Gelombang Ultrasonik : Pengertian – Pemanfaatan – Rumus dan Contoh Soal

Gelombang berdasarkan medium perambatannya dibagi menjadi dua, yaitu gelombang elektromagnetik dan non elektromagnetik. Gelombang elektromagnetik dapat merambat tanpa medium atau ruang hampa, sementara gelombang elektromagnetik hanya dapat merambat melalui medium padat, cair atau gas.

Gelombang berdasarkan arah rambatannya, juga dibagi menjadi dua kelompok, gelombang longitudinal dan gelombang transversal. Gelombang longitudinal mempunyai arah rambatan yang lurus atau sejajar atau berhimpit dengan gelombang. Gelombang transversal mempunyai arah rambatan tegak lurus dengan gelombang.

Termasuk dalam kelompok apakah gelombang ultrasonik? Untuk menjawab pertanyaan tersebut, mari kita lihat uraian di bawah ini.

Gelombang ultrasonik merupakan bagian dari gelombang bunyi. Gelombang yang mempunyai frekuensi lebih dari 20.000 Hertz sehingga tidak dapat didengar oleh manusia secara umum. Gelombang bunyi merupakan gelombang longitudinal. Arah rambatannya sama dengan rambatan pegas yang sejajar Bunyi ini tidak dapat merambat melalui ruang hampa atau tidak dapat merambat tanpa medium. Berdasarkan hal tersebut, berarti gelombang bunyi adalah gelombang non elektrogmagnetik. Otomatis, gelombang ultrasonik juga merupakan gelombang elektromagnetik dan gelombang longitudinal.

Selain gelombang ultrasonik, bunyi mempunyai 2 kelompok lain, yaitu gelombang infrasonik (bunyi dengan frekuensi di bawah 20 hertz) dan gelombang audiosonik (gelombang dengan frekuensi 20 sampai 20.000 Hertz). Hanya gelombang audiosonik yang biasanya di dengar oleh manusia. Telah ditegaskan bahwa gelombang ultrasonik bagian dari gelombang bunyi. Sifat dan ciri gelombang ini sama dengan bunyi, yaitu dapat dipantulkan dan dapat diserap.

Gelombang ultrasonik yang mengenai benda padat maka akan dipantulkan. Pemantulan ini yang dimanfaatkan oleh kelelawar yang dapat mendengar suaranya. Berdasarkan pantulan tersebut kelelawar dapat dengan tepat memperkirakan di mana letak makanannya atau agar dapat terbang di malam hari tanpa menabrak benda lain.

Gelombang ultrasonik yang mengenai benda lunak, seperti kain (semua bahan tekstil) dan busa akan diserap. Bunyi tidak akan memantul (bergema atau bergaung). Bunyi yang dikeluarkan langsung diserap dan langsung hilang.

Gelombang ultrasonik hanya ada satu macam. Hanya frekuensinya saja yang berbeda-beda. Begitu pula dengan panjang gelombang, frekuensi, dan cepat rambat. Beberapa manusia, seperti anak bayi diyakini dapat mendengar gelombang ultrasonik dengan frekuensi mendekati audiosonik. Itu sebabnya bayi sering tiba-tiba menangis. Berdasarkan ilmu sains bukan karena melihat makhluk “lain” tetapi karena mendengar suara yang sangat tinggi.

Selain kelelawar, lumba-lumba dan paus juga dapat mendengar ultrasonik. Mereka menggunakannya sebagai alat komunikasi. Paus dan lumba-lumba dapat memperkirakan di mana kawanannya berada.  Terdapat sekitar 12 hewan yang dapat mendengar bunyi ultrasonik.

Manusia sendiri memanfaatkan gelombang ultrasonik sesuai dengan berbagai sifatnya. Contoh pemanfaatannya dalam kehidupan sehari-hari, antara lain:

1. Diagnosa dan Pengobatan

Gelombang ultrasonik dapat menembus bagian tubuh manusia. Meski tidak dapat membentuk foto seperti Sinar X, gelombang ini paparannya tidak berbahaya.

Dengan teknologi yang ada, pantulan gelombang dari dalam tubuh dapat ditangkap layar. Dari sini, dokter dapat mendiagnosa penyakit yang diderita seseorang dan memberi pengobatan. Teknologi yang dikenal dengan nama ultrasonografi atau USG, nama lain dari gelombang ultrasonik.

