Pengertian Gelombang

Diposting pada

Gelombang : Pengertian, Bunyi, Macam, Jenis, Sifat, Rumus dan contoh Adalah suatu usikan (getaran) yang merambat pada suatu medium, yang membawa energi dari satu tempat ke tempat lainnya.

pengertian-gelombang


Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Gelombang Elektromagnetik : Pengertian, Sifat, Macam, Rumus Beserta Contoh Soal Lengkap


Pengertian Gelombang

Gelombang adalah suatu usikan (getaran) yang merambat pada suatu medium, yang membawa energi dari satu tempat ke tempat lainnya. Pada gelombang yang merambat adalah gelombangnya, bukan zat medium perantaranya. Bentuk ideal dari suatu gelombang akan mengikuti gerak sinusoide. Selain radiasi elektromagnetik, dan mungkin radiasi gravitasional, yang bisa berjalan lewat vakum, gelombang juga terdapat pada medium (yang karena perubahan bentuk dapat menghasilkan gaya memulihkan yang lentur) di mana mereka dapat berjalan dan dapat memindahkan energi dari satu tempat kepada lain tanpa mengakibatkan partikel medium berpindah secara permanen; yaitu tidak ada perpindahan secara masal. Malahan, setiap titik khusus berosilasi di sekitar satu posisi tertentu.


Gelombang didefinisikan sebagai getaran yang merambat melalui medium, berupa zat padat, cair, dan gas. Gelombang adalah getaran yang merambat. Bentuk ideal dari suatu gelombang akan mengikuti gerak sinusoide. Selain radiasi elektromagnetik, dan mungkin radiasi gravitasional, yang bisa berjalan lewat vakum, gelombang juga terdapat pada medium (yang karena perubahan bentuk dapat menghasilkan gaya memulihkan yang lentur) di mana mereka dapat berjalan dan dapat memindahkan energi dari satu tempat kepada lain tanpa mengakibatkan partikel medium berpindah secara permanen; yaitu tidak ada perpindahan secara masal. Malahan, setiap titik khusus berosilasi di sekitar satu posisi tertentu.


Suatu medium disebut:

  1. linear jika gelombang yang berbeda di semua titik tertentu di medium bisa dijumlahkan
  2. terbatas jika terbatas, selain itu disebut tak terbatas
  3. seragam jika ciri fisiknya tidak berubah pada titik yang berbeda
  4. isotropik jika ciri fisiknya “sama” pada arah yang berbeda

Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : “Materi Fisika” Definisi intensitas & ( Rumus – Taraf Intensitas Bunyi – Penerapan Gelombang Bunyi )


Jenis-Jenis Gelombang

Ditinjau dari zat penghantar atau juga medium yang dilalui dengan gelombang, kita dapat membedakan Terdapat dua macam gelombang, ialah gelombang mekanik serta gelombang elektromagnetik.

Gelombang terdiri dari dua jenis, yakni gelombang transversal (transverse wave) dan gelombang longitudinal (longitudinal wave).


Gelombang Mekanik

Gelombang mekanik ialah gelombang yang dalam perambatannya memerlukan suatu medium atau penghantar untuk dapat merambat. Medium gelombang mekanik juga dapat berupa zat padat , zat cair , atau juga gas. Suara ataupun bunyi ialah salah satu contoh gelombang mekanik yang dapat merambat melalui zat padat, cair atau gas tersebut. misalanya ialah dari gelombang mekanik adalah gelombang pada tali, gelombang pada pegas, gelombang diatas permukaan air.


