Mengapa Bunyi Bergema?

Pernahkah kamu menjerit di dalam sebuah dewan kosong?

“Helo!”

Kemudian, beberapa ketika selepas itu, kamu mendengar:

“Helo…”

Seolah-olah ada orang lain menjawab.

Padahal tiada sesiapa.

Bunyi yang kembali itu dipanggil gema.

Gema berlaku apabila gelombang bunyi bergerak daripada sumber, terkena pada permukaan tertentu, kemudian dipantulkan semula ke arah pendengar.

Untuk memahami gema, kita perlu memahami satu perkara dahulu:

Bunyi bergerak dalam bentuk gelombang.

Bunyi Bermula daripada Getaran

Apabila kita bercakap, bahagian dalam kotak suara kita bergetar.

Apabila gitar dipetik, talinya bergetar.

Apabila loceng dipukul, logamnya bergetar.

Getaran ini menyebabkan zarah udara di sekeliling bergerak dan memindahkan tenaga daripada satu zarah kepada zarah yang lain.

Pergerakan tenaga ini menghasilkan gelombang bunyi.

NIDCD menerangkan bahawa getaran menghasilkan gelombang bunyi yang bergerak melalui udara sebelum sampai ke telinga kita.

Jadi apabila kamu berkata:

“Selamat pagi!”

bunyi itu sebenarnya bergerak melalui udara dari mulut kamu menuju ke pelbagai arah.

Bagaimanakah Kita Mendengar Bunyi?

Gelombang bunyi masuk ke telinga luar.

Kemudian bunyi bergerak melalui salur telinga sehingga sampai ke gegendang telinga.

Gelombang bunyi menyebabkan gegendang telinga bergetar.

Getaran itu diteruskan melalui struktur di telinga sebelum akhirnya ditukar kepada isyarat yang dihantar ke otak.

Otak kemudian mentafsir isyarat tersebut sebagai bunyi yang kita dengar.

Jadi telinga tidak “menangkap perkataan”.

Telinga menerima gelombang bunyi, manakala otak membantu kita mengenal pasti maksudnya.

Bunyi Tidak Sentiasa Terus Hilang

Bayangkan kamu membaling bola ke arah dinding.

Bola itu terkena dinding.

Kemudian bola melantun kembali.

Bunyi boleh melakukan sesuatu yang hampir sama.

Apabila gelombang bunyi terkena sesuatu permukaan, sebahagian tenaga bunyi boleh:

• dipantulkan;
• diserap;
• diteruskan melalui bahan;
• tersebar ke arah lain.

Apabila cukup banyak bunyi dipantulkan kembali kepada kita, kita boleh mendengarnya semula.

Itulah asas kepada gema.

Permukaan Apakah yang Mudah Memantulkan Bunyi?

Bunyi biasanya dipantulkan dengan lebih jelas oleh permukaan yang:

keras

dan

kurang menyerap bunyi.

Contohnya:

• dinding konkrit;
• batu;
• tebing;
• lantai keras;
• permukaan bangunan.

Bahan lembut seperti:

• permaidani;
• langsir tebal;
• kusyen;
• bahan akustik tertentu

pula boleh menyerap lebih banyak tenaga bunyi.

Sebab itu sebuah bilik kosong dengan dinding keras selalunya berbunyi lebih “bergaung” berbanding sebuah bilik yang mempunyai langsir, permaidani dan sofa.

Mengapa Dewan Kosong Kedengaran Berbeza?

Bayangkan dua bilik.

Bilik A

Kosong.

Lantai jubin.

Dinding konkrit.

Tiada langsir.

Tiada sofa.

Bilik B

Ada permaidani.

Ada sofa.

Ada langsir.

Ada rak buku.

Jika kamu bertepuk tangan di kedua-dua bilik, bunyinya mungkin tidak sama.

Di Bilik A, lebih banyak bunyi boleh dipantulkan oleh permukaan keras.

Di Bilik B, sebahagian bunyi diserap oleh bahan lembut.

Sebab itu reka bentuk ruang sangat penting kepada cara kita mendengar bunyi.

Jadi, Apakah Sebenarnya Gema?

Gema ialah bunyi pantulan yang sampai kembali ke telinga cukup lewat sehingga kita dapat membezakannya daripada bunyi asal.

