Bioakustik Henri Setiawan, S.Kep.,Ners.

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. Audiosonik (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.

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 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

Skala kebisingan Level (dBA) Noise Effect Ambang pendengaran 20 Kebisingan diukur dengan skala desibel (dB). Berikut ini merupakan daftar nilai kebisingan dalam berbagai situasi dan dampak yang dapat timbul.   Level (dBA) Noise Effect Ambang pendengaran   20 Denyut nadi 30 Detak jam 40 Percakapan tenang 50 Jalanan sepi 70 Hoover in a room 90 Jalanan 7 m Pemaparan lama menimbulkan kerusakan pendengaran 100 Kebisingan pabrik 120  Suara diskotik Batas ketidaknyamanan 140 Pesawat udara 25 m Batas nyeri 160 Rifle close to ear Merobek membrana timpani

Kehilangan pendengaran Kehilangan pendengaran dapat terjadi 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)

Pencegahan Kebisingan Memakai pelindung telinga. Memisahkan antara tempat sumber bising dengan tempat aktivitas manusia. Memberikan cairan pelumas pada mesin yang menjadi sumber kebisingan.

Efek Doppler Berfungsi untuk mengukur kecepatan gerak aliran darah. Prinsip kerjanya adalah besar frekuensi yang diterima oleh pendengar tidak sama dengan yang dipancarkan oleh sumbernya akibat pergerakan sumber bunyi atau pendengarnya. Secara matematik dapat dinyatakan dengan : fp = ( v ± vp ) fs v ± vs dengan fp = frekuensi pendengar fs = frekuensi sumber v = kecepatan bunyi di udara vp = kecepatan pendengar ( + jika mendekat ) vs = kecepatan sumber bunyi ( - jika mendekat )

Aplikasi Efek Doppler Dalam Kesehatan Efek Doppler dapat digunakan untuk mengukur bergeraknya zat cair didalam tubuh, misalnya darah. Berkas ultrasonik (bunyi ultra) yang mengenai darah (darah bergerak menjahui bunyi) darah akan memantulkan bunyi diterima oleh detektor. Diagnostic F = 1-5 MHz, daya = 0.01 W/cm2 Repair Therapy Daya 1 W/cm2 Direct Cancer Theraphy Daya 1000 W/cm2

Metode A Scaning = Amplitudo Diagnosis tumor otak (EEG), Lensa mata, kornea dan tumor retina B Scaning = Moving Tranducer with A Scaning Deteksi kehamilan 6 minggu M Scaning = Modulation Effusi perikardial dan katup jantung

Diagnosis CRT

Diagnosis MRI dan USG Memiliki prinsip kerja yang sama berupa tembakan pulsa dengan bunyi ultrasonik

Pendengar 1 Pendengar 2 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 sekarang fo = frekuensi bunyi mula-mula v = kecepatan perambatan bunyi di udara (340 m/s) c = kecepatan gerakan sumber bunyi atau pendengar

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/s v = 340 m/s fo = 1000 Hz Ditanyakan: 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

Contoh soal : 1. Gelombang bunyi yang merambat melalui tulang yang massa jenisnya 1200 kg/m3. Jika modulus elastisitas tulang 1,92 x 1010 N/m2, berapakah kecepatan bunyi tersebut ? 2. Tentukan frekuensi bunyi yang merambat di udara dengan panjang gelombang 40 cm dan kelajuan bunyi di udara 340 m/s ?

Contoh Soal : 3. Mobil ambulan mengeluarkan bunyi dengan frekuensi 700 Hz dan disuatu tempat terdapat pengamat. Tentukan frekuensi bunyi yang diterima pengamat jika: (kecepatan bunyi di udara = 340 m/s) a. ambulan mendekati pengamat dg kecepatan 20 m/s b. ambulan menjauhi pengamat dg kecepatan 10 m/s c. Ambulan mendekati pengamat dg kecepatan pengamat 90 m/s d. Ambulan menjauhi pengamat dg kecepatan pengamat 60 m/s e. Ambulan dengan kecepatan 50 m/s dan pengamat menjauh dari ambulan dengan kecepatan 10 m/s f. Ambulan dengan kecepatan 40 m/s dan pengamat mendekat dari ambulan dengan kecepatan 20 m/s