Gelombang Transversal

Gelombang transversal ialah gelombang yang arah getar dari tiap titik partikel dalam medium(penghantar), tegak lurus dengan arah perambatan gelombang. Misalnya ialah gelombang cahaya, gelombang permukaan air, serta gelombang pada tali. Untuk melihat arah getar dari gelombang transversal dapat gunakan tali dengan cara salah satu ujung tali diikat sedangkan ujung yang lain dibiarkan bebas.Pada kasus gelombang tali tesebut, gerakan tangan naik turun akan mengakibatkan energi pada tali. Energi tersebut menggetarkan daerah di seluruh tali sehingga daerah disekitarnya ikut pula bergetar naik turun, demikian seterusnya sampai ujung tali. Pada gelombang transversal, satu panjang gelombang ialah  jarak yang sama dengan satu bukit gelombang ditambah satu lembah gelombang.


Ciri yang dimiliki gelombang transversal ialah , terdapat satu bukit gelombang dan lembah gelombang dan satu panjang gelombang (lamda) ialah jarak yang sama dengan satu bukit gelombang dengan satu lembah gelombang.2.Gelombang LongitudinalGelombang longitudinal ialah gelombang yang arah getarnya searah atau paralel dengan arah rambatannya. Misalnya ialah gelombang pada pegas (slinki) serta gelombang cahaya. Ketika slinki di gerakkan kedepan serta kebelakang, maka pada slinki akan terbentuk rapatan-rapatan dan juga renggangan-renggangan. Pada gelombang longitudinal, satu panjang gelombang ialah jarak yang sama dengan satu rapatan serta ditambah satu renggangan. Ciri yang dimiliki gelombang longitudinal, terdapat rapatan serta renggangan dan satu panjang gelombang ialah jarak yang sama dengan satu rapatan ditambah satu renggangan.


Gelombang transversal adalah gelombang yang arah rambatnya tegak lurus dengan arah getarannya. Suatu gelombang dapat dikelompokkan menjadi gelombang trasnversal jika partikel-partikel mediumnya bergetar ke atas dan ke bawah dalam arah tegak lurus terhadap gerak gelombang. Contoh gelombang transversal adalah gelombang tali. Ketika kita menggerakan tali naik turun, tampak bahwa tali bergerak naik turun dalam arah tegak lurus dengan arah gerak gelombang. Bentuk gelombang transversal tampak seperti gambar di bawah.

Gelombang TransversalGelombang Transversal2


Berdasarkan gambar di atas, tampak bahwa gelombang merambat ke kanan pada bidang horisontal, sedangkan arah getaran naik-turun pada bidang vertikal. Garis putus-putus yang digambarkan di tengah sepanjang arah rambat gelombang menyatakan posisi setimbang medium (misalnya tali atau air). Titik tertinggi gelombang disebut puncak sedangkan titik terendah disebut lembah. Amplitudo adalah ketinggian maksimum puncak atau kedalaman maksimum lembah, diukur dari posisi setimbang. Jarak dari dua titik yang sama dan berurutan pada gelombang disebut panjang gelombang (disebut lambda – huruf yunani). Panjang gelombang juga bisa juga dianggap sebagai jarak dari puncak ke puncak atau jarak dari lembah ke lembah.


Gelombang Longitudinal

Gelombang elektromagnetik ialah  gelombang yang dapat merambat tanpa memerlukan pengantar dan merupakan gelombang transversal. Namun gelombang elektromagnetik ini ialah  gelombang medan, bukan gelombang mekanik (materi). Pada gelombang elektromagnetik, pada medan listrik E selalu tegak lurus arah medan magnetik B serta keduanya tegak lurus arah rambat gelombang. Gangguan gelombang elektromagnetik terjadi dikarenakan medan listik dan medan magnet, oleh karena itu gelombang elektromagnetik dapat merambat dalam ruang vakum.


Selain gelombang transversal, terdapat juga gelombang longitudinal. Jika pada gelombang transversal arah getaran medium tegak lurus arah rambatan, maka pada gelombang longitudinal, arah getaran medium sejajar dengan arah rambat gelombang. Jika dirimu bingung dengan penjelasan ini, bayangkanlah getaran sebuah pegas. Perhatikan gambar di bawah.

