Sifat Suara

Sebelumnya kita melihat bagaimana tekanan atmosferik yang berdekatan dengan loudspeaker dapat digambarkan sebagai suatu gelombang. Gelombang bisa memiliki bentuk yang sangat rumit, tetapi setiap gelombang dapat dianggap sebagai perpanjangan dari suatu gelombang yang sederhana: sinusoid, yang dapat diekspresikan dengan persamaan berikut:

Persamaan 1.1 Persamaan  sinusoid

Gambar berikut menunjukkan suatu sinusoid

Gambar 1.4 Gelombang sinusoid

Sinusoid memiliki serangkaian sifat:

1. 
   
   Frekuensi (f)
2. 
   
   Periode (T)
3. 
   
   Panjang gelombang (λ)
4. 
   
   Amplitudo (A)
5. 
   
   Fase (φ)
6. 
   
   Kecepatan (v)

1.4.1 Frekuensi

Frekuensi adalah jumlah siklus yang dibuat suatu gelombang dalam satu detik. Satu siklus terdiri dari satu semi-gelombang positif dan satu semi-gelombang negatif. Ukurannya adalah Hertz/Hz (1/sec). Suatu gelombang frekuensi 1 Hz menyelesaikan satu siklus setiap 1 detik. Gambar berikut memperlihatkan frekuensi sinusoid 5 Hz

Gambar 1.5 Frekuensi sinusoid 5 Hz

1.4.2 Periode

Periode adalah waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan satu siklus penuh

Persamaan 1.2 Persamaan periode

Gambar berikut memperlihatkan panjang suatu periode sinusoid

Gambar 1.6 Periode sinusoid

1.4.3 Panjang Gelombang

Panjang gelombang adalah jarak antara dua titik yang berhubungan (contoh dua titik maksimum yang berurutan) sepanjang gelombang. Nilainya dapat dihitung menggunakan persamaan:

Persamaan 1.3 Persamaan panjang gelombang sinusoid

dimana

c = kecepatan suara dalam medium referensi (kecepatan suara di udara 344 m/sec)

Sebagai contoh perhitungan, suatu gelombang berfrekuensi 1 Hz berjalan melalui udara. Menggunakan persamaan diatas kita menemukan:

Persamaan 1.4 Perhitungan kecepatan suara

dengan kata lain, untuk setiap siklus, gelombang 1 Hz menyebar sepanjang 344 m, setara dengan ukuran dua kali stadium sepakbola (nantinya kita akan lihat, telinga manusia mulai mengindera suara pada frekuensi lebih besar dari 20-30 Hz, yang setara dengan panjang gelombang 15-18 meter)

Gambar berikutnya memperlihatkan panjang gelombang sinusoid

Gambar 1.7 Panjang gelombang sinusoid

1.4.4 Amplitudo

Amplitudo adalah unit yang mengukur jarak antara titik ekuilibrium dengan titik maksimum dari gelombang. Amplitudo yang lebih besar menunjukkan volume lebih tinggi. Ada dua jenis pengukuran amplitudo. Pertama adalah peak amplitude yang merupakan kuantitas absolut. Ini adalah pengukuran titik amplitudo tertinggi yang dicapai gelombang. Kedua adalah pengukuran amplitudo sesuai dengan pendengaran manusia dan disebut amplitudo efektif (RMS, Root Mean Square) dengan persamaan:

Persamaan 1.5 Persamaan amplitudo efektif

Gambar berikut menunjukkan amplitudo dari sinusoid

Gambar 1.7 Amplitudo sinusoid

1.4.5 Fase

Unit ini selalu menunjukkan hubungan antara dua gelombang. Untuk memahami konsep ini perlu dijelaskan bagaimana gelombang sinusoid terbentuk. Gambar berikut digunakan:

Gambar 1.8 Grafik fase

Bayangkan titik A bergerak berlawanan arah jarum jam sepanjang keliling lingkaran mulai dari titik 0^o. Jika α adalah sudut, bagian terproyeksi titik A pada sumbu X dan Y adalah:

Sehingga, apa yang kita lihat di grafik pertama adalah panjang proyeksi titik A pada sumbu Y, dengan sudut yang terus berubah. Sekarang bayangkan titik A bergerak searah jarum jam. Proyeksinya pada sumbu Y negatif pada awalnya dan berbentuk seperti grafik kedua. Dengan ini, frekuensi bisa diinterpretasikan sebagai jumlah kali titik A membuat satu siklus penuh dalam satu detik. Amplitudo maksimum selalu terletak pada sudut 90^o tanpa dipengaruhi frekuensi. Fase juga bisa dikatakan tidak dipengaruhi frekuensi. Persamaan yang menghubungkan fase dan waktu adalah:

Persamaan 1.6 Persamaan hubungan antara fase dan waktu

Contoh 1.1 Hubungan antara fase dan delay

Persamaan ini berguna untuk menghitung delay. Sebagai contoh, berapa delay yang dibutuhkan agar dua buah gelombang sinusoid 100 Hz tiba dengan perbedaan phase 90^o

Persamaan 1.7 Perhitungan delay antara dua sinusoid

1.4.6. Kecepatan

Sebelumnya kita menyebut bahwa kecepatan suara melalui udara adalah 344 m/sec. Semakin padat medium yang digunakan, semakin cepat suara menyebar. Kecepatan penyebaran suara bergantung kepada densitas dari medium. Setiap medium memiliki kecepatan suaranya masing-masing yang ditentukan pada temperatur konstan 23/24^oC. Ini bertindak sebagai nilai referensi karena ketika temperatur berubah-ubah, maka karakteristik dan kecepatan suara dalam medium berubah-ubah. Ketika medium menjadi lebih hangat, energi kinetik ditransfer ke partikelnya. Ketika partikel berhubungan dengan gelombang, partikel medium bereaksi lebih cepat terhadap rangsangan sehingga menyebarkan energi suara yang diterima dengan lebih cepat. Dengan kata lain; kecepatan suara medium bertambah. Rata-rata terjadi perubahan 0.6 m/sec untuk setiap perubahan suhu medium satu derajat.