2. Menghancurkan Tumor

Gelombang ultrasonik dapat ditembakkan berkali-kali dengan frekuensi dan energi yang cukup tinggi. Meski yang terlihat hanya sinaran gelombang beberapa detik, energi tersebut dapat menghancurkan berbagai hal, termasuk tumor dalam tubuh. Ini merupakan salah satu pencegahan penyebaran tumor ke seluruh tubuh tanpa melalui operasi.

3. Menghancurkan Batu Ginjal

Batu ginjal sebutan untuk berbagai zat yang mengendap dalam ginjal dan dapat menumpuk. Butiran endapan yang besar membuatnya seperti batu, sehingga disebut batu ginjal. Salah satu cara menghilangkan batu ginjal tanpa operasi adalah dengan penyinaran gelombang ultrasonik. Cara kerjanya hampir sama dengan penghancuran tumor. Secara awam, cara menghancurkan ginjal ini sering disebut sebagai laser.

4. Mempelajari Bagian-Bagian Tubuh

Mempelajari bagian-bagian tubuh menggunakan gelombang ultrasonik telah dikemukakan sedikit di atas, sebagai cara diagnosis penyakit. Saat ini, teknologi gelombang bunyi frekuensi tinggi ini masih merupakan satu-satunya teknologi aman.

5. Melihat Janin pada Ibu Hamil

Jika seseorang hamil, sering kita dengar memeriksa kehamilan dengan USG. Sudah disebutkan pula bahwa ini adalah penggunaan teknolgi gelombang ultrasonik. Gelombang dimasukkan dalam tubuh melalui permukaan perut sehingga menampakkan gambar bagian dalam. Kondisi bayi dapat terpantau di layar. Cara ini juga merupakan deteksi dini tumbuh kembang bayi dalam rahim.

6. Membunuh Bakteri dalam Makanan yang Diawetkan

Bagi hewan-hewan tertentu, gelombang ultrasonik sangat bermanfaat. Bagi bakteri, gelombang dengan frekuensi tinggi membunuh mereka.

7. Sebagai Bahan Mencampurkan Logam

Di pabrik pembuatan berbagai jenis logam, gelombang ultrasonik digunakan agar pencampuran merata dan menghasilkan permukaan yang rata pula. Hal ini juga memanfaatkan pemantulan dan penyerapan gelombang.

8. Mengukur Kedalam Laut

Kita mungkin tidak terpikirkan, untuk apa mengukur kedalaman laut. Namun, bagi ahli biota laut, pertambangan, dan sebagainya hal tersebut sangat penting. Kedalaman laut diukur dengan mengirimkan gelombang ultrasonik dan menangkap pantulannya di permukaan laut. Pengukuran secara sederhana dijelaskan menggunakan rumus gelombang.

Gelombang ultrasonik mempunyai perhitungan yang sama dengan gelombang longitudinal. Rumus yang digunakan juga sama seperti gambar berikut.

Panjang gelombang pada gelombang ultrasonik sering disebut sebagai s atau jarak. Namun, karena perhitungan waktu gelombang yang ditangkap adalah setelah pemantulan, biasanya digunakan t / 2.

Agar lebih memahami penerapan rumus terhadap berbagai soal, maka di bawah ini dua buah contoh soal dan pembahasan tentang gelombang ultrasonik.

• Sebuah kapal memancarkan gelombang ultrasonik ke dasar lautan. Enam detik kemudian alat penangkap suara mendengar bunyi pantul. Apabila cepat rambat gelombang di dalam air laut adalah 1.400 m/s, berapakah kedalaman dasar laut?
  Jawab :
  waktu (t) = 6 s / 2 = 3 s
  cepat rambat gelombang ultrasonik (v) = 1.400 m/s
  Maka kedalaman dasar laut = s = v x t = 1.400 x 3 = 4.200 m/s
• Sifat gelombang ultrasonik yang digunakan dalam pemeriksaan tubuh menggunakan alat USG, yaitu …
  Jawab : Pemantulan atau refraksi
  Hal ini sesuai dengan penjelasan contoh gelombang ultrasonik dalam kehidupan sehari-hari. Di dalam tubuh manusia, gelombang ultrasonik yang dipancarkan akan memantul jika mengenai organ dan cairan tubuh.

Sekian posting tentang gelombang ultrasonik yang ternyata banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Semoga bermanfaat.