Gelombang Longitudinal


Pada gambar di atas tampak bahwa arah getaran sejajar dengan arah rambatan gelombang. Serangkaian rapatan dan regangan merambat sepanjang pegas. Rapatan merupakan daerah di mana kumparan pegas saling mendekat, sedangkan regangan merupakan daerah di mana kumparan pegas saling menjahui. Jika gelombang tranversal memiliki pola berupa puncak dan lembah, maka gelombang longitudinal terdiri dari pola rapatan dan regangan. Panjang gelombang adalah jarak antara rapatan yang berurutan atau regangan yang berurutan. Yang dimaksudkan di sini adalah jarak dari dua titik yang sama dan berurutan pada rapatan atau regangan (lihat contoh pada gambar di atas).


Salah satu contoh gelombang logitudinal adalah gelombang suara di udara. Udara sebagai medium perambatan gelombang suara, merapat dan meregang sepanjang arah rambat gelombang udara. Berbeda dengan gelombang air atau gelombang tali, gelombang bunyi tidak bisa kita lihat menggunakan mata. Kamu suka denger musik kan? Coba sentuh loudspeaker ketika kamu sedang memutar lagu. Semakin besar volume lagu yang diputar, semakin keras loudspeaker bergetar. Kalau diperhatikan secara seksama, loudspeaker tersebut bergetar maju mundur. Dalam hal ini loudspeaker berfungsi sebagai sumber gelombang bunyi dan memancarkan gelombang bunyi (gelombang longitudinal) melalui medium udara. Mengenai gelombang bunyi selengkapnya akan dipelajari pada pokok bahasan tersendiri.

Macam-macam gelombang

Gelombang Menurut arah getarnya:

  • Gelombang transversal adalah gelombang yang arah getarnya tegak lurus terhadap arah rambatannya. Contoh: gelombang pada tali , gelombang permukaan air, gelobang cahaya, dll.
  • Gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah getarnya sejajar atau berimpit dengan arah rambatannya. Contoh: gelombang bunyi dan gelombang pada pegas.

Gelombang  Menurut amplitudo dan fasenya :

  • Gelombang berjalan adalah gelombang yang amplitudo dan fasenya sama di setiap titik yang dilalui gelombng.
  • Gelombng diam (stasioner) adalah gelombang yang amplitudo dan fasenya berubah (tidak sama) di setiap titik yang dilalui gelombang.

Gelombang Menurut medium perantaranya:

  • Gelombang mekanik adalah gelombang yang didalam perambatannya memerlukan medium perantara. Hampir semua gelombang merupakan gelombang mekanik.
  • Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang didalam perambatannya tidak memerlukan medium perantara. Contoh : sinar gamma (γ), sinar X, sinar ultra violet, cahaya tampak, infra merah, gelombang radar, gelombang TV, gelombang radio.

Gelombang Stasioner (diam)

Gelombang stasioner ini dapat terjadi oleh karena interferensi (penggabungan dua gelombang yaitu gelombang datang dan pantul). Pantulan gelombang yang terjadi dapat berupa pantulan dengan ujung tetap dan dapat juga pantul pantul merupakan kelanjutan dari gelombang datang (fasenya tetap), tetapi jika pantulan itu terjadi pada ujung tetap, maka gelombang pantul mengalami pembalikan fase (berbeda fase 1800) terhadap gelombang datang.


Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Gelombang Mekanik : Pengertian, Jenis, Dan Rumus Beserta Contoh Soalnya Secara Lengkap


Sifat-Sifat Gelombang

Pada pembahasan ini kita akan mempelajari sifat – sifat gelombang yang meliputi pemantulan, pembiasan, disperse, interferensi, difraksi, dan polarisasi.

Pemantulan Gelombang (Refleksi Gelombang)

Pemantulan Gelombang


Pemantulan gelombang pada tangki riak, pada pemantulan ini diperoleh gelombang lingkaran yang pusatnya adalah sumber gelombang S. Gelombang pantul yang dihasilkan oleh bidang lurus juga berupa gelombang lingkaran S sebagai pusat lingkaran. Jarak S ke bidang pantul sama dengan jarak s ke bidang pantul.