Contohnya:

“Hai!”

kemudian

“Hai!”

Bunyi kedua ialah pantulan bunyi pertama.

Jika pantulan itu sampai terlalu cepat, kita mungkin tidak mendengarnya sebagai bunyi kedua yang berasingan.

Sebaliknya, bunyi asal seolah-olah menjadi lebih panjang atau bergaung.

Fenomena itu lebih dekat kepada gaung atau reverberasi.

Gema dan Gaung Tidak Sama

Kedua-duanya melibatkan pantulan bunyi.

Tetapi cara kita mendengarnya berbeza.

Gema

Bunyi pantulan didengar sebagai bunyi kedua yang boleh dibezakan.

Contoh:

“Helo!”

“Helo!”

Gaung atau reverberasi

Pantulan datang terlalu cepat dan bercampur dengan bunyi asal.

Contohnya apabila seseorang bercakap di dalam dewan besar lalu suaranya kedengaran berpanjangan.

The Physics Classroom menerangkan bahawa gema biasanya dirasakan apabila pantulan bunyi kembali selepas sela masa yang cukup untuk didengar sebagai bunyi berasingan, manakala reverberasi berlaku apabila pantulan tiba terlalu dekat dengan bunyi asal lalu kedua-duanya bercampur.

Mengapa Jarak Penting?

Bunyi memerlukan masa untuk bergerak.

Jika dinding terlalu dekat, bunyi:

pergi ke dinding → dipantulkan → kembali

dengan sangat cepat.

Telinga dan otak kita mungkin menganggap pantulan itu sebagai sebahagian daripada bunyi asal.

Jika permukaan pemantul lebih jauh, perjalanan bunyi mengambil masa lebih lama.

Kita mempunyai peluang lebih besar untuk mendengar pantulan itu sebagai gema yang berasingan.

Dalam keadaan biasa, bunyi bergerak melalui udara pada kelajuan sekitar 340 meter sesaat, walaupun kelajuannya boleh berubah sedikit mengikut keadaan seperti suhu. Dalam contoh pendidikan fizik, permukaan kira-kira 17 meter atau lebih jauh boleh menghasilkan sela perjalanan pergi-balik sekitar 0.1 saat, yang membantu pantulan didengar sebagai gema berasingan.

Bunyi Perlu Pergi dan Kembali

Ini satu perkara yang mudah terlupa.

Jika kamu berdiri 100 meter dari sebuah tebing, bunyi tidak hanya bergerak 100 meter.

Ia perlu bergerak:

100 meter ke tebing

dan

100 meter kembali kepada kamu.

Jumlah perjalanan ialah:

200 meter.

Sebab itu masa gema boleh digunakan untuk menganggarkan jarak sesuatu permukaan.

Ahli fizik menggunakan prinsip bahawa gelombang yang dipantulkan bergerak pergi dan kemudian kembali kepada sumber atau penerima.

Contoh Mudah

Bayangkan kamu berdiri 170 meter dari sebuah tebing.

Kamu berteriak.

Gema kembali selepas kira-kira satu saat.

Bunyi telah bergerak:

170 meter pergi + 170 meter balik = 340 meter.

Jika perjalanan 340 meter mengambil satu saat, kelajuan bunyi adalah kira-kira:

340 meter sesaat.

Ini ialah salah satu contoh mudah bagaimana gema boleh membantu kita memahami jarak dan kelajuan bunyi.

Mengapa Gema Mudah Didengar di Gunung atau Gua?

Kawasan seperti:

• tebing batu;
• lembah;
• gua;
• bangunan besar kosong

mempunyai permukaan keras yang boleh memantulkan bunyi.

Jika jaraknya sesuai, pantulan itu sampai kembali selepas bunyi asal dan kita dapat mendengar gema.

Di kawasan terbuka yang mempunyai banyak tumbuhan atau permukaan tidak sekata, sebahagian bunyi boleh diserap atau tersebar ke pelbagai arah.

Gema mungkin menjadi lebih lemah.

Adakah Semua Bunyi Menghasilkan Gema?

Secara prinsip, bunyi boleh dipantulkan.

Tetapi kita tidak semestinya mendengar semua pantulan sebagai gema.

Untuk gema yang jelas, beberapa perkara membantu:

• bunyi asal cukup kuat;
• permukaan pemantul sesuai;
• jaraknya mencukupi;
• kawasan tidak terlalu bising;
• pantulan cukup kuat untuk sampai kembali ke telinga.

Jika pantulan terlalu lemah, kita mungkin tidak menyedarinya.

Mengapa Bertepuk Tangan Kadangkala Lebih Mudah untuk Mendengar Gema?

Tepukan tangan menghasilkan bunyi yang:

• pendek;
• tiba-tiba;
• mempunyai permulaan dan akhir yang jelas.

Bunyi pendek memudahkan kita membezakan antara bunyi asal dengan pantulan.

Jika bunyinya terlalu panjang, pantulan boleh bercampur dengan bunyi asal.

Sebab itu tepukan, ketukan atau satu perkataan pendek kadangkala lebih mudah digunakan untuk mengesan gema.

Bolehkah Permukaan Kasar Memantulkan Bunyi?

Ya.

Tetapi permukaan kasar boleh menyebabkan bunyi tersebar ke banyak arah.

Ini dipanggil penyebaran atau difusi bunyi.

Sebaliknya, permukaan yang rata dan licin boleh memantulkan bunyi dalam arah yang lebih teratur.

Reka bentuk dewan dan auditorium mengambil kira perkara ini supaya bunyi tidak terlalu berkumpul di satu tempat atau menjadi sukar difahami.

Mengapa Dewan Konsert Tidak Dibina Seperti Bilik Kosong?

Bayangkan seorang pemain biola bermain di atas pentas.

Jika terlalu banyak bunyi diserap, penonton mungkin mendengarnya terlalu lemah.

Jika terlalu banyak bunyi dipantulkan tanpa kawalan, bunyi pula boleh bercampur dan menjadi kurang jelas.

Jurutera akustik perlu mencari keseimbangan.

Mereka menggunakan:

• bentuk dinding;
• bahan penyerap;
• panel akustik;
• permukaan penyebar;
• bentuk siling

untuk mengawal bagaimana bunyi bergerak.

The Physics Classroom menerangkan bahawa bahan dan bentuk permukaan dalam auditorium dipilih untuk mengawal pantulan dan menghasilkan bunyi yang lebih sesuai kepada pendengar.

Mengapa Suara di Bilik Air Kadangkala Kedengaran Berbeza?

Bilik air biasanya mempunyai banyak permukaan keras.

Contohnya:

• jubin;
• kaca;
• dinding;
• pintu keras.

Permukaan ini tidak menyerap bunyi sebanyak bahan lembut seperti langsir dan permaidani.

Apabila kamu menyanyi, pantulan bunyi sampai kembali dengan cepat.

Bunyi itu bercampur dengan suara asal.

Hasilnya, suara boleh kedengaran lebih panjang atau lebih “penuh”.

Itu biasanya lebih dekat kepada reverberasi, bukan gema berasingan.

Bunyi Juga Boleh Membantu Mengetahui Jarak

Manusia menggunakan pantulan bunyi dalam pelbagai teknologi.

Salah satu contoh ialah sonar.

Sistem sonar boleh menghantar bunyi melalui air.

Bunyi terkena objek atau dasar laut.

Pantulan kembali kepada alat penerima.

Dengan mengukur masa yang diambil oleh gema untuk kembali, sistem boleh membantu menganggarkan jarak.

Prinsip asasnya sama seperti kita menjerit ke arah tebing.

Bezanya, alat teknologi boleh mengukur masa dengan jauh lebih tepat.

Haiwan Juga Menggunakan Gema

Manusia bukan satu-satunya makhluk yang mendapat manfaat daripada bunyi pantulan.

Sesetengah haiwan menggunakan ekolokasi.

Kelawar ialah contoh yang terkenal.

Kelawar tertentu menghasilkan bunyi berfrekuensi tinggi.

Bunyi itu bergerak ke persekitaran lalu terkena objek atau serangga.

Pantulannya kembali ke telinga kelawar.

Daripada gema tersebut, kelawar boleh mendapatkan maklumat tentang lokasi objek atau mangsanya. U.S. National Park Service menerangkan bahawa kelawar menggunakan ekolokasi untuk bergerak dan mencari serangga dengan mendengar gema daripada bunyi yang mereka hasilkan.

