebut “jendela akustik”. Dari bagian tersebut, informasi bunyi diteruskan ke telinga bagian tengah, dan akhirnya ke otak untuk diterjemahkan. Pantulan bunyi dari sekelilingnya memberi informasi rinci tentang jarak benda-benda dari mereka, ukuran dan pergerakannya.
  Dengan cara tersebut, lumba-lumba mengetahui lokasi mangsanya. Lumba-lumba juga mampu saling berkirim pesan walaupun terpisahkan oleh jarak lebih dari 220 km. Lumbalumba berkomunikasi untuk menemukan pasangan dan saling mengingatkan akan bahaya.

2. Peman faatan Sistem Sonar
  Konsep sonar pada saat ekolokasi kelelawar memanfaatkan gelombang ultrasonik. Apakah para ahli sudah memanfaatkan konsep ini? Ternyata, gelombang ultrasonik telah dimanfaatkan bagi kehidupan manusia. Berikut beberapa pemanfaatan gelombang ultrasonik pada kehidupan manusia.

a) Gelombang ultrasonik dimanfaatkan untuk mengamati janin bayi dalam kandungan, yang dikenal dengan ultrasonografi (USG). Alat ini akan memancarkan berkas ultrasonik ke rahim ibu hamil, kemudian melacak perubahan frekuensi bunyi mantul dari jantung yang berdenyut dan darah yang beredar. Pancaran pendek dari ultrasonik akan menghasilkan gambar penampang badan manusia.
Denyut yang menabrak janin dan tulang belakang akan terpantul. Komputer menyimpan intensitas setiap denyut dan waktu arah gemanya. Berdasarkan data, komputer akan menghitung kedalaman dan lokasi setiap benda yang menghasilkan gema, lalu menampilkan titik cerah pada monitor.

Gambar pemeriksaan sthyroid

b) Gelombang ultrasonik digunakan untuk mendeteksi adanya penyakit pada manusia, seperti mendeteksi adanya kista pada ovarium.

c) Gelombang ultrasonik juga digunakan untuk menentukan kedalaman dasar lautan yang diperoleh dengan cara memancarkan bunyi ke dalam air. Gelombang bunyi akan merambat menurut garis lurus hingga mengenai sebuah penghalang, misalnya dasar laut. Ketika gelombang bunyi itu mengenai penghalang, sebagian gelombang itu akan dipantulkan kembali ke kapal sebagai gema. Waktu yang dibutuhkan gelombang bunyi untuk bergerak turun ke dasar dan kembali ke atas diukur dengan cermat.

Perhatikan Gambar dibawah, dengan menggunakan data waktu dan cepat rambat bunyi di air laut, orang dapat menghitung jarak kedalaman laut dengan persamaan.

Gambar mengukur kedalaman laut.

Dengan: s = kedalaman lautan, 

              v = kecepatan gelombang ultrasonik, dan 

               t = waktu tiba gelombang ultrasonik

  Secara singkat prinsip kerja sonar pada Gambar di atas dijelaskan berikut ini. Alat pada kapal yang disebut transduser akan mengubah sinyal listrik menjadi gelombang ultrasonik yang dipancarkan ke dasar laut. Pantulan dari gelombang tersebut akan menimbulkan efek gema (echo) dan akan dipantulkan kembali ke kapal dan ditangkap oleh alat detektor.
  Sistem penerima pada kapal akan melakukan penghitungan mengenai jarak obyek, dengan menggunakan rumus yang telah kamu pelajari sebelumnya. Dengan cara tersebut, manusia tidak perlu bersusah payah dalam mengukur kedalaman laut. Bayangkan jika harus mengukur menggunakan meteran, pasti sulit, bukan?
  Tahukah kamu, proses pengukuran kedalaman laut tadi ternyata menirukan proses lumba-lumba dalam mencari mangsanya? Sistem kapal selam modern yang dikembangkan manusia saat ini juga meniru sistem yang telah digunakan lumba-lumba sejak jutaan tahun lalu. Menakjubkan, bukan? Mustahil seekor binatang mampu memiliki sistem sedemikian menakjubkan atas kehendaknya sendiri. Sistem tak tertandingi pada lumba-lumba adalah bukti bahwa Tuhan telah menciptakan mereka begitu sempurna.

Rangkuman

1. Mendengar adalah kemampuan untuk mendeteksi vibrasi mekanis yang disebut suara.
2. Organ pendengaran pada manusia adalah telinga yang berfungsi menangkap gelombang suara dan memberikan rangsang pada sel saraf untuk diterjemahkan di otak.
3. Telinga manusia dibagi menjadi 3 area, yaitu telinga luar, telinga tengah, dan telinga dalam.
4. Getaran merupakan gerak bolak-balik melalui titik kesetimbangannya yang energinya akan merambat dalam bentuk gelombang.
5. Gelombang-gelombang yang berbeda dapat memiliki periode, frekuensi, dan panjang gelombang yang berbeda.
6. Berdasarkan arah rambatnya, gelombang dibedakan menjadi gelombang transversal dan gelombang longitudinal. Gelombang transversal adalah gelombang yang arah rambatnyat tegak lurus dengan arah getarnya. Gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah rambatnya sejajar dengan arah getarnya.
7. Hubungan antara panjang gelombang ( λ ), frekuensi (f), cepat rambat (v) dan periode (T) gelombang dinyatakan dalam rumus-rumus sebagai berikut.
v = λ /T= λ f