Menurut Hukum Snellius, gelombang dating, gelombang pantul, dan garis normal berada pada satu bidang dan sudut dating akan sama dengan sudut pantul, seperti tampak pada gambar berikut:

Untuk gelombang dua atau tiga dimensi seperti gelombang air, kita mengenal dengan istilah sinar gelombang dan muka gelombang.

Muka Gelombang

Muka Gelombang

Muka gelombang (Front wave) didefinisikan sebagai tempat kedududkan titik – titik yang memiliki fase yang sama pada gelombang, pada gambar di samping ini menunjukkan lingkaran – lingkaran tersebut merupakan muka gelombang. Jarak antara muka gelombang yang berdekatan sama dengan satu gelombang (λ). Sinar gelombang adalah garis yang ditarik dengan arah tegak lurus terhadap muka gelombang.


Muka gelombang (Front wave)

Bila gelombang melingkar merambat terus kesegala arah maka pada jarak yang jauh dari sumber gelombang, kita akan melihat muka gelombang yang hampir lurus, seperti halnya gelombang air laut yang sampai dipantai. Muka gelombang yang seperti ini disebut sebagai muka gelombang bidang.


Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Gelombang Bunyi : Karakteristik, Sifat, Sumber, Contoh, Teori, Frekuensi


Gelombang Bunyi

Pada bab sebelum ini kita telah mempelajari bagaimana persamaan gelombang

seperti yang disajikan dalam persamaan (2.9) maupun persamaan (2.19). Pada bagian inikita akan secara spesifik memperlajari persoalan gelombang bunyi. Kajian akan diawali dengan urian penerapan hukum Hooke dan hukum Newton pada kasus perambatan gelombang longitudinal di dalam batang, baru kemudian prinsip yang sama akan kita gunakan untuk membahas perambatan gelombang bunyi di dalam fluida dimana dalam hal ini kita akan menggunakan medium gas sebagai bahan kajian. 3.1. Perambatan Bunyi di dalam Batang Alasan mengapa kita mengkaji terlebih dahulu perambatan gelombang longitudinal di dalam batang sebelum membahas hal yang sama di dalam medium gas adalah karena prinsip-prinsip elastisitas jauh lebih mudah dipahami, begitu pun dengan penjabaran matematikanya relatif lebih sederhana.


Dimisalkan kita memiliki sebuah batang dengan tampang lintang A dan densitas ρ sebagaimana ditunjukkan dalam Gambar (3.1). Dalam hal ini kita memisalkan bahwa kepada batang tersebut diberi gangguan berupa stress pada salah satu ujungnya, sehingga partikel-partikel di dalamnya mengalami simpangan dari posisi setimbangnya lalu kemudian timbul perambatan gelombang di sepanjang batang dalam arah yang sejajar dengan arah simpangan partikel-partikel penyusun batang tersebut.

Kita dapat memandang Gambar (3.1) sebagai sebuah keadaan dimana sebuah gaya …………bekerja pada tampang lintang dan mengarah normal ke sepanjang batang tersebut. Maka sesuai dengan hukum Hooke,


 Keterangan:

Lamda = panjang gelombang
Omega = kecepatan sudut
k = konstanta
P = daya
R1 = jarak 1
R2 = jarak 2
W = berat
F = gaya pegas

x = perubahan panjang pegas
y = simpangan
Ep = energi potensial
E mek = energi mekanik
Ek = energi kinetik
A = amplitudo
t = waktu
m = massa
T = periode
l = panjang
f = frekuensi
Lo = panjang mula-mula
delta L = perubahan panjang
n = nada dasar ke..
Vp = kecepatan pendengar
Vs = kecepatan sumber bunyi
TI = taraf intensitas

persamaan gelombang


Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Pengertian dan Definisi Fisika Terlengkap


Rumus Gelombang

Persamaan Getaran Harmonis

Energi kinetik(Ek) : F = t/T= q/360 = q/2p

Energi potensial (Ep) : DF = F1 – F2
Catatan : 0 £ F £ 1
jika F = 1 ¾ dapat ditulisF = ¾, sehingga q = 2p.¾ = 270°
jika F = 2 1/3 dapat ditulisF = ¾, sehingga q = 2p.¾ = 270°

Energi mekanis (EM) : F = m.ay
F = – mw².y = -K.y


CONTOH GETARAN HARMONIS

Energi Kinetik (Ek)
Energi Potensial (Ep)
Energi Mekanik (EM)

=
=
=

½ m.v² = ½ m.w².A² COS² w.t
½ K.y² = ½ m.w².A² sin² w.t
Ek + Ep =
½ m.w².A²
T = 2p Ö(l/g)
Tidak tergantung massa bendaGaya Pemulih (F)

F = w sin q

Periode pegas (T)

T = 2p Ö(m/k)


Persamaan Gelombang Berjalan

y=Asin(awt-kx)
y=A sin 2p/T (t- x/v )
y=A sin 2p (t/T-x/l)Tanda (-) menyatakan gelombang merambat dari kiri ke kanan

A = amplitudo gelombang (m)
l = v.T = panjang gelombang (m)
v = cepat rambat gelombang (m/s)
k = 2p/l = bilangan gelombang (m’)
x = jarak suatu titik terhadap titik asal (m)

Sudut fase
gelombang (
q)

Fase
gelombang (
F)

Beda fase gelombang (AF)

q = 2p [(t/T) – (x/l)

F = (t/T) – (x/l)

DF= Dx/l =( X2-X1)/l



Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : 45 Istilah Internet Beserta Pengertian Internet


Contoh Soal dan Jawaban

Benda tergantung pada pegas

Contoh 1.
 Suatu titik materi bergetar harmonis dan menghasilkan energi kinetik sama dengan tiga kali energi potensialnya. Berapakah sudut simpangan pada saat itu ?

Jawab

Ek 3Ep ®½ mw²A² cos² q = 3. ½ mw²A² Sin²q

[sin q/cos q]² = 1/3 ®tg q = 1/Ö3 ® q = 30°

 Contoh 2.

Perioda sebuah ayunan sederhana di permukaan bumi adalah T detik. Bila ayunan ini berada pada suatu ketinggian yang percepatan gravitasinya ¼ percepatan gravitasi di permukaan bumi, maka perioda ayunan menjadi berapa T ?

Periode ayunan : T = 2p Ö(l/g) ® T » Ö(l/g)

T/T= Ö[(l/g’)/(l/g)] = Ö(g/g’) = Ö(1/¼) = Ö4 = 2 ®T’ = 2T


Persamaan Gelombang Berjalan

Contoh 1:
 Sebuah sumber bunyi A menghasilkan gelombang berjalan dengan cepat rambat 80 m/det, frekuensi 20 Hz den amplitudo 10 cm. Hitunglah fase den simpangan titik B yang berjarak 9 meter dari titik A, pada saat titik Asudah bergetar 16 kali !

Jawab:
f = 20 Hz ® perioda gelombang : T = 1/20 = 0,05 detik
panjang gelombang: l = v/f = 80/20 = 4 m

titik A bergetar 16 kali waktu getar t = 16/20 = 0,8 detik

fase titik B:

FB = t/T – x/l
= 0,8/0,05 – 9/4
= 13 ¾
= ¾ (ambil pecahaanya)

simpangan titikB:

YB = A sin 2p (t/T – x/l)
= 10 sin 2p (¾)
= 10 sin 270 = -10 cm

(tanda – menyatakan arah gerak titik B berlawanan dengan arah gerak awal titik A).