Frekuensi Suara Melengking

Frekuensi Suara Melengking - Kaca Pecah karena Suara

Di film-film, terutama animasi atau kartun, kita sering melihat seorang penyanyi yang mampu memecahkan kaca gelas atau jendela hanya dengan lengkingan suaranya. Apakah hal ini memang mungkin terjadi pada kehidupan nyata?

Ya. Sangat mungkin.

Dengan suara yang kuat dan amplifikasi yang tepat, akan tercipta getaran di udara yang mampu memecahkan kaca; tapi kebanyakan orang memiliki pita suara yang tidak terlalu kuat untuk menghasilkan suara setinggi itu. Bagaimanapun juga, menurut hukum fisika hal ini memang memungkinkan. Jika seorang penyanyi bersuara di frekuensi yang tepat dan dengan amplifikasi yang benar, dia akan mampu memecah kaca jendela.

Pada dasarnya, semua benda memiliki frekuensi natural, atau frekuensi dimana benda tersebut bergetar. Jika Anda memukulkan sebuah sendok ke gelas, suara yang dihasilkan merupakan frekuensi alami/natural gelas itu.

Suara manusia, dengan frekuensi yang tepat, bisa juga menyebabkan gelas tersebut bergetar. Fenomena ini sering disebut resonansi (benda bergetar karena benda lain juga bergetar). Suara manusia akan mendorong partikel udara, yang kemudian akan menabrak gelas; gerakan partikel udara seperti sebuah gelombang.

Jika kekuatan suara diperkuat melalui proses amplifikasi, misalnya dengan alat elektronik, pergerakan gelombang juga menjadi kuat. Getaran gelas semakin besar sehingga bisa pecah. Tapi fenomena pecahnya gelas karena suara sangat jarang terjadi. Mungkin akan lebih mudah jika kaca gelas tersebut sangat tipis, atau memang sudah ada retakan di gelas.

Hal ini pernah terjadi pada tahun 2005 dan diuji secara langsung oleh Discovery Channel. Seorang penyanyi bernama Jamie Vendera diminta menyanyi; kemudian akan dilihat apakah suara kuatnya bisa memecahkan gelas. Vendera mencoba beberapa kali, dan akhirnya dia bisa memecahkan gelas tersebut tanpa proses amplifikasi suara.

Prinsip Kerja GPS (Global Positioning System)

Prinsip Kerja GPS

Sejak pertama kali ditemukan, GPS sudah dimanfaatkan selama lebih dari satu dekade. Tujuan utama penelitian tentang alat penunjuk arah ini adalah untuk militer dan politik; saat itu, GPS tidak diperjualbelikan. Berikut ini adalah sejarah singkat dan prinsip kerja GPS.

Sekitar 20 puluh tahun lalu, kita hanya bisa mengandalkan kemampuan membaca peta dalam setiap perjalanan ke antah-berantah. Kita harus mengetahui posisi saat membaca peta, lalu memprediksi arah yang akan ditempuh selanjutnya. Sebenarnya sudah ada sistem digital yang bisa digunakan selain GPS misalnya MapQuest atau Yahoo Maps. Seiring dengan perkembangan teknologi, kita menginginkan sebuah alat praktis, mudah digunakan, kecil, namun mampu memberi petunjuk arah yang jelas. Sekarang kita bisa menggunakan GPS, bisa berupa fitur dalam sebuah smartphone, atau juga berupa stand-alone GPS.

Terciptanya GPS dan Einstein

Yang pertama kali menggunakan GPS adalah U.S. Department of Defense; satelit yang dilengkapi kemampuan penunjuk arah dimanfaatkan oleh pihak militer Amerika Serikat. Satelit itu dinamakan TRANSIT dan mulai berfungsi pada tahun 1960an. Dimulai dengan TRANSIT, banyak satelit lebih baru digunakan pada awal 1980an.

