KARAKTERISTIK GELOMBANG
1. PENGERTIAN GELOMBANG
Gelombang adalah gejala rambatan dari suatu getaran/usikan. Gelombang akan terus terjadi apabila sumber getaran ini bergetar terus menerus. Gelombang membawa energi dari satu tempat ke tempat lainnya. Contoh sederhana gelombang, apabila kita mengikatkan satu ujung tali ke tiang, dan satu ujung talinya lagi digoyangkan, maka akan terbentuk banyak bukit dan lembah di tali yang digoyangkan tadi, inilah yang disebut gelombang.
Misalkan gelombang merambat dengan kecepatan v, maka dengan menggunakan rumus jarak s = vt diperoleh
λ = νT atau ν = λ/T dengan : ν = cepat rambat (m/s)
ν = λ 1/T, sedangkan 1/T = ƒ, sehingga λ = panjang gelombang (m) persamaan dasar gelombang ν = λ ƒ T = perioda (s)
ƒ = frekuensi (Hz)
2. MACAM-MACAM GELOMBANG
2.1 Berdasarkan Mediumnya Gelombang dibagi dua, yaitu :
2.1.1 Gelombang Mekanik
Gelombang mekanik adalah gelombang yang dalam proses perambatannya memerlukan medium (zat perantara) . Artinya jika tidak ada medium, maka gelombang tidak akan terjadi. Contohnya adalah Gelombang Bunyi yang zat perantaranya udara, jadi jika tidak ada udara bunyi tidak akan terdengar.
2.1.2 Gelombang Elektromagnetik
2.2 Berdasarkan Arah Getar dan Arah Rambatnya, Gelombang dibagi menjadi dua, yaitu :
2.2.1 Gelombang Transversal
Gelombang Transversal adalah gelombang yang arah getarnya tegak lurus dengan arah rambatannya. Bentuk Getarannya berupa lembah dan bukit (dapat dilihat pada gambar di bawah).
Gelombang Transversal
Berdasarkan gambar di atas dapat dijelaskan bahwa :
Arah rambat gelombang di atas adalah ke kiri dan ke kanan, sedangkan arah getarnya adalah ke atas dan ke bawah. Jadi itulah yang dimaksud arah rambat tegak lurus dengan arah getarnya. Contohnya adalah gelombang pada tali yang saya contohkan di atas.
Secara matematis, pernyataan di atas dinyatakan oleh
v=
√
Fμ keterangan : v = cepat rambat gelombang (m/s) m = massa senar (kg) μ = m
L F = tegangan senar (N) L = panjang
senar (m)
Cepat rambat gelombang transversal dalam seutas senar (kawat atau tali) adalah sebanding dengan akar kuadrat gaya tegangan senar (v∝
√
F) dan berbandingterbalik dengan akar kuadrat massa per panjang senar
(v=∝ 1
√
ml
μ = massa per satuan panjang (kg/m) 2.2.2 Gelombang Longitudinal
Gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah rambatnya sejajar dengan arah getarannya. Bentuk getarannya berupa rapatan dan renggangan (Dapat dilihat pada gambar di bawah).
Gelombang Longitudinal
Berdasarkan gambar di atas, kita ketahui bahwa :
Arah rambat gelombangnya ke kiri dan ke kanan, dan arah getarnya ke kiri dan ke kanan pula. Oleh karena itu gelombang ini adalah gelombang longitudinal yang arah getar dan arah rambatnya sejajar. Contoh gelombang ini adalah Gelombang bunyi, di udara yang dirambati gelombang ini akan terjadi rapatan dan renggangan pada molekul-molekulnya, dan saat ada rambatan molekul-molekul ini juga bergetar. Akan tetapi getaranya hanya sebatas gerak maju mundur dan tetap di titik keseimbang, sehingga tidak membentuk bukit dan lembah.
2.3 Berdasarkan Amplitudonya(simpangan terjauh) Gelombang juga dibagi menjadi dua :
2.3.1 Gelombang Berjalan
Gelombang berjalan adalah gelombang yang amplitudonya tetap pada setiap titik yang dilalui gelombang, misalnya gelombang pada tali.
Misalkan titik asal getaran O telah bergetar naik turun selama t sekon. Persamaan gelombang untuk titik O sesuai dengan persamaan simpangan getaran harmonic sederhana dengan sudut fase awal θ0 = 0o, yaitu :
y = A sin ω t atau y – A sin 2πφ dengan φ = t/T
fase gelombang
φ
p=
Tt–
xλdengan menggabungkan kedua persamaan di atas, maka diperoleh γ=Asin 2π(t
Maka persamaan di atas dapat kita tulis dalam bentuk γ=Asin(ωt−kx) Dengan
A = amplitudo getaran di titik asal O (m) t = lama titik asal O telah bergetar (s) k = bilangan gelombang (m-1)
ω = frekuensi sudut (s-1 atau rad s-1) x = jarak titik sembarang P dari titik asal O y = simpangan getaran di titik sembarang P
b. Kecepatan dan Percepatan Partikel
Kecepatan partikel di P adalah turunan pertama dari fungsi simpangan terhadap waktu. (ωt−kx)
Percepatan partikel di titik P adalah turunan pertama kecepatan di titik P terhadap waktu.
c. Sudut Fase, Fase, dan Beda Fase Gelombang Berjalan
a. Formulasi Gelombang Tegak pada Ujung Tetap y2=−Asin(−kx−ωt)↔ y2=Asin(kx+ωt)
y=2Asinkxcosωt y=Ascosωt
y=2Asinkx
Keterangan
y = simpangan partikel pada gelombang tegak oleh ujung tetap A = amplitudo gelobang berjalan
As = amplitudo gelombang tegak x = jarak partikel dari ujung tetap
Letak simpul xn+1=2n ×λ
4;n=0,1,2,… rumus letak simpul dan perut untuk
Letak perut xn+1=(2n+1)
λ
4;n=0,1,2,… gelombang tegak pd ujung tetap
3. SIFAT-SIFAT GELOMBANG 3.1 Dipantulkan (Refleksi)
Dalam pemantulan gelombang berlaku hukum pemantulan gelombang, yaitu : Besar sudut datangnya gelombang sama dengan sudut pantul gelombang.
