Gitar merupakan alat musik yang memiliki hubungan penerapan dengan berbagai ilmu, salah satunya yaitu ilmu fisika dan biologi. Gitar yang biasanya kita mainkan ternyata memiliki prinsip kerja secara fisika, yaitu bagaimana bunyi yang dihasilkan serta apa fungsi mengubah kunci pada gitar. Selain itu, alunan bunyi yang dihasilkan pada gitar ternyata memiliki efek biologis bagi manusia. Terdapat penelitian yang menyatakan bahwa memainkan musik gitar dapat meningkatkan fungsi otak dan mampu memainkan perasaan manusia. Pada artikel ini akan dibahas hal-hal yang berkaitan pada hal tersebut.
Fisika merupakan ilmu alam atau sains yang mempelajari suatu materi dan perilakunya dalam lingkup ruang dan waktu. Fisika memiliki kaitan yang cukup erat dengan seni musik karena terdapat berbagai cakupan ilmu mengenai resonansi, pemahaman gelombang, tegangan, dan lain sebagainya. Berbagai cakupan ilmu tersebut yang mendasari penerapan dalam pembuatan suatu musik, baik dalam pengerjaannya, teknik rekaman, teknik vokal, penggunaan alat musik, dan lain-lain.
Biologi adalah ilmu yang mempelajari segala hal yang berhubungan dengan makhluk hidup dan kehidupannya. Berkaitan dengan gitar akustik, musik memberikan efek dari permainan suatu sifat perasaan makhluk hidup, khususnya manusia (Mohammad, 2016). Musik memiliki banyak manfaat bagi kesehatan manusia dan dapat memberikan kekuatan mentalitas yang baik bagi pendengarnya. Orang yang mendengarkan musik akan memiliki mental yang kuat, emosi yang tenang, hidup lebih santai serta menjadikannya lebih percaya diri dengan mengembangnya intelektual serta pengetahuan bagi mereka. Musik juga dapat mempengaruhi penurunan depresi pada mahasiswa. Hal ini dibuktikan oleh suatu penelitian yang memiliki hasil bahwa, musik sebagai media terapi mampu menurunkan tingkat depresi setelah pelaksanaan satu bulan. Â (Eka, 2019)
Tujuan artikel ini yaitu untuk mengetahui hubungan gitar akustik dengan ilmu fisika dan biologi serta mengetahui penerapannya dalam kehidupan sehari-hari. Adapun manfaat dari artikel ini yaitu dapat menambah wawasan kita mengenai gelombang berdiri pada dawai gitar akustik dan mengetahui manfaat musik gitar.
Berkenaan mengenai gitar, banyak orang salah paham, mereka mengira bahwa senar pada gitar jika digetarkan maka  bunyi yang dihasilkan akan langsung merambat melalui udara. Sebenarnya senar pada gitar tidak langsung menggetarkan medium udara seperti halnya pada garpu tala. Getaran pada senar ini akan merambat menuju bagian-bagian gitar, yaitu saddle. Bagian tersebut berfungsi untuk menyaring getaran yang ada. Setelah melewati saddle, getaran akan merambat menuju bagian gitar lainnya yang disebut bridge. Bagian ini yang akan menggetarkan soundboard, dan pada akhirnya getaran tersebut mempengaruhi medium udara yang berada di dalam gitar. Sehingga munculah suara petikan gitar melalui lubang pada gitar.
Senar pada gitar mempunyai posisi terikat pada kedua ujungnya. Yang mana satu sisi terhubung dengan bridge dan sisi lainnya berada di kepala gitar.
Gambar 1. Bagian-bagian gitar.
Gambar 2. Hubungan antara panjang senar dengan panjang gelombang.
