Gejala getaran banyak ditemukan dalam kehidupan sehari-hari. Getaran
bandul jam dinding, senar gitar yang dipetik, dan pita suara yang
bergetar hingga menimbulkan bunyi,
merupakan beberapa contoh benda yang melakukan getaran. Apakah yang
dimaksud dengan getaran?
Apakah ciri-ciri suatu benda mengalami getaran?
Pada bab ini akan dipelajari pengertian getaran
dan ciri-ciri suatu getaran, pengertian gelombang, jenis gelombang, dan
besaran yang berkaitan. Setelah mempelajari bab ini, kamu diharapkan
mampu memahami konsep getaran dan prinsip dasar teori
gelombang untuk selanjutnya mempelajari fenomena bunyi yang erat
dalam kehidupan sehari-hari.
A.
Pengertian Getaran
Pernahkah kamu melihat jam dinding yang
memakai bandul? Jarum jam tersebut bergerak akibat adanya gerak
bolak-balik bandul. Gerakan bandul itu disebut getaran. Marilah kita
selidiki apa sebenarnya getaran itu.
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-B-A-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.
B. Ciri-Ciri Suatu Getaran
Getaran
merupakan jenis gerak yang mudah kamu jumpai dalam kehidupan
sehari-hari, baik gerak alamiah maupun buatan manusia. Semua getaran
memiliki ciri-ciri tertentu. Apa ciri-ciri getaran itu?
Waktu
yang dibutuhkan untuk menempuh satu kali getaran disebut periode getar
yang dilambangkan dengan (T). Banyaknya getaran dalam satu sekon disebut
frekuensi
(f). Suatu getaran akan bergerak dengan frekuensi alamiah sendiri.
Hubungan frekuensi dan periode secara matematis ditulis sebagai berikut:
dengan:
T = periode (s)
f = banyaknya getaran per sekon (Hz)
Satuan
periode adalah sekon dan satuan frekuensi adalah getaran per sekon atau
disebut juga dengan hertz (Hz), untuk menghormati seorang fisikawan
Jerman yang berjasa di bidang gelombang, Hendrich Rudolf Hertz. Jadi,
satu hertz sama dengan satu getaran per sekon.
C. Pengertian Gelombang
Pernahkah
kamu pergi ke pantai? Tentu sangat menyenangkan, bukan? Demikian
indahnya ciptaan Tuhan. Di pantai kamu bisa melihat ombak. Ombak
tersebut terlihat bergelombang dari tengah menuju pantai dan semakin
lama semakin kecil, lalu akhirnya menerpa pesisir pantai. Jadi, apa
sebenarnya ombak itu?
Ketika kamu mengikuti upacara pengibaran
bendera di sekolahmu, kamu melihat bendera berkibar diterpa angin.
Pernahkah kamu memerhatikan bagaimana gerak bendera tersebut? Peristiwa
ombak laut ataupun berkibarnya bendera merupakan contoh
dari gelombang. Jadi, apa sebenarnya gelombang itu?
Pada
saat kamu menggerakkan tali ke atas dan ke bawah, dikatakan bahwa kamu
memberikan usikan pada tali. Jika usikan itu dilakukan terus menerus,
akan terjadi getaran. Setelah memberi usikan atau getaran, kamu akan
melihat ada sesuatu yang merambat pada tali. Sesuatu itu disebut
gelombang. Jadi, gelombang adalah getaran yang merambat atau usikan yang
merambat.
D. Gelombang
Mekanik Memerlukan Medium untuk Merambat
Gelombang
merupakan salah satu konsep Fisika yang sangat penting untuk dipelajari
karena banyak sekali gejala alam yang menggunakan prinsip gelombang.
Sebagai makhluk yang paling pandai, manusia memiliki kewajiban untuk
selalu mempelajari gejala alam ciptaan Tuhan untuk mengambil manfaat
bagi kehidupan manusia. Kamu dapat berkomunikasi dengan orang lain
sebagian besar dengan memanfaatkan gelombang suara atau gelombang bunyi.
Kamu dapat mendengarkan radio atau menonton televisi karena adanya
gelombang radio.
Berdasarkan medium perambatnya, gelombang dapat
dibedakan menjadi dua bagian, yaitu gelombang mekanik dan gelombang
elektromagnetik. Gelombang mekanik adalah gelombang yang dalam
perambatannya memerlukan medium, misalnya gelombang tali, gelombang air,
dan gelombang bunyi. Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang
dapat merambat tanpa medium, misalnya gelombang radio, gelombang cahaya,
dan gelombang radar. Dari kedua jenis gelombang tersebut, yang akan
kamu pelajari adalah gelombang mekanik. Apakah yang dirambatkan oleh
gelombang tersebut?
Pada saat kamu menggetarkan tali, gelombang
akan merambat pada tali ke arah temanmu, tetapi karet gelang yang
diikatkan pada tali tidak ikut merambat bersama gelombang. Jika
demikian, bagian-bagian tali tidak ikut merambat bersama gelombang. Jadi
apakah yang dirambatkan oleh gelombang? Jika kamu meminta temanmu untuk
menggetarkan salah satu ujung tali, kamu akan merasakan sesuatu pada
temanmu akibat merambatnya gelombang tersebut. Tentu kamu masih ingat
pelajaran pada bab terdahulu bahwa sesuatu yang memiliki kemampuan untuk
melakukan usaha disebut energi. Jadi, yang dirambatkan oleh gelombang
adalah energi. Berdasarkan arah perambatannya, gelombang mekanik
dibedakan menjadi dua jenis, yaitu gelombang transversal
dan
gelombang longitudinal.
