Kelompok I Fisika A

Dia Fajar Wati Ningsi

Devi Dina Mardiana

Ayu Jumrah Lestari

Azrar Mubarak

Ambotaang

JURUSAN PENDIDIKAN FISIKA

FAKULTAS TARBIYAH DAN KEGURUAN

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI ALAUDDIN MAKASSAR

2013

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah berkat rahmat dan tauhitnyalah, sehingga kami dapat menyelesaikan

penyusunan makalah ini yang membahas secara ringkas mengenai makalah Gelombang dan

Optik.

Kami menyadari bahwa dalam pembuatan makalah ini masih banyak terdapat kekurangan

dan kekeliruan baik dalam penulisan maupun penggunaan kata dan tata bahasa. Untuk itu, kami

mengharapkan adanya masukan baik itu berupa kritik maupun saran demi perbaikan makalah ini,

akhirnya kami berharap mudah-mudahan makalah ini dapat bermanfaat buat kita semua dan

menjadi sebuah penunjang atau pendorong bagi kita semua agar lebih baik dari sebelumnya

AAMIIN.

Makassar, april 2013

Penyusun

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Jatuhkan sebuah batu di atas kolam, maka akan terlihat lingkaran-lingkaran kecil

terbentuk di tempat jatuhnya batu. Selanjutnya, lingkaran-lingkaran kecil tersebut melebar

menjauhi titik pusatnya. Jika terdapat sehelai daun di atas permukaan air, lingkaran-lingkaran

tadi dapat menggerakkan daun tersebut turun naik.

Akustik merupakan salah satu bidang atau instrumen Kelautan yang mendekteksi target di

permukaan, kolom perairan dan dasar perairan dengan memanfaatkan gelombang suara sebagai

medianya. Dalam mendekteksi target, akustik menerapakn teori gelombang suara dan

perambatannya dalam suatu medium, khususnya medium elastis seperti air.

Bunyi, sebagai alat pendekteksi, memerlukan media elastis dalam perambatannya. Media

tersebut dapat berupa benda gas, padat, maupun cair. Setiap bunyi yang merambat di media itu,

memiliki kecepatan sendiri tergatung pada kerapatan medium itu. Artinya, bunyi (suara)

merupakan gelombang mekanik yag memerlukan media dalam perambatanya.

Untuk itu, sebelum membahas terlalu jauh tentang akustik dan prinsip-prinsipnya, kita

perlu memahami terlebih dahulu perihal perambatan gelombang, terutama gelombang bunyi

pada beberapa medium (gas, padat dan cair). Dalam dunia akustik, medium perambatan

gelombang yang paling berperan ialah zat cair.

Maka dapat disimpulkan bahwa gelombang merupakan perambatan dari suatu getaran.

Dalam perambatannya, gelombang memindahkan energi. Berdasarkan sumber getarnya, tanpa

disertai dengan perpindahan medium perantaranya, gelombang dibagi menjadi dua yaitu

gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik. Gelombang mekanik adalah gelombang

yang sumbernya berasal dari getaran suatu benda yang menganggu medium sekitarnya. Contoh

gelombang mekanik yaitu gelombang bunyi, gelombang tali, gelombang pegas dan gelombang

pada permukaan air. Adapun gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang sumbernya

berasal dari getaran partikel bermuatan yang menimbulkan perubahan medan magnetik dan

medan listrik.

Dalam makalah ini, akan dibahas tentang gelombang pada tali, deskripsi gelombang,

gelombang pada permukaan air, gerak medium pada gelombang air, gelombang bunyi, dan

gelombang elektromagnetik.

BAB II

PEMBAHASAN

A. Deskripsi Gelombang

Gelombang merupakan suatu getaran (gangguan) yang merambat. Sedangkan getaran

itu sendiri merupakan gerakan bolak-balik dalam suatu interval waktu tertentu. Gelombang

berbeda dengan materi. Selama perambatannya (selama menjalar), gelombang hanya

memindahkan energi, sementara materi selama berpindah selalu memindahkan massa dan

energinya.

Misalnya saja kita meletakkan sebuah gabus di permukaan air yang datar, kemudian

sebuah batu dijatuhkan tidak jauh dari gabus itu. Batu jatuh di permukaan air berperan

sebagai pengganggu (pemberi usikan) sehingga munculah gelombang permukaan air yang

merambat menjauhi tempat usikan itu. Gelombang yang merambat itu hanya memindahkan

energi saja tanpa menggeser medium gelombangnya, yaitu air. Hal itu dibuktikan, gabus

yang semula diam kemudian bergerak naik-turun, namun tidak hanyut.

Berdasarkan medium rambatnya, gelombang terbagi atas gelombang mekanis dan

gelombang elektromagnetik. Gelombang elektromagnetik merupakan gelombang yang dapat

merambat baik melalui media maupun tanpa media. Sedangkan gelombang mekanis ialah

gelombang yang hanya dapat merambat melalui medium. Gelombang mekanis biasanya

merambat melalui media elastis, seperti gas, zat padat, ataupun zat cair. Media elastis ialah

suatu medium yang dapat mengalami deformasi.

