BIOAKUSTIK

Akustik membahas segala hal yang berhubungan dengan bunyi,

Bioakustik membahas bunyi yang berhubungan dengan makhluk hidup, terutama manusia.

Bahasan bioakustik: proses pendengaran dan instrumen bunyi

Frekuensi, kecepatan dan panjang gelombang bunyi

Bunyi dihasilkan oleh benda yang bergetar. Berdasarkan frekuensinya, getaran digolongkan menjadi 3, yaitu:Infrasonik (frekuensi <20 Hz)

Tak tertangkap oleh indera pendengar manusia, misalnya getaran gempa, tanah longsor dan sebagainya.Sonik (frekuensi 20 Hz sampai dengan 20.000 Hz).

Tertangkap oleh indera pendengar manusia, misalnya suara pembicaraan, suara lonceng dan sebagainya.Ultrasonik (frekuensi >20.000 Hz).

Tak tertangkap oleh indera pendengar manusia, misalnya getaran yang dihasilkan oleh magnet listrik, getaran kristal piezo elektrik yang digunakan beberapa instrumen kedokteran (USG, diatermi dll).

Suara memiliki karakter yang berbeda-beda meskipun memiliki frekuensi sama sekalipun.

Hal ini dipengaruhi oleh perubahan tekanan udara dalam gelombang bunyi.

Karakter suara yang berbeda-beda ini lazim disebut warna suara atau timbre.

V = .f

V = kecepatan perambatan bunyi dalam meter per sekon (m/s)

= panjang gelombang dalam meter (m)

f = frekuensi dalam Hertz (Hz)

Jika suara di udara memiliki kecepatan perambatan 340 m/s, dan frekuensinya 20 Hz, berapakah panjang gelombang bunyi tersebut?

Diketahui: v = 340 m/s, f = 20 Hz. Ditanyakan: .Jawab:. = v/f = 340 m/s : 20 Hz = 17 m

Kecepatan bunyi di udara adalah 340 m/s.

Jika sesuatu memiliki kecepatan melampaui kecepatan suara di udara ini, disebut sebagai supersonik.

Contohnya adalah pesawat supersonik dengan kecepatan 2000 kilometer perjam.

Efek Dopler:  

Frekuensi bunyi berubah akibat 

perubahan jarak sumber bunyi-pendengar. 

Formula frekuensi sekarang adalah:Untuk sumber bunyi mendekati pendengar:  f = fo . v/(v-c)Untuk sumber bunyi menjauhi pendengar: f = fo . v/(v+c)

Keterangan:f = frekuensi sekarangfo = frekuensi bunyi mula-mulav = kecepatan perambatan bunyi di udara (340 m/s)c = kecepatan gerakan sumber bunyi atau pendengar

Pendengar 2

Pendengar 1

Formula frekuensi sekarang adalah:Untuk pendengar mendekati sumber bunyi :  f = fo . (v+c)/vUntuk pendengar menjauhi sumber bunyi :  f = fo . (v-c)/v

Keterangan:f = frekuensi sekarangfo = frekuensi bunyi mula-mulav = kecepatan perambatan bunyi di udara (340 m/s)c = kecepatan gerakan sumber bunyi atau pendengar

Pendengar 2

Pendengar 1

Ambulans mengeluarkan bunyi sirine dengan frekuensi 1000 Hz dengan kecepatan 72 km/jam mendekati pendengar 1 dan meninggalkan pendengar 2. 

Hitunglah frekuensi bunyi sekarang yang didengar oleh pendengar 1 dan pendengar 2!Diketahui: f  = 72 km/jam = (72 x 1000)/3600 m/s = 20 m/sv = 340 m/sfo = 1000 HzDitanyakan: f untuk pendengar 1 (f1) dan f untuk pendengar 2 (f2)Jawab:f1 = fo . v/(v-c)   = 1000 . 340/(340-20)   = 1062,5 Hz f2 = fo . v/(v-c)   = 1000 . 340/(340+20)   = 944 Hz

Telinga dan proses pendengaran  Organ yang berperan menerima getaran suara

Getaran tergolong sebagai energi mekanik

Energi mekanik ini diterima dan diolah di dalam telinga, lalu diubah menjadi energi listrik setelah diterima oleh reseptor saraf sensorik di organon korti telinga dalam

Proses pengolahan suara oleh telinga:1. Pada telinga luar

Aurikel (daun telinga) mengumpulkan gelombang suara untuk diteruskan ke liang telinga. Bandingkan bentuk corong daun telinga dengan stetoskop serta bandingkan pula fungsinya.