Sejak tahun 1980an, GPS mulai diperjualbelikan secara bebas di pasaran; penggunaannya sudah tidak dibatasi lagi hanya untuk kepentingan militer. Pada saat itu, pihak militer masih memanipulasi fungsi GPS, sehingga hanya punya merekalah yang bisa memberikan data secara akurat. Alat GPS lain yang dijual di pasaran sebenarnya bisa berfungsi dengan baik, tapi manipulasi data oleh militer sering menyebabkan gangguan. Baru pada tahun 2000, pihak militer menghentikan mekanisme manipulasi tersebut. Sikap ini diawali oleh kebijakan Presiden Bill Clinton yang memberi perintah penghentian dalam sebuah undang-undang.

Hal ini kemudian meningkatkan tingkat keakuratan data GPS yang digunakan oleh publik; secara langsung, perkembangan industri GPS juga semakin meningkat. Sekarang ini, jaringan satelit beroperasi selama 24 jam sehari, 7 hari seminggu. Tujuannya adalah untuk memastikan bahwa setidaknya ada 3 satelit yang bisa bekerja untuk setiap alat GPS di Planet Bumi. Rusia memiliki GLONASS yaitu sistem yang terdiri dari 22 satelit; sistem ini bisa juga digunakan oleh beberapa jenis smartphone untuk meningkatkan akurasi data.

Kenapa harus 3 satelit?

Pada dasarnya, GPS bisa memberikan denah posisi secara akurat dengan cara menganalisa posisi waktu Anda dari sudut pandang tiga satelit berbeda (terdapat perbedaan waktu antara satu wilayah dengan wilayah lain di Bumi). Selanjutnya, tiga satelit tersebut menghitung jarak Anda dengan satelit, juga jarak antara satelit satu dengan yang lain. Dengan data tersebut, tiga satelit melakukan proses triangulasi dan menentukan posisi Anda di Planet Bumi.

Lalu apa hubungannya dengan Einstein?

Sebagian besar orang tidak mengetahui bahwa prinsip kerja GPS didasari oleh teori relativitas Albert Einstein. Bahkan dua teori ahli fisika ini (special and general relativity) digunakan sekaligus. Seperti disebutkan sebelumnya, ada tiga satelit yang menganalisa posisi waktu Anda di Bumi. Berdasarkan teori relativitas, pergerakan detik di Bumi lebih lambat daripada di satelit karena pengaruh gravitasi. Teori ini juga mengatakan bahwa jam yang sedang bergerak (misalnya jam di satelit atau di mobil yang berjalan) ternyata lebih lambat daripada jam yang dalam posisi diam. Perbedaan kecepatannya sangat kecil, hanya sekitar 38 mikrosekon dalam sehari; tapi jumlah kecil ini bisa memberi perbedaan besar dalam dalam mekanismne GPS sampai beberapa kilometer. Tanpa perhitungan mengenai selisih kecepatan waktu berdasarkan teori relativitas, GPS menjadi hampir tidak berguna.

Awal perkembangan GPS

Sistem GPS pertama yang dibuat spesifik untuk mobil adalah Guidestar, harganya kurang lebih $2000, dan itupun belum benar-benar akurat. Model awal yang kemudian menjadi populer adalah Microsoft-based Sync milik Ford dan iDrive milik BMW.

Selanjutnya GPS portabel mulai berkembang di pertengahan tahun 2000. Beberapa pabrikan terkenal antara lain Garmin, Mio, Magellan, Navigon, TomTom, dan masih banyak lagi. Saat ini, harga alat GPS bisa dibilang murah sampai dibawah $100 dolar saja. Pabrikan yang masih bertahan antara lain Garmin, TomTom, dan Magellan.

Jam Atom

Jam Atom

Banyak produk jam tangan atau arloji yang menggunakan quartz sebagai pengatur jalannya waktu di mesin kecil itu. Quartz adalah jenis mineral yang paling benyak ditemukan di Planet Bumi.

Jutaan bahkan miliyaran orang menggunakan quartz dalam kehidupan sehari-hari mereka, tapi hanya beberapa saja yang menyadarinya, karena mineral dalam arloji mereka berukuran sangat kecil dan tersembunyi dengan baik. Kenapa mineral quartz digunakan sebagai alat pengatur untuk menjaga keakuratan waktu dalam arloji?

