Getaran dan Gelombang

A. Getaran
Pernakah kamu melihat sesorang berayun pada sebuah ayunan? Orang yang berayun tdaersebut akan bergerak secara bolak-balik dari belakang ke tengah ke depan dan kembali ke tengah dan selanjutnya kembali ke belakang, sampai pada akhirnya akan berhenti di tengah. Gerakan seperti ini dikatakan getaran.

Jadi, getaran adalah gerak bolak-balik melalui titik setimbang. Satu getaran didefinisikan sebagai satu kali bergetar penuh, yaitu dari titik awal kembali ke titik tersebut.

Satu kali getaran adalah ketika benda bergerak dari titik A-B-C-B-A atau dari titik B-C-BA- B. 

Bandul tidak pernah melewati lebih dari titik A atau titik C karena titik tersebut merupakan simpangan terjauh.

Simpangan terjauh itu disebut amplitudo.  Di titik A atau titik C benda akan berhenti sesaat sebelum kembali bergerak. Contoh amplitudo adalah jarak BA atau jarak BC. 

Jarak dari titik setimbang pada suatu saat disebut simpangan.

Latihan :
Sebuah bandul dilepaskan dari kedudukan di A dan bergerak menurut pola A-B-C-B-A-B-C-B-A-B. Bandul tersebut berayun sebanyak...
a. 1 getaran
b. 1 ³/₄ getaran
c. 2 getaran
d. 2 ¹/₄ getaran

Waktu yang diperlukan untuk melakukan satu getaran (A-B-C-B-A) disebut periode getar (T). Sebaliknya, banyaknya getaran yang dilakukan dalam waktu 1 sekon disebut frekuensi (f). Hubungan periode dengan frekuensi getaran secara matematis ditulis:

Keterangan:
T = periode getaran (s)
f = banyaknya getaran perdetik (Hz)


Contoh:
Sebuah bandul bergerak sebanyak 20 getaran dalam satu detik. Maka periode getaran tersebut adalah...
Penyelesaian:
Dik : f = 20 Hz
Dit : T = ...?
Jwb:
T = 1/f
T = 1/20 Hz = 0,05 detik.

Latihan:
Apabila sebuah benda bergetar sebanyak 600 getaran setiap menit, maka periode getarannya adalah...
a. 0,5 sekon
b. 2 sekon
c. 60 sekon
d. 120 sekon(

B. Gelombang

Ketika kita melihat gelombang pada genangan air, seolah-olah tampak bahwa gelombang tersebut membawa air keluar dari pusat lingkaran. Demikian pula, ketika Anda menyaksikan gelombang laut bergerak ke pantai, mungkin Anda berpikir bahwa gelombang membawa air laut menuju ke pantai. Kenyataannya bukan seperti itu. Sebenarnya yang Anda saksikan adalah setiap partikel air tersebut berosilasi (bergerak naik turun) terhadap titik setimbangnya. Hal ini berarti bahwa gelombang tidak memindahkan air tersebut. Kalau gelombang memindahkan air, maka benda yang terapung juga ikut bepindah. Jadi, air hanya berfungsi sebagai medium bagi gelombang untuk merambat.

Pada pertanyaan di atas juga mengemuka bahwa ketika Anda mandi di air laut, Anda merasa merasa terhempas ketika diterpa gelombang laut.  Hal ini terjadi karena setiap gelombang selalu membawa energi dari satu tempat ke tempat yang lain. Ketika mandi di laut, tubuh kita terhempas ketika diterpa gelombang laut karena terdapat energi pada gelombang laut. Energi yang terdapat pada gelombang laut bisa bersumber dari angin dan lainnya.

Berdasarkan medium perambatnya, gelombang dapat dibedakan menjadi dua bagian, yaitu gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik. 

1. Gelombang mekanik adalah gelombang yang dalam perambatannya memerlukan medium, misalnya gelombang tali, gelombang air, dan gelombang bunyi.
2. Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang dapat merambat tanpa medium, misalnya gelombang radio, gelombang cahaya, dan gelombang radar. 

Berdasarkan arah perambatannya, gelombang mekanik dibedakan menjadi dua jenis, yaitu gelombang transversal dan gelombang longitudinal.

a. Gelombang Tranversal adalah gelombang yang arah getarnya tegak lurus terhadap arah rambatannya. Contoh,  gelombang pada permukaan air, dan semua gelombang elektromagnetik, seperti gelombang cahaya, gelombang radio, ataupun gelombang radar.

b.  Gelombang Longitudinal adalah gelombang yang arah getarnya sejajar dengan arah rambatannya. Contoh, Gelombang bunyi dan gelombang pada gas yang ditempatkan di dalam tabung tertutup.

Panjang satu bukit dan satu lembah atau satu rapatan dan satu renggangan didefinisikan sebagai panjang satu gelombang.

Periode gelombang adalah waktu yang dibutuhkan untuk menempuh satu panjang gelombang. 

Jadi, satu gelombang dapat didefinisikan sebagai yang ditempuh panjang satu periode. 

Panjang gelombang dilambangkan dengan λ (dibaca lamda). Satuan panjang gelombang dalam SI adalah meter (m). 

Panjang Gelombang Tranversal

Keterangan,

1. Bukit gelombang adalah lengkungan a-b-c lembah gelombang adalah lengkungan c-d-e
2. Titik b disebut puncak gelombang titik d disebut dasar  gelombang. Kedua titik ini disebut juga perut gelombang. 
3. Adapun titik a, c, atau e disebut simpul gelombang.
4. Satu panjang gelombang transversal terdiri atas satu bukit dan satu lembah gelombang, a-b-c-d-e atau b-c-d-e-f. 
5. Satu gelombang sama dengan jarak dari a ke e atau jarak b ke f.

Panjang Gelombang Longitudinal

Satu panjang gelombang adalah jarakantara satu rapatan dan satu renggangan atau jarak dari ujung renggangan sampai ke ujung renggangan berikutnya.

Contoh:

Jika jarak PQ = 45 m, panjang gelombang sesuai gambar tersebut adalah …
a. 15,0 m
b. 22,5 m
c. 30,0 m
d. 45,0 m

Penyelesaian,

Jarak dari P ke Q menunjukkan 3/2 gelombang.  Jadi, panjang gelombangnya adalah

3/2 λ  = 45 m

λ = 2/3 x 45 m

= 30 m

Latihan:

Dari gelombang transversal di samping, maka frekuensi dan panjang gelombang adalah...

a. 0,5 Hz dan 60 m
b. o,5 Hz dan 0,6 m
c. - 5 Hz dan 60 cm
d. 5 Hz dan 60 cm

Cepat Rambat Gelombang

Gelombang yang merambat dari ujung satu ke ujung yang lain memiliki kecepatan tertentu, dengan menempuh jarak tertentu dalam waktu tertentu pula. Dengan demikian, secara matematis, hal itu dituliskan sebagai berikut.

Keterangan :

v = cepat rambat gelombang (m/s)

T = periode gelombang (s)

λ =panjang gelombang (m)