Meatus akustikus eksternus (liang telinga luar) yang areanya lebih sempit akan meningkatkan intensitas suara dan diteruskan menuju telinga tengah. Bandingkan pula bentuk dan struktur liang telinga dengan stetoskop tadi.

Membrana timpani (gendang telinga) sebagai pembatas telinga luar dan telinga tengah digetarkan dan menguatkan suara. Luas membrana timpani kira-kira 51 mm2.

2. Pada telinga tengah

Tulang-tulang pendengaran (malleus, inkus dan stapes) menguatkan suara dengan mekanisme gaya ungkit dan melanjutkannya menuju pembatas telinga dalam yaitu foramen ovale. 

Efek dari gaya ungkit tulang pendengaran terhadap getaran suara adalah 1,3 kali. Cermati bahwa tulang-tulang pendengaran berawal dari membrana timpani seluas 51 mm2 dan berakhir pada foramen ovale dengan luas kira-kira 3 mm2. Dengan demikian getaran suara yang masuk ke dalam telinga mengalami amplifikasi sebesar:   51/3 x 1,3 = 22 kali

3. Pada telinga dalam

Telinga dalam: kokhlea (rumah siput) dan duktus semisirkularis (saluran setengah lingkaran). 

Di dalam kokhlea terdapat 3 saluran: skala vestibuli dan skala timpani yang berisi cairan perilimfe, yang akan bergetar meneruskan getaran dari foramen ovale. Selanjutnya getaran ini akan menggetarkan cairan endolimfe dan organ korti di skala ketiga (skala media). 

Organ korti merupakan sel-sel rambut sebagai reseptor pendengaran. Dengan kata lain energi mekanik berupa getaran tadi merangsang reseptor saraf sensorik pendengaran (Nervus VIII) dan diteruskan sebagai energi listrik menuju otak untuk ditafsirkan.

Respon frekuensi telinga Pada usia muda batas atas masih 20.000 Hz, di usia pertengahan berkurang menjadi 15.000 Hz dan pada usia lanjut menjadi 10.000 Hz. Telinga manusia memiliki sensitifitas tertinggi pada frekuensi 3.000 Hz yang menimbulkan rasa tidak nyaman, misalnya suara jeritan atau alarm. Penyebab dari kondisi tersebut adalah kokhlea adalah tabung dengan panjang 2,5 cm yang tertutup di salah satu ujung.

Respon frekuensi telinga dikategorikan sebagai berikut:

•Pada frekuensi rendah telinga sangat tidak sensitif. Frekuensi 20 Hz membutuhkan intensitas suara kira-kira 1 W/m2.

•Pada frekuensi ambang atas pendengaran, frekuensi 100 Hz membutuhkan intensitas suara kira-kira 10-10 W/m2.

Pada frekuensi ambang bawah pendengaran, frekuensi 3000 Hz sangat menusuk

Level (dBA) Noise Effect0 Ambang pendengaran  

20 Denyut nadi  30 Detak jam  40 Percakapan tenang  50 Jalanan sepi  70 Hoover in a room  

90 Jalanan 7 mPemaparan lama menimbulkan kerusakan pendengaran

100 Kebisingan pabrik  120  Suara diskotik Batas ketidaknyamanan140 Pesawat udara 25 m Batas nyeri160 Rifle close to ear Merobek membrana timpani

Skala kebisingan Kebisingan diukur dengan skala desibel (dB). Berikut ini merupakan daftar nilai kebisingan dalam berbagai situasi dan dampak yang dapat timbul. 

Kehilangan pendengaran Kehilangan pendengaran dapat teradi akibat:•Kerusakan mekanis akibat cedera kepala•Penyakit (penyakit yang menghambat gerakan tulang-tulang pendengaran dapat diatasi dengan operasi atau menggunakan alat bantu pendengaran. Penyakit yang merusak saraf menuju kokhlea sulit diatasi)•Terpapar pada kegaduhan secara berlebihan (Tinitus dapat terjadi setelah terpapar kegaduhan konser rock, atau saat distress ketika tak bias tidur).•Proses penuaan (proses penuaan menimbulkan penurunan sensitifitas terhadap suara)