Adakah Kelawar Buta?

Tidak.

Ungkapan “buta seperti kelawar” sebenarnya mengelirukan.

Kelawar mempunyai mata dan boleh melihat.

Ekolokasi memberikan satu lagi cara untuk memahami persekitaran, terutama ketika gelap atau ketika mencari mangsa.

National Park Service menegaskan bahawa kelawar menggunakan penglihatan bersama ekolokasi dan bukan semuanya buta.

Bagaimana Pula dengan Ikan Lumba-lumba?

Ikan lumba-lumba juga menggunakan bunyi.

Mereka boleh menghasilkan bunyi klik berfrekuensi tinggi.

Bunyi itu dipantulkan oleh objek di dalam air lalu kembali kepada haiwan tersebut.

Pantulan membantu ikan lumba-lumba memperoleh maklumat tentang persekitarannya. NOAA menerangkan bahawa ikan lumba-lumba menggunakan klik ekolokasi untuk mengesan objek di dalam air.

Ini sangat berguna kerana di dalam air, cahaya tidak sentiasa dapat bergerak sejauh bunyi.

Gema Membantu Saintis Juga

Pantulan bunyi boleh digunakan untuk:

• mengukur kedalaman;
• mencari objek;
• mengkaji dasar laut;
• mengesan haiwan tertentu;
• membantu sistem navigasi.

Prinsip umumnya mudah:

hantar bunyi → tunggu pantulan → ukur masa

Namun alat sebenar jauh lebih kompleks dan perlu mengambil kira perkara seperti kelajuan bunyi dalam medium, arah gelombang dan keadaan persekitaran.

Bunyi Bergerak Berbeza dalam Bahan yang Berbeza

Kita paling biasa mendengar bunyi melalui udara.

Tetapi bunyi juga boleh bergerak melalui:

• air;
• kayu;
• logam;
• bahan pepejal lain.

Bunyi ialah gelombang mekanikal, jadi ia memerlukan medium untuk bergerak.

Itulah sebabnya kita boleh mendengar bunyi ketukan melalui pintu atau bunyi tertentu melalui air.

Namun kelajuan bunyi berbeza mengikut medium.

Bolehkah Ada Bunyi di Angkasa Lepas?

Di ruang angkasa yang hampir vakum, hampir tiada zarah untuk membawa getaran bunyi seperti yang berlaku di udara.

Sebab itu bunyi biasa tidak boleh bergerak melalui ruang vakum dengan cara yang sama.

Ini berbeza daripada cahaya, yang merupakan gelombang elektromagnet dan tidak memerlukan udara untuk bergerak.

Jadi adegan filem angkasa yang menunjukkan letupan berbunyi kuat di luar kapal sebenarnya biasanya ditambah untuk kesan dramatik.

Mengapa Gema Kadangkala Semakin Lemah?

Setiap kali bunyi bergerak, tenaganya tersebar.

Apabila terkena permukaan, bukan semua tenaga dipantulkan kembali.

Sebahagiannya boleh:

• diserap;
• tersebar;
• diteruskan ke bahan.

Sebab itu gema biasanya lebih lemah daripada bunyi asal.

Jika bunyi dipantulkan berkali-kali, ia akan semakin kehilangan tenaga.

Akhirnya bunyi menjadi terlalu lemah untuk didengar.

Bolehkah Gema Berlaku Banyak Kali?

Ya.

Bayangkan kamu berada di kawasan yang mempunyai beberapa tebing.

Bunyi boleh dipantulkan daripada satu tebing.

Kemudian daripada tebing lain.

Kamu mungkin mendengar beberapa pantulan berturut-turut.

Dalam ruang tertutup, banyak pantulan boleh bertindih dan menghasilkan gaung yang lebih panjang.

Jumlah pantulan bergantung kepada bentuk ruang dan bahan permukaannya.

Aktiviti Selamat: Mencari Pantulan Bunyi

Kamu boleh melakukan pemerhatian mudah bersama guru atau ibu bapa.

Cari beberapa ruang seperti:

• bilik yang mempunyai langsir;
• bilik kosong;
• koridor;
• dewan.

Bertepuk tangan sekali sahaja dengan kekuatan sederhana.

Dengar bunyi yang terhasil.