Gelombang mekanis ditimbulkan oleh adanya pergeseran energi dari sumber getaran

dari kedudukan normalnya. Karena sifat elastis medium, maka gangguan tersebut akan

ditransmisikan (dipindahkan) dari suatu lapis ke lapis berikutnya. Sebagai akibatnya,

gangguan atau gelombang ini akan bergerak maju melalui medium tersebut, sedangkan

medium itu sendiri tidak secara keseluruhan bersama-sama gerak gelombang tersebut, namun

bagian medium tersebut hanya berosilasi di dalam jalan yang terbatas. Gelombang akan

membuat objek bergerak, yang berarti gelombang memindahkan energi (tenaga) ke

benda/objek. Setelah gangguan (gelombang) ini lewat, keadaan medium akan kembali ke

keadaan semula seperti sebelum gangguan ini datang.

Berdasarkan arah getar terhadap arah rambatnya gelombang mekanik terbagi lagi

menjadi gelombang transversal dan gelombnag longitudinal. Gelombang transversal

merupakan gelombang yang arah getarnya tegak lurus dengan arah rambatnya. Sedangkan di

dalam gelombang longitudinal, partikel medium bergetar di dalam arah yang sama seperti

arah di dalam mana gelombang itu sendiri dijalarkan. Artinya gelombang longitudinal akan

merambat searah (sejajar) dengan arah getarnya.

Misalnya, sebuah tali horizontal dibuat berosilasi bolak-balik di sebuah ujung, maka

sebuah gelombang transversal akan berjalan sepanjang tali tersebut. Gangguan bergerak

sepanjang tali tetapi partikel-partikel tali bergetar di dalam arah yang tegak lurus kepada arah

penjalaran gangguan. Sederhananya ialah terlihat ketika kita menggerakkan tali secara tegak

lurus dari ujung tali sebelah kiri, maka akan tampak bahwa tali bergerak naik turun dalam

arah yang tegak lurus dengan arah rambat gelombang ke kanan.

Namun, jika gerak partikel yang mengangkut sebuah gelombang mekanis adalah

bolak-balik sepanjang arah penjalaran, maka kita mempunyai sebuah gelombang longitudinal

(longitudinal wave). Panjang satu gelombang yang selanjutnya disebut panjang gelombang

(λ) pada gelombang longitudinal tersusun oleh satu renggangan dan satu rapatan, sedangkan

pada gelombang transversal tersusun oleh satu bukit dan satu lembah.

Misalnya, bila sebuah pegas vertikal di bawah tegangan dibuat berosilasi ke atas dan

ke bawah di sebuah ujung, maka sebuag gelombang longitudinal berjalan sepanjang pegas

tersebut, koil-koil tersebut bergetar bolak-balik di dalam arah di mana gangguan berjalan

sepanjang pegas.

Rapatan merupakan daerah di mana kumparan pegas saling mendekat. Renggangan

merupakan daerah di mana kumparan pegas saling menjauhi. Contoh gelombang longitudinal

ialah gelombang bunyi (yang akan dibahas pada sub bab berikutnya).

Gelombang berjalan (merambat) memiliki kecepatan, frekuensi, periode, panjang

gelombang, dan waktu tempuh. Frekuensi menyatakan banyaknya gelombang yang terjadi

dalam satu detik. Satuan dari frekuensi adalah Hertz (Hz). 1 Hertz sama dengan 1 siklus per

detik atau satu gelombang sempurna dalam satu detik. Periode adalah waktu yang diperlukan

untuk membentuk saru gelombang sempurna, satuannya dalam detik (second). Periode

ditentukan oleh sumber suara dan bukan oleh medium yang dilaluinya. Periode berbanding

terbalik dengan frekuensi, periode akan meningkat atau bertambah bila frekuensi menurun.

P = 1/f

Dimana :

P = Periode gelombang (detik)

f = frekuensi (Hz)

Panjang gelombang menyatakan jarak satu siklus gelombang (jarak satu buah

gelombang sempurna) dengan satuan meter. Jika pada gelombang transversal panjang

gelombang berupa jarak dari suatu titik puncak ke pucak berikutnya (dari suatu lembah ke

lembah berikutnya), namun pada gelombang longitudinal, panjang gelombang ialah jarak

antara rapatan yang berurutan atau renggangan yang berurutan. Besarnya panjang gelombang

dipengaruhi oleh cepat rambat gelombang pada medium dan frekuensi.

Cepat rambat gelombang adalah kecepatan gelombang suara ketika berjalan

menembus medium. Kecepatannya dipengaruhi oleh sifat dan kerapatan medium yang

dilaluinya dan dinyatakan dalam meter per detik (m/detik). Pada medium yang sama cepat

rabat gelombang akan sama walaupun frekuensinya berbeda.

V = s/t

dimana, s adalah jarak (m) dan t adalah waktu (detik).