Pada gitar terdapat bagian lainnya yang disebut fret, jika jari kita berpindah dari fret ke fret, hal ini sama halnya dengan mengubah-ubah panjang dari senarnya. Maka dari itu ketika senar dilepas (fret tidak ditekan), panjang gelombang yang dihasilkan sebesarÂ
lamda = L/2
dimana:
lamda : panjang gelombang
L : panjang dawai
Berdasarkan rumus sebelumnya, perubahan panjang gelombang akibat fret, berarti sama halnya dengan merubah panjang gelombang yang dihasilkan. Mengingat bahwa sifat dari senar tetap sama, yakni cepat rambat gelombang pada dawai juga akan tetap. Akibatnya, frekuensi suara yang dihasilkan juga akan berubah mengikuti perpindahan fret (inilah tujuan dari akord atau kunci gitar). Adapun hubungan antara frekuensi, kecepatan dan panjang gelombang adalah
f = v/lamda
Gelombang yang terjadi pada dawai gitar adalah gelombang berdiri atau gelombang stasioner. Jika tegangan dawai gitar diubah (disetel) dan atau panjang dawai gitar diubah (ditekan pada fret yang berbeda) maka dawai gitar akan menghasilkan nada yang berbeda pula (Lintang, 2021).
Gelombang berdiri terjadi karena interferensi gelombang datang dan gelombang pantul. Gelombang berdiri memiliki amplitudo yang berbeda pada tiap titik di sepanjang dawai. Adapun amplitudo nol yang disebut simpul dan amplitudo maksimum yang disebut perut.
Gelombang berdiri merupakan hasil superposisi atau perpaduan dua gelombang harmonik yang berjalan dalam arah yang berlawanan.
Gambar 3. Superposisi.
Apabila frekuensi gelombang yang merambat sepanjang dawai gitar tidak sama dengan frekuensi alami dawai maka gelombang yang bersuperposisi akan saling meniadakan atau akan menghasilkan pola yang kacau.
Secara sistematis, simpangan gelombang :
Y1 = A sin (kx-wt)
Y2 = A sin (kx-wt)
Hasil superposisi kedua gelombang :
Y = Y1+Y2
Y = A [sin (kx-wt) + sin (kx+wt)]
kita tahu bahwa sin a + sin b = 2 sin (a+b/2) cos (a-b/2)
maka diperoleh persamaan dari gelombang berdiri :
Y = 2 A sin kx cos wt
Pada dawai gitar yang kedua ujungnya terikat dan jika digetarkan akan membentuk gelombang berdiri. Jika kita petik senar pada tempat yang berbeda-beda maka bunyi yang didengarkan memiliki frekuensi yang berbeda pula. Perbedaan ini dikarenakan perbedaan panjang gelombang yang terjadi, meskipun tegangan pada dawai atau senar gitar sama.
Gambar 4. Resonansi bunyi pada dawai.
Frekuensi nada yang dihasilkan tergantung pada pola gelombang yang terbentuk
a. Pada gambar b, nada yang dihasilkan disebut dengan nada dasar (harmonis ke-1)
b. Pada gambar c, nada yang dihasilkan disebut dengan nada atas pertama (harmonis ke-2)
c. Pada gambar d, nada yang dihasilkan disebut dengan nada atas kedua (harmonis ke-3)
Persamaan panjang gelombang pada dawai:
fn = Frekuensi nada ke-n (Hz)
v = cepat rambat gelombang dalam dawai
L = panjang dawai (m)
F = gaya tegang dawai (N)
miu = massa jenis dawai (m)
Nilai n = 0, 1, 2, 3, ... menyatakan nada dasar, nada atas pertama, nada atas kedua, ketiga dan seterusnya.
