SISTEM SONAR

sistem sonar, sistem sonar pada hewan, sistem sonar pada kapal, sistem sonar untuk kedokteran.

Kelelawar mampu terbang di malam hari yang gelap-gulita tanpa mengalami gangguan yang berarti. Padahal diketahui bahwa mata kelelawar mengalami disfungsi (pelemahan fungsi). Apa kiranya yang menyebabkan kelelawar bisa terbang dengan maneuver yang sangat luar biasa di malam hari? Jika organ penglihatan berupa mata tidak bisa berfungsi saat cahaya terbatas, lalu organ apa pada seekor kelelawar yang bertanggungjawab dalam mendeteksi keadaan lingkungan di sekitarnya? Ternyata Kelelawar justru menggunakan telinga (indra pendengaran) untuk mengenali keadaan di sekitarnya. Dengan kata lain, kelelawar menggunakan teknologi Sonar (Sound Navigation and Ranging) dalam mengenali lingkungan. Selain kelelawar, Lumba-lumba juga diketahui menggunakan sistem sonar dalam mencari mangsa.



Sebenarnya, bagaimana cara kerja sistem sonar? Konsep IPA apa saja yang “bekerja” pada sistem sonar tersebut?, dan Bagaimana penerapan sistem sonar dalam kehidupan manusia? Untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan tersebut, marilah kita ikuti kegiatan pembelajaran dengan tema “Sistem Sonar” ini.


Sistem Sonar
Marilah kita awali kajian tentang sistem sonar dengan memahami terlebih dahulu apa itu sistem sonar, bagaimana cara kerjanya dan bagaimana sistem sonar ini digunakan oleh manusia?




Gambar 7.1 Kelelawar Menghampiri Sumber Makanan


Sebagian besar kelelawar mencari sumber makanan di saat malam hari yang gelap-gulita. Padahal agar suatu objek dapat terlihat dengan jelas dibutuhkankeberadaan cahaya dan mata. Bagaimana kelelawar mampu mendeteksi keadaan.227


UNIT 7: Sistem Sonar
lingkungannya pada keadaan gelap-gulita? Padahal mata kelelawar merupakan organ yang telah mengalami disfungsi, sehingga fungsi penglihatannya tidak bisa optimal. Selama bertahun-tahun, ahli saraf Universitas Brown James Simmons membuat dokumentasi perburuan mangsa oleh kelelawar dengan terbang berkelompok atau secara individu. Satu pertanyaan yang ingin Ia jawab, kenapa kelelawar tak pernah menabrak benda yang dilaluinya atau menabrak kawannya? "Bagaimana mereka bisa melakukannya?" Setelah serangkaian percobaan inovatif yang dirancang menyerupai hutan lebat, Simmons dan rekan-rekan di Brown dan di Jepang menemukan cara kelelawar mahir menghindari objek nyata atau objek yang dirasakan. Dalam sebuah makalah yang diterbitkan dalam Proceedings of the National Academy of Sciences edisi awal, para ilmuwan melaporkan kelelawar memancarkan frekuensi suara yang mendeteksi gerakan dan hambatan sekitar. Mereka menemukan kelelawar membuat template mental dari setiap siaran dan gema untuk membedakan pantulan echo benda satu dengan lain (KabarIndonesia.com, Selasa, 30 Maret 2010).


Dengan kata lain, kelelawar menggunakan teknologi Sonar (Sound Navigation and Ranging) dalam mengenali lingkungan. Kelelawar mengeluarkan bunyi dengan frekuensi yang tinggi (bunyi ultrasonik) sebanyak mungkin. Kemudian, ia mendengarkan bunyi pantul tersebut dengan indra pendengarannya. Dengan cara itu, kelelawar dapat mengetahui letak suatu benda dengan tepat, sehingga kelelawar mampu terbang dalam keadaan gelap tanpa menabrak benda-benda di sekitarnya. Mekanisme untuk memahami keadaan lingkungan dengan bantuan bunyi gema (echo) sebagaimana yang dimiliki oleh kelelawar sering disebut sebagaiEcholocation (Ekolokasi). Gambar 7.2 menunjukan tentang bagaimana cara kelelawar mengenali lingkungannya dengan menggunakan sistem sonar.




