Bagaimana kita berbicara? Bagaimana kita mendengar?Jawabannya dapat diperoleh bila kita menelaah fisika bunyiPemanfaatan bunyi Dalam Diagnostik medik Stethoscopes Ultrasonography (USG) Doppler Ultrasonography USG scanCitra hasil Doppler UltrasonographyGelombang BunyiSebuah pola gangguan (disturbance) pada suatu saat Sebuah pola gangguan di suatu tempat pengamatan, diamati dari waktu ke waktuBila diamati pada dua waktu pengamatan yang berbeda, akan terlihat sebuah pola yang berjalanGelombang : Pola gangguan yang berubah dengan waktu dan tempatTransversal Longitudinal Jenis gelombang:Bunyi merupakan gelombang longitudinalSimpangan partikel Tekanan/kerapatan Gangguan pada gelombang bunyi: Simpangan dan tekanan berselisih fase t : Bila simpangan max maka tekanan min . Dan sebaliknyaBunyi, Suara, dan PendengaranMonday, December12, 20116:03 AMBiofisikaPage 1Bila simpangan max maka tekanan min . Dan sebaliknyaLaju rambatangelombang bunyi : cp/cvR : konstanta gasR = 8,31J.mol-1.K-1m: massa molekul gasIntensitas: Laju rambatanbergantungpada sifat mediumSifat medium yang lain:Impedansi akustik ZBahan (kg/m3)vs(m/s)Z(kg.m-2.s-1)Udara (20C) 1,20 343 413Air 1,00 x 1031,48 1,48 x 106Lemak 0,92 x 1031,45 1,33 x 106Otot 1,04 x 1031,58 1,64 x 106Tulang 2,23 x 1033,50 7,80 x 106Darah 1,03 x 1031,57 1,61 x 106Jaringan lunak (rata2) 1,06 x 1031,54 1,63 x 106Paru-paru 286 630 1,80 x 105Intensitas dinyatakan dengan rapat energi gelombang bunyi24 rPIt=BiofisikaPage 2Atau dinyatakan dengan amplitudo gelombang Tekanan yang dijalarkan:Intensitas gelombang dinyatakan dengan tekanan:Taraf Intensitas:Iref= 10-12W/m2Intensitas beberapa sumber bunyiPenyerapan bunyi oleh medium refIITI log 10 ) dB dlm ( =ZpI2=2BiofisikaPage 3I0Izfze I z I 20) (= :KoefisienserapanbunyiKoefisien serapanbunyi beberapajaringan tubuhKoefisien serapanbunyi pada cairanz fe I z I220) ( =Pada jaringanPada cairanBunyi melawati batas antar dua medium BiofisikaPage 4Bunyi datang (i)Pantul (r)Diteruskan (t)Bidang batasMedium 1 Medium 2irIIR =itIIT =Ii= It + IrPencitraan Ultrasonik Dasar: Reflektansi dan Transmitansi yang berbeda untuk berbagai jaringan Waktu yang diperlukan dari probe - jaringan -probe berbeda bila kedalaman berbedaPada mode Doppler, aliran darah dapat ditampilkan.Prinsip: Efek DopplerBiofisikaPage 5L: 8,9 cmP: 6,3 cmL: 8,1 cmP: 7,8 cmSaluran vokalArtikulasi dilakukan dengan mengatur panjang saluran vokalSkemaproduksi suara:Saat berbicara, pita suara di dalam tenggorokan (larynx) bergetar karena dorongan udara dari trakea.Mekanisme pembangkitan getaran di dalam tenggorokan Mekanisme Pembangkitan SuaraMonday, December12, 20115:07 AMBiofisikaPage 6bergetar karena dorongan udara dari trakea.Deretan foto yang menggambarkan pita sura yang bergetar membuka dan menutup bukaan glotis.Pita suaraBukaan glotisSaat bernafas normal, glotis terbuka penuh.Sewaktu berbicara otot menggerakkan pita suara ke tengah sehingga ada beda tekanan antara di bawah glotis (sub glotis) dan di dalam glotis.Perbedaan tekanan menyebabkan pita bergetarModel getaran pita suaraMasing-masing pita suara dapat dianggap sebagai tali senar yang bergetar dengan frekuensi dasar:o : Gaya per satuan luasBiofisikaPage 7o : Gaya per satuan luas : massa jenis L :panjang pita suara (Laki-laki dewasa: 16 mm ; wanita dewasa: 10 mm)Pola gelombang bunyi karena getaran pita suara di dalam glotis:Mekanisme artikulasi di dalam saluran suara Hanya suara denganfrekuensi tertentu yang diteruskanSaluran suara berfungsi sebagai tabung resonansi :Saluran suara dapat dimodelkan dengan pipa organa dg kedua ujung terbukaBiofisikaPage 8Contoh spektrum suara empat jenis suara manusia yg mengucapkan huruf vokal "a":Diubah dg mengatur tegangan pd pita suara -Dapat diatur hingga 2,5 kali f terendah -Ditentukan oleh frekuensi getar pita suara Bass : 98 Hz -Bariton: 123 Hz -Tenor : 165 Hz -Contralto : 175 Hz -Mezzosopran : 196 Hz -Sopran : 247 Hz -Pria: rata2128 Hz; Wanita: rata2260 Hz Frekuensi modal (nada) Tekanan udara dari paru-paru dan kompresi oleh pita suaraKenyaringan Ditentukan oleh lebar bukaan glotis Warna (timbre) Parameter Suara manusiaEnergetika pembangkitan suara BiofisikaPage 9E =p VKapasitas paru-paru0,005 m3Energi yang dilepas dlm 1 detik = 0,005 m3x 2 kPa = 10 WMisalkan dalam 1 detik seluruhvolume udara dilepaskandengan tekanan paru-paru 20 cmH2O ( = 2 kPa)0,0001 - 0,0005 m3/SKetika berbicara,glotis tidak terbukapenuh, sehinggadebit udara jauh lebih kecil dari 0,005 m3/s,yaitu:BiofisikaPage 10Summary--After the lecture, use this space to summarize the main points of this Lecture Topic.Mekanisme PendengaranMonday, December12, 20115:11 AMBiofisikaPage 11