Namun, karena kita bicara dalam konteks gelombang, maka s akan digantikan dengan

jarak tempuh gelombang (λ) dan t digantikan dengan periode (T), sehingga persamaan

tersebut menjadi :

V = λ / T

Dimana :

f = 1/T

Maka :

V = λ . f

f = frekuensi gelombang (Hz)

Contoh :

1. Saat hujan berlangsung, di langit terjadi kilat, kemudian setelah 10 sekon terdengar suara

gemuruh. Jika kecepatan bunyi ditempat itu 340 m/s, berapakah jarak pendengar ke

sumber bunyi ?

Penyelesaian :

Dik : t = 10 sekon

v = 340 m/s

Dit : s = …..?

Jawab : s = v . t

= (340 m/s) x (10 s)

= 3.400 meter

Jadi, jarak pendengar ke sumber bunyi adalah 3.400 meter.

2. Gelombang bunyi merambat di udara dengan kecepatan 300 m/s. Jika panjang

gelombangnya 25 cm, berapakah frekuensi gelombang tersebut ?

Penyelesaian :

Dik : v = 300 m/s

λ = 25 cm = 0,25 cm

Dit : f = …..?

Jawab :

v = λ . f f = v / λ

300 m/s = 0,25 m . f

= 1.200 Hz

Jadi, frekuensi gelombang tersebut adalah 1.200 Hz.

B. Gelombang pada Tali

Energi dapat ditransfer dari satu titik ke titik yang lain dengan cara yang berbeda–

beda. Cara yang paling mungkin untuk mengirimkan objek dari suatu titik ke titik yang lain

dengan kcepatan V. Energi yang dibawa oleh objek adalah energi kinetic

EK= ½ m v2

dimana m adalah massa

Misal ketika bubuk mesiu terbakar didalam pistol, sebagian energi dilepaskan diubah

kedalam energi kinetic peluru. Peluru membawa energi ini ke target, terjadi transfer energi

dari bubuk mesiu ke target. Transfer energi selalu dibarengi dengan transfer massa.

Pertanyaannya apakah mungkin mentransfer energi tanpa mentransfer massa???. Pada

awalnya hal ini terlihat tidak mungkin karena sebagian orang berpikir energi yang dibawa

objek yang bergerak berasal dari objek itu sendiri, jadi transfer energi yang terjadi, energinya

berasal dari objek itu sendiri. Walaupun begitu ternyata mudah untuk mendemostrasikan

suatu fenomena transfer energi tanpa dibarengi transfer massa. Hal ini dapat dilihat pada

gelombang pada tali.

Penggambaran konstruksi gelombang pada tali diperlihatkan pada gambar 2.1.

Titik ujung B disepanjang kawat yang menempel pada tiang penyangga, titik unujg

lainnya A dipegang oleh siswa. Siswa memberi gaya yang menyebabkan pulsa yang

bergerak dengan konstan sepanjang tali, ketika pulsa sampai ketitik ujung B pulsa itu

menumbuk tiang penyangga kemudian terpental dan berbalik arah menuju titik ujung A.

Untuk menunjukkan bahwa pulsa itu membawa energi dalam perambatannnya, maka

dibuat onstruksi sebagai berikut titik ujung B disambungkan pada tuas, katrol dan beban

seperti digambarkan pada gambar 2.1. Pada kasus ini ketika pulsa dari titik A

dirambatkan sampai pada titik B maka beban yang tadinya berada dalam keadaan

seimbang bergerak naik, hal ini membuktikan bahwa pulsa membawa kerja/energi. Kerja

energi pada titik B ternyata sama dengan titik A hal ini membuktikan bahwa energi

tersebut ditansfer tanpa adanya transfer massa.

Gambar 2.1

Gangguan atau pulsa yang merambat sepanjang tali tersebut dinamaka gelombang.

Jika titik A digerakkan dengtan konstan maka akan terjadi osilasi konstan yang

menggerakkan beban.

Gambar 2.2

Gelombang dalam medium yang menyebar dengan kecepatan konstan. Pada

contoh sebelumnya etali adalah medium, dan gelombang yang dipindahkan dari suatu titik

(titik keseimbangan) ke titik lain pada tali . Hal yang sangat penting untuk mengetahui bahwa

setiap medium memiliki konfigurasi keseimbangan, dimana semua titik pada medium

tersebut dalam keadaan seimbang. Memperlihatkan konfigurasi equilibrium (keseimbangan)

dari tali yang direntangkan . Garis penunjuk digambar melalui konfigurasi ini sehinnga titik

pada tali dapat diketahui harganya dari pososi equilibrium. Untuk lebih tepatnya titi B

terletak 3 cm dari titik A sebagai equilibrium. menunjukkan gelombang yang merambat pada

tali. Titik B terletak 0.7 dari titik equilibrium jika diukur menggunakan sumbu y dan terletak

pada 3cm dari titik equilibrium jika diukur dari sumbu x. perpindahan ini menunjukkan

seberapa besar gangguan yang diberikan pada medium pada titik ini. Catatan beberapa titik

pada tali hanya bergerak keatas dan kebawah dimana gangguan itu sendiri bergerak dengan

kecepatan konstan sepanjang tali. Kecepatan ini tidak selalu sama seperti kecepatan bergerak

keatas dan kebawah titik particular pada tali. Faktanya kecepatan gerakan keatas dan

kebawah tidak semuanya konstan.