Beberapa jenis mineral atau benda lain, seperti keramik dan quartz, bisa menghasilkan listrik jika ditempatkan dengan tepat dalam se-buah mesin mekanikal. Kemampuan untuk mengkonversi energi listrik dari tekanan mekanis disebut piezoelectricity. Energi yang dihasilkan quartz bersifat konsisten, sehingga bisa menjaga atau mengatur gerakan jarum-jarum sebuah arloji. Seperti kita kitahui, keteraturan gerakan menjadi hal penting dalam sebuah arloji. Selain di jam, quartz juga digunakan di radio, mikroprosesor, dan aplikasi-aplikasi lain yang berhubungan dengan industri juga teknologi.

Quartz (kuarsa), memang banyak ditemukan di alam atau secara alamiah, tapi sebagian yang digunakan dalam industri pembuatan arloji merupakan jenis sintetis. Kuarsa buatan bisa diatur sedemikian rupa sehingga menghasilakn energi dalam jumlah tertentu sesuai tujuan produksi.

Jam Paling Akurat


Disain, bentuk, warna, bahan, dan harga jam tentu berbeda-beda dan setiap orang juga boleh memiliki selera berbeda dengan orang lain. Tapi tingkat keakuratan jam memiliki sebuah aturan; standar yang harus ditaati setiap pabrikan, sehingga tercipta keseragaman pengaturan waktu di seluruh dunia. Ada sejarah panjang kenapa satu hari dibagi menjadi 24 jam, 1 jam menjadi 60 menit, dan 1 menit menjadi 60 detik; secara singkat, ide ini digagas oleh bangsa Mesir kuno yang memiliki perhitungan waktu berdasarkan bintang.

Untuk menjaga keselarasan waktu di seluruh dunia, jarak dari detik satu ke detik berikutnya harus seragam; sama di setiap mesin penunjuk waktu. Model perhitungan kuno didasarkan pada jarak atau waktu yang dibutuhkan Planet Bumi untuk melakukan sekali rotasi. Dengan kata lain, setiap mesin penunjuk waktu harus mengindikasikan telah berjalan berjalan selama 24 jam dalam sehari. Tetapi kemudian diketahui bahwa Planet Bumi tidak selalu menempuh jarak yang sama di setiap rotasinya, sehingga diperlukan aturan baru untuk menjaga keseragaman waktu di seluruh dunia.

Para ilmuwan kemudian memperkenalkan standar penghitungan waktu berdasarkan energi yang dihasilkan sebuah atom caesium. Energi atau resonansi yang dihasilkan oleh atom caesium digunakan sebagai standar satu detik. Atom caesium diketahui memiliki re-sonansi konsisten; artinya setiap atom caesium bergerak/beresonansi pada frekuensi yang sama yaitu 9,192,631,770 per detik. Jam yang bisa dianggap paling akurat di dunia adalah yang menggunakan metode perhitungan waktu dengan atom caesium. Berbeda dengan quartz, yang sebgian besar adalah jenis sintetis, keakuratan waktunya masih kurang baik. Hal ini dipengaruhi oleh banyak aspek dalam proses produksi. Memang mendekati tingkat keakuratan atom caesium, tapi tidak benar-benar sama. Kemungkinan jam atom untuk melakukan kesalahan hanya sekitar 1 detik setiap jutaan tahun.

Jam atom pertama kali dibuat oleh Louis Essen, seorang ahli fisika asal Inggris. Jam atom yang digunakan sebagai standar waktu saat ini berada di U.S. Naval Laboratory di Wahington D.C. Amerika Serikat. Jam seperti inilah yang digunakan dalam berbagai jenis teknologi modern misalnya GPS. Perlu diingat, bahwa pergerakan setiap detik di Planet Bumi dan diluar angkasa berbeda, sehingga diperlukan perhitungan selisih waktu yang akurat juga untuk menggunakan jam di satelit. Dengan dasar inilah alat GPS (Global Positioning System) bekerja.