Gelombang Mekanik

A. Terjadinya Gelombang

  Gelombang terjadi karena adanya usikan yang merambat.Menurut konsep fisika, cerminan gelombang merupakan rambatan usikan, sedangkan mediumnya tetap. Jadi, gelombang merupakan rambatan pemindahan energi tanpa diikuti pemindahan massa medium

gambar 1.

B. Pengertian Gelombang Mekanik

     Gelombang mekanik adalah gelombang yang memerlukan medium dalam perambatannya.

Contoh gelombang mekanik :

• Gelombang yang terjadi pada tali jika salah satu ujungnya digerak-gerakkan.

gambar 2

• Gelombang yang terjadi pada permukaan air jika diberikan usikan padanya ( misal dengan menjatuhkan batu di atas permukaan air kolam yang tenang ).

gambar 3

C. Gelombang Transversal

   Gelombang transversal adalah gelombang yang arah rambatannya tegak lurus arah getarannya ( usikannya ).

Perhatikan ilustrasi berikut ini !

gambar 4

Contoh gelombang transversal :

- getaran sinar gitas yang dipetik

- getaran tali yang digoyang-goyangkan pada salah satu ujungnya

D. Gelombang Longitudinal

    Gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah rambatannya sejajar dengan arah getarnya (arah usikannya )

gambar 5

Perhatikan ilustrasi berikut ini !

gambar 6

Contoh gelombang longitudinal :

- gelombang pada slinki yang diikatkan kedua ujungnya pada statif kemudian diberikan usikan pada salah satu ujungnya

gambar 7

- gelombang bunyi di udara

gambar 8

Panjang Gelombang

E. Pengertian Panjang Gelombang

     Panjang satu gelombang sama dengan jarak yang ditempuh dalam waktu satu periode.

     1) Panjang gelombang dari gelombang transversal

     Perhatikan ilustrasi berikut!

gambar 9

Pada gelombang transversal, satu gelombang terdiri atas 3 simpul dan 2 perut. Jarak antara dua       simpul atau dua perut yang berurutan disebut setengah panjang gelombang atau ½ λ (lambda),

2) Panjang gelombang dari gelombang longitudina

Perhatikan ilustrasi berikut !

gambar 10

Pada gelombang longitudinal, satu gelombang (1l) terdiri dari 1 rapatan dan 1 reggangan.

F. Cepat Rambat Gelombang

   Jarak yang ditempuh oleh gelombang dalam satu sekon disebut cepat rambat gelombang. Cepat rambat gelombang dilambangkan dengan v dan satuannya m/s atau m s^-1. Hubungan antara v, f, λ, dan T adalah sebagai berikut :

gambar 11

Keterangan :

λ= panjang gelombang , satuannya meter ( m )

v = kecepatan rambatan gelombang, satuannya meter / sekon ( ms^-1 )

T = periode gelombang , satuannya detik atau sekon ( s )

f = frekuensi gelombang, satuannya 1/detik atau 1/sekon ( s^-1 )

G. Pemantulan Gelombang

   Jika gelombang melalui suatu rintangan atau hambatan, misalnya benda padat, maka gelombang tersebut akan dipantulkan. Pemantulan ini merupakan salah satu sifat dari gelombang.

Berikut ini adalah contoh pemantulan pada gelombang tali

gambar 12

gambar 13 (Pemantulan ujung terikat)

gambar 14 (Pemantulan ujung bebas)

Pemantulan gelombang pada ujung tetap akan mengalami perubahan bentuk atau fase. Akan tetapi pemantulan gelombang pada ujung bebas tidak mengubah bentuk atau fasenya.

H. Persamaan Kecepatan Perambatan Gelombang

      Kecepatan perambatan gelombang adalah satu panjang gelombang dibagi periode. Secara matematis kecepatan perambatan gelombang V dapat ditulis sebagai berikut :

Karena f = 1/T maka kecepatan perambatan gelombang juga dapat ditulis sebagai berikut :

dengan :

v = kecepatan perambatan gelombang (m)

T = Periode gelombang (s)

f = Frekuensi gelombang (Hz)

λ = panjang gelombang (m)

I. Persamaan Gelombang

    Jika seutas tali yang cukup panjang digetarkan sehingga pada tali terbentuk gelombang transversal berjalan. Gelombang merambat dari titik A sebagai pusat koordinat menuju arah sumbu x positif. Perhatikan gambar dibawah ini.

gambar 15

Jika titik A telah bergetar secara periodik selama t sekon. Simpangan gelombang di titik A akan memenuhi simpangan getaran harmonik, yang memenuhi persamaan berikut:

dengan:
          y = Simpangan gelombang (m)
         A = Amplitudo atau simpangan maksimum (m)
         ω = Kecepatan sudut (rad/s)
          t = Lamanya getaran (s)
Oleh karena :

maka persamaan simpangan diatasdapat ditulis menjadi :

y = A sin 2π φ

Referensi:

-   Handayani Sri.2009.Fisika Untuk Sma/Ma Kelas XII.Jakarta.Depertemen Pendidikan Nasional