Gelombang datang, gelombang pantul, dan garis normal terletak pada satu bidang datar.
Pemantulan Gelombang
3.2 Dibiaskan (refraksi)
Pembiasan gelombang adalah pembelokan arah rambat gelombang karena melalui medium yang berbeda kerapatannya.
Pembiasan Gelombang
Persamaan umum yang berlaku untuk pembiasan gelombang adalah
sini
sinr= v1 v2
n=n2 n1
Keterangan i = sudut datang r = sudut bias
n = indeks bias medium 2 relatif terhadap medium 1
3.3 Dipadukan (interferensi)
Perpaduan gelombang terjadi apabila terdapat gelombang dengan frekuensi dan beda fase saling bertemu. Hasil interferensi gelombang akan ada 2, yaitu konstruktif (saling menguatkan) dan destruktif (saling melemahkan). Interferensi Konstruktif terjadi saat 2 gelombang bertemu pada fase yang sama, sedangkan interferensi destruktif terjadi saat 2 gelombang bertemu pada fase yang berlawanan.
d. Dibelokkan/disebarkan (Difraksi)
Difraksi Gelombang
e. Dispersi Gelombang
Dispersi adalah penyebaran bentuk gelombang ketika merambat melalui suatu medium. Dispersi tidak akan terjadi pada gelombang bunyi yang merambat melalui udara atau ruang hampa. Medium yang dapat mempertahankan bentuk gelombang tersebut disebut medium nondispersi.
f. Dispolarisasi (diserap arah getarnya)
Polarisasi adalah peristiwa terserapnya sebagian arah getar gelombang sehingga hanya tinggal memiliki satu arah saja. Polarisasi hanya akan terjadi pada gelombang transversal, karena arah gelombang sesuai dengan arah polarisasi, dan sebaliknya, akan terserap jika arah gelombang tidak sesuai dengan arah polarisasi celah tersebut.
Polarisasi Gelombang
Sangat banyak pemanfaatan dari gelombang dengan mempertimbangkan berbagai sifat gelombang yang ada di sekitar kita. Beberapa diantaranya adalah
Gelombang TV dan Radio untuk komunikasi.
Gelombang Micro yang dimanfaatkan untuk memasak makanan atau yang kita kenal dengan microwave
Contoh Soal dan Pembahasan
1. Sebuah gelombang pada permukaan air dihasilkan dari suatu getaran yang frekuensinya 30 Hz. Jika jarak antara puncak dan lembah gelombang yang berturutan adalah 50 cm, hitunglah cepat rambat gelombang tersebut!
Penyelesaian :
Diketahui : f = 30 Hz , ½ λ = 50 cm à λ = 100 cm = 1 m Ditanya : v = ..?
Jawab :
v = λ.f = 1.30 = 30 m/s
2. Sebuah pemancar radio bekerja pada daerah frekuensi 600 kHz dan 90 MHz. Berapa panjang gelombang siaran yang diterima pesawat radio?
3. Sebuah gelombang elektromagnetik merambat dalam ruang hampa dengan kecepatan 3 × 108 m/s. Jika panjang gelombangnya 30 m, maka tentukan frekuensi gelombang tersebut?
Diketahui : x = 0,25
5. Percepatan di titik x = 0,25 m pada ujung kawat setelah bergetar 0,1 sekon adalah: Diketahui : x = 0,25
t = 0,1 s ditanya : percepatan ? jawab :
ap = - 2 cos (10t - x) ap = - 2 cos (10.0,1 - .0,25)
ap = - 2 cos ( - 4 1 ) = - 2 cos ( 4 3 ) = - 2 . (- 2 2 1 ) ap = 2 2 1 2 m/s
6. Suatu gelombang berjalan melalui titik A dan B yang berjarak 8 cm dalam arah dari A ke B. Pada saat t = 0, simpangan gelombang di A adalah 0. Jika panjang gelombang 12 cm dan amplitudonya 4 cm, maka simpangan di titik B pada saat fase titik A = 2 3 adalah... . (dalam cm)
Diketahui : s = 8 cm
t = 0, simpangan gelombang 0 λ = 12 cm
A= 4 cm
Ditanya : simpangan di titik B pd saat fase titik A = 2 3 ?
Jawab : pada saat t = 0 simpangannya 0, berarti persamaan umum gelombangnya adalah:
yB = A sin 2 ( t
a. Posisi sudut awal
b. Jarak simpangan pada saat benda telah bergerak selama 1s Diketahui : T = 0,8 s R= 0,4 m y= 0,2 m
http://softilmu.blogspot.com/2014/08/pengertian-dan-macam-macam-gelombang.html
http://www.rumus-fisika.com/2014/03/sifat-dan-spektrum-gelombang-elektromagnetik.html#