Contoh soal :

Seutas tali yang ditegangkan dengan gaya 5 N dan salah satu ujungnya digetarkan dengan

frekuensi 40 Hz terbentuk gelombang sebanyak 5 buah. Massa per satuan panjang tali 0,05

gr. Jika panjang tali 4 m, hitunglah cepat rambat gelombang pada tali tersebut dan massa tali

tersebut !

Penyelesaian :

Diketahui : l = 4 m, F = 5 N, f = 40 Hz, n=5

Ditanya : a.) V = ..?

b.)m = ..?

Jawab :

a. λ =

Vf

λ =

45

V = λ.f = 4/5.40 = 32 m/s

b. m= l. µ

= 4. 0,05.10−3

= 0,0002 kg/m

C. Gelombang pada permukaan Air

1. Gelombang Laut yang dibangkitkan oleh Angin

Pada tahun 1779, Benyamin franklin megatakan, “Udara yang bergerak yaitu angin,

melewati permukaan yang halus, akan mengganggu permukaan, dan menjadikan permukaan

tersebut bergelombang, jika angina bertiup terus, maka menjadi elemen gelombang”.

Dengan kata lain, jika dua lapisan fluida yang mempunyai perbedaan kecepatan bertemu,

maka akan ada tegangan friksi diantara keduanya, maka akan ada transfer energi. Di

permukaan laut, kebanyakan energi yang ditransfer merupakan hasil dari gelombang, namun

dengan proporsi yang kecil merupakan hasil dari arus yang dibangkitkan oleh angin. Pada

tahun 1925 Harold Jeffrey S. menganggap gelombang memperoleh energi dari angin karena

perbedaan tekanan yang disebabkan efek dari puncak gelombang. (Gambar 3) Walaupun

hipotesa dari Jeffrey gagal menjelaskan bentuk gelombang yang sangat kecil, tapi berlaku

jika :

1. Kecepatan angin lebih besar dari kecepatan gelombang.

2. Kecepatan angin melebihi 1 m/s

3. Gelombang cukup curam untuk memberikan efek berlindung /naungan.

Secara empiris, dapat ditunjukkan bahwa efek naungan akan maksimum jika kecepatan

angin diperkirakan tiga kalilebih besar dari kecepatan gelombang. Di laut yang terbuka,

gelombang yang dibangkitkan oleh angina mempunyai kecuraman (H/L) sekitar 0,03 – 0,06.

Secara umum, semakin besar perbedaan kecepatan dan gelombang, semakin curam

gelombangnya. Namun seperti yang kita lihat kemudian, kecepatan gelombang di laut dalam

tidak ada hubungannya dengan kecuraman gelombang, tetapi panjang gelombangnya,

semakin besar panjang gelombang, semakin cepat gelombang berjalan.

Gambar 3. Model pembentukan gelombang Jeffrey

Perhatian urutan kejadian jika, setelah cuaca tenang. Angin mulai bertiup, sampai bertiup

kencang untuk beberapa waktu. Petumbuhan gelombang yang tidak signifikan terjadi jika

kecepatan angin melebihi 1 m/s. kemudian gelombang curam yang kecil akan terbentuk

dengan meningkatnya kecepatan angin. Bahkan sampai angin mencapai kecepatan yang

konstan, gelombang terus tumbuh dengan kenaikan yang cepat sampai mencapai ukuran dan

panjang gelombang (dan kemudian kecepatan) yang sebanding dengan 1/3 kecepatan angin.

Dibawah posisi ini, gelombang terus meningkat ukurannya, panjang gelombang dan

kecepatannya, tetapi dengan laju yang berkurang. Selanjutnya mungkin diharapkan

gelombang tumbuh terus sampai kecepatan yang sama dengan kecepatan angin, namun

dalam prakteknya pertumbuhan gelombang berhenti pada saat kecepatan gelombang masih

dibawah kecepatan angin, hal ini karena :

1. Beberapa energi angin ditransferkan ke permukaan laut melalui gaya tangensial, yang

kemudian menghasilkan arus permukaan

2. Beberapa energi angin didisipasikan/dikurangi oleh gesekan.

3. Energi hilang dari gelombang lebih besar sebagai hasil dari While Chapping yaitu

pecahnya puncak gelombang karena dibawa kedepan oleh angin yang lebih cepat dari

perjalanan gelombang itu sendiri. Banyak pengurangan/disipasi energi selama while

Chapping dikonversikan menjadi momentum air,  memperkuat arus permukaan yang

diawali oleh proses 1 diatas.