Gambar 7.2 mekanisme sistem kerja sonar


Kelelawar mengeluarkan bunyi pada frekuensi tinggi (emission), kemudian bunyi tersebut “menumbuk” pohon, sebagian bunyi akan memantul kembali (echo), kemudian ditangkap oleh telinga kelelawar. Tiap benda akan memantulkan bunyiecho dengan karakteristik yang berbeda. Perbedaan karakteristik bunyi echo tersebut yang digunakan oleh kelelawar untuk mengetahui keberadaan dua pohon yang berbeda.


Selain kelelawar, sistem sonar juga digunakan oleh lumba-lumba dalam mencari makanan. Lumba-lumba hidup di perairan dalam dengan pencahayaan yang kurang. Oleh karena itu lumba-lumba tidak mengandalkan mata untuk mencari makanannya. Sebagaimana kelelawar, lumba-lumba juga menggunakan sistem Sonar untuk mengenali lingkungannya.


Gambar 7.3 Mekanisme pemindaian pada lumba-lumba


Lumba-lumba bernapas melalui lubang yang ada di atas kepalanya. Tepat di bawah lubang ini, terdapat kantung-kantung kecil berisi udara. Dengan mengalirkan udara melalui kantung-kantung ini, mereka menghasilkan suara bernada tinggi. Kantung udara ini berperan sebagai cermin akustik yang memfokuskan suara yang dihasilkan gumpalan kecil jaringan lemak yang berada tepat di bawah lubang pernapasan. Kemudian, suara ekolokasi ini dipancarkan ke arah sekitarnya secara terputus-putus. Suara lumba-lumba segera memantul kembali bila membentur benda apa pun. Lumba-lumba mendengarkan seksama pantulan suara ini. Gelombang suara ini ditangkap di bagian rahang bawahnya yang disebut "jendela akustik". Dari sini, informasi suara diteruskan ke telinga bagian tengah, dan akhirnya ke otak untuk diterjemahkan. Pantulan suara dari sekelilingnya memberi informasi rinci tentang jarak benda-benda dari mereka, berikut ukuran dan pergerakannya. Berkat perangkat ini, lumba-lumba dapat memindai wilayah yang luas; bahkan memetakan samudra. Inilah sistem sonar sempurna yang dengannya lumba-lumba memindai dasar laut layaknya alat pemindai elektro-nik.




Lumba-lumba mengeluarkan bunyi dengan frekuensi tinggi, ketika bunyi tersebut menumbuh ikan (mangsa), maka bunyi tersebut akan dipantulkan dan kembali ditangkap oleh sistem pendengaran lumba-lumba, sehingga lumba-lumba memperoleh informasi keberadaan mangsa.


Berdasarkan penjelasan-penjlasan tersebut, maka kita dapat mendefinisikan sistem sonar sebagai berikut: Sonar (Singkatan dari bahasa Inggris: sound navigation and ranging), merupakan istilah yang berarti penjarakan dan navigasi suara, adalah sebuah teknik yang menggunakan penjalaran suara dalam untuk navigasi atau mendeteksi keberadaan suatu objek.
229




UNIT 7: Sistem Sonar
Teknologi alami yang terdapat pada kelelawar dan lumba-lumba, kini ditiru oleh manusia. Manusia memanfaatkan Sistem Sonar untuk berbagai keperluan, diantaranya adalah untuk mendeteksi kapal selam (musuh), dan mendeteksi kedalaman laut.




Gambar 7.4 Sistem Sonar untuk Mendeteksi Kapal Selam


Cara kerja pemindaian kapal selam musuh sangat mirip dengan cara Lumba- lumba mengetahui keberadaan mangsa. 1) Kapal melepaskan bunyi dengan frekuensitinggi, 2) bunyi merambat di perairan, 3) Jika pada perairan terdapat kapal selam, maka bunyi akan menumbuk kapal selam tersebut kemudian terpantul dan kembali ke kapal, 4) Selang waktu yang dibutuhkan oleh bunyi selama proses ini dapat digunakan untuk memperhitungkan jarak dan posisi kapal selam (musuh).