Tanya:

• Adakah bunyi berhenti dengan cepat?
• Adakah bunyi kedengaran berpanjangan?
• Adakah kamu mendengar pantulan yang jelas?

Jangan menghasilkan bunyi terlalu kuat berhampiran telinga.

Bunyi yang terlalu kuat boleh merosakkan pendengaran. NIDCD menerangkan bahawa bunyi kuat boleh mencederakan sel sensitif di telinga dalam dan pendedahan berlebihan boleh menyebabkan kehilangan pendengaran.

Mengapa Panggung Wayang Tidak Bergema Seperti Dewan Kosong?

Panggung wayang mempunyai banyak bahan yang menyerap bunyi.

Contohnya:

• kerusi berkusyen;
• karpet;
• panel dinding;
• bahan akustik.

Tujuannya supaya dialog filem dapat didengar dengan jelas.

Jika pantulan terlalu kuat, suara pelakon mungkin bercampur dengan pantulan dan menjadi sukar difahami.

Jadi keadaan yang “kurang gema” kadangkala sebenarnya lebih baik.

Adakah Gema Sentiasa Sesuatu yang Buruk?

Tidak.

Gema boleh mengganggu jika kita mahu mendengar ucapan dengan jelas.

Tetapi pantulan bunyi juga boleh digunakan dengan berguna.

Contohnya:

• sonar;
• ekolokasi;
• kajian akustik;
• pengukuran jarak.

Malah dalam muzik, sedikit pantulan yang terkawal boleh membuatkan bunyi terasa lebih hidup.

Masalah berlaku apabila pantulan terlalu banyak atau tidak sesuai dengan tujuan ruang.

Satu Jeritan, Satu Perjalanan

Bayangkan kamu berdiri di hadapan tebing.

Kamu berkata:

“Hai!”

Gelombang bunyi bergerak melalui udara.

Ia sampai ke batu.

Sebahagiannya dipantulkan.

Gelombang itu bergerak kembali.

Telinga menerima bunyi yang pulang.

Otak mengenalinya sebagai bunyi yang sama seperti tadi.

Dalam beberapa saat sahaja, bunyi telah melakukan satu perjalanan:

mulut → udara → tebing → udara → telinga.

Itulah gema.

Tidak ada orang kedua.

Tidak ada rakaman tersembunyi.

Hanya gelombang bunyi yang kembali kepada kamu selepas dipantulkan.

Bunyi yang Kembali Mengajar Kita Tentang Dunia

Gema mungkin kelihatan seperti permainan suara yang menarik.

Tetapi di sebaliknya terdapat beberapa idea penting dalam sains:

• getaran menghasilkan bunyi;
• bunyi bergerak sebagai gelombang;
• gelombang boleh dipantulkan;
• bahan berbeza bertindak terhadap bunyi secara berbeza;
• masa pantulan boleh memberi maklumat tentang jarak.

Malah kelawar menggunakan prinsip yang sama untuk mencari mangsa.

Manusia pula menggunakannya dalam teknologi.

Jadi lain kali kamu mendengar suara sendiri kembali daripada dinding jauh, ingat:

Kamu sedang mendengar bukti bahawa bunyi boleh bergerak, dipantulkan dan kembali semula.

Aktiviti Selepas Membaca

Uji Pantulan Bunyi

Dengan pengawasan guru atau ibu bapa, pilih tiga tempat yang selamat:

1. bilik dengan banyak perabot;
2. koridor atau ruang kosong;
3. dewan.

Bertepuk tangan sekali dengan kekuatan sederhana.

Catat apa yang kamu dengar:

Tempat	Bunyi cepat hilang?	Ada gaung/gema?
Bilik berperabot
Koridor
Dewan

Kemudian jawab:

Tempat manakah menghasilkan pantulan bunyi paling ketara? Mengapa?

Jangan menjerit atau menghasilkan bunyi terlalu kuat untuk eksperimen ini.

Sumber Rujukan

• The Physics Classroom — Reflection, Refraction, and Diffraction
• NIDCD / NIH — How Do We Hear?
• U.S. National Park Service — Echolocation
• U.S. National Park Service — Bats — Great Basin National Park
• NOAA Ocean Service — Sonar
• NOAA Ocean Today — Dolphin Anatomy
• NIDCD / NIH — How Does Noise Damage Your Hearing?