2. Tinggi Gelombang dan Kecuraman Gelombang

Tinggi gelombang dipengaruhi oleh komponen-komponen gelombang, yaitu

perbedaan frekuensi dan amplitudo. Dalam teori, jika tinggi dan frekuensi gelombang

diketahui, adalah sangat memungkinkan untuk memprediksi secara akurat tinggi dan

frekuensi gelombang terbesar. Dalam prakteknya hal ini tidak mungkin. Gambar 4

menggambarkan kisaran tinggi gelombang yang terjadi dalam waktu yang pendek pada

suatu lokasi – tidak ada pola yang jelas untuk variasi tinggi gelombang.

Gambar 4. Rekaman gelombang pada satu titik

Untuk aplikasi penelitian gelombang, diharuskan memilih sebuah tinggi gelombang yang

merupakan karakteristik dari kondisi laut. Yang digunakan oleh para ahli oseanografi adalah

tinggi gelombang signifikan atau H1/3 , yaitu tinggi gelombang rata-rata dari 1/3 tinggi

gelombang yang tertinggi dari semua gelombang yang terjadi dalam perioda waktu tertentu.

Dalam pencatatan gelombang, terdapat juga tinnggi gelombang maksimum , Hmax . Prediksi

Hmax untuk perioda waktu tertentu merupakan harga yang penting dalam desain bangunan

seperti halangan banjir, instalasi pelabuhan, dan flatform pengeboran. Untuk membangun

bangunan ini tingkat keselamatan yang tinggi seharusnya tidak mahal, tetapi dengan

perkiraan Hmax yang salah dapat menyebabkan konsekuensi yang tragis. Namun perlu

diperhatikan kejadian yang acak dari Hmax . Gelombang dengan Hmax (25 th) akan terjadi 1

kali setiap 25 tahun. Ini tidak berari gelombang tersebut otomatis terjadi dalam 25 tahun

sekali mungkin dengan perioda waktu yang lebih lama tidak terjadi gelombang tersebut. Jika

kecepatan angin meningkat, maka H1/3 dalam fully  developed sea meningkat. Hubungan

antara kondisi laut, H1/3 dan kecepatan angina dinyatakan oleh skala Beaufort (Gambar 5).

Skala Beaufort dapat dipergunakan untuk memperkirakan kecepatan angin laut, tetapi hal ini

hanya valid untuk gelombang yang dibangkitkan oleh sistem cuaca lokal, dan dengan asumsi

ada cukup waktu untuk keberadaan fully develoved sea.

Tinggi gelombang absolut kurang penting untuk para pelaut dibandingkan kecuramannya

(H/L). kebanyakan gelombang yang dibangkitkan oleh angin mempunyai kecuraman dalam

orde 0,03 – 0,06. Gelombang yang lebih curam dari kisaran tersebut dapat menyebabkan

masalah untuk kapal, tetapi untungnya kecuraman gelombang jarang melebihi 0,1. Secara

umum kecuraman gelombang berkurang dengan meningkatnya panjang gelombang.

Gelombang yang berombak pendek yang dibangkitkan dengan cepat oleh angin lokal yang

keras biasanya tidak menyenangkan untuk kapal-kapal kecil karena gelombangnya curam

walaupun tidak tinggi. Di laut terbuka gelombang yang sangat tinggi biasanya berjalan

dengan sedikit gangguan karena panjang gelombang yang relatif panjang.

D. Gelombang Bunyi

a. Pengertian Bunyi

Bunyi adalah salah satu gelombang, yaitu gelombang longitudinal. Gelombang

longitudinal adalah gelombang yang arah rambatnya sejajar atau berimpit dengan arah

getarnya. Contoh gelombang longitudinal adalah gelombang pada slinki dan gelombang

bunyi di udara. Dalam perambatannya gelombang bunyi berbentuk rapatan dan renggangan

yang dibentuk oleh partikel-partikel perantara bunyi. Apabila gelombang bunyi merambat di

udara, perantaranya adalah partikel-partikel udara. Gelombang bunyi tidak dapat merambat

di dalam ruang hampa udara karena dalam ruang udara tidak ada partikel-partikel udara.

Bunyi sebagai gelombang mempunyai sifat-sifat sama dengan sifat-sifat dari

gelombang yaitu :

a. Dapat dipantulkan (refleksi)

Bunyi dapat dipantulkan terjadi apabila bunyi mengenai permukaan benda yang

keras, seperti permukaan dinding batu, semen, besi, kaca dan seng.

Contoh :

a) Suara kita yang terdengar lebih keras di dalam gua akibat dari pemantulan bunyi yang

mengenai dinding gua.

b) Suara kita di dalam gedung atau studio musik yang tidak menggunakan peredam

suara

c) Dapat dibiaskan (refiaksi)

b. Refiaksi adalah pembelokan arah linatasan gelombang setelah melewati bidang batas

antara dua medium yang berbeda.