Gambar 7.5 Sistem Sonar untuk Mengetahui Kedalaman Laut
230
UNIT 7: Sistem Sonar
Manusia tidak harus menggunakan “meteran” untuk mengukur kedalaman laut. Bisa dibayangkan bagaimana tingkat kesulitannya jika untuk mengukur kedalaman laut menggunakan alat ukur panjang. Lalu bagaimana cara mengetahui kedalaman laut. Kedalaman laut bisa diketahui oleh manusia dengan menggunakan sistem sonar. Cara kerjanya adalah sebagai berikut :
1. Sebuah kapal dilengkapi dengan piranti berupa Echo Sounder dan Hidrofon.
2. Echo Sounder mengeluarkan bunyi dengan frekuensi tinggi mengarah pada dasar laut,
3. Gelombang bunyi akan merambat hingga akhirnya sampai di dasar laut, setelah itu akan dipantulkan kembali ke kapal sebagai bunyi gema (echo),
4. Bunyi gema (echo) ditangkap kembali oleh kapal melalui piranti Hidrofon.
5. Pengamat mengukur waktu yang dibutuhkan oleh bunyi sejak pertama kali dikeluarkan dari Echo Sounder hingga bunyi echo tertangkap oleh hidrofon.


Setelah proses tersebut, bagaimana cara mengetahui kedalaman laut? Dari kapal bunyi dipancarkan dan bergerak dengan kecepatan v. Suatu saat akan sampai di dasar laut (h). Sampai di dasar laut bunyi akan dipantulkan kembali ke kapal. Karena kecepatan selama proses ini dianggap sama, maka waktu yang dibutuhkan bunyi untuk bergerak dari kapal ke dasar laut akan sama dengan waktu yang dibutuhkan oleh bunyi pantul dari dasar laut ke kapal. Sehingga jika selang waktu yang dibutuhkan selama proses ini adalah t, dan jarak tempuh bunyi selama proses bolak-balik adalah 2h, maka dapat dirumuskan :

h=v.t/2

Besarnya kecepatan perambatan bunyi di dalam air adalah sekitar 1500 m/s.

Pada dunia kedokteran, sistem sonar diterapkan dalam teknologi Ultrasonografi (USG). USG adalah suatu teknik diagnostik pencitraan yang menggunakan ultrasonik yaitu gelombang suara dengan frekuensi yang lebih tinggi dari kemampuan pendengaran manusia. Teknik ini digunakan untuk mencitrakan organ internal dan otot, ukuran serta strukturnya. Secara umum kegunaan USG adalah membantu menegakkan diagnosis dalam berbagai kelainan organ tubuh. Pemeriksaan USG ini mengunakan frekuensi10MHz ( 1- 10 juta Hz). Gelombang suara frekuensi tinggi tersebut dihasilkan dari kristal-kristal yang terdapat dalam suatu alat yang disebut transducer.
231 UNIT 7: Sistem Sonar
Transducer bekerja sebagai pemancar dan sekaligus penerima gelombang suara. Pulsa listrik yang dihasilkan oleh generator diubah menjadi energi akustik oleh transducer, yang dipancarkan dengan arah tertentu pada bagian tubuh yang akan dipelajari. Sebagian akan dipantulkan dan sebagian lagi akan merambat terus menembus jaringan yang akan menimbulkan bermacam-macam echo sesuai dengan jaringan yang dulaluinya. Pantulan echo yang berasal dari jaringan-jaringan tersebut akan membentur transducer, dan kemudian diubah menjadi pulsa listrik lalu diperkuat dan selanjutnya diperlihatkan dalam bentuk cahaya pada layar oscilloscope.

SUMBER:

http://fisika-online1.blogspot.co.id/2015/07/sistem-sonar.html

SUMBER:

https://www.youtube.com/watch?v=xrlYg1wgRLg