Manusia normal mempunyai batas pendengaran tertentu. Frekwensi gelombang bunyi yang dapat diterima telinga manusia normal berkisar antara 20 Hz sampai dengan 20.000 Hz. Daerah frekwensi yang terletak dalam daerah ini disebut frekwensi audio (frekwensi dengar). Frekwensi gelombang bunyi di bawah 20 Hz dan di atas 20.000 Hz tidak dapat didengar oleh manusia. Daerah frekwensi yang lebih rendah dari 20 Hz disebut frekwensi infrasonic dan di atas 20.000 Hz disebut frekwensi ultrasonik. Daerah frekwensi yang paling peka bagi pendengaran telinga manusia adalah sekitar 3000 – 4000 Hz, sesuai dengan frekwensi resonansi kanal pendengaran yaitu 3400 Hz.

Pada artikel kali ini saya akan membahas tentang pendengaran bunyi oleh telinga manusia dengan intensitas tertentu. Telinga manusia adalah suatu detector (pengenal) bunyi yang sangat lebar yaitu mulai dari intensitas 10-12 Wm-2 sampai dengan 1 Wm-2 atau dalam rentang 1012 Wm-2. Intensitas bunyi di bawah 10-12 Wm-2 tidak didengar oleh telinga manusia, sedangkan di atas 1 Wm-2 akan membuat telinga terasa sakit. Intensitas bunyi terkecil yang masih dapat didengar oleh telinga manusia normal tanpa terasa sakit, yaitu 1 Wm-2 dinamakan intensitas ambang perasaan (level intensitas).

Walaupun telinga manusia peka untuk jangkauan intensitas bunyi yang sangat lebar (1012 Wm-2), ternyata kuat bunyi yang terdengar oleh telinga tidak berbanding lurus dengan besarnya intensitas bunyi. Misalnya, jika intensitas awal 10-5 Wm-2 dan dinaikkan menjadi 2 x 10-5 Wm-2 (dinaikkan dua kali), ternyata telinga kita tidak mendengar bunyi dua kali lebih kuat, bahkan telinga merasa mendengar bunyi yang hamper sama kuatnya.

Oleh karena jangkauan intesitas bunyi yang dapat didengar manusia sangat besar maka dibuatlah suatu besaran yang menyatakan intensitas dalam bilangan yang lebih kecil. Besaran ini dinamakan taraf intensitas bunyi disingkat TI.

Taraf intensitas bunyi didefinisikan sebagai logaritma perbandingan antara intensitas bunyi (I) dengan intensitas ambang (I0).

TI = 10 log \frac{I}{I_{0}}

Dimana :

TI = Taraf intensitas bunyi atau intensitas relative (decibel = db)

I = Intensitas bunyi (Wm2)

I0 = Intensitas Ambang / acuan (Wm2 )

Catatan :

Sebagai standar I0 = 10-12 Wm-2

Satu dB = 0,1 bell ( besaran ini dipakai untuk menghargai penemu telepon, Alexander Graham Bell).

Untuk memudahkan hitungan, berikut ini ada beberapa rumus tambahan, yaitu :

  • Jika sumber bunyi diperbanyak n kali semula, berarti intensitas menjadi n kali semula, sedangkan taraf intensitas menjadi :

(TI)n = (TI)1 + 10 log n

Dimana :

(TI)n = Taraf intensitas bunyi untuk n buah sumber bunyi

(TI)1 = Taraf intensitas bunyi untuk satu buah sumber bunyi

n = banyaknya sumber bunyi

  • Jika jarak sumber bunyi diperbesar k kali jarak semula maka taraf intensitas bunyi menjadi :

(TI)k = (TI)1 – 20 log k dengan k = \frac{r_{2}}{r_{1}}

Dimana :

(TI)k = taraf intensita sbunyi setelah jarak diperbesar k kali

k = perbesaran jarak

r1 = jarak semula dari sumber bunyi

r2 = jarak kedua dari sumber bunyi

Contoh 1 # :

Sebuah sumber bunyi bergetar dengan daya 40\pi watt. Jika jarak suatu tempat ke sumber bunyi tersebut adalah 10 cm, tentukanlah Intensitas bunyi dan Taraf intensitas bunyi pada jarak itu !

Jawab :

Daya sumber bunyi : P = 40 \pi watt

Jarak suatu tempat ke sumber bunyi r = 10 cm = 0, 1 m

Intensitas Bunyi dapat dihitung dengan persamaan :

I = \frac{P}{A}

I = \frac{P}{4\pi r^{2}}

I = \frac{40\pi}{4\pi(0,1)^{2}}

I = \frac{40\pi}{4\pi . 10^{-2}} = 1000 W/m2

Taraf Intensitas bunyi dapat dihitung dengan persamaan :

TI = 10 log \frac{I}{I_{0}}

TI = 10 log \frac{1000}{10^{-12}}

TI = 10 (log 1000 – log 10-12)

TI = 10 (3 + 12)

TI = 10 (15) = 150 dB

Contoh 2 # :

Sebuah Sirine rata – rata menimbulkan taraf intensitas 50 dB. Tentukanlah taraf intensitas 10 buah sirine pada saat bersamaan !