Contoh : Pada malam hari bunyi petir terdengar lebih keras daripada siang hari karena

pembiasan gelombang bunyi

c. Dapat dipadukan (interferensi)

Seperti halnya interferensi cahaya, interferensi bunyi juga memerlukan dua sumber

bunyi yang koheren. Contoh : Dua pengeras suara yang dihubungkan pada sebuah generator

sinyal (alat pembangkit frekuensi audio) dapat berfungsi sebagai dua sumber bunyi yang

koheren.

d. Dapat dilenturkan (difraksi)

Difraksi adalah peristiwa pelenturan gelombang bunyi ketika melewati suatu celah

sempit.

Contoh : Kita dapat mendengar suara orang diruangan berbeda dan tertutup, karena bunyi

melewati celah-celah sempit yang bisa dilewati bunyi.

b. Sumber Bunyi

Sumber bunyi adalah semua benda yang bergetar dan menghasilkan suara merambat

melalui medium atau zat perantara sampai ketelinga. Bunyi dihasilkan oleh benda yang

bergetar. Hal-hal yang membuktikan bahwa bunyi dihasilkan oleh benda yang bergetar

adalah :

1. Ujung penggaris yang digetarkan menimbulkan bunyi.

2. Pada saat berteriak, jika leher kita dipegangi akan terasa bergetar.

3. Dawai gitar yang dipetik akan bergetar dan menimbulkan bunyi.

4. Kulit pada bedug atau gendang saat dipukul tampak bergetar.

Bunyi terjadi jika terpenuhi tiga syarat, yaitu :

Sumber Bunyi

Benda-benda yang dapat menghasilkan bunyi disebut sumber bunyi. Contoh sumber bunyi

adalah berbagai alat musik, seperti gitar, biola, piano, drum, terompet dan seruling.

Zat Perantara (Medium)

Gelombang bunyi merupakan gelombang longitudinal yang tidak tampak. Bunyi hanya

dapat merambat melalui medium perantara. Contohnya udara, air, dan kayu. Tanpa

medium perantara bunyi tidak dapat merambat sehingga tidak akan terdengar.

Berdasarkan penelitian, zat padat merupakan medium perambatan bunyi yang paling baik

dibandingkan zat cair dan gas.

Pendengar

Bunyi dapat didengar apabila ada pendengar. Manusia dilengkapi indra pendengar, yaitu

telinga sebagai alat pendengar. Getaran yang berasal dari benda-benda yang bergetar,

sampai ke telinga kita pada umumnya melalui udara dalam bentuk gelombang. Karena

gelombang yang dapat berada di udara hanya gelombang longitudinal, maka bunyi

merambat melalui udara selalu dalam bentuk gelombang longitudinal. Kita perlu ingat

bahwa gelombang longitudinal adalah perapatan dan perenggangan yang dapat merambat

melalui ketiga wujud zat yaitu : wujud padat, cair dan gas.

Ada tiga aspek dari bunyi sebagai berikut :

a. Bunyi dihasilkan oleh suatu sumber seperti gelombang yang lain, sumber bunyi

adalah benda yang bergetar.

b. Energi dipindahkan dan sumber bunyi dalam bentuk gelombang longitudinal.

c. Bunyi dideteksi (dikenal) oleh telinga atau suatu instrumen cepat rambat gelombang

bunyi di udara dipengaruhi oleh suhu dan massa jenis zat.

c. Frekuensi Bunyi

Berdasarkan frekuensinya, bunyi dapat digolongkan menjadi tiga, yaitu :

1. Infrasonik, adalah bunyi yang frekuensinya di bawah 20 Hz.

2. Audiosonik, adalah bunyi yang frekuensinya antara 20 – 20.000 Hz.

3. Ultrasonik, adalah bunyi yang frekuensinya di atas 20.000 Hz.

Telinga manusia mempunyai batas pendengaran. Bunyi yang dapat didengar manusia

adalah bunyi dengan frekuensi 20 Hz sampai 20.000 Hz, yaitu audiosonik. Infrasonik dan

ultrasonik tidak dapat didengar oleh manusia. Infrasonik dapat didengar anjing, jangkrik,

angsa, dan kuda. Ultrasonik dapat didengar oleh kelelawar dan lumba-lumba.

Adapun kegunaan gelombang ultrasonik adalah sebagai berikut :

a. Kelelawar

Gelombang ultrasonik yang dipancarkan oleh kelelawar mengetahui jarak suatu

benda terhadap dirinya berdasarkan selang waktu yang diperlukan oleh gelombang

pancar untuk kembali ke kelelawar. Itulah sebabnya kelelawar yang terbang malam

tidak pernah menabrak benda-benda yang ada disekitarnya.

b. Mengukur kedalaman laut atau kedalaman gua

Teknik pantulan pulsa ultrasonik dapat dimanfaatkan untuk mengukur kedalaman laut

di bawah kapal. Pulsa ultrasonik dipancarkan dan pantulan pulsa ultrasonik diterima

oleh alat atau instrumen yang disebut Fathometer. Ketika pulsa ultrasonik

dipancarkan oleh Fathometer mengenai dasar laut, maka pulsa ultrasonik dipantulkan

dan diterima kembali oleh Fathometer.

