Joshua Riangkamang
Joshua is a student from SDH Manado, and create this article for his physics project in grade 11 quarter 4.
Getaran dan Gelombang
17 May 2023 - 15 min read
Getaran
Getaran adalah gerak bolak-balik yang terjadi secara teratur atau tidak teratur di sekitar titik setimbangnya. Gerakan ini terjadi secara berkala atau gerak periodik. Berikut beberapa contoh dalam kehidupan nyata:
- - Gerak turun naiknya batu yang digantung pada sebuah pegas.
- - Gerak ayunan sebuah bola besi.
- - Gerak turun naiknya air dalam pipa U.
Gelombang
Gelombang adalah getaran yang merambat dari suatu titik ke titik lainnya. Getaran yang merambat ini bergerak membawa energi namun tidak menyeret materi atau media yang dilewati. Gelombang juga sering muncul di kehidupan kita sehari-hari, seperti gelombang air, gelombang bunyi, cahaya hingga gelombang dari gempa bumi. Salah satu contoh yaitu gelombang bunyi, mempunyai medium untuk merambat, namun ada juga gelombang yang tidak harus mempunyai medium untuk merambat.
Besaran Pada Gelombang
1. Amplitudo ( A ), simpangan maksimum dari suatu gelombang. Satuannya adalah meter (m)
2. Periode Gelombang ( T ), periode suatu gelombang untuk merambat. Satuannya adalah sekon (s)
T = 1⁄f
3. Frekuensi Gelombang ( f ), banyaknya gelombang yang terjadi setiap detik. Satuannya adalah hertz (Hz)
f = 1⁄T
f = ω⁄2π
4. Panjang Gelombang ( ), panjang satu siklus gelombang atau jarak yang ditempuh oleh gelombang dalam satu periode. Satuannya adalah meter (m)
= 2π⁄k
5. Cepat Rambat Gelombang ( v ), jarak tempuh gelombang tiap satuan waktu. Satuannya adalah meter per sekon (m/s)
v = ⁄T
v = × f
Gelombang Berdasarkan Medium Rambat
1. Gelombang Mekanis
Gelombang yang membutuhkan media perantara, seperti gelombang bunyi, gelombang air, dan lain-lain
2. Gelombang Elektromagnetik
Gelombang yang bisa merambat tanpa media, seperti sinar infra merah, sinar ultraviolet, sinar X, dan sinar gamma.
Gelombang Berdasarkan Arah Rambat
1. Gelombang Transversal
Gelombang transversal memiliki arah gelombang yang tegak lurus dengan arah getar. Jadi ketika gelombang berjalan ke kanan, maka Ia bergetar ke atas dan ke bawah. Gelombang Transversal terdiri dari satu bukit dan satu lembah seperti pada gambar di bawah:
Sumber: akupintar.id
2. Gelombang Longitudinal
Gelombang longitudinal memiliki arah getaran dan arah rambat yang sama. Gelombang ini terdiri dari satu rapatan dan satu regangan. Rapatan sendiri adalah daerah dengan tekanan molekul yang tinggi, sedangkan regangan adalah sebaliknya. Gelombang longitudinal bisa dilihat seperti pada gambar di bawah ini:
Sumber: akupintar.id
Gelombang Berdasarkan Amplitudo
1. Gelombang Berjalan
Memiliki amplitudo dan fase yang tetap, yakni setiap titik yang dilalui gelombang akan bergerak secara harmonik. Gelombang berjalan memiliki persamaan dengan tanda ± yang berarti ada dua kemungkinan arah, jika menandakan − berarti gelombang merambat ke arah kanan, sedangkan jika menandakan + berarti gelombang merambat ke arah kiri. Gelombang berjalan memiliki rumus sebagai berikut:
y = A sin (wt ± kx)* keterangan
y = posisi kini
A = amplitudo
w = frekuensi sudut
t = waktu
k = bilangan gelombang
x = posisi
2. Gelombang Stasioner
Memiliki amplitudo dan fase yang dapat berubah-rubah. Pada umumnya, persamaan gelombang stasioner dapat ditulis seperti berikut:
y = 2A sin kx cos ωt y = Ap cos ωt Ap = 2A sin kx*keterangan tambahan
Ap = Amplitudo Stasioner
Gelombang stasioner terbagi menjadi dua:
1.) Ujung Terikat
Gelombang yang berbalik akan terbalik, misalnya gelombang datang dengan bukit duluan, maka akan kembali dengan lembah duluan.
1.) Ujung Bebas
Gelombang yang berbalik akan sama, misalnya gelombang datang dengan bukit duluan, maka akan kembali dengan bukit juga.
Untuk perbedaannya bisa dilihat pada video di bawah ini:
https://www.youtube.com/watch?v=DUPLRe5PHvEContoh Soal Gelombang Transversal:
Dua balok kayu terapung pada permukaan laut dan berjarak 100 cm satu sama lain. Keduanya turun bersamaan permukaan air dengan frekuensi 4 getaran per sekon. Ketika salah satu balok berada di puncak gelombang, balok yang lain berada di dasar gelombang, dan di antara dua balok, terdapat dua bukit gelombang. Berapakah cepat rambat gelombang permukaan air?
Contoh Soal Gelombang Longitudinal:
Sebuah slinki dapat menghasilkan gelombang longitudinal dengan jarak antara pusat renggangan dan pusat rapatan yang berdekatan yaitu 40 cm. Jika pada frekuensi gelombang tersebut 30 Hz, berapa cepat rambat gelombang tersebut?
Contoh Soal Gelombang Berjalan:
Ada sebuah persamaan gelombang berjalan: y = 0.5 sin 0.2π(40t - 0.8x), dengan x dalam satuan cm. Tentukan:
- Arah Rambat
- Amplitudo
- Frekuensi
- Panjang gelombang
- Cepat rambat
Contoh Soal Gelombang Stasioner:
Diketahui sebuah gelombang stasioner tetap mempunyai frekuensi ⅙ Hz, Amplitudo 10 cm, dan kecepatan 8 cm/s. Tentukan Amplitudo Stasioner dari gelombang tersebut!