Tahukah kamu?
Ilmu akustik tidak melulu tentang perambatan suara dan atau bunyi di udara, perambatannya di air juga sangat menarik untuk dibahas. Ilmu yang mempelajari tentang perambatan suara di dalam air dan bagaimana perilakunya di air disebut denganunderwater acoustic.Ilmu akustik bawah air merupakan cabang ilmu dan teknologi yang telah digunakan sejak perang dunia pertama. Bahkan jauh sebelum itu, pada tahun 1490, Leonardo da Vinci telah menyatakan teorinya dalam sebuah tulisan Jika anda menghentikan kapalmu di tengah laut, kemudian meletakkan salah satu sisi sebuah tabung panjang ke dalam air, lalu letakkan telinga mu di ujung sisi yang lain, anda akan mendengarkan suara kapal dari jarak yang sangat jauh. Hal ini menandakan bahwa teknologi akustik bawah air telah dikenal sejak dulu.
Pada perang dunia kedua, dalam kasus kemiliteran, ilmu akustik bawah air dimanfaatkan sebagai media komunikasi dan menyalurkan informasi melalui air. Pada tahun 1925 telah digunakan untuk mengukur kedalaman laut dari kapal berdasakan gelombang suara yang diperoleh. Salah satu kegunaannya adalah untuk mencari pesawat yang jatuh ke dalam dasar laut serta menemukan kapal karam yang telah tenggelam. Seiring berjalnnya waktu, banyak teknologi dan penelitian yang dikembangkan hingga saat ini. Salah satu aplikasi yang dapat dimanfaatkan pula oleh nelayan adalah alat navigasifishfinder. Alat ini dapat digunakan bagi para nelayan untuk mengetahuischool fishatau gerombolan ikan yang berada di dalam laut. Selain dapat mengetahui jarak ikan-ikan tersebut dari kapal nelayan, alat ini juga dilengkapi dengan GPS untuk mengetahui posisi ikan dari radius yang jauh tergantung besarnya frekuensi suara yang dirambatkan.
Dalam dunia industri, cabang ilmu ini juga telah diaplikasikan untuk mengetahui keberadaan minyak dan gas dalam laut. Metode yang digunakan pun cukup efektif dan efisien. Pada penanganan bencana pun, telah dikembangkan pendeteksian dini tsunami dari dalam laut berdasarkan rambatan suara infrasonik yang terdeteksi dari dasar laut. Salah satu teknologi yang menarik minat di banyak penelitian dalam beberapa tahun terakhir adalahAutonomous Underwater Vehicle[AUV]. AUV adalah wahana bawah air tanpa awak, di mana AUV ini dapat melakukan identifikasi biologi dan fisika bawah air. Penggunaan AUV dapat menjadi pilihan terbaik dalam mengidentifikasi kondisi bentuk perairan pantai karena dapat dioperasikan dalam jangka panjang. Selain itu, penggunaan AUV ini juga dapat menghindari kerusakan terumbu karang dan ekosistem laut.
Kebutuhan terhadap penelitian akustik bawah air cukup tinggi terlebih bagi negara yang memiliki lautan yang luas, seperti Indonesia. Penelitian di bawah air dibutuhkan dalam operasi pertambangan, pengamatan pada terumbu karang, eksplorasi minyak lepas pantai dan kecelakaan laut.
Informasi yang perlu diketahui pada perambatan gelombang suara di laut adalah laju dan cakupan rambatan suara dapat bergerak sangat jauh dan cepat. Lalu apa yang membuat sebuah bunyi dapat merambat jauh di dalam laut? Jika selama ini kita mengetahui bahwa cepat rambat gelombang suara di udara adalah 333 m/s hingga 340 m/s maka harus dicatat bahwa cepat rambat gelombang suara pada air 4 kali lebih cepat dari cepat rambat suara di udara. Cepat rambat gelombang suara pada air berkisar 1500 m/s hingga 1520 m/s. Kita tahu bahwa perambatan suara terjadi karena adanya tekanan naik-turun partikel pada sebuah medium. Pada laut, semakin dalam kedalaman laut maka semakin besar tekananya. Partikel-partikel air yang bertekanan tinggi akan terkompresi-dekompresi seingga terus merambatkan suara tanpa kehilangan energi yang besar. Selain itu, densitas pada air lebih besar dibandingkan dengan densitas di udara. Hal inilah yang menyebabkan suara memiliki kecepatan yang lebih besar dan dapat merambat jauh pada air. Akan tetapi kecepatan gelombang suara pada laut akan selalu berbeda. Nilai ini bervariasi dari satu tempat ke tempat lain, di cuaca yang berbeda, pagi dan malam, kedalaman, salinitas dan suhu. Suhu pada air laut juga memengaruhi kecepatan gelombang suara, air yang hangat merambat lebih cepat dan lebih jauh dibandingkan air yang lebih dingin.
Terdapat 3 lapisan pada laut berdasarkan suhunya, yaitumixed water,thermocline, dandeep water. Pada lapisanthermoclinesemakin dalam laut maka suhu semakin rendah, pada lapisan ini kecepatan gelombang suara menurun seiring dengan kedalaman laut. Pada lapisan di bawahthermoclinesuhu menjadi konstan kembali dan tekanan semakin meningkat. Pada lapisan ini kecepatan gelombang suara kembali semakin meningkat seiring dengan kedalaman laut.
Seperti yang diketahui, panjang gelombang berbanding terbalik dengan frekuensi.
Pada persamaan di atas dapat diketahui bahwa semakin kecil frekuensi maka panjang gelombangnya lebih panjang. Oleh karena itu, 20 Hz gelombang suara memiliki panjang 75 m di air di mana pada udara 20 Hz gelombang suara memiliki sebesar 17 m.Umumnya, sensor yang digunakan untuk menangkap suara bawah air adalahhydrophoneatauunderwater microphone.
Decibel sebagai satuan dari tekanan suara merupakan rasio antara tekanan yang dihitung dengan tekanan referensi. Perlu diketahui bahwa tekanan referensi di udara dengan di air berbeda. Oleh karena itu, 150 dB suara di dalam air tidak sama dengan 150 dB suara di udara. Pada udara tekanan referensi adalah sebesarsementara pada air tekanan referensinya adalah sebesar. Berdasarkan persamaanSound Pressure Level, konversi nilai dB di udara ke air adalah
Karakteristik impedansi air adalah sekitar 3600 kali dari udara maka
Oleh karena itu, faktor konversi udara ke air adalah sebesar
Sebagai contoh, apabila suara mesin jet di udara adalah sebesar 135 dB maka pada air adalah sebesar 197 dB pada air.
Ditulis oleh:
Adetia Alfadenata
Acoustic Engineer
Geonoise Indonesia
Sumber:
- Urick,RobertJ.1983.PrincipalofUnderwaterSound/3rdEdition.McGraw-HillBookCompany
- Nieukirk,Sharon.UnderstandigOceanAcoustic.NOAAOceanexplorerWebmaster
- Singh H, Roman C, Pizarro O, Eustice R. Advances in High Resolution Imaging from Underwater Vehicles. In: Thrun S, Brooks R, Durrant-Whyte H, editors. Robotics Research. vol. 28 of Springer Tracts in Advanced Robotics. Springer Berlin Heidelberg; 2007. p. 430448
- Pike, John.Underwater Acoustic. Diakses secara online melalui//fas.org/man/dod-101/sys/ship/acoustics.htm
- Discovery of Sound in the Sea.How does sound in air differ from sound in water? diakses secara online melalui//dosits.org/science/sounds-in-the-sea/how-does-sound-in-air-differ-from-sound-in-water/