d. Bentuk gelombang

Untuk menyederhanakan teori gelombang permukaan, diasumsikan bentuk gelombang

adalah sinusoidal yang dinyatakan oleh kurva pada 6. asumsi ini menyatakan perpindahan

gelombang (η) sebagai gerakan harmonik sederhana yaitu variasi putaran dalan level air yang

disebabkan oleh lintasan gelombang.  Gambar 6. menunjukkan bagaimana variasi

perpindahan gelombang terhadap waktu pada titik tertentu. Sebelum penentuan perpindahan,

terlebih dahulu kita mengingat kembali hubungan antara perioda dan frekuensi.

Gambar 6. Perpindahan Gelombang ideal pada titik yang tetap (Sumber : The Open

University, 2004).

Kurva yang ditunjukkan dalam Gambar 6 adalah sinusoidal. Namun kebanyakn

gelombang yang dibangkitkan oleh angin bukanlah bentuk sinusoidal sederhana. Semakin

curam gelombang semakin jauh dari kurva sinus-nya. Gelombang yang sangat curam

menyerupai kurva trochcoidal yang digambarkan dalam Gambar 7.

Gambar 7. Profil vertical dua gelombang trochoidal (Sumber : The Open University, 2004).

e. Gerakan Partikel Air

Partikel air di laut dalam bergerak dalam bentuk hampir lingkaran. Di puncak

gelombang, partikel bergerak dalam arah yang sama dengan penjalaran gelombang, dan di

lembah bergerak dalam arah yang berlawanan. Di permukaan, diameter orbital berkaitan

dengan tinggi bertambahnya kedalaman hingga kedalaman air sama dengan ½ panjang

gelombang dan diameter orbital diabaikan dan tidak ada perpindahan partikel air Gambar 8.

(a)

(b)

Gambar 8. Gerakan partikel dalam gelombang perairan (a ) Laut dalam (b) Laut

dangkal

Gerakan partikel air alami di dalam gelombang merupakan aplikasi praktis yang penting.

Misalnya, air bawah laut hanya mempunyai kedalaman 150 m untuk menghindari efek dari

badai laut dan pengetahuan dari penurunan secara eksponensial gelombang terhadap

kedalaman merupakan implikasi untuk desain pemboran minyak terapung.

Rambatan bunyi adalah ramabatan gelombang, sedangkan rambatan gelombang

adalah salah satu bentuk rambatan energi. Makin besar energi bunyi yang diterima makin

nyaring suara yang kita dengar.

Yang dimaksud dengan intensitas bunyi ialah : Besar energi bunyi tiap satuan waktu

tiap satuan luas yang datang tegak lurus.

Dapat dirumuskan sebagai :

I = Intensitas bunyi dalam watt/m2 atau watt/cm2

A = Luas bidang bola dalam m2 atau cm2

P = Daya bunyi dalam J/det atau watt.

Bila S merupakan sumber bunyi yang berdaya P watt dan energi bunyi merambat ke

segala arah sama rata, Intensitas bunyi di titik yang jaraknya R dari S adalah :

I= P

4 pR2

I 1 : I2=1

R12

:1

R22

Kesimpulan : Intensitas bunyi berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya.

Intensitas bunyi terkecil yang masi merangsang pendengaran disebut harga ambang

pendengaran, besarnya 10-12 watt/m2. Intensitas bunyi terbesar yang masih dapat didengar

tanpa menimbulkan rasa sakit pada telinga sebesar 1 watt/m2. Logaritma perbandingan

intensitas bunyi dengan harga ambang pendengaran disebut Taraf Intensitas Bunyi.

TI=logII0

TI taraf intensitas bunyi dalam : Bel.

I= PA

I adalah intensitas bunyi.

Io adalah harga ambang pendengaran.

Bila satuan TI dalam Decibel ( dB ) hubungan di atas menjadi :

TI=logII0 1 Bel = 10 dB.

E. Gelombang Elektromagnetik

1. Pengertian Gelombang Elektromagnetik

Gelombang Elektromagnetik adalah Perpaduan getaran medan listrik dan medan

magnetik yang bergetar secara sinusoidal dengan arah getar tegak lurus dengan arah

rambatan dan merambat tanpa memerluakan medium perantara.

2. Spektrum Gelombang Elektromagnetik

Sifat-sifat gelombang elektromagnetik di antaranya dapat dijelaskan seperti berikut :

1. Gelombang elektromagnetik tidak membutuhkan medium dalam merambat. Dari sifat

inilah dapat dijelaskan mengapa gelombang elektromagnetik dapat merambat dalam

suatu medium maupun di ruang hampa.

