Getaran dan gelombang 02

Bab 10 Gelombang dan Bunyi 299

Gelombang dan BunyiBAB 10

A. GetaranB. GelombangC. Apakah Bunyi Itu?D. Ciri-ciri Fisik BunyiE. Pemanfaatan Bunyi

Perception Sound Wave in Submarines

Sumber: http://www.sics.se.

300 IPA SMP Kelas VIII

Peta Konsep


Peta Konsep


Riak-riak air dan bunyi tampaknya dua gejala yang tidak ada keterkaitannya. Dalambab ini kamu akan mempelajari bahwa keduanya memiliki keterkaitan ciri-ciri fisiknya.Setelah mempelajari bab ini, kamu diharapkan mampu mendeskripsikan getaran, yangmenjadi dasar bagi timbulnya gejala gelombang. Selanjutnya kamu akan mempelajari cirifisis gelombang serta berbagai aspek tentang bunyi. Sebagai langkah awal, marilah kitaselidiki apa yang menyebabkan adanya bunyi dengan melakukan Kegiatan Penyelidikanberikut ini.

Pengamatan: Bagaimana panjang penggaris yang menjulur itu mempengaruhi bunyi yang kamudengar? Cobalah menggerakkan penggaris itu sehingga memperoleh bunyi yang berbeda-beda.

Membuat Bunyi dengan Penggaris1. Pegang salah satu ujung penggaris logam tipis, penggaris plastik atau penggaris kayu

dengan kuat di tepi meja. Biarkan ujung lain menjulur sedikit melebihi tepi meja.2. Pelan-pelan tarik ke bawah dan lepaskan ujung penggaris yang bebas. Apakah yang

kamu lihat dan dengar?3. Perpanjanglah ujung penggaris yang menjulur itu, dan ulangi percobaan beberapa kali.

Apakah kamu mendengar bunyi yang berbeda?

Gelombang danBunyi

BAB1 0

Sifat ZatKegiatan Penyelidikan

Sumber: Dok. Penulis.

Dalam buku Jurnal IPA-mu, tulislahparagraf tentang bagaimanamenggerakkan penggaris untukmendapatkan bunyi yang berbeda-beda.


OAB

Seperti yang telah kamu amati dalam KegiatanPenyelidikan, ujung penggaris yang kamu tarik kebawah dan kamu lepaskan tersebut bergetar. Getaranadalah gerak bolak-balik melalui titik kesetimbangan.Perhatikan kursi ayunan yang diduduki seorang anakpada Gambar 10.1. Pada saat kursi ayunan tersebutbelum disimpangkan, posisi kursi ada di titik O. Titik Oini disebut titik kesetimbangan. Apabila kursi itu kamutarik hingga posisi A, lalu kamu lepas, maka kursitersebut akan bergerak bolak-balik melalui titik-titikA,O,B,O,A,O, dan seterusnya. Kursi ayunan tersebutdikatakan bergetar, dan gerak ayunan ini adalah contohgetaran. Contoh getaran yang lain adalah getaran batangpenggaris dan getaran bandul pada ujung pegas.Tunjukkan contoh-contoh lain getaran!

A

Anak dan kursi ayunan akan bergerakbolak-balik, atau bergetar, melalui titik O.

titikkesetimbangan

Gambar 10.1


Getaran A

Kata-kata IPAgetaran

simpanganamplitudoperiodefrekuensiresonansi


Kursi ayunan yang bergetar memiliki kemampuanuntuk bergerak, yakni bergerak bolak-balik. Setiap bendayang memiliki kemampuan untuk bergerak pastilahmemiliki energi. Jadi pada hakekatnya getaran adalahsuatu perwujudan energi. Energi getaran kursi ayunanitu berasal dari energi yang kamu kerahkan untukmenyimpangkan kursi itu dari titik kesetimbangannya.

Amplitudo Suatu GetaranGambar 10.1 dapat disederhanakan menjadi

Gambar 10.2. Titik O adalah titik kesetimbangan.Jarak antara benda yang bergetar dengan titik

kesetimbangan disebut simpangan. Misalkansuatu ketika beban yang bergetar berada di

posisi C, dan jarak CO adalah 3 cm. Makasimpangan getaran pada saat itu adalah 3 cm.

Simpangan terbesar getaran padaGambar 10.2 adalah jarak OA atau OB.Simpangan terbesar ini disebut amplitudosuatu getaran. Misalnya, jarak OB padaGambar 10.2 adalah 5 cm. Maka amplitudogetaran itu 5 cm.

Bagaimana cara yang kamu lakukanuntuk memperbesar amplitudo getaran

itu? Tentu saja kamu harus mengerahkanenergi untuk memperbesar simpangan

maksimum beban itu. Jadi amplitudo suatugetaran berkaitan erat dengan energi getaran

tersebut. Jika amplitudo suatu getaran besar, makaenergi getarannya juga besar. Sebaliknya jika amplitudosuatu getaran kecil, maka energi getarannya juga kecil.