Jawab :

Taraf Intensitas sebuah sirene (TI)1 = 50 dB

Jumlah sirene : n = 10 buah

Taraf intensitas 10 sirene dapat langsung dihitung dengan persamaan :

(TI)n = (TI)1 + 10 log n

(TI)n = 50 + 10 log 10 = 50 + 10.(1) = 50 + 10 = 60 dB.

Contoh 3 # :

Pada jarak 3 m dari sumber ledakan terdengar bunyi dengan taraf intensitas 50 dB. Berapa taraf intensitas bunyi pada jarak 30 m? .

Jawab :

Taraf intensitas pada jarak 30 m dari sumber ledakan dapat dihitung langsung dengan persamaan :

(TI)k = (TI)1 – 20 log \frac{r_{2}}{r_{1}}

(TI)k = 50 – 20 log \frac{30}{3}

(TI)k = 50 – 20 log 10

(TI)k = 50 – 20.(1) = 30 dB

Contoh 4 # :

Intensitas bunyi sebuah sumber pada jarak 1 m adalah I Wm2. Jika detector (alat ukur) intensitas digeser sehingga intensitas menjadi \frac{1}{2} I Wm/m2 dan \sqrt{2} = 1, 41, tentukanlah jarak pergeseran detector tersebut !

Jawab :

Jarak r1 dari sumber = 1 m

Intensitas pada jarak r1 adalah I1 = I W/m2

Intensitas pada jarak r2 adalah I2 = \frac{1}{2}I W/m2

Jarak r2 dapat dihitung dengan cara perbandingan :

I1 : I2 = r22 : r12

I : ½ I = r22 : r12

1 : ½ = r22 : 1

r22 = 2

r2 = \sqrt{2} = 1,41

jadi, jarak pergeseran adalah 1,41 – 1 = 0,41 m

Contoh 5 # :

Suatu sumber bunyi memancarkan energy ke segala arah. Jika sumber terhadap pendengar dibuat lebih jauh empat kali jarak semula, berapakah berkurangnya taraf intensitas ?.

Jawab :

Jarak sumber bunyi semula : r1 = r m

Jarak sumber bunyi kedua : r2 = 4r m

Oleh karena sumber bunyi sama maka hubungan antara intensitas keadaan satu dan keadaan dua dapat dinyatakan sebagai berikut :

I1 : I2 = r22 : r12

I1 : I2 = (4r)2 : r2

I1 : I2 = 16 : 1

I2 = \frac{1}{16} I1

Berkurangnya taraf intensitas dapat ditentukan sebagai berikut :

TI2 = 10 log \frac{I_{2}}{I_{0}}

TI2 = 10 log \frac{\frac{1}{16}I_{1}}{I_{0}}

TI2 = 10 (log \frac{1}{16} + log \frac{I_{1}}{I_{0}})

TI2 = 10 (log 1 – log 16 + Log \frac{I_{1}}{I_{0}}

TI2 = 10 ( 0 – log 16 + log \frac{I_{1}}{I_{0}})

TI2 = 10 log \frac{I_{1}}{I_{0}} – 10 log 16

TI2 = TI1 – 10 log 16

TI2 – TI1 = – 10 log 16

\DeltaTI = -10 (1,2) = – 12 dB (Tanda Negatif menunjukkan bahwa intensitas semakin berkurang).

Contoh 6 # :

Selisih taraf intensitas dua sumber bunyi adalah 7 dB. Hitunglah perbandingan intensitas dua sumber bunyi tersebut !

Jawab :

Selisih taraf intensitas dua sumber bunyi : \DeltaTI = 7 dB.

Perbandingan intensitas dua sumber bunyi dapat dihitung dengan persamaan :

\Delta TI = TI2 – TI1

\Delta TI = 10 log \frac{I_{2}}{I_{0}} – 10 log \frac{I_{1}}{I_{0}}

\DeltaTI = 10 (log \frac{I_{2}}{I_{0}}\frac{I_{1}}{I_{0}}

\Delta TI = 10 Log \frac{\frac{I_{2}}{I_{0}}}{\frac{I_{1}}{I_{0}}}

\Delta TI = 10 Log \frac{I_{2}}{I_{1}}

7 = 10 log \frac{I_{2}}{I_{1}}

0,7 = Log \frac{I_{2}}{I_{1}}

\frac{I_{2}}{I_{1}} = 100,7

\frac{I_{2}}{I_{1}} = 5

Tinggalkan Balasan

Post Navigation