2. Gelombang elektromagnetik tidak dibelokkan oleh medan listrik maupun medan

magnet. Sifat ini juga dapat membuktikan bahwa gelombang elektromagnetik tidak

bermassa dan tidak bermuatan karena medan magnet dan medan listrik hanya

mempengaruhi partikel yang bermuatan.

3. Gelombang elektromagnetik termasuk gelombang tranversal. Seperti halnya

gelombang tranversal lainnya, maka gelombang elektromagnetik akan memiliki sifat-

sifat sebagai berikut :

a. dapat mengalami pemantulan (refleksi)

b. dapat mengalami pembiasan (refraksi)

c. dapat mengalami interferensi (gabungan atau superposisi)

d. dapat mengalami difraksi (pelenturan)

e. dapat mengalami polarisasi

4. Semua spektrum gelombang elektromagnetik memiliki kecepatan yang sama dan

hanya tergantung pada mediumnya.

Dalam hukumnya, Maxwell menemukan bahwa kecepatan gelombang

elektromagnetik sama dengan kecepatan cahaya dan memenuhi persamaan berikut.

c =      μ0.     ε0       (1.1)

μ0 = permeabilitas vakum  ×   Ns²/C²

ε0 = permitivitas vakum 8,85 ×  C² /Nm²

Seperti gelombang secara umum, kecepatan rambat gelombang ( c ) elektromagnetik

juga memenuhi hubungan berikut.

c = λ f                            (1.2)

c = cepat rambat gelombang elektromagnetik di ruang hampa (udara) = 3 x  m/s

λ = panjang gelombang (m)

f = frekuensi (Hz)

Spektrum Gelombang Elektromagnetik, antara lain :

     1) Sinar Gamma

Dalam spektrumnya, sinar gamma menempati tingkatan dengan frekuensi terbesar yaitu

Herz.

Frekuensi yang tinggi berarti panjang gelombang sinar gamma pendek, karena frekuensi

berbanding terbalik dengan panjang gelombang yang berkisar kurang dari 10 pm ( m)

Sifat yang dimiliki sinar gamma adalah energi yang besar sehingga daya tembusnya

sangat kuat. Sinar gamma ditemukan dari radiasi inti-inti atom tidak stabil yang

merupakan pancaran zat radioaktif.

Untuk Mendeteksi adanya sinar gamma dapat dipergunakan peralatan Geiger-Muller

Jika terjadi ledakan nuklir, maka akan memunculkan Sinar Gamma yang sangat tinggi,

sehingga dapat membunuh sel hidup.

Manfaat Sinar Gamma yaitu :

1. Sinar gamma dapat digunakan sebagai sistem perunut aliran suatu fluida ( misalnya aliran

PDAM ). Tujuannya untuk mendeteksi adanya kebocoran pipa. Jika        zat radioaktif di

bawah ambang batas bahaya dialirkan dalam fluida maka saat terjadi kebocoran maka

radiasi Sinar gamma akan dapat dideteksi.

2. Sinar gamma banyak digunakan sebagai bahan sterilisasi bahan makanan kaleng dan

pendeteksi keretakan batang baja. Jika massa berlakunya masih aman maka tidak usah

terlalu kawatir dengan kebersihannya. Kuman atau bateri penyebab penyakitnya telah

disterilisasi dengan Sinar gamma.  Selain itu, sinar gamma dapat digunakan untuk

melihat kerusakan pada logam

3. Sinar gamma banyak dimanfaatkan dalam bidang kedokteran, diantaranya untuk

mengobati penyakit kanker dan mensterilkan peralatan rumah sakit. Selain itu, sinar

gamma dapat digunakan untuk melihat kerusakan pada logam.

2) Sinar X

Urutan kedua gelombang yang frekuensinya besar adalah Sinar X. Frekuensi  Sinar X

memiliki rentang frekuensi  Hz –  Hz.

Panjang Gelombang Sinar X adalah  sampai meter

Sinar X pertama kali ditemukan oleh Wilhem Conrad Rontgen pada tahun 1895 sehingga

sering di sebut juga sinar Rontgen.

Sumber sinar X yang utama adalah dari radiasi tumbukan elektron berkecepatan tinggi

pada atom-atom berat seperti timbal (Pb).Dengan berada pada rentang frekuensinya sinar

X juga memiliki daya tembus besar.

Manfaat Sinar X antara lain :

1. Bidang Kedokteran, Sinar X dapat dimanfaatkan dalam bidang radiologi yaitu

mendeteksi organ-organ tubuh seperti tulang, jantung, paru-paru, ginjal, dan organ

lainnya. Pemanfaatan inilah yang kita kenal foto Rontgen..

2. bidang Industri, dimanfaatkan untuk menganalisis struktur kristal.

3) Sinar Ultraviolet / Sinar Ultra Ungu

Sinar Ultraviolet atau sinar Ultra Ungu merupakan gelombang elektromagnetik yang

memiliki frekuensi di atas sinar tampak (sinar ungu) dan di bawah Sinar X. Rentang

frekuensi adalah antara –  Hz

Panjang Gelombang sinar Ