5. getaran
DESCRIPTION
materiTRANSCRIPT
-
Pengertian Getaran Pelajaran kali ini tentang Getaran, pertama kita akan belajar Pengertian Getaran. Peristiwa
getaran dalam kehidupan sehar-hari sangat banyak kita temui tapi mungkin sedikit yang memahami bahwa peritiwa
tersebut adalah getaran. Pernahkah kamu melihat jam dinding yang memakai bandul? Jarum jam tersebut bergerak
akibat adanya gerak bolak-balik bandul. Gerakan bandul itu disebut getaran.
Getaran adalah gerak bolak-balik melalui titik setimbang. Satu getaran didefinisikan sebagai satu kali bergetar
penuh, yaitu dari titik awal kembali ke titik tersebut.
Perhatikan Gambar bandul berikut!
Getaran pada Bandul Sederhana
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.
Disamping bandul sederhana yang bisa kita gunakan sebagai model untuk mengenal getaran, kita juga bisa
menggunakan pegas sebagai model. Pada prinsipnya penentuan banyak getaran sama, cuma yang membedakan
adalah gerak pegas dan bandul. Untuk lebih jelasnya perhatikan gambar berikut !
-
Getaran pada Pegas
Satu kali getaran adalah ketika benda bergerak dari titik A-B-C-B-A atau dari titik B-C-B-A-B. Untuk model soal pada
getaran cukup bervariatif tapi pada umumnya kita biasanya diminta untuk menentukan banyak getaran dari sebuah
gambar bandul sederhana atau pegas. Banyak getaran yang biasa diminta antara 1, 3/4, 1/2 dan 1/4 untuk
mengerjakan soal seperti ini kita tinggal menghapal banyak getaran berikut ini :
1 = A B C B A
3/4 = A B C B
1/2 = A B C
1/4 = A B
Ciri-Ciri Suatu Getaran - Semua getaran memiliki ciri-ciri tertentu, getaran merupakan jenis gerak yang mudah
kamu jumpai dalam kehidupan sehari-hari, baik gerak alamiah maupun buatan manusia. Pada dasarnya ciri-
ciri getaran memiliki frekuensi ( f ) dan periode ( T ).
Ciri-Ciri Suatu Getaran
Frekuensi adalah banyaknya getaran yang terjadi dalam waktu 1 detik sedangkan periode adalah waktu yang
dibutuhkan untuk terjadinya 1 getaran sempurna. 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.
Contoh Soal Getaran
-
Pada suatu pegas tergantung sebuah beban yang bergetar 50 kali dalam waktu 10 sekon. Hitunglah besar
a. frekuensi getaran
b. periode getaran
Penyelesaian:
Diketahui pegas bergetar 50 kali dalam 10 sekon.
Ditanyakan:
a. f..?
b. T?
Jawab:
a. Frekuensi adalah banyaknya getaran tiap sekon, maka banyaknya getaran dalam 1 sekon.
Jadi, frekuensi getarannya adalah 5 hertz.
b. Periode getaran adalah waktu yang dibutuhkan untuk satu kali getaran.
Jadi, periode getarannya adalah 0,2 sekon.
Jadi dapat kita simpulkan bahwa benda yang bergerak berada di sekitar memiliki frekuensi dan periode maka gerak
benda tersebut disebut getaran dengan kata lain benda tersebut begetar.
-
Agar menjadi tinggi, ayunan harus didorong pada permulaan setiap gerakan ayun. Frekuensi dorongan haruslah
sebanding dengan frekuensi gerakan ayun. Memberikan dorongan dengan irama selain itu akan melambatkan
gerakan ayun itu.
Pengertian Gelombang - Pembahasan kita kali ini adalah Pengertian Gelombang, untuk memahami pengertian
gelombang kita bisa menyimak ilustrasi yang akan diberikan di bawah ini. Pengertian Gelombang merupakan
lanjutan pembahasan kita kemarin tentang getaran, jika belum memahami getaran bisa kita lihat pembahasan
getaran di Pengertian Getaran dan Ciri-Ciri Suatu Getaran
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?
Untuk memahami Gelombang kita bisa mengambil seutas tali dan melakukan usikan 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.
Gelombang pada Seutas Tali
-
Gelombang adalah suatu getaran yang merambat, dalam perambatannya gelombang membawa energi. Dengan
kata lain, gelombang merupakan getaran yang merambat dan getaran sendiri merupakan sumber gelombang. Jadi,
gelombang adalah getaran yang merambat dan gelombang yang bergerak akan merambatkan energi (tenaga).
Ketika kita melempar batu ke dalam genangan air yang tenang, gangguan yang kita berikan menyebabkan partikel
air bergetar atau berosilasi terhadap titik setimbangnya. Perambatan getaran pada air menyebabkan adanya
gelombang pada genangan air tadi. Jika kita menggetarkan ujung tali yang terentang, maka gelombang akan
merambat sepanjang tali tersebut. Gelombang tali dan gelombang air adalah dua contoh umum gelombang yang
mudah kita saksikan dalam kehidupan sehari-hari.
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.
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.
Gelombang Mekanik Memerlukan Medium untuk Merambat
Berdasarkan medium perambatnya, gelombang dapat dibedakan menjadi dua bagian, yaitu gelombang
mekanik dangelombang elektromagnetik. Gelombang mekanik adalah gelombang yang dalam perambatannya
memerlukan medium, misalnya gelombang tali, gelombang air, dan gelombang bunyi. Gelombang
elektromagnetikadalah 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 merasakansesuatu 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.
Panjang Gelombang Panjang gelombang yang akan dibahas di sini ada dua, yaitu panjang gelombang transversal
dan panjang gelombang longitudinal. Sebelum lebih lanjut lanjut mempelajari panjang gelombang ada baiknya kita
melihat kembali pembahasan sebelumnya, yaitu Gelombang Mekanik Memerlukan Medium untuk
Merambat dan Pengertian Gelombang.
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
(dibaca 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.
-
Bukit, lembah, perut, dan simpul gelombang.
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. Pada Gambar 12.12 terdiri atas 4 gelombang.
2. Panjang Gelombang Longitudinal
Jika kamu menggerakkan slinki searah dengan panjangnya dengan cara mendorong dan menariknya,
akan terbentuk pola-pola gelombang.
Gelombang longitudinal pada Slinki
Satu panjang gelombang adalah jarak antara satu rapatan dan satu renggangan atau jarak dari ujung
renggangan sampai ke ujung renggangan berikutnya.
Contoh Soal
-
Jika jarak PQ = 45 m, panjang gelombang sesuai gambar tersebut adalah . (UN 2007)
a. 15,0 m
b. 22,5 m
c. 30,0 m
d. 45,0 m
Jawaban (c)
Jarak dari P ke Q menunjukkan gelombang. Jadi, panjang gelombangnya adalah
Cepat Rambat Gelombang Sebelum kita membahas Cepat Rambat Gelombang ada baiknya kita mengingat
kembalipengertian gelombang. Gelombang adalah perambatan gangguan/usikan dari suatu sumber dimana terjadi
transfer energi dari sumber tersebut ke ruang sekitarnya. Sumber gelombang adalah getaran atau osilasi.
Persamaan kecepatan gelombang diberikan oleh .
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.
Karena jarak yang ditempuh dalam satu periode (t = T) adalah sama dengan satu gelombang ( ) maka:
dengan:
cepat rambat gelombang (m/s)
periode gelombang (s)
panjang gelombang (m)
Untuk bisa melakukan manipulasi persamaan Cepat Rambat Gelombang kita bisa menggunakan segitiga ajaib
berikut ini
-
Cara penggunaannya sangat mudah, jika kita ingin mencari nilai f tinggal kita tutup f dengan tangan maka
diperoleh . Jika mencari nilai v dilakukan hal yang sama, sehingga diperoleh . Nah silhakan Anda
coba bagaimana kalau ingin mencari nilai
Contoh Soal I
Pada seutas tali merambat gelombang dengan frekuensi 10 Hz. Jika jarak yang ditempuh dalam satu periode adalah
20 cm, tentukan cepat rambat gelombang tali tersebut.
Penyelesaian:
Diketahui : perambatan gelombang pada tali dengan
f = 10 Hz
= 20 cm = 0,2 m
Ditanyakan : cepat rambat gelombang (v)
Jawab:
(10 Hz)(0,2 m)
2 m/s
Jadi, cepat rambat gelombang tali tersebut adalah 2 m/s.
Contoh Soal II
Permukaan air merambat dengan panjang gelombang 2 m. Jika waktu yang dibutuhkan untuk menempuh satu
gelombang adalah 0,5 s, tentukan:
-
a. cepat rambat gelombang,
b. frekuensi gelombang.
Penyelesaian:
Diketahui : perambatan gelombang pada air dengan
2 m
0,5 s
Ditanyakan : a. Cepat rambat gelombang (v ) dan b. frekuensi (f)
Jawab:
a.
Jadi, cepat rambat gelombangnya adalah 4 m/s.
b.
Jadi, frekuensi gelombang adalah 2 Hz.
Pemantulan Gelombang atau Refleksi Gelombang- Pemantulan gelombang (Refleksi) terjadi pada saat sebuah
gelombang yang merambat dalam suatu media sampai di bidang batas medium tersebut dengan media lainnya.
Contohnya, gelombang cahaya yang merambat di dalam udara akan dipantulkan oleh bidang batas antara udara dan
air atau oleh bidang batas udara dan cermin/kaca. Selama gelombang cahaya itu merambat dalam suatu medium,
gelombang itu tidak akan mengalami peristiwa pemantulan. Jadi, selama cahaya merambat di dalam air tidak akan
mengalami pemantulan sampai gelombang itu sampai pada batas pemisah antara air dengan medium lainnya,
seperti udara.
Dengan demikian, pemantulan (refleksi) sebuah gelombangadalah bidang batas antara dua medium yang berbeda.
Contoh lainnya adalah pemantulan gelombang pada tali. Pada saat gelombang tali sampai di ujung tali (batas antara
tali dan medium lain), maka gelombang tersebut akan dipantulkan kembali ke dalam tali itu.
Pada peristiwa pemantulan gelombang, ada dua kemungkinan yang dapat terjadi pada fase gelombang pantul.
Apabila gelombang itu merambat dalam medium yang kurang rapat dan sampai pada batas medium yang lebih
rapat, maka fase gelombang pantul akan berbeda 0,5 dengan fase gelombang datang. Dalam hal ini gelombang
datang dikatakan mengalami perubahan fase 0,5. Misalnya gelombang yang merambat di dalam udara akan
-
mengalami perubahan fase pada saat dipantulkan oleh permukaan air (batas antara air dan udara), sehingga fase
gelombang pantul berbeda 0,5 dengan fase gelombang datang.
Sebaliknya, apabila gelombang itu merambat di dalam medium yang lebih rapat dan sampai pada bidang batas
medium yang kurang rapat, maka fase gelombang pantul akan sama dengan fase gelombang datang. Dalam hal ini
gelombang datang dikatakan tidak mengalami perubahan fase. Misalnya, cahaya yang merambat di dalam air tidak
akan mengalami perubahan fase pada saat terjadinya pemantulan oleh udara (bidang batas antara air dengan
udara), sehingga fase gelombang pantul sama dengan fase gelombang datang.
Jika masih bingun perhatikan penjelasan berikut tentang pemantulan gelombang.
Pemantulan Gelombang atau Refleksi Gelombang
Pemantulan gelombang transversal pada tali dengan
(a) ujung tali diikat dan
(b) ujung tali bebas.
Sebuah gelombang merambat pada tali, jika ujung tali diikat pada suatu penopang (Gambar a), 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. Pada Gambar b, 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.