Harmonik sederhana dibahas dalam konsep gelombang stasioner. Karakteristik gelombang stationer yakni adanya titik simpul (Node disimbolkan N) dan titik perut (Antinode disimbolkan dengan A). Untuk gelombang suara yang dihasilkan didalam sebuah tabung, titik simpul mengacu kepada daerah yang memiliki nilai perpindahan partikel udara yang minimum yaitu nol. Sedangkan titik perut (antinode) mengacu kepada daerah yang memiliki partikel udara yang maksimal. Jarak antara dua titik simpul dan perut berturutan setara dengan setengah panjang gelombang ½ λ. Panjang gelombang (I) suara adalah jarak di antara daerah kompresi yang berurutan dalam perabatanya. Gelombang stasioner dapat diproduksi dalam tabung resonansi dan juga tali. Gelombang stasioner yang dihasilkan akan mentransfer energi ke partikel udara lingkungan menyebabkan perambatan suara sampai ke pendengaran kita. Peralatan musik seperti seruling dan pipa organa juga merupakan contoh aplikasi tabung resonansi. Ada tiga jenis tabung resonansi yaitu
Tipe 1: tabung dua-ujung-terbuka seperti terompet,
Tipe 2: tabung dua-ujung-tertutup seperti angklung dan
Tipe 3: satu hujung- tabung-tertutup seperti organ.
Untuk Tipe 1 dan 2 memiliki semua harmonik sementara jenis 3 hanya memiliki harmonik yang aneh.
Perbedaan gelombang harmonic sederhana yang dihasilkan dalam tiga tabung resonansi adalah disebabkan oleh perbedaan profil gerakan partikel udara di kedua ujung setiap tabung resonansi. Tabung resonansi memiliki dua jenis ujung yang berbeda yaitu ujung yang terbuka dan ujung yang tertutup. Dalam tabung resonansi, gelombang harmonic sederhana dihasilkan ketika partikel udara masuk untuk bergetar pada amplitudo maksimum (titik perut) di ujung yang terbuka sedangkan perpindahan partikel udara adalah minimum (titik node) di ujung yang tertutup.
Coba perhatikan tabel 1 . Tabung Jenis 1 memiliki dua ujung yang terbuka. Maka, harmonik pertama untuk tabung Tipe 1 dihasilkan ketika ada dua titik A di ujung yang terbuka dan satu titik N di tengah-tengah tabung. Oleh sebab tabung Tipe 1 harus memiliki titik A di kedua ujung yang terbuka dan ada pertambahan satu pasangan N dan A untuk setiap harmonik berikutnya, maka panjang gelombang bagi harmonik berurutan adalah 1 / n dari panjang gelombang frekuensi dasar di mana n = 1, 2, 3, ... Karena itu, frekuensi untuk seri harmonik ke-n dari tabung Tipe 1 merupakan kelipatan frekuensi dasar yaitu fn = NF1 di mana n = 1, 2, 3, ...
 |
| Tabel 1. Pipa Organa. Sumber Majalah Sains |
Sebagai contoh, jika satu alat musik Jenis 1 memiliki frekuensi dasar 500 Hz, maka ia juga dapat menghasilkan suara pada frekuensi 1000 Hz, 1500 Hz dan berikutnya dengan kelipatan 500 Hz.
Penjelasan bagi tabung Tipe 2 adalah mirip dengan tabung Tipe 1 dengan mengganti A ke N dan sebaliknya. Jadi, seri harmonik tabung Tipe 1 dan 2 adalah sama.
Akan tetapi, untuk tabung Tipe 3, ada ujung yang terbuka dan satu ujung yang tertutup. Maka, frekuensi dasar atau harmoniknya pertamanya dihasilkan ketika ada titik A di ujung yang terbuka dan satu titik N di ujung yang tertutup.
Oleh sebab tabung Tipe 3 harus memiliki titik A di ujung yang terbuka dan titik N di ujung yang tertutup serta ada pertambahan satu pasangan N dan A untuk setiap harmonik berikutnya, maka panjang gelombang bagi harmonik berurutan adalah 1 / n dari panjang gelombang frekuensi dasar di mana n = 1, 3, 5, .. Jadi, frekuensi untuk seri harmonik ke-n dari tabung Tipe 1 merupakan kelipatan frekuensi dasar yaitu fn = NF1 di mana n = 1, 3, 5, ...
Sebagai contoh, jika satu alat musik Jenis 1 memiliki frekuensi dasar 500 Hz, maka ia juga dapat menghasilkan suara pada frekuensi 1500 Hz, 2500 Hz dan berikutnya dengan sela 100 Hz per harmonik yang berturutan.
Nilai harmonik yang dihasilkan dari peralatan musik tergantung pada beberapa faktor seperti panjang tabung, ketebalan tetali dan suhu lingkungan.
Referensi : Majalah Sains
Post a Comment