Tugas Gelombang

Gelombang

Gelombang adalah gejala rambatan dari suatu getaran/usikan. Gelombang akan terus terjadi apabila sumber getaran ini bergetar terus menerus.Gelombang membawa energi dari satu tempat ke tempat lainnya.

1.    Jenis – jenis Gelombang

Jenis gelombang berdasarkan arah rambat dan arah getar

Berdasarkan arah rambat dan arah getarnya, gelombang dapat dibagi menjadi dua. Pertama, gelombang transversal yaitu gelombang yang arah rambat tegak lurus pada arah getarnya. Contohnya gelombang air, tali dan cahaya. Kedua, gelombang longitudinal yaitu gelombang yang arah rambat dan arah getarnya sejajar. Contohnya gelombang pegas dan bunyi. Contohnya gelombang pegas dan bunyi. Perbedaan kedua gelombang ini dapat kalian lihat pada Gambar dibawah .

Jenis-jenis gelombang (a) gelombang longitudinal, (b) gelombang transversal.

A . Gelombang Transversal adalah gelombang yang arah rambatannya tegak lurus terhadap arah getaran, misalkan gelombang pada dawai dan permukaan air. Jika suatu dawai kita bentangkan dan pada salah satu ujungnya kita getarkan secara tegak lurus terhadap bentangan dawai, maka gelombang akan merambat ke ujung yang lain membentuk gelombang sinus atau transversal seperti yang terlihat pada gambar dibawah ini.

-          Panjang gelombang. Satu panjang gelombang pada gelombang pada gelombang transversal terdiri dari satu lembah dan satu bukit gelombang. Pada gambar, a-c-e adalah satu gelombang. Begitu pula dengan b-d-f dan d-f-h. Besaran ini disimbolkan dengan dan dinyatakan dengan satuan meter (m). Satuan ini sama seperti satuan jarak pada bahasan tentang gerak. Bukit gelombang ditunjukan oleh a-b-c atau e-f-g.

-          Puncak gelombang. Ditunjukan oleh b atau f

-          Dasar gelombang. Ditunjukan oleh d atau h

-          Lembah gelombang. Ditunjukan oleh c-d-e atau g-h-i-.

-          Amplitudo, yaitu jarak terjauh titik getar dari posisi keseimbangannya. Pada gambar, amplitudo gelombang ditunjukan oleh bb’.

B .  Gelombang Longitudinal

Gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah getarnya searah (paralel) dengan arah rambatannya. Contohnya gelombang pada pegas (slinki) dan gelombang cahaya. Ketika slinki di gerakkan kedepan dan kebelakang, maka pada slinki akan terbentuk rapatan-rapatan dan renggangan-renggangan seperti yang ditunjukkan pada gambar. Pada gelombang longitudinal, satu panjang gelombang adalah jarak yang sama dengan satu rapatan dan ditambah satu renggangan. Ciri yang dimiliki gelombang longitudinal, terdapat rapatan dan renggangan dan satu panjang gelombang adalah jarak yang sama dengan satu rapatan ditambah satu renggangan.

·         Periode Gelombang

Periode adalah waktu yang diperlukan untuk melakukan satu gelombang. Periode dilambangkan T, dan dalam Sistem Internasional (SI), satuannya adalah detik (s).

·         Frekuensi Gelombang

Frekuensi adalah jumlah gelombang yang terbentuk selama satu detik. Frekuensi dilambangkan dengan f. Dalam Sistem Internasional (SI), satuan frekuensi adalah Hertz (Hz).

·         Cepat Rambat Gelombang

Cepat rambat gelombang adalah jarak yang ditempuh oleh gelombang selama satu detik. Cepat rambat gelombang dilambangkan dengan v, dan dalam Sistem Internasional (SI), satuannya adalah m/s.

Hubungan antara cepat rambat gelombang (v), panjang gelombang (λ), periode (T), dan frekuensi (f) adalah:

Jenis gelombang berdasarkan medium rambat

a. Gelombang Mekanik

Gelombang mekanik adalah gelombang yang dalam proses perambatannya memerlukan medium (zat perantara) . Artinya jika tidak ada medium, maka gelombang tidak akan terjadi. Contohnya adalah Gelombang Bunyi yang zat perantaranya udara, jadi jika tidak ada udara bunyi tidak akan terdengar.

b. Gelombang Elektromagnetik

Gelombang Elektromagnetik adalah gelombang yang dalam proses perambatannya tidak memerlukan medium (zat perantara). Artinya gelombang ini bisa merambat dalam keadaan bagaimanapun tanpa memerlukan medium. Contohnya adalah gelombang cahaya yang terus ada dan tidak memerlukan zat perantara.

2.    Sifat – sifat Gelombang

a.  Pemantulan Gelombang (Refleksi)

Untuk mengamati pemantulan gelombang dapat dilakukan dengan menempatkan balok kaca atau logam pada tangki riak sebagai penghalang gelombang yang mempunyai muka gelombang lurus. Sinar gelombang tersebut akan dipantulkan pada saat mengenai dinding penghalang tersebut. Dalam pemantulan gelombang tersebut berlaku hukum pemantulan gelombang yaitu :

• sudut datang gelombang sama dengan sudut pantul gelombang, dan
• gelombang datang, gelombang pantul, dan garis normal terletak dalam satu bidang datar.

b    . Pembiasan Gelombang (Refraksi)

Untuk mempelajari pembiasan gelombang dapat dilakukan dengan menempatkan balok kaca/logam pada tangki riak yang seluruhnya berada di dalam air, sehingga akan membedakan kedalaman permukaan air dalam tangki riak. Hal ini untuk menggambarkan adanya dua medium rambatan gelombang, permukaan dalam menggambarkan medium yang rapat dan permukaan air yang dangkal menggambarkan medium yang kurang rapat. Sinar gelombang yang melewati bidang batas antara kedalaman air terlihat dibelokkan/dibiaskan di mana front gelombangnya menjadi lebih rapat. Hal ini menunjukkan adanya perubahan panjang gelombang, akan tetapi frekuensinya tetap yaitu sama dengan frekuensi sumber getarnya. Dalam pembiasan gelombang berlaku hukum pembiasan yang menyatakan :

“Perbandingan sinus sudut datang dengan sinus sudut bias merupakan bilangan tetap”

Secara umum sering dituliskan :

dengan :

i = sudut datang gelombang (derajat atau radian)
r = sudut bias gelombang (derajat atau radian)
λ1 = panjang gelombang pada medium 1 (m)
λ2 = panjang gelombang pada medium 2 (m)
v1 = cepat rambat gelombang pada medium 1 (m/s)
v2 = cepat rambat gelombang pada medium 2 (m/s)
n1 = indeks bias medium 1
n2 = indeks bias medium 2
n2.1 = indeks bias relatif medium 2 terhadap medium 1

b.      Interferensi Pada Gelombang

 

Untuk menunjukkan gejala interferensi gelombang dapat dipergunakan dua sumber getar berbentuk bola atau sumber getar berupa keping/plat yang diberi dua lubang/celah di mana celah tersebut dapat dianggap sebagai sumber getaran (gelombang). Untuk mengamati gejala interferensi gelombang agar teramati dengan jelas, maka kedua gelombang yang berinterferensi tersebut harus merupakan dua gelombang yang koheren. Dua gelombang disebut koheren apabila kedua gelombang tersebut memiliki frekuensi dan amplitudo yang sama serta memiliki selisih fase yang tetap/konstan.

Ada dua sifat hasil interferensi gelombang, yaitu interferensi bersifat konstruktif dan destruktif. Interferensi bersifat konstruktif artinya saling memperkuat, yaitu saat kedua gelombang bertemu (berinterferensi) memiliki fase yang sama. Sedang interferensi bersifat destruktif atau saling melemahkan jika kedua gelombang bertemu dalam fase yang berlawanan.Gambar diatas menunjukkan pola interferensi yang ditunjukkan tangki riak, di mana garis tebal/tidak terputus adalah hasil interferensi yang bersifat konstruktif, sedangkan garis putusputus menunjukkan interferensi yang bersifat destruktif.

c.     . Difraksi Gelombang

 

Untuk menunjukkan adanya difraksi gelombang dapat dilakukan dengan meletakkan penghalang pada tangki riak dengan penghalang yang mempunyai celah, yang lebar celahnya dapat diatur. Difraksi gelombang adalah peristiwa pembelokan/penyebaran (lenturan) gelombang jika gelombang tersebut melalui celah. Gejala difraksi akan semakin tampak jelas apabila lebar celah semakin sempit. Dengan sifat inilah ruangan dalam rumah kita menjadi terang pada siang hari dikarenakan ada lubang kecil pada genting. Serta suara alunan musik dari tape recorder dapat sampai ke ruangan lain, meskipun kamar tempat tape tersebut pintunya tertutup rapat.

3.    Gelombang Berjalan.

Gelombang berjalan merupakan  jenis gelombang yang memiliki sifat amplitudo yang sama pada setiap titik yang dilalui.

       p            X            q  

Gelombang berjalan memiliki persamaan :

y = A sin (ωt – kx) .

Persamaan ini didapat dari persamaan umum gelombang yaitu y= A sin ωt dan   ω = 2π/ T.

Sehingga y = A sin (2π t/T). Dari persamaan y = A sin (2π t/T), yang dimaksud t  adalah waktu. Karena gelombang berjalan mengalami perubahan kecepatan, jarak dan waktu sehinnga dapat diambil kesimpulan persamaan gelombang y = A sin (2 π (t2-t1)/T) , kemudian

t2 = x/v, sehingga

y = A sin 2πt/T – 2πx/T.v                     karena v = λ.f , v =   λ/T  maka λ = T.v

y = A sin 2πt/T – 2π.x/ λ                      k = konstanta gelombang = 2π/ λ   ,

y = A sin 2πt/T – kx

y = A sin (ωt – kx) .

Gelombang Stasioner.

Gelombang Berjalan merupakan jenis gelombang yang memiliki amplitudo yang berubah – ubah antara nol sampai nilai maksimum tertentu.

Gelombang stasioner dibagi menjadi dua, yaitu gelombang stasioner akibat pemantulan pada ujung terikat dan gelombang stasioner pada ujung bebas.

Persamaan umum gelombang Stasioner :

Karena gelombang stasioner terdiri lebih dari satu gelombang baik yang dapat maupun terpantul maka persamaannya mengalami berbagai perubahan .

y1= A sin 2π/T (t- (l-x)/v) untuk gelombang datang,

y2= A sin 2π/T (t- (l+x)/v+ 1800) untuk gelombang pantul

untuk gelombang stasioner dengan ujung terikat :

y = 2 A sin kx cos ωt    .

untuk gelombang stasioner dengan ujung bebas :

y = 2 A cos kx sin ωt.

Kejadian Pemanfaatan Gelombang Stasioner :

1.     Dawai gitar.

Saat memetik dawai maka terjadi sebuah gelombang dan kemudian dipantulkan pada ujung dawai yang terikat pada kedua ujungnya.

2.     Permukaan Kulit Gendang atau Drum.

Ketika kita memukul sebuah gendang maka timbulah gelombang stasioner yang mengalami superposisi dan pemantulan gelombang pada ujung permukaan gendang.

3.     Gelombang Radio dan Telepon Seluler.

Pada pemancar radio atau sinyal telepon seluler, gelombang dikirim dari stasiun pemancar ke stasiun pemancar lain sehingga terjadi pemantulan dan superposisi gelombang.

4.     Gelombang Air Laut.

Gelombang air laut adalah jenis gelombang tetap atau stasioner dan mengalami pemantulan ujung bebas. Gelombang air laut akhir-akhir ini sering dimanfaatkan sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang. Hal ini memanfaatkan gerak air laut untuk menggerakan motor dengan sistem fluida hidrolik.

Peralatan Pembangkit Gelombang Stasioner :

1.     Osilator.

Alat Osilator adalah jenis alat yang dimanfaatkan dalam membangkitan gelombang Radio. Pada Osilator terdapat rangkaian elektronika yang dapat membangkitkan muata-muatan listrik yang nantinya muatan-muatan tersebut menghasilkan gelombang.

Sumber :

http://mayaerna.blogspot.co.id/2013/05/bagian-2-jenis-jenis-gelombang_20.html

http://fisikazone.com/gelombang/

http://www.softilmu.com/2014/08/pengertian-dan-macam-macam-gelombang.html

http://fisikazone.com/sifat-sifat-gelombang/