Getaran & Gelombang - IPA kelas VIII

Getaran & Gelombang

A.   Getaran.

Getaran adalah gerak bolak-balik melalui titik kesetimbangan secara periodik (satu periode). Titik kesetimbangan adalah titik di mana pada titik tersebut tidak mengalami gaya luar (atau dalam keadaan diam). Periode adalah waktu yang dibutuhkan untuk melakukan satu getaran.

Pada ayunan bandul di atas, terjadi pergerakan bandul satu periode:

-      dari A ke B

-      dari B ke C

-      dari C ke B

-      dari B ke A

Gerakan satu peroide (bolak balik) pada bandul melalui titik kesetimbangan tersebut disebut getaran.

Jarak antara benda yang bergerak dengan titik (garis) setimbang disebut simpangan.

Simpangan terbesar suatu benda yang bergetar disebut amplitudo.

1.   Frekuensi Getaran.

Frekuensi Getaran adalah jumlah getaran yang terjadi dalam satu satuan waktu (1 sekon).

Secara matematis rumus frekuensi getaran ditulis dengan persamaan:

dengan:

f = frekuensi getaran (hertz disingkat Hz)

Σ getaran = jumlah getaran

t = waktu (s)

2.   Periode Getaran.

Periode getaran adalah waktu yang dibutuhkan untuk melakukan satu getaran.

Secara matematis rumus periode getaran atau hubungan antara frekuensi getaran (f) dan periode getaran (T)  ditulis dengan persamaan:

dengan:

f = frekuensi getaran (Hz)

T = periode getaran (s)

B.   Gelombang.

Gelombang adalah getaran yang merambat dengan membawa energi. Perpindahan energi pada gelombang dari satu tempat ke tempat lain dapat melalui zat perantara (medium / media) atau tanpa melalui zat perantara (ruang hampa).

Berdasarkan medium perantaranya, gelombang dibedakan menjadi dua, yaitu:

1)   Gelombang yang tidak memerlukan zat perantara dalam rambatannya adalah gelombang elektromagnetik, misalnya gelombang radio. Perpindahan gelombang radio dimanfaatkan untuk siaran televisi, telepon genggam dan alat komunikasi lainnya.

2)   Gelombang yang memerlukan zat perantara dalam perambatannya disebut gelombang mekanik. Gelombang pada tali, gelombang pada air, dan sebagainya.

Berdasarkan arah getaran dan arah rambatannya, gelombang dibedakan mejadi:

1)   Gelombang transversal

2)   Gelombang longitudinal

1.   Gelombang Transversal.

Gelombang Transversal dalah gelombang yang arah getarannya tegak lurus terhadap arah rambatannya.

Contoh: gelombang slinki (gelombang yang gerakannya ke arah samping), gelombang pada tali, gelombang pada permukan air, dan semua gelombang elektromagnetik.

Gelombang Transversal terdiri atas bukit gelombang dan lembah gelombang. Untuk gambar gelombang transversal di atas, berikut ini adalah bagian-bagiannya:

a-b-c = bukit gelombang

c-d-e = lembah gelombang

b, f = puncak gelombang

d = dasar gelombang

a, c, e, g = simpul-simpul gelombang

A = amplitudo

Panjang satu gelombang transversal terdiri atas 1 bukit gelombang dan 1 lembah gelombang. Untuk gambar di atas berlaku: panjang 1 gelombang = panjang a-b-c-d-e atau c-d-e-f-g.

Panjang 1 gelombang dapat disimbolkan dengan lambda (λ). Jadi, 1 λ = a-b-c-d-e atau c-d-e-f-g. Dengan demikian, panjang seperempat λ = panjang a-b, setengah λ = panjang a-b-c, tigaperempat λ = panjang a-b-c-d, dan 1 λ = a-b-c-d-e.

2.   Gelombang Longitudinal.

Gelombang Longitudinal adalah gelombang yang arah getarannya sejajar dengan arah rambatannya.

Contoh: gelombang bunyi (Gelombang bunyi merambat di udara berupa rapatan dan renggangan di molekul- molekul udara. Pada saat bunyi merambat, molekul-molekul udara bergetar, yaitu bergerak maju mundur di titik setimbang, tetapi walaupun bunyinya merambat atau berpindah tempat, namun molekul-molekul udara tidak ikut merambat).

Panjang satu gelombang longitudinal (λ) adalah jarak antara satu rapatan ke rapatan berikutnya, atau sama dengan jarak antara satu renggangan ke renggangan berikutnya.

3.   Frekuensi Gelombang (f).

Frekuensi gelombang (f) adalah banyaknya gelombang yang terjadi dalam satu satuan waktu (1 sekon).

Secara matematis rumus frekuensi gelombang ditulis dengan persamaan:

dengan:

f = frekuensi gelombang (hertz disingkat Hz)

Σ gelombang = jumlah gelombang

t = waktu (s)

4.   Periode Gelombang (T).

Periode gelombang (T) adalah waktu yang diperlukan untuk terjadinya satu gelombang.

Misalkan, jika untuk 1 gelombang dibutuhkan 0,1 sekon, maka periode gelombang tersebut adalah 0,1 sekon.

Secara matematis hubungan antara frekuensi gelombang (f) dan periode gelombang (T) ditulis dengan persamaan:

dengan:

f = frekuensi gelombang (Hz)

T = periode gelombang (s)

5.   Panjang Gelombang (λ).

Panjang Gelombang (λ) adalah jarak yang ditempuh dalam satu satuan waktu (1 sekon).

Misalkan, dalam periode gelombang 1 sekon, gelombang menempuh jarak 1 meter, maka panjang gelombang tersebut adalah 1 meter.

6.   Cepat Rambat Gelombang (v).

Cepat Rambat Gelombang (v) adalah jarak yang dilalui oleh gelombang dalam rambatannya ditempuh dalam waktu tertentu. Atau , besarnya jarak yang ditempuh oleh gelombang dalam tiap satu satuan waktu.

Secara matematis rumus cepat rambat gelombang ditulis dengan persamaan:

  

dengan:

v = cepat rambat gelombang (m/s)

s = jarak yang ditempuh (m)

t = waktu tempuh (s)

Secara matematis hubungan antara frekuensi gelombang (f), panjang gelombang (λ) dan cepat rambat gelombang (v) ditulis dengan persamaan:

Karena  

 , maka persamaan di atas dapat ditulis:

dengan:

λ= panjang gelombang (m)

v = cepat rambat gelombang (m/s)

f = frekuensi gelombang (Hz)

T = periode gelombang (s)

7.   Pemantulan Gelombang.

Jika sebuah tali yang salah satu ujungnya terikat (ditambatkan) pada sebuah tiang dan satu ujung lainnya dalam keadaan bebas. Kemudian, pada ujung yang bebas kita getarkan dengan tangan, maka akan timbul gelombang yang bergerak dari tangan kita menuju tiang. Sesampainya pada tiang, gelombang tersebut akan terpantul kembali menuju tangan kita. Jika diperhatian bahwa pulsa gelombang pantul akan dipantulkan dalam posisi terbalik.

Tidak demikian jika ujung tali dibuat bebas (dengan cara diberi cincin pada tiang), maka pulsa gelombang pantul akan dipantulkan dalam posisi sama dengan pulsa gelombang datang.

C.   Pemanfaatan Gelombang Dalam Kehidupan Sehari-hari.

Berikut ini adalah pemanfaatan gelombang dalam kehidupan sehari-hari:

1)   Sonar, alat yang digunakan kapal untuk mengetahui / mendeteksi benda-benda, ikan dan mahluk hidup lainnya, kedalaman laut yang ada di bawah laut dengan cara mengirim dan menerima gelombang pantul.

2)   Satelit, memanfaat gelombang untuk menerima dan meneruskan sinyal gelombang telekomunikasi televisi, telepon, handphone, internet, dan lain-lain.