Shahrul Kadri Ayop
Universiti Pendidikan Sultan Idris
Bunyi merupakan sejenis gelombang yang dapat kita kesan dengan deria pendengaran, iaitu telinga. Gegendang telinga akan mengesan getaran molekul-molekul udara ini lalu ditafsirkan oleh otak.
Gelombang bunyi boleh merambat melalui udara hasil getaran molekul-molekul udara. Oleh itu, molekul-molekul udara menjadi medium rambatan gelombang bunyi. Tanpa molekul-molekul udara ini, misalnya dalam ruang hampagas seperti di angkasa lepas, gelombang bunyi tidak akan dapat merambat dari satu tempat ke tempat lain. Justeru, tiada bunyi dapat didengar di angkasa lepas.
Rajah 1: Bunyi boleh direkodkan dan dihaslkan semula. Memahami sifat bunyi dapat menghasilkan teknologi yang memanfaatkan manusia.
[foto: https://www.pexels.com/photo/woman-holding-iphone-and-wearing-headphones-2880532/]
Amplitud getaran molekul-molekul udara yang besar dikaitkan dengan bunyi yang sangat nyaring, manakala kadar getaran molekul-molekul udara (atau frekuensinya yang sangat pantas) dikaitkan dengan bunyi yang sangat langsing. Bagaimana kita boleh membezakan kesan kenyaringan dan kelangsingan bunyi?
Konsep kenyaringan dan kelangsingan bunyi merupakan hasil pembelajaran KBSM Fizik Tingkatan 5 di bawah Objektif 1.6 Menganalisis gelombang bunyi. Melalui semakan kurikulum 2017, konsep ini diperkenalkan lebih awal pada KSSM Sains Tingkatan 2 di bawah Standard Kandungan 10.2 Kekuatan dan kelangsingan bunyi. Perhatikan istilah kenyaringan dan kekuatan bunyi adalah konsep yang sama merujuk kepada amplitud getaran molekul-molekul udara yang menjadi medium rambatan bunyi.
Pendidik boleh menggunakan app percuma Physics Toolbox Suite yang tersedia bagi [Android] dan[iOS] untuk menunjukkan perbezaan kenyaringan dan kelangsingan bunyi. App ini menyenaraikan pelbagai sensor pada peranti mudah alih yang boleh digunakan dalam PdPc.
Bagi tujuan artikel ini, pendidik boleh memilih Tone Generator.
Rajah 2: Physics Toolbox Sensor adalah percuma bagi Android dan iOS.
Rajah 3: Tangkap layar iOS13 Physics Toolbox Suite yang menyenaraikan pelbagai sensor (kiri) dan tangkap layar Tone Generator (kanan)
Saya lazim melakukan demonstrasi-demonstrasi berikut sewaktu kuliah agar dapat didengar bersama-sama dengan para pelajar.
Demonstrasi 1. Frekuensi, kelangsingan bunyi dan julat pendengaran manusia
Untuk menunjukkan perbezaan kelangsingan, nilai frekuensi penjana nada akan dilaraskan. Kelangsingan bunyi meningkat dengan meningkatnya frekuensi. Nilai frekuensi bunyi yang sedang dijana akan dipaparkan pada layar app tersebut.
Julat pendengaran manusia adalah dalam lingkungan 20 hingga 20 kHz, dikenali sebagai julat boleh dengar. Frekuensi kurang 20 Hz ialah dalam julat infrasonik, manakala melebih 20 kHz ialah julat ultrasonik. Namun begitu, had atas julat pendengaran boleh dengar akan menyusut dengan meningkatnya umur seseorang. Contohnya, seseorang yang berumur 40 tahun hanya boleh mengesan bunyi sehingga frekuensi 15 kHz, manakala seseorang yang berumur 20 tahun masih sensitif terhadap bunyi berfrekuensi sehingga 18 kHz. Selalunya saya akan meminta pelajar mengangkat tangan ketika demonstrasi kenyaringan bunyi. Saya meningkatkan frekuensi bunyi dan meminta pelajar menurunkan tangan jika mereka tidak lagi dapat mendengar bunyi tersebut. Didapati setiap daripada mereka mempunyai had atas julat boleh dengar yang berbeza. Saya sendiri sudah tentu tidak dengar pada frekuensi lebih rendah dari mereka (Bolehkah anda meneka usia saya?)
Demonstrasi 2. Amplitud dan kenyaringan bunyi
Seterusnya, demonstrasi kenyaringan bunyi boleh dilakukan hanya dengan menetapkan satu frekuensi bunyi dan mengubah aras bunyi pada butang peranti. Semakin tinggi aras bunyi, maka semakin nyaring bunyi yang dijanakan oleh perisian tersebut.
Selain menggunakan peranti mudah alih, bunyi juga boleh dihasilkan melalui pelayan web di komputer dengan sambungan internet. Antara laman sesawang yang sesuai digunakan adalah https://www.szynalski.com/tone-generator/) dan (http://onlinetonegenerator.com).
Demonstrasi 3. Mengesan kelangsingan bunyi
Sebagai aktiviti tambahan, pendidik boleh gunakan Spectrum Analyzer (ada dalam senarai app Physics Toolbox) untuk mengesan bunyi. Saya selalunya mendendangkan Do Re Mi Fa So La Ti Do untuk menunjukkan peningkatan kelangsingan bunyi. Ini dibuktikan dengan paparan Spectrum Analyzer.
Rajah 5: Bunyi dilaras pada pelayar web (kiri) dan dikesan oleh Spectrum Analyzer pada peranti mudah alih (kanan).
Demonstrasi 4. Kenyaringan dan kelangsingan suara manusia
Seterusnya, anda boleh menunjukkan bahawa suara manusia mengandungi bunyi pelbagai kenyaringan dan kelangsingan. Justeru itu, suara adalah unik bagi setiap orang – dan ini dapat dibuktikan menggunakan Spectrum Analyzer. Suara setiap orang seumpama cap jari dan hakikat ini dimanfaatkan dalam sistem keselamatan yang menggunakan pengecaman suara sebagai kata laluan.
Dengan kesemua demonstrasi mudah ini, diharapkan pelajar dapat membezakan kesan kenyaringan dan kelangsingan bunyi seterusnya menghargai keindahan fizik bunyi.
*Pautan luar mungkin berubah seiring masa.
Daftar istilah
Kekuatan/kenyaringan bunyi – sound loudness
Kelangsingan bunyi – sound pitch
Amplitud – amplitude
Frekuensi – frequency
Penjana nada – tone generator
Pelayar web – web browser
Julat boleh dengar – audible range
Ultrasonik – ultrasonic
Infrasonik – infrasonic
Penganalisis spektrum – spectrum analyser/analyzer