Periode Suatu GetaranPerhatikan lagi bagan getaran ayunan pada Gambar

10.2. Gerakan beban tersebut akan melewati titik-titikA,O,B,O,A,O, dan seterusnya. Yang dimaksud dengan satugetaran adalah satu lintasan tertutup, yakni lintasangerakan yang kembali ke tempat semula. Satu getaran padaGambar 10.2 adalah lintasan beban melalui titik-titik A,O, B, O, A, atau O, B, O, A, O, atau B, O, A, O, B.

Gambar 10.2Bagan getaran ayunan. Menunjukkanapakah jarak OB? jarak OC?

O BA amplitudoCsimpangan


Penggunaan Matematika

Waktu yang diperlukan untuk melakukan satu getarandisebut periode, dilambangkan dengan T. Periode diukurdalam satuan sekon. Misalkan untuk melakukan 1 getarandiperlukan waktu 0,5 sekon, maka T = 0,5 sekon.

Frekuensi Suatu GetaranApabila kamu menggetarkan ujung penggaris yang

menjulur melebihi tepi meja beberapa kali dengan panjangyang berbeda-beda, kamu akan melihat bahwa banyaknyagetaran tiap sekonnya berbeda pula. Banyaknya getaranyang terjadi setiap sekon disebut frekuensi getaran. Besarfrekuensi getaran ujung penggaris tersebut berbeda denganfrekuensi getaran sayap lebah pada Gambar 10.3.

Satuan frekuensi (f) adalah 1/sekon, disebut juga hertzatau Hz, untuk menghormati ilmuwan Jerman HeinrichHertz. Frekuensi 1000 hertz disebut juga 1 kilohertz atau 1kHz.

Hubungan frekuensi dengan periode suatu getaranadalah:

Cermati contoh di bawah ini agar kamu dapat memahamihubungan frekuensi dan periode. Selanjutnya kamukerjakan soal latihan.

Hubungan Frekuensi dan Periode

Soal Contoh:

Sebuah beban pada pegas bergetar dengan periode0,05 sekon. Berapakah frekuensi getaran tersebut?

Langkah-langkah Pemecahan Masalah

1. Apa yang diketahui? periode (T) = 0,05 s.2. Apa yang tidak diketahui? frekuensi (f )

3. Pilih rumusnya:

4. Penyelesaian: = 1/0,05 Hz = 20 Hz.

f =1

T

Gambar 10.3Pada saat terbang, sayap-sayap lebahbergetar dengan frekuensi yang cukuptinggi, hingga kamu dapat mendengarbunyinya.

Gambar 10.4Gaya yang bekerja pada balok yangbergetar.(a) Balok pada posisi setimbang.(b) Ketika pegas teregang, pegas menarik

balok.(c) Ketika pegas mampat, pegas mendorong

balok.

(b)

(c)

(a)

F

F


f =1

T

Soal Latihan:Hitunglah frekuensi sebuahgetaran penggaris j ikaperiodenya 0,02 sekon.

f =1

T


ResonansiPerhatikan orang yang mendorong anak yang sedang

berayun pada Gambar 10.5. Bagaimanakah doronganorang itu, agar amplitudo ayunan bertambah besar?Orang itu harus mendorong ke arah gerak ayunan danmenyesuaikan dorongannya dengan frekuensi ayunan.Peristiwa semacam ini disebut resonansi. Resonansiadalah turut bergetarnya sebuah benda akibat getaranbenda lain. Akibat resonansi berupa membesarnyaamplitudo getaran benda itu.

Peristiwa resonansi berperan penting dalamkehidupan kita. Kamu dapat mendengar bunyi, karenatelingamu beresonansi dengan bunyi itu. Pernahkah

kamu memutar tuner radiomu untuk mencaripemancar radio kesukaanmu? Pada saat ituberarti kamu berupaya agar radiomuberesonansi dengan frekuensi pemancar itu.

Peristiwa resonansi tidak selalumenguntungkan. Pada tahun 1831 sebuahjembatan gantung di Inggris runtuh karenaberesonansi dengan derap sepatu pasukan yangberbaris di atasnya! Perhatikan Gambar 10.10.Jembatan Tahoma di Amerika Serikat runtuhpada tahun 1940 karena jembatan itu beresonansidengan hembusan angin kencang.

Gambar 10.5Agar amplitudo ayunan anak bertambah besar,orang itu harus menyesuaikan dorong-annyadengan frekuensi ayunan itu.

Gambar 10.6Pada tahun 1940 Jembatan Tahoma di AmerikaSerikat runtuh karena jembatan ituberesonansi dengan hembus-an anginkencang

Gaya Pada GetaranTelah kita ketahui bahwa benda yang bergetar akan

bergerak bolak-balik. Kita telah mengetahui pula bahwagaya dapat menyebabkan arah gerak berubah. Gayaseperti apakah yang menyebabkan benda bergetar?

Agar sebuah benda bergetar, pada benda tersebutharus bekerja gaya pemulih. Gaya pemulih adalah gayayang selalu mendorong atau menarik benda ke titikkesetimbangannya. Perhatikan getaran balok pada ujungpegas pada Gambar 10.4. Jika balok berada di kiri titikkesetimbangan, pegas memampat dan mendorong balokke kanan. Sebaliknya jika balok di kanan titikkesetimbangan, pegas meregang dan menarik balok kekiri. Gaya pemulih pada pegas yang bergetar ini berupagaya pegas.


Sumber: http://www.a.abcnews.com/Technology.


MasalahDapatkah kamu menemukan periodedan frekuensi sebuah getaran?Apakah periode sebuah ayunandipengaruhi oleh besaramplitudonya?

HipotesisRumuskan sebuah hipotesisuntuk memperkirakan bagaimanabesar periode ayunan bilaamplitudonya semakin kecil

Alat dan Bahan yang mungkinBandul ayunanPenggarisBenangStopwatch atau arlojiStatif dan klem

Petunjuk KeselamatanHati-hatilah bila menggunakan bendatajam untuk memotong benang. Ikatbandul erat-erat dengan benang.


Merancang Percobaanmu SendiriPeriode dan Frekuensi Getaran SebuahAyunanSeperti yang telah kamu pelajari, setiap getaran memiliki amplitudo danperiode tertentu. Amplitudo suatu getaran menentukan besarnya energigetaran tersebut. Sedangkan periode menunjukkan waktu yang diperlukanuntuk melakukan satu getaran.

Kegiatan 10.1

PERSIAPAN


1. Dalam satu kelompok, sepakatlah dantuliskan rumusan hipotesis kelompok-mu.

2. Susunlah langkah-langkah yang akankamu gunakan untuk menguji hipo-tesismu.

3. Dapatkan alat/bahan yang kamubutuhkan. Rancanglah tabel datanya.

Mengecek Rencana1. Pastikan dalam rencanamu menyer-

takan cara mengukur amplitudogetaran. Putuskan siapa yang bertugasmengukur amplitudo.

2. Pengukuran periode sebaiknyadilakukan dengan mengukur waktuuntuk melakukan 10 getaran dalam

satuan sekon. Apabila waktu ini kamubagi 10, kamu akan dapatkanperiodenya.

3. Pengukuran waktu sebaiknya dimulaiketika bandul sudah mengayun stabil.Putuskan siapa yang bertugasmengukur waktunya.

4. Berapa kalikah sebaiknya pengukuranperiode dengan amplitudo yangberbeda dilakukan?

5. Yakinlah bahwa gurumu menyetujuirencanamu dan kamu telahmemasukkan saran beliau dalamrencanamu

1. Lakukan percobaan sesuai rencana.2. Selama percobaan, tulislah hasil

pengamatanmu.

Analisis dan Penerapan1. Berdasarkan data percobaanmu,

simpulkan apakah periode getaransebuah ayunan itu dipengaruhiamplitudonya?

2. Prediksikan apa yang terjadi denganperiode getaran sebuah ayunan bilaamplitudo ayunan itu berubah.

3. Amplitudo sebuah getaran bandulayunan makin lama makin kecil.Apakah frekuensinya juga semakinkecil? Jelaskan mengapa begitu, atautidak begitu.

MERENCANAKAN PERCOBAAN

MELAKUKAN PERCOBAAN

Selanjutnya

Apa yang terjadi jika panjang talidiubah? Cobalah rancang danlakukan percobaan untukmengetahui pengaruh panjangtali terhadap periode getaransebuah ayunan


Gambar 10.7Jam bandul ini memanfaatkan kenyataanbahwa besar periode ayunan tetap walaupunamplitudonya mengecil.

Jam AntikSeperti yang telah kamu pelajari dalam kegiatan di

atas, periode sebuah ayunan tidak bergantung padabesarnya amplitudo ayunan tersebut. Dengan kata lainwalaupun amplitudo ayunan tersebut mengecil, tetapiperiode ayunan tetap.

Mungkin di rumahmu masih terdapat jam bandulantik yang ada ayunannya, seperti diperlihatkan padaGambar 10.7. Jam ini memanfaatkan prinsip periodeayunan tidak bergantung amplitudo seperti di atas.Akibat gesekan dengan udara dan putaran jarum jam,amplitudo ayunan jam tersebut makin lama semakinkecil. Walaupun amplitudonya mengecil, tetapi periodeayunan jam tersebut tetap, sehingga penunjukanwaktunya relatif tetap. Apabila amplitudonya sudahterlalu kecil, maka pemiliknya memperbesaramplitudonya.

1. Apabila dawai gitar dipetik, bagaimanakah gerakan dawai tersebut?Disebut apakah gerakan semacam itu? Dapatkah kamu memberikancontoh gerakan seperti dawai yang dipetik tersebut?

2. Sebuah beban diikat pada ujung sebuah pegas, sedangkan ujung yang lain dikaitkanpada paku, sehingga pegas menggantung. Beban ditarik 10 cm ke bawah, lalu dilepassehingga bergetar. Setelah 2 sekon kemudian jarak beban dengan titik kesetimbanganadalah 4 cm. Berapakah amplitudo getarannya? Berapakah simpangan getarannya padasaat itu?

3. Apakah yang dimaksud periode dan frekuensi sebuah getaran? Bagaimana hubunganantara periode dan frekuensi suatu getaran? Jika sebuah getaran memiliki periode 0,1sekon, berapakah frekuensi getaran tersebut?

4. Apabila amplitudo getaran sebuah bandul ayunan semakin mengecil, apakah frekuensiayunannya berubah?

5. Berpikir kritis: Jika besar amplitudo ayunan tidak berpengaruh terhadap frekuensinya,mengapa pemilik jam bandul masih perlu memperbesar amplitudonya secara berkala?