1.
Gelombang Transversal
Pada saat kamu menggetarkan slinki ke
arah samping, ternyata arah rambat gelombangnya ke depan, tegak lurus
arah rambatnya. Gelombang seperti ini disebut gelombang
transversal. Jadi, gelombang transversal adalah gelombang yang arah
getarnya tegak lurus terhadap arah rambatannya. Contoh lain dari
gelombang transversal adalah gelombang pada permukaan air, dan semua
gelombang elektromagnetik, seperti gelombang cahaya, gelombang radio,
ataupun gelombang radar.
Sumber getaran untuk gelombang air
berada pada tempat batu jatuh sehingga gelombang menyebar ke segala
arah. Dari gambar tersebut tampak bahwa semakin jauh dari sumber,
gelombang semakin kecil. Hal tersebut disebabkan energi yang dirambatkan
semakin berkurang.
2. Gelombang
Longitudinal
Gelombang transversal merupakan gelombang yang
arah getarnya tegak lurus dengan arah rambatan. Bagaimanakah arah getar
pada gelombang longitudinal?
Pada saat kamu mendorong slinki
searah dengan panjangnya, gelombang akan merambat ke arah temanmu
berbentuk rapatan dan renggangan. Jika kamu perhatikan, arah rambat dan
arah getarnya ternyata searah. Gelombang seperti itu disebut gelombang
longitudinal. Jadi, gelombang longitudinal adalah gelombang yang
arah getarnya sejajar dengan arah rambatannya.
Gelombang bunyi
dan gelombang pada gas yang ditempatkan di dalam tabung tertutup
merupakan contoh gelombang longitudinal. Pernahkah kamu memompa ban
sepeda atau menggunakan alat suntik mainan? Pada saat kamu menggunakan
pompa, kamu mendorong atau menekan alat tersebut. Partikel-partikel gas
dalam pompa membentuk pola rapatan dan renggangan sehingga mendorong
udara keluar.
E. Panjang
Gelombang
Kamu sudah mengetahui bahwa pola gelombang
transversal berbentuk bukit dan lembah gelombang, sedangkan pola
gelombang longitudinal berbentuk rapatan dan renggangan. Panjang satu
bukit dan satu lembah atau satu rapatan dan satu renggangan
didefinisikan sebagai panjang satu gelombang. Pada pembahasan tentang
getaran kamu sudah mengetahui tentang periode
getaran.
Besaran tersebut identik dengan periode 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 lamda. Satuan panjang gelombang dalam
SI adalah meter (m). Marilah kita pelajari panjang gelombang
transversal dan panjang gelombang longitudinal.
1. Panjang Gelombang Transversal
Jika
kamu menggerakkan slinki tegak lurus dengan arah panjangnya,
terbentuklah bukit dan lembah gelombang. Pola tersebut adalah pola
gelombang transversal. Bukit gelombang adalah lengkungan a-b-c sedangkan
lembah gelombang adalah lengkungan c-d-e. Titik b disebut puncak
gelombang dan titik d disebut dasar gelombang. Kedua titik ini disebut
juga perut gelombang.
Adapun titik a, c, atau e disebut simpul
gelombang. Satu panjang gelombang transversal terdiri atas satu bukit
dan satu lembah gelombang. Jadi, satu gelombang adalah lengkungan
a-b-c-d-e atau b-c-d-e-f. Satu gelombang sama dengan jarak dari a ke e
atau jarak b ke f. Amplitudo gelombang adalah jarak b-b’ atau jarak
d-d’. Kamu dapat menyebutkan panjang gelombang yang lain, yaitu jarak
f-j atau jarak i-m.
2. Panjang
Gelombang Longitudinal
Jika kamu menggerakkan slinki searah
dengan panjangnya dengan cara mendorong dan menariknya, akan terbentuk
pola-pola gelombang. Satu panjang gelombang adalah jarak antara satu
rapatan dan satu renggangan atau jarak dari ujung renggangan sampai ke
ujung renggangan berikutnya.
F.
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.
G. Pemantulan Gelombang
Pada saat kamu berteriak di
lereng sebuah bukit, kamu akan mendengar suaramu kembali setelah
beberapa saat. Hal ini membuktikan bahwa bunyi dapat dipantulkan. Bunyi
merupakan salah satu contoh gelombang
mekanik.
Berdasarkan uraian sebelumnya dan dari hasil
diskusimu, dapat disimpulkan bahwa salah satu sifat gelombang adalah
dapat dipantulkan. Dalam kehidupan sehari-hari, kamu sering melihat
pemantulan gelombang air kolam oleh dinding kolam, ataupun gelombang
ombak laut oleh pinggir pantai. Dapat diterimanya gelombang radio dari
stasiun pemancar yang sedemikian jauh juga menunjukkan bahwa gelombang
radio dapat dipantulkan atmosfer bumi.
Sebuah gelombang merambat
pada tali, jika ujung tali diikat pada suatu penopang, gelombang yang
mencapai ujung tetap tersebut memberikan gaya ke atas pada penopang.
Penopang memberikan gaya yang sama tetapi berlawanan arah ke bawah pada
tali. Gaya ke bawah pada tali inilah yang membangkitkan gelombang
pantulan yang terbalik. Ujung yang bebas tidak ditahan oleh sebuh
penopang. Gelombang cenderung melampaui batas. Ujung yang melampaui
batas memberikan tarikan ke atas pada tali dan inilah yang membangkitan
gelombang pantulan yang tidak terbalik.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar