mklhg

GETARAN, GELOMBANG DAN BUNYI
GELOMBANG
Gelombang adalah getaran yang merambat. Di dalam perambatannya tidak diikuti oleh
berpindahnya partikel-partikel perantaranya. Pada hakekatnya gelombang merupakan rambatan
energi (energi getaran)
Macam gelombang

Menurut arah getarnya :
– gelombang transversal adalah gelombang yang arah getarnya tegak lurus terhadap arah
rambatannya. Contoh: gelombang pada tali , gelombang permukaan air, gelobang cahaya, dll.
– gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah getarnya sejajar atau berimpit dengan
arah rambatannya. Contoh: gelombang bunyi dan gelombang pada pegas.

Menurut amplitudo dan fasenya :
– gelombang berjalan adalah gelombang yang amplitudo dan fasenya sama di setiap titik yang
dilalui gelombng.
– gelombng diam (stasioner) adalah gelombang yang amplitudo dan fasenya berubah (tidak
sama) di setiap titik yang dilalui gelombang.

Menurut medium perantaranya :
– gelombang mekanik adalah gelombang yang didalam perambatannya memerlukan medium
perantara. Hampir semua gelombang merupakan gelombang mekanik.
– Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang didalam perambatannya tidak
memerlukan medium perantara. Contoh : sinar gamma (), sinar X, sinar ultra violet, cahaya
tampak, infra merah, gelombang radar, gelombang TV, gelombang radio.

Persamaan Umum Gelombang

Besaran-besaran dalam gelombang hampir sama dengan besaran-besaran yang dimiliki oleh
getaran, antara lain, periode, frekuensi, kecepatan, fase, amplitudo. Ada satu besaran yang
dimiliki oleh gelombang tetapi tidak dimiliki oleh getaran, yaitu panjang gelombang.
ABCpuncak gelombang

lembah gelombangUntuk memperjelas pengertian, perhatian keterangan dan gambar di bawah ini
:Periode gelombang (T) adalah waktu yang diperlukan oleh gelombang untuk menempuh satu
panjang gelombang penuh.
Panjang gelombang () adalah jarak yang ditempuh dalam waktu satu periode (jarak antara A
dan C)
Frekuensi gelombang adalah banyaknya gelombang yang terjadi tiap satuan waktu.
Cepat rambat gelombang (v) adalah jarak yang ditempuh gelombang tiap satuan waktu.
 

v = .fDituliskan dengan persamaan : v = , dalam hal ini jika t diambil nilai ekstrem yaitu
periode (T), maka S dapat digantikan dengan  (panjang gelombang). Sehingga persamaan di
atas dapat ditulis menjadi :
v = , dan karena f = , maka persamaan tersebut juga dapat ditulis sbb:
Keterangn : T = periode ( s )
f = frekuensi ( Hz )
 = panjang gelombang ( m )
v = cepat rambat gelombang ( m/s )

Contoh Soal 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  = 50 cm à  = 100 cm = 1 m
Ditanya : v = ..?
Jawab : v = .f = 1.30 = 30 m/s
Contoh Soal 2 :
Sebuah pemancar radio bekerja pada gelombang 1,5 m. Jika cepat rambat gelombang radio 3.108
m/s, pada frekuensi berapakah stasion radio tersebut bekerja!
Penyelesaian :
Diketahui :  = 1,5 m, v = 3.108 m/s
Ditanya : f = ..?
Jawab : f = = = 2. 108 Hz = 200 MHz

1. Gelombang Berjalan
APxDari gambar di samping, jika tali yang sangat panjang dibentangkan dan salah satu ujungnya
digetarkan terus menerus, maka pada tali akan terjadi gelombang berjalan di sepanjang tali. Jika
titik P berjarak x dari A dan ujung A merupakan sumber getar titik A telah bergetar selama t,

maka titik P telah bergetar selama
, dimana v = kecepatan gelombang pad tali.
Dari keadaan di atas, maka kita dapat menentukan persamaan gelombang berjalan yaitu :
, karena , maka :
, karena Tv = , maka :
, dapat juga ditulis dengan persamaan :

atau
Faktor ( bilangan gelombang), dan persamaan di atas dapat juga ditulis sbb:
, dimana yp = simpangan getar di P ( m atau cm )
A = Amplitudo ( m atau cm )
 = kecepatan sudut ( rad/ s )
t = waktu ( s )
k = bilangan gelombang ( /m )
x = jarak titik a terhadap titik P ( m atau cm )
 (lambda) = panjang gelombang ( m atau cm )

Contoh Soal 3:
 
Gelombang berjalan mempunyai persmaan y = 0,2 sin (100 t ± 2 x), dimana y dan x dalam
meter dan t dalam sekon. Tentukan amplitudo, periode, frekuensi, panjang gelombang, dan cepat
rambat gelombang tersebut !

Penyelesaian :
Diketahui : y = 0,2 sin (100 t ± 2 x)
Ditanya : A = «?, T = «?, f = ..?,  = ..?, v = ..?
Jawab : Kita dapat menjawab soal tersebut dengan cara membandingkan persamaan gelombang
dalam soal dengan persamaan umum gelombang berjalan yaitu sbb :
y = 0,2 sin (100 t ± 2 x) «««( 1 )

««««.( 2 )
Dari persamaan (1) dan (2), maka dpat diambil kesimpulan bahwa :
Amplitudonya adalah : A = 0,2 m
Periode dapat ditentukan sbb: 100 = , sehingga T = s
Dari T = s, maka dapat dicari frekuensinya , yaitu f = Hz
Panjang gelombang ditentukan sbb: 2 x = , sehingga 1 m
Dari hasil f dan , maka cepat rambat gelombangnya adalah : v = .f = 50.1 = 50 m/s
Cepat rambat gelombang dapat juga ditetnukan dengan : m/s

2. Gelombang stasioner (diam)

Gelombang stasioner ini dapat terjadi oleh karena interferensi (penggabungan dua gelombang
yaitu gelombang datang dan gelombang pantul.
Pantulan gelombang yang terjadi dapat berupa pantulan dengan ujung tetap dan dapat juga
pantulan dengan ujung bebas. Jika pantulan itu terjadi pada ujung bebas, maka gelombang pantul
merupakan kelanjutan dari gelombang datang (fasenya tetap), tetapi jika pantulan itu terjadi pada
ujung tetap, maka gelombang pantul mengalami pembalikan fase (berbeda fase 180O) terhadap
gelombang datang.
Bentuk gelombang stasioner dapat dilukiskan sebagai berikut:
Ujung pantul
Ujung pantul Untuk ujung pantul bebas: Untuk ujung pantul tetap:

Dari gambar di atas terdapat titik-titik yang memiliki amplitudo terbesar (maks) dan titik-titik
yang memiliki amplitudo terkecil (nol).
Titik yang memiliki amplitudo terbesar disebut perut gelombang dan titik yang memiliki

amplitudo terkecil disebut simpul gelombng.
Dari gambar di atas dapat disimpulkan juga bahwa pada pantulan ujung bebas, ujung pantul
merupakan perut gelombang sedangkan pada pantulan ujung tetap, ujung pantul merupakan
simpul gelombang.

Percobaan Melde
AFJika tali yang panjangnya l, dibentangkan dan diberi beban lewat katrol seperti gambar di
 

samping serta ujung A digetarkan terus menerus, maka pada tali akan terbentuk gelombang
transversal yang stasioner (diam).
Percobaan ini pertama kali dilakukan oleh Melde untuk menentukan cepat rambat gelombang
transversal pada tali.
Dari hasil percobaannya Melde menemukan kesimpulan bahwa cepat rambat gelombang pada
tali adalah :
berbanding lurus dengan akar kwadrat tegangan tali (F)
berbanding terbalik dengan akar kwadrat massa per satuan panjang tali ()
Dari dua pernyataan di atas dapat dituliskan dengan persamaan :
, dimana F ( m.g) = gaya tegangan tali ( N )
 = massa per satua panjang tali ( kg /m )
v = cepat rambat gelombang pada tali ( m/s )
karena , maka persamaan di atas dapat juga ditulis :

Contoh Soal 4:

Seutas tali yang panjangnya 5 m, massanya 4 gram ditegangkan dengan gaya 2 N dan salah satu
ujungnya digetarkan dengan frekuensi 50 Hz. Hitunglah:
cepat rambat gelombang pada tali tersebut !
panjang gelombang pada tali tersebut !

Penyelesaian :
Diketahui : l = 5 m, m = 4 gr = 4.10-3kg, F = 2 N, f = 50 Hz
Ditanya : a. v = ..?

b.  = ..?
Jawab : a. = m/s
b. m
Contoh Soal 5:

Seutas tali yang ditegangkan dengan gaya 5 N dan salah satu ujungnya digetarkan dengan
frekuensi 40 Hz terbentuk gelombang dengan panjang gelombang 50 cm. Jika panjang tali 4 m,
hitunglah:
cepat rambat gelombang pada tali tersebut !
massa tali tersebut !
Penyelesaian :
Diketahui : l = 4 m, F = 5 N, f = 40 Hz,  = 50 cm = 0,5 m
Ditanya : a. v = ..?
b. m = ..?
Jawab : a. v = .f = 0,5.40 = 20 m/s
b.- – – -à m = 0,05 kg

Soal Latihan

1. Sebuah gelombang pada tali dihasilkan dari suatu getaran dengan periode 0,25 s. Jika jarak
antara puncak dan lembah gelombang yang berturutan adalah 40 cm, hitunglah panjang
gelombang dan cepat rambat gelombang tersebut!
2. Sebuah pemancar radio bekerja pada frekuensi 300 MHz. Jika cepat rambat gelombang radio
3.108 m/s, pada panjang gelombang berapakah stasion radio tersebut bekerja!
3. Gelombang berjalan mempunyai persmaan y = 0,2 sin 2 (100 t ± 2x), dimana y dan x dalam
meter dan t dalam sekon. Tentukan amplitudo, periode, frekuensi, panjang gelombang, dan cepat

rambat gelombang tersebut !
 

4. Seutas tali yang panjangnya 2 m, massanya 40 gram ditegangkan dengan gaya 2 N dan salah
satu ujungnya digetarkan. Ternyata pada tali terbentuk gelombang dengan panjang gelombang 50
cm. Hitunglah:
a. cepat rambat gelombang pada tali tersebut !
b. frekuensi sumber gelombang tersebut !
5. Seutas tali yang ditegangkan dengan gaya F dan salah satu ujungnya digetarkan dengan
frekuensi 40 Hz terbentuk gelombang dengan cepat rambat gelombang 50 m/s. Jika panjang tali
4 m dan massanya 25 gram, hitunglah:
a. gaya tegangan pada tali tersebut !
b. panjang gelombang pada tali tersebut !
BUNYI
Gelombang bunyi merupakan gelombang mekanik yang bersifat longitudinal. Menurut
frekuensinya gelombang bunyi dibedakan menjadi 3 yaitu :
a. infrasonic ( f ” 20 Hz )
b. audio (audience ) ( 20 Hz < f < 20.000 Hz )
c. ultrasonic ( f > 20.000 Hz )
Dari ketiga jemis gelombang bunyi tersebut, hanyalah bunyi audio saja yang dapat ditangkap
oleh tilinga manusia.

Cepat rambat Bunyi
Bunyi dapat merambat padaa 3 jenis zat, yaitu zat padat, zat cair, dan gas. Cepat rambat bunyi
tersebut dapat ditentukan dengan persamaan:
a. pada zat padat
E = modulus Young (N/m2)
 = massa jenis zat (kg/m3)
v = cepat rambat bunyi ( m/s )
b. pada zat cair
B = modulus Bulk (N/m2)
 = massa jenis zat (kg/m3)
v = cepat rambat bunyi ( m/s )
c. pada zat gas
 = konstante Laplce
R = konstante umum gas ( R = 8,31 j/molK)
T = suhu mutlak gas ( K )
M = massa molekul gas ( kg/mol)

Contoh Soal 1:
Suatu bunyi yang frekuensinya f = 250 Hz merambat pada zat padat yang memiliki modulus
Young E =108 N/m2 dan massa jenisnya  = 2500 kg/m3. Tentukan :
cepat rambat bunyi
panjang gelombang bunyi

Penyelesaian :
Diketahui : f = 250 Hz, E =1010 N/m2,  =5000 kg/m3
Ditanya : a. v = «?

b.  = «?
Jawab : =200 m/s
 
 
 
 
 
 

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s