My Science Edu

Gelombang

Gelombang adalah gejala dari perambatan usikan (gangguan) di dalam suatu medium. Pada peristiwa rambatan tersebut tidak disertai dengan perpindahan tempat yang permanen dari materi – materi medium. Rambatan dari usikan (gangguan) itu merupakan rambatan energi.

A. Jenis Gelombang

Gelombang menurut arah getarnya dibagi dalam dua bagian, yaitu:

1. Gelombang Tranversal : adalah gelombang yang arah getarnya tegak lurus arah perambatannya. Sehingga bentuk dari gelombang tranversal terdapat bukit dan lembah gelombang. Contoh: gelombang pada tali dan gelombang permukaan air. Terdapat tiga hal penting yang mendukung terbentuknya gelombang tranversal yaitu:

a) Adanya gaya tali yang menimbulkan perpindahan pada waktu pulsa melewatinya.

b) Tali harus bersifat elastik. Tali harus mempunyai kelembaman, sehingga akan menghasilkan getaran harmonis yang sederhana.

2. Gelombang Longitudinal : adalah gelombang yang arah getarnya berimpit atau searah dengan arah rambat gelombang. Suatu gelombang longitudinal tidak menyatakan suatu deretan bukit atau lembah gelombang tetapi suatu deretan rapatan dan renggangan. Rapatan dan renggangan gelombang longitudinal dapat dilihat pada sebuah kawat spiral yang dibentangkan mendatar. Contoh: gelombang pada pegas dan gelombang bunyi.

B. Cepat Rambat Gelombang

Gelombang yang merambat lurus dari satu titik ke titik yang lainnya memerlukan waktu, dengan kata lain gelombang memiliki kecepatan untuk merambat.

Pada kondisi tertentu, perpaduan gelombang datang dan gelombang pantul pada tali tersebut menghasilkan gelombang stationer. Dengan persamaan gelombang datang :

Y₁(x,t) = A sin (kx-ωt)

Serta persamaan gelombang pantul :

Y₁(x,t) = A sin (kx+ωt)

Sehingga diperoleh persamaan superposisi dua gelombang tersebut yaitu :

Y₁(x,t) = A sin (kx-ωt) + A sin (kx+ωt)

Dengan aturan trigonometri didapat :

Y(x,t) = 2A sin (kx) cos (ωt)

Dari persamaan tersebut tampak bahwa x dan t saling lepas (tidak berkaitan), sehingga gelombang tersebut tidak berjlan, namun hanya bergerak naik-turun (bergetar) pada arah y dengan frekuensi anguler ω. Amplitudo getaran tersebut pada setiap titik sebesar 2A sin (kx) yang menunjukkan besar Amplitudo tersebut bergantung posisinya. Jika kedua ujung tali dibuat tetap, dan frekuensi getaran diatur sehingga panjang tali merupakan kelipatan dari setengah gelombang, sehingga gelombang berdiri ini dalam keadaan resonansi.

v = λ . f

Keterangan : v = cepat rambat gelombang (m/s)

λ = panjang gelombang (m)

T = periode (s)

f = frekuensi (Hz)

C. Hukum Melde

Hukum Melde adalah hukum yang mempelajari tentang besar-besaran yang mempegaruhi cepat rambat gelombag tranversal pada tali. Melde menemukan bahwa cepat rambat gelombang pada dawai sebanding dengan akar gaya tegangan tali dan berbanding terbalik dengan akar massa persatuan panjang dawai. Percobaan Melde digunakan untuk menyelidiki cepat rambat gelombang tranversal dalam dawai/tali. Berdasarkan hasil percobaan diperoleh bahwa kecepatan merambat gelombang transversal pada dawai :

a. berbanding lurus dengan akar panjang dawai,

b. berbanding terbalik dengan akar massa dawai,

c. berbanding lurus dengan akar gaya tegangan dawai,

d. berbanding terbalik dengan akar massa per satuan panjang dawai,

e. berbanding terbalik dengan akar massa jenis dawai,

f. berbanding terbalik dengan akar luas penampang dawai.

Senar atau dawai banyak digunakan sebagai sumber bunyi, seperti pada gitar dan biola. Cepat rambat gelombang pada dawai dapat diukur dengan peralatan Melde.

Panjang dawai adalah jarak dari sumber getar sampai ke katrol licin, karena hanya pada bagian inilah dawai dirambati gelombang transversal. Tegangan dawai setara dengan gaya berat beban, sedangkan frekuensi gelombang sama dengan frekuensi getaran osilator.

Ketika osilator digetarkan, terjadi rambatan gelombang dari osilator menuju ke katrol. Sesampai di katrol, gelombang tadi dipantulkan sehingga di sepanjang dawai terjadi interferensi antara gelombang datang yang berasal dari osilator dan gelombang pantul yang berasal dari katrol. Interferensi gelombang ini menghasilkan gelombang stasioner dalam bentuk simpul dan perut yang terjadi di sepanjang dawai.

Tegangan dawai secara matematis dinyatakan sebagai berikut:

F = m.g

dengan : F = tegangan dawai (N)

m = massa beban (kg)

g = percepatan gravitasi = 9,8 m/s2

Frekuensi gelombang sama dengan frekuensi sumbernya, sedangkan laju gelombang pada dawai ditentukan oleh tegangan dan kerapatan massa linear dawai. Secara matematik laju gelombang pada dawai dinyatakan dalam bentuk persamaan sebagai berikut: