2008

3

Getaran dan Gelombang

GETARAN DAN GELOMBANG

A. GETARAN

1. Pengertian Getaran

Gejala getaran banyak kita jurnpai dalam kehidupan sehari-hari. Senar

gitar yang dipetik. beduk yang dipukul, pita suara ketika kita berbicara dan

beban yang diikat pada pegas adaIah contoh benda yang rnemperlihatkan

gejala getaran. Partikel dalam suatu benda juga mengalami getaran.

Getaran didefinisikan sebagai gerak

periodik dengan mcnempuh lintasan yang sama.

Gerak periodik adalah gerak yang dialami benda

secara berulang-ulang dalam selang waktu yang

sama. Perhatikan gambar di samping. Jika bandul

kita simpangkan ke titik B, kemudian kita

lepaskan, bandul itu akan bergerak ke C melalui

A. Dari C, bandul itu akan kembali ke B melalui

A. Dalam hal ini A disebut titik keseimbangan,

sedangkan B dan C disebut titik simpangan. Titik

simpangan terjauh disebut Amplitudo (A). Adapun gerakan dari A-B-A-C-A

disebut satu getaran atau satu periodik.

Perhatikan pula gambar di samping yang

memperlihatkan suatu beban yang terikat pada

pegas. Mula-mula beban berkedudukan di a

(kedudukan setimbang). Bila pegas ditarik

sedikit ke bawah kemudian dilepaskan, maka

beban akan bergetar berulang-ulang antara b dan

c. Beban dikatakan bergetar satu kali bila

Gambar 2

Gambar 1A

B C

2008

3

Getaran dan Gelombang

bergerak dari b ke c, lalu kembali lagi ke b. Jarak dan a ke b atau a ke c

menyatakan amptitudo getaran.

2. Hubungan antara frekuensi dengan periode

Perhatikan tabel hubungan T dan berikut.

Tabel 1

No

.

Periode ( T )

(sekon)

frekuensi ( )

(Hz)

1. 0,50 2,00

2. 0,70 1,42

3. 0,90 1,11

4. 1,10 0,90

5. 1,20 0,83

Dari tabel di samping dapat

dilihat bahwa semakin besar periode

maka semakin kecil frekuensi dan

sebaliknya. Dalam hal ini dapat

dikatakan bahwa periode adalah

kebalikan dari frekuensi, dan

frekuensi adalah kebalikan dari

periode.

Mengingat frekuensi menyatakan banyaknya getaran dalam satu sekon,

sedangkan periode menyatakan waktu yang diperlukan untuk satu kali getaran,

berarti

atau

(1.1)

dengan menyatakan frekuensi dan T menyatakan periode. Satuan frekuensi

dinamakan hertz (Hz) atau getaran/sekon. Hubungan frekuensi dan periode

seperti itu tidak hanya berlaku pada getaran, melainkan juga berlaku pada

gelombang.

Contoh Soal :

Jika frekuensi suatu getaran adalah 20 Hz, tentukan periodenya!

Jawab:

Frehuensi getaran = 20 Hz

Periode T dihitung dengan persamaan (1.1).

2008

3

Getaran dan Gelombang

= = 0,05 s

B. GELOMBANG

1. Pengertian Gelombang

Gelombang adalah getaran yang merambat. Dalam perambatannya

gelombang memindahkan energi dari satu tempat ke tempat yang lain,

sedangkan mediumnya tidak ikut merambat.

2. Macam dan Bentuk Gelombang

Berdasarkan arah getar, gelombang dibedakan atas gelombang

transversal dan gelombang longitudinal. Berdasarkan amplitudo, gelombang

dibedakan atas gelombang berjalan dan gelombang stasioner (diam).

Sedangkan berdasarkan medium perambatan, gelombang dikelompokkan

menjadi gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik. Namun yang

akan dibahas kali ini hanya berdasarkan arah getar.

a) Gelombang Transversal

Gelombang transversal adalah gelombang yang merambat dengan arah

rambatan tegak lurus denga arah getaran. Perhatikan gelombang yang

terbentuk pada tali yang digetarkan naik-turun seperti tampak pada gambar di

bawah ini.

Gambar 3

2008

3

Getaran dan Gelombang

Getaran merambat melalui tali dalam bentuk bukit gelombang,

kemudian diikuti oleh lcmbah gelombang. Bukit dan lembah gelombang

terbentuk akibat gaya dalam tali menentang perubahan bentuk tali. Bila ujung

A digerakkan ke atas, maka bagian tali yang ada didekatnya akan ikut naik.

Gerakan ke atas ini terus berlangsung hingga gaya tidak mampu lagi melawan

perubahan bentuk tali. Tali lalu bergerak ke bawah.

Demikian pula halnya jika ujung (A) digerakkan ke bawah. Bagian tali

dekatnya akan bergerak ke bawah. Dengan demikian, gerakan pada salah satu

titik pada tali itu senantiasa menimbulkan gerakan pada titik yang lain.

Selam perambatan gelombang seolah-olah ada suatu bentuk gelombang yang

berpindah-pindah tempat. Tetapi, sesungguhnya tidak ada suatu titik pun

dalam tali yang berpindah tempat. Yang berpindah hanyalah gerakan tali,

bukan partikel tali.

b) Gelombang Longitudinal

Gelombang longitudinal adalah gelombanmg yang arah rambatnya

sejajar dengan arah getarannya. Bentuk gelombang longitudinal berupa

penjalaran rapatan dan renggangan secara bergantian. Contoh, gelombang

pada slinki dan gelombang bunyi. Perhatikan gambar berikut.

3. Panjang Gelombang

Panjang gelombang ( )

adalah panjang satu bentuk

gelombang. Pada gelombang

transversal panjang gelombang

Renggangan

Gambar 4

Rapatan Renggangan

Gambar 5

Rapatan

2008

3

Getaran dan Gelombang

adalah panjang satu bukit dan satu lembah gelombang. Panjang gelombang

juga dapat didefinisikan sebagai jarak antara dua puncak yang berdekatan,

atau jarak antara dua dasar gelombang yang berdekatan. Tetapi dapat juga

panjang gelombang kita definisikan sebagai jarak antara dua titik sembarang

pada dua bukit yang berdekatan, yang memiliki simpangan yang sama atau

jarak antara dua titik sembarang pada dua lembah yang berdekatan, yang

memiliki simpangan yang sama.

Sedangkan pada gelombang

longitudinal panjang gelombang

didefenisikan sebagai jarak antara

dua pusat rapatan yang berdekatan

atau jarak antara dua pusat

renggangan yang berdekatan. Sedangkan jarak antara pusat rapatan dan pusat

renggangan yang berdekatan adalah setengah panjang gelombang ( ).

4. Periode dan Frekuensi Gelombang

Periode gelombang adalah selang waktu yang dibutuhkan untuk

menempuh satu gelombang penuh, sedangkan frekuensi gelombang adalah

banyaknya gelombang yang terjadi setiap sekon.

Hubungan periode dan frekuensi gelombang dinyatakan sebagai

berikut:

atau (1.2)

dengan menyatakan frekuensi (Hz) dan T menyatakan periode (s).

Gambar 6

2008

3

Getaran dan Gelombang

5. Cepat Rambat Gelombang

Cepat rambat gelombang adalah jarak yang ditempuh gelombang

setiap satuan waktu. Secara matematis,

(1.3)

Dalam hubungannya dengan panjang gelombang, periode, dan frekuensi,

cepat rambat gelombang dirumuskan sebagai berikut:

atau

(1.4)

dengan cepat rambat gelombang (m/s), panjang gelombang (m),

periode (s), dan frekuensi (Hz).

Contoh Soal :

Sebuah gelombang udara yang panjangnya 2,5 meter dihasilkan oleh

sebuah sumber getar. Hitunglah frekuensinya, jika cepat rambat

gelombang tersebut adalah 340 m/s!

Jawab:

Cepat rambat gelombang 340 m/s

Panjang Gelombang 2,5 m

136 /s

= 136 Hz

2008

3

Getaran dan Gelombang

6. Kaitan gelombang dengan peristiwa di alam serta pemanfaatannya

Ada beberapa peristiwa di alam yang berhubungan dengan gelombang

dan sering terjadi dalam kehidupan kita sehari-hari, diantaranya peristiwa kilat

dan guntur, gelombang laut, gempa bumi, radiasi gelombang elektromagnetik,

serta gelombang bunyi.

Adanya peristiwa-peristiwa yang berkaitan dengan gelombang tersebut

dimanfaatkan oleh para ilmuwan dalam berbagai hal. Peristiwa kilat dan

guntur dimanfaatkan dalam pembangkit listrik tenaga kilat, gelombang laut

dimanfaatkan untuk membuat pembangkit listrik tenaga gelombang laut,

radiasi gelombang elektromagnetik yang dikenal sebagai gelombang mikro

dimanfaatkan untuk memasak makanan dengan kompor microwave, serta

gelombang bunyi ultrasonik yang dimanfaatkan pada peralatan USG

(Ultrasonografi) untuk melihat janin dan memeriksa kanker hati, mengukur

kedalaman laut serta mengetahui keberadaan minyak bumi dalam tanah.

2008

3

Getaran dan Gelombang

Kegiatan Siswa : Melakukan Pengamatan

Tujuan:

Menunjukkan bahwa medium tidak

merambat bersama gelombang.

Alat dan Bahan:

Seutas tali jemuran, kertas, dan tiang.

Langkah Kerja:

1. Ikatlah ujung seutas tali pada

tiang, kemudian lakukan usikan

atau getaran pada ujung lainnya

dengan menggerakkan naik turun

secara berulang (Gambar 7).

Amati apa yang terjadi.

2. Tempelkan potongan kertas pada

kedudukan tertentu pada tali.

Apakah potongan kertas tersebut

ikut merambat bersama usikan

menuju ke ujung tali yang

diikatkan pada tiang? Nyatakan

kesimpulanmu (Perhatikan,

potongan kertas mewakili

partikel tali pada suatu posisi

tertentu).

Gambar 7

2008

3

Getaran dan Gelombang

SOAL LATIHAN

1. Perhatikan gambar di samping. Yang dimaksud

satu getaran adalah gerak dari ....

a. A ke B ke C

b. A ke B ke C ke B

c. A ke B ke C ke B ke A

d. B ke C ke B ke A

2. Ampltudo getaran adalah....

a. simpangan dalam suatu getaran

b. jumlah getaran setiap detik

c. posisi partikel terhadap titik seimbangnya

d. posisi terjauh dari partikel terhadap titik seimbangnya

3. Sebuah partikel bergerak bolak-balik melakukan titik seimbangnya

sebanyak 240 kali dalam waktu 0,5 menit. Periode getaran partikel itu

adalah....

a. 0,250 sekon c. 80 sekon

b. 0,125 sekon d. 120 sekon

4. Suatu gelombang merambat dalam suatu medium dengan frekuensi 6 Hz

dan panjang gelombang 4 m. Cepat rambat gelombang tersebut

adalah.....

a. 0,67 m/s c. 2 m/s

b. 1,5 m/s d. 24 m/s

5. Pada suatu medium terjadi gelombang transversal dengan panjang

gelombang sebesar 15 m. Jika periode gelombang tersebut adalah 0,5 s,

maka cepat rambatnya sebesar....

a. 30 m/s c. 7,5 m/s

b. 14,5 m/s d. 0,03 m/s

A B C

2008

3

Getaran dan Gelombang

Tugas individu

ANALISIS MATERI PENGAJARAN FISIKASEKOLAH MENENGAH

GETARAN DAN GELOMBANG

Nama : ImranNim : 061 204 050Kelas : B

JURUSAN FISIKAFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI MAKASSAR2008