Sumber: http://www.22447574. trustpass.alibaba.com.

Intisari Subbab


Apa yang terlintas di dalam benakmu ketika mendengarkata gelombang? Mungkin kamu membayangkangelombang air laut yang silih berganti menghempas pantaiseperti ditunjukkan Gambar 10.8. Benar. Tetapi itu bukanlahsatu-satunya contoh gelombang. Mungkin kamu akan heransaat mengetahui bahwa bunyi dan cahaya adalahgelombang pula. Apakah gelombang itu? Apa yangdibawanya? Bagaimana kita memanfaatkan gelombang?Kita akan mendiskusikan hal-hal itu di dalam subbab ini.

Apakah Gelombang itu?Kamu dapat membuat gelombang pada seutas tali

tambang, seperti Gambar 10.9. Kamu menggerakkan ujungtambang yang kamu pegang ke kiri dan ke kanan,sedangkan temanmu menahan ujung tambang yang lain.Kamu dapat mengamati gelombang yang timbul padatambang dan bergerak menuju temanmu.

Tambang itu merupakan tempat merambatnyagelombang tersebut, disebut medium. Apakah partikelmedium ini turut merambat bersama gelombang? Tambanghanya bergerak bolak-balik pada saat gelombang melintas.Jadi partikel-partikel medium tidak ikut bergerak majubersama gelombang, tetapi hanya bergetar pada saatgelombang melintas.

Gambar 10.8Gelombang air laut. Apa yang dibawa olehgelombang itu?

Sumber: http://www.smh.com.au.

GelombangB

Kata-kata IPAgelombang

mediumgelombang transversal

gelombang longitudinalpuncaklembahrapatan

rengganganamplitudoperiodefrekuensi

cepat rambat gelombang


Gelombang pada tambang itu berasal dari gerakbolak-balik atau getaran tanganmu. Apakah hanyagetaran saja yang dapat menghasilkan gelombang?Perhatikan Gambar 10.10. Misalkan kamu menjatuhkankerikil pada kolam air yang tenang. Kerikil itu akanmenimbulkan usikan pada air, dan usikan tersebutmerambat pada permukaan air dalam bentuk gelombang.Jadi, secara umum gelombang berasal dari sebuah usikan.

Jika saat bergerak tidak membawa partikel-partikelmedium, apa yang dibawa gelombang? Gelombangmembawa energi dari satu tempat ke tempat lain. Ingatlahbahwa gelombang berasal dari gerak usikan, dan bendayang bergerak memiliki energi. Untuk memahamibagaimana gelombang membawa energi, lihatlahGambar 10.11. Apabila kita memberikan energi denganmendorong roboh kotak korek api yang berada di ujung,

Gambar 10.10Kerikil yang dijatuhkan pada air kolam yangtenang me-nimbulkan usikan yang bergerak dipermukaan air dalam bentuk gelombang

Gambar 10.9Membuat gelombang pada tambang.




energi tersebut akan berpindah melalui kotak korek apiyang tertimpa dan menimpa kotak yang lain.

Jadi gelombang adalah usikan yang merambatdengan energi tertentu dari satu tempat ke tempat lain.Gelombang air meneruskan energi melalui air. Gempabumi meneruskan energi yang besar dalam bentukgelombang yang merambat melalui lapisan bumi.Gelombang bunyi meneruskan energi bunyi dari sumberbunyi ke telingamu, gelombang ini akan kamu pelajarilebih mendalam pada Bab selanjutnya. Contoh-contohgelombang yang kita telah bahas ini memerlukan me-dium untuk memindahkan energi. Gelombang-gelombang yang memerlukan medium disebutgelombang mekanik.

Gambar 10.11Segera setelah kotak korek api yangpaling ujung dirubuhkan, kotak itu akanmenimpa kotak di depannya, danseterusnya. Seperti halnya kejadian ini,gelombang dapat bergerakmemindahkan energi pada jarak yangjauh.


Mabuk laut, pertanda gelombang memindahkan energi

Mungkin kamu pernah mendengar atau mengalami sendiri“mabuk laut”. Orang yang mabuk laut (ataupun mabukkarena naik kendaraan) mengalami ketidakcocokantanggapan inderanya dengan kenyataan yang dialamitubuhnya. Ketika orang naik kapal laut, orang itu “diam” didalam kapal. Perasaannya mengatakan bahwa dia “diam”.Akan tetapi, kapal tersebut bergerak naik turun akibatadanya gelombang yang melintas (atau kapal melintasigelombang). Kenyataannya, orang itu “bergerak”. Akibatketidaksinkronan ini, orang tersebut merasa pusing sertamual, dan akhirnya muntah.Sumber: http://www.strangedangers.com.


Gambar 10.13Pada saat gelombang transversal bergerakmaju, medium bergetar tegak lurus denganarah gerak gelombang.

Gambar 10.12Gelombang cahaya dari mataharidapat mencapai bumi walaupunmelewati ruang hampa.

Gelombang Melalui Bendadan Ruang

Seperti yang telah kita diskusikan di atas, gelombangmekanik memerlukan benda-benda sebagai mediumuntuk bergerak. Semua wujud benda (padat, cair, dangas) dapat bertindak sebagai medium.

Sekarang pikirkan cahaya matahari yang dapatsampai ke bumi. Cahaya ini melewati ruang hampa,yakni ruang yang tidak ada partikel-partikel bendasebagai mediumnya. Gelombang yang tidak memerlukanmedium ini disebut gelombang elektromagnetik. Karenatidak bergantung pada keberadaan partikel-partikelbenda, gelombang elektromagnetik dapat menjalardengan atau tanpa adanya medium. Perhatikan Gambar10.12. Cahaya matahari dapat mencapai bumi walaupunmelewati ruang hampa. Cahaya adalah salah satu contohgelombang elektromagnetik.

Jenis-jenis GelombangGelombang Transversal

Perhatikan lagi gambar gelombang tali padaGambar 10.13. Pada saat gelombang bergerak maju, talibergerak bolak-balik (bergetar) dari sisi ke sisi. Arahgerak gelombang ternyata tegak lurus dengan arahgetarnya. Gelombang semacam ini disebut gelombangtransversal. Jadi pada gelombang transversal arah getargelombang tegak lurus dengan arah rambatgelombangnya.

arah getar

arah getar

arah gerak gelombang


Sumber: McLaughin & Thomson, 1997


Bagian-bagian yang mencirikan gelombang transver-sal dapat kamu lihat pada Gambar 10.14. Titik tertinggipada gelombang disebut puncak, dan titik terendahnyadisebut dasar. Gelombang dapat diukur panjanggelombangnya. Panjang gelombang adalah jarak antarasebuah titik pada suatu gelombang dengan titik yangserupa pada gelombang di dekatnya. Sebagai contoh,sesuai Gambar 10.14 panjang gelombang adalah jarakdari puncak ke puncak (jarak AC), atau dari lembah kelembah (jarak BD). Bagaimanakah cara mengukur panjanggelombang dari bagian gelombang yang lain? Panjanggelombang diberi lambang l, diambil dari huruf Yunani,dibaca lamda.

Gelombang laut biasanya dinyatakan denganseberapa tinggi gelombang itu dari permukaan air dikalatenang. Amplitudo adalah jarak dari puncak (ataulembah) gelombang sampai dengan posisi setimbang me-dium. Amplitudo gelombang ini juga diperlihatkan padaGambar 10.14. Amplitudo gelombang menunjukkanbesarnya energi yang dibawa gelombang tersebut.Gelombang yang membawa energi besar memilikiamplitudo besar, dan gelombang yang membawa energikecil memiliki amplitudo kecil pula.

Gelombang LongitudinalBertepuk tanganlah di dekat wajahmu. Apakah kamu

mendengar bunyinya? Apakah kamu dapat merasakanudara yang menerpa wajahmu? Ketika kamu bertepuk

Gambar 10.14Bagian-bagian gelombang transversal.

panjang gelombang ( )


amplitudo

posisi setimbang

puncak

dasar

A C

B D



tangan, kamu menggerakkan partikel-partikel udaramenjauh dari posisi setimbangnya dan membentukgelombang yang kamu dengar sebagai bunyi.Gelombang apakah yang terbentuk?

Misalkan kamu memiliki sebuah pegas yang cukuppanjang (slinki). Pegas itu kamu rentangkan di lantai dantemanmu memegang salah satu ujungnya. Apabilabeberapa gulungan di ujung yang lain kamu rapatkan,lalu kamu lepas, kamu akan melihat pola gelombangyang berbeda dengan yang kita diskusikan sebelumnya.Pola gelombang yang timbul ditunjukkan Gambar 10.15.

Daerah pada pegas yang lebih rapat dibandingsekitarnya disebut rapatan, sedangkan daerah yang lebihrenggang dari sekitarnya disebut renggangan.Gelombang semacam ini disebut gelombang longitudi-nal. Pada gelombang logitudinal arah getar gelombangsejajar dengan arah rambat gelombangnya. Gelombangbunyi yang kamu dengar juga berupa gelombang longi-tudinal.

Sesuai dengan definisi panjang gelombang, makapanjang gelombang pada gelombang longitudinaladalah jarak antara dua rapatan atau dua rengganganyang berdekatan. Perhatikan Gambar 10.16 .

Partikel-partikel pegas tidak ikut merambat bersamagelombang, tetapi hanya bergetar maju mundur saatgelombang melaluinya. Tingkat kerapatan pada pegasmirip dengan amplitudo pada gelombang transversal.Semakin kuat kamu merapatkan pegas, maka energigelombangnya semakin besar.

Gambar 10.15Gelombang longitudinal pada pegas. Perhatikanrapatan dan renggangan yang terbentuk.



Frekuensi GelombangFrekuensi gelombang adalah banyaknya gelombang

yang melewati titik tertentu selama satu sekon. Untukgelombang transversal, satu gelombang dapatditunjukkan oleh satu puncak ke puncak berikutnya.Seperti halnya pada getaran, frekuensi dilambangkandengan f dan dalam SI diukur dalam satuan hertz yangdisingkat Hz.