Bentuk dari persamaan diatas juga dikenal dengan "Hukum Marsenne" yang berbunyi:
Frekuensi senar kedua ujung terikat adalah
1. Berbanding terbalik dengan panjang senar
2. Berbanding terbalik dengan akar kuadrat dari massa jenis bahan senar
3. Berbanding lurus dengan akar kuadrat gaya tegangan senar
4. Berbanding terbalik dengan akar kuadrat dari luas penampang senar.
Adapun perbandingan frekuensinya yaitu
f0 : f1 : f2 = 1 : 2 : 3
Frekuensi nada atas hasil dawai adalah kelipatan bulat dari frekuensi nada dasarnya, dan juga selisih antara dua nada berurutan sama dengan frekuensi nada dasarnya. Hubungan banyaknya simpul dan perut adalah:
Jumlah simpul = jumlah perut + 1
Beralih dari rumus, gitar yang kita mainkan memiliki dampak bagi tubuh. Memainkan musik ataupun aktivitas lain yang berhubungan dengan musik seperti bermain gitar, mendengarkan musik, ataupun bernyanyi dapat menurunkan tingkat depresi atau stress, khususnya bagi mahasiswa dan orang dewasa lainnya (M. Dinah, 2005).
Sebuah studi di University of Kansas Medical Center menyimpulkan bahwa musisi akan tampil lebih baik pada saat tes kognitif dibandingkan dengan yang bukan seorang musisi. Memainkan musik juga merupakan bentuk olahraga otak yang mana akan memicu beberapa bagian otak untuk bereaksi (Adinda, 2020)
Memainkan gitar perlu dengan konsentrasi sehingga dapat juga meningkatkan fungsi otak dan menstimulasi fungsi kognitif. Menurut beberapa penelitian, bermain gitar dapat merangsang kekuatan otak dengan cepat dan mempertajam fungsi otak.
Kesimpulannya, dalam ilmu fisika dan biologi memiliki hubungan keterkaitan antar satu sama lain. Dalam ilmu fisika, saat kita bermain gitar kita tahu bagaimana mekanisme kerja gitar, bagaimana gitar menghasilkan suara, gelombang apa yang terbentuk dan lain-lain. Sedangkan dalam ilmu biologi, kita tahu bahwa saat kita memainkan gitar, alunan nada yang dihasilkan mampu menurunkan stress atau depresi, mempu meningkatkan fungsi otak dan menstimulasi fungsi kognitif. Saran dari penulis, musik dapat menurunkan stress dan meningkatkan sistem kerja otak maka dari itu pembaca harus memanfaatkannya dikala dibutuhkan.
DAFTAR PUSTAKA
Amin, Mohamad. 2016. Perkembangan Biologi Dan Tantangan Pembelajarannya. Surakarta: Universitas Muhamadiyah Surakarta.
Andaryani, Eka Titi. 2019. Pengaruh Musik Sebagai Moodboster Mahasiswa. Musikolastika: Jurnal Pertunjukan Dan Pendidikan Musik, 1(2), 109 - 115. https://doi.org/10.24036/musikolastika.v1i2.31
Lerik, M. Dinah Charlota  dan Johana Endang Prawitasari. 2005. Pengaruh Terapi Musik Terhadap Depresi di Antara Mahasiswa. Yogyakarta: Sekolah Pascasarjana Universitas Gadjah Mada.
Rudystina, Adinda. 2020. 9 Manfaat Kesehatan Bermain Alat Musik. Diaksen online 30 Oktober 2021. https://hellosehat.com/mental/stres/manfaat-kesehatan-bermain-alat-musik/
Rahmawati, Ajeng Rizki. 2016. Gelombang Stasioner PPT. Diakses online 29 Oktober 2021.
https://www.slideshare.net/ajengrizki/gelombang-stasioner-ppt
Erlangga, Lintang. 2021. Adakah Hubungan Alat Musik Dengan Ilmu Fisika. Diakses online pada 29 Oktober 2021. https://iseng-project.id/blog/gitar-dari-sisi-fisika/
Baca konten-konten menarik Kompasiana langsung dari smartphone kamu. Follow channel WhatsApp Kompasiana sekarang di sini: https://whatsapp.com/channel/0029VaYjYaL4Spk7WflFYJ2H