Frekuensi suatu gelombang bergantung padafrekuensi getar sumbernya. Bayangkan pembuatangelombang pada tali yang pernah kamu lakukan. Jikakamu menggerakkan tanganmu dengan pelan, maka talitersebut bergetar pelan pula. Jika tanganmu bergerakdengan cepat, maka getaran tali tersebut juga cepat.Perhatikan gelombang dengan berbagai frekuensi yangterbentuk pada seutas tali pada Gambar 10.17.

Gambar 10.16Bagian-bagian gelombang longitudinal


rapatan

renggangan

Gambar 10.17Gelombang-gelombang dengan frekuensiyang berbeda pada seutas tali. Gelombangmanakah yang memliki frekuensi lebihbesar?

A

B

A




Gelombang manakah yang memiliki frekuensi lebihbesar, dan manakah yang frekuensinya lebih kecil?Hubungan antara frekuensi dan panjang gelombang kitadiskusikan pada Cepat Rambat Gelombang.

Cepat Rambat GelombangPernahkah kamu memperhatikan kilat dan bunyi

guntur? Seperti halnya Gambar 10.18, kamu mendengarbunyi guntur beberapa detik setelah kilat terlihat.Walaupun guntur dan kilat timbul dalam waktu yangsama, kamu melihat kilat lebih dulu karena cahayabergerak jauh lebih cepat daripada bunyi. Gelombangyang berbeda bergerak dengan cepat rambat yangberbeda pula. Cepat rambat gelombang dilambangkandengan v, dalam SI diukur dalam satuan m/s.

Ingatlah kembali bahwa untuk benda yang bergerakdengan kecepatan tetap, kecepatan adalah perpindahandibagi waktu, atau

Jika gelombang itu menempuh jarak satu panjanggelombang (l), maka waktu tempuhnya adalah periodegelombang itu (T), sehingga rumus di atas dapat ditulis

Karena , dengan mengganti T rumuskecepatan itu, cepat rambat gelombang dapatdirumuskan

Gambar 10.18Kamu akan melihat kilat terlebih dulu,baru kemudian mendengar bunyiguntur, karena cepat rambat cahayajauh lebih besar daripada cepat rambatbunyi.

Sumber: pmr.penerangan.gov.my.

T =f

v =

v =st


v = f cepat rambat = frekuensi panjang gelombang

Bagaimanakah jika kamu membuat gelombang talidengan frekuensi yang berbeda? Kamu akan menemukanjika frekuensi gelombang tali diperbesar, ternyatapanjang gelombangnya mengecil. Mengapa? Dalam me-dium yang sama, cepat rambat gelombang adalah tetap.Misalkan cepat rambat gelombang pada tali adalah 12m/s. Jika frekuensi gelombang 4 Hz, maka panjanggelombangnya 3 m (4 Hz 3 m = 12 m/s). Namun jikafrekuensi gelombangnya diperbesar menjadi 6 Hz, makapanjang gelombangnya mengecil menjadi 2 m (6 Hz 2 m =12 m/s). Apa yang terjadi jika frekuensi gelombangnyadiperkecil?

Pada Gambar 10.19, terlihat pelangi yang terdiri dariberbagai warna. Apakah frekuensi setiap warna tersebutsama?

Dalam Lab Mini 10.1, kamu dapat berlatihmembandingkan gelombang transversal secaramatematis. Soal-soal contoh berikut ini memperlihatkanbagaimana kamu dapat menggunakan persamaan cepatrambat gelombang untuk menemukan besaran yangbelum diketahui.

Gambar 10.19Pelangi berupa gelombang elektromagnetik dengan frekuensi yang berbeda-beda.

Sumber: http://www.yulian.firdaus.or.id.

Lab Mini 1.2

Bagaimanamembandingkangelombang-gelombangtransversal?

1. Gambarlah gelombangtransversal dengan tigapanjang gelombang utuh.

2. Tandailah amplitudo,puncak gelombang, dandasar gelombangnya.

3. Dengan menggunakanpenggaris, ukurlahamplitudo dan panjanggelombangnya.

4. Dalam kelompokmu,urutkan gelombang-gelombang kalian daripanjang gelombangterbesar ke panjanggelombang terkecil.Kemudian urutkan puladari amplitudo paling besarke amplitudo paling kecil.

Analisis1. Misalkan semua

gelombang itu bergerakdengan cepat rambat 20cm/s. Hitung frekuensigelombangmu.

2. Urutkan gelombang-gelombangmu darifrekuensi tertinggi kefrekuensi terendah


Soal ContohGelombang timbul pada kolam. Panjang gelombangnyaadalah 32 cm, dan frekuensi gelombangnya 2,0 Hz.Berapakah cepat rambat gelombang itu?Diketahui: panjang gelombang, = 32 cm = 0,32 m

frekuensi, f = 2,0 Hz

Ditanya: cepat rambat(v)Rumus: v = f x Penyelesaian: v = f x

= 2,0 Hz x 0,32 m = 0,64 m/s.

Soal ContohGempa bumi dapat menghasilkan t iga macamgelombang. Salah satunya adalah gelombang transver-sal yang disebut gelombang tipe S. Gelombang Sbergerak dengan cepat rambat 5000 m/s. Panjanggelombangnya 417 m. Berapakah frekuensi gelombangtersebut?

Diketahui: cepat rambat, v = 5000 m/s panjang gelombang, = 417 m

Ditanya: frekuensi (f)Rumus: v = f x sehingga f =

Penyelesaian: f = =


Soal Latihan1. Sebuah gelombang pada tali

memiliki panjang gelombang1,2 m dan frekuensi 4,5 Hz.Berapa cepat rambatgelombang itu?

Soal Latihan2. Sebuah seruling menghasil-

kan gelombang bunyi denganpanjang gelombang 0,20 mdan cepat rambat 340 m/s.Berapakah frekuensinya?

v

v= 12 Hz

5000 m/s 417 m


Gambar 10.20Kamu dapat menikmati cahaya bulanpurnama, karena cahaya mataharidipantulkan oleh permukaan bulan.

Gambar 10.21Seberkas sinar laser laser dipantulkan olehtiga cermin yang berbeda.

Pemantulan GelombangKamu mungkin telah terbiasa dengan

peristiwa pemantulan gelombang dalamkehidupan sehari-hari. Sebagai contoh, padasaat kamu melihat cermin, kamu memanfaatkanpemantulan cahaya untuk melihat dirimusendiri.Pada saat kamu ke pantai, kamu dapatmelihat gelombang air laut terpantul olehtebing di tepi pantai. Ruang konser dan teaterdirancang menggunakan pemantulan untukmembuat bunyi terdengar lebih kuat.Perhatikan Gambar 10.20. Kamu dapatmenikmati sinar bulan di malam hari, karena

permukaan bulan memantulkan sinar matahari.

Peristiwa pemantulan diperlihatkan dengan jelasoleh Gambar 10.21. Seberkas cahaya laser dipantulkanoleh tiga cermin, lalu memasuki sebuah botol.

Pemantulan gelombang adalah membaliknyagelombang setelah mengenai penghalang. Dapatkahkamu memberikan contoh-contoh lain peristiwapemantulan gelombang? Dalam Kegiatan 10.2, kamudapat berlatih mengamati ciri-ciri pemantulangelombang tali.

Sumber: Bakalian, et al., 1994.

Sumber: http://www.nightskyinfo.com.


Merancang Percobaanmu SendiriPemantulan Gelombang TaliSemua gelombang membawa energi dari satu tempat ke tempat lain.Bagaimanakah kamu dapat membuat gelombang pada tali? Apa yangterjadi pada gelombang itu bila mengenai penghalang tetap? Dalamkegiatan ini kamu akan membuat gelombang pada tali dan mengamaticiri-ciri gelombang itu.

MasalahBesaran-besaran gelombang manakah yangdapat kamu pengaruhi ketika membuatgelombang transversal pada tali? Apayang terjadi pada gelombang itu jikamengenai penghalang tetap?

Membuat HipotesisBuatlah hipotesis untuk memperkirakanperilaku gelombang pada tali padakeadaan seperti yang digambarkan di atas.

TujuanMerancang percobaan untuk mengujiperilaku gelombang transversal padatali.Mengamati apa yang terjadi padagelombang transversal bila gelombangitu mengenai penghalang tetap

Alat dan Bahan yang Diperlukantambang plastikpenggaris meteranstopwatch


Kegiatan 10.2

PERSIAPAN


1. Dalam satu kelompok, sepakatilah dantuliskan rumusan hipotesis kelompokkamu.

2. Susunlah langkah-langkah yang akankamu gunakan untuk mengujihipotesismu.

3. Siapkan alat/bahan yang kamubutuhkan. Rancanglah tabel datanya.

Mengecek Rencana1. Dua orang dalam kelompokmu

seharusnya duduk di lantai denganmemegang ujung-ujung tali yangteregang di antara mereka. Tentukansiapa yang menjadi pembuatgelombang.

2. Pembuat gelombang se-harusnyamenggerakkan ujung tali ke sampingdengan cepat untuk membuat sebuahgelombang transversal. Bagaimanacara lain untuk membuat gelombangtransversal?

3. Apa yang akan kamu lakukan untukmengubah amplitudo gelombang?

4. Bagaimana kamu akan menggerakkanujung talimu untuk menguji hubunganantara frekuensi dengan panjanggelombang?

5. Yakinlah bahwa gurumu menyetujuirencanamu dan kamu telahmemasukkan saran beliau dalam rencanakamu.

1. Lakukan percobaan sesuai rencana.2. Selama percobaan, tulislah hasil

pengamatanmu.

Analisis dan Penerapan1. Bagaimanakah cara kamu mengubah

amplitudo gelombang? Apakahamplitudo tetap sama selamagelombang merambat sepanjang tali?Jelaskan mengapa begitu ataumengapa tidak begitu.

2. Prediksikan apa yang terjadi ketikagelombang mengenai penghalangtetap.

3. Simpulkan bagaimana kamu dapatmembuat gelombang dengan frekuensiyang lebih besar. Jelaskan hubunganantara frekuensi dan panjang gelom-bang.

MERENCANAKAN PERCOBAAN

MELAKUKAN PERCOBAAN


Gempa dan Tsunami

Pada tanggal 26 Desember 2004 terjadi gempaberkekuatan 6,8 skala Richter dengan pusat gempa terletakdi dasar Samudera Hindia. Gempa tersebut memicuterjadinya tsunami yang menghempas Aceh dan Nias diIndonesia, Malaysia, Pantai Pukhet di Thailand, sertaAndaman dan Nicobar di Bangladesh. Apakah tsunami itu?Bagaimana kita dapat menghindarinya?

Tsunami berasal dari bahasa Jepang yang berartiOmbak Pelabuhan. Tsunami, seperti terlihat dalam Gambar10.22, terjadi karena adanya gejolak di bawah permukaanlaut, seperti gempa bumi dan letusan gunung berapi.Kekuatan yang dihasilkan gempa bumi tadi menciptakandua gelombang besar yang terbelah dua. Satu mengarah ketengah laut dan satu mengarah ke daratan. Sebagian besartsunami tidak menghasilkan ombak besar yang pecah dipantai. Tapi menghasilkan gelombang yang amat cepat dankuat hingga membuat permukaan laut pasang dengansangat cepat. Di laut dalam, gelombang kecepatangelombang tsunami bisa mencapai 700 km per jam tapi

Gambar 10.22Gelombang pasang tsunami yangmenyerang sebuah pantai.

Sumber: http://www.urbanlegends.about.com.


Gambar 10.24Citra satelit Banda Aceh sebelum tsunami (kiri) dansesudah tsunami (kanan).

Sumber: http://www. putraaceh.multiply.com.Sumber: http://www. putraaceh.multiply.com.

ketinggiannya hanya beberapa puluh sentimetersaja. Sedangkan tsunami yang mengarah kedaratan, kecepatannya berkurang namunketinggiannya semakin meningkat. Peristiwa inidapat kamu bayangkan seperti Gambar 10.23.

Daerah-daerah di Indonesia termasukkategori daerah rawan tsunami, karena berupakepulauan dan berada di pertemuan lempengEurasia, Hindia-Australia, dan lempeng Pasifik.Daerah-daerah tersebut antara lain daerah kepalaburung Papua, Nabire, Wamena, Sepanjangpantai selatan Jawa dan Bali, Lampung, danpantai barat Sumatera. Akibat tsunami di Acehdapat kamu lihat dalam Gambar 10.24. Untukmenghindar dari tsunami, kamu dapatmempelajari kemudian mengikuti panduan disamping.

Selain dapat menimbulkan tsunami, gelombanggempa bumi itu sendiri bersifat merusak, seperti Gambar10.25. Kekuatan gempa diukur dalam skala Richter. Setiap

peningkatan satu angka pada skalaRichter menunjukkan adanya pening-katan amplitudo gelombang gempasebesar 10 kali.

Bagaimana menghindar dari tsunami?Pada saat ini pemerintah sedang membangun sistemperingatan dini tsunami. Beberapa cara berikut dapatmembantu kita untuk menyelamatkan diri dari bencanatsunami.1. Bila kamu merasakan adanya gempa, segeralah

menjauh dari pantai.2. Bila sedang di pantai dan melihat air laut surut

dengan cepat dan tidak wajar, segeralahmeninggalkan pantai. Mungkin pada saat itu adaikan yang menggelepar-gelepar, yang menggodakita untuk mengambilnya, namun jangan hiraukan.Segeralah meninggalkan pantai dan mencaritempat yang lebih tinggi.

Gambar 10.23Proses terjadinya tsunami oleh gempatektonik.

Sumber: http://www.bmg.go.id.


1. Buatlah sketsa gelombang transversal dan tandailah puncak, lembah,panjang gelombang, dan amplitudonya.

2. Apa hubungan antara frekuensi dan panjang gelombang pada gelombang air?3. Sebuah gelombang bergerak dengan kelajuan 4,0 m/detik dan memiliki frekuensi 3,5

Hz. Berapakah panjang gelombangnya?4. Berpikir Kritis: Kamu telah mempelajari gerak getaran, misalnya pada ayunan.

Bagaimana gerak ayunan ini mirip dengan gerak gelombang transversal?

Gambar 10.25Bumi mengalami ratusan kali gempa setiap harinya,tetapi sebagian besar terlalu kecil untuk dapat diamati.Sebuah gempa berkekuatan 7,3 skala Richtermengguncang kota Bengkulu, 6 Juni 2000, danmerobohkan rumah-rumah di kota itu.

Sumber: Surya, 7 Juni 2000.

Intisari Subbab

Kamu menyukai siaran pemancar radio yang berfrekuensi 10,1MHz (megahertz), sedangkan temanmu menyukai siaran yangberfrekuensi 9,8 MHz. Gelombang radio adalah gelombangelektromagnetik, bergerak dengan cepat rambat 3 x 108 m/s.Bandingkan, dari kedua pemancar itu, panjang gelombang manayang lebih besar.


Bina KeterampilanMembandingkan dan MembedakanGunakan Gambar 10.14 dan penjelasan pada Subbab ini untukmembandingkan frekuensi, amplitudo, dan panjang gelombang sebuahgelombang. Besaran manakah yang bergantung pada energi? Besaranmanakah yang bersatuan meter? Besaran manakah yang bergantung padabanyaknya gelombang?

Getaran dan gelombang 02

Documents

Transcript of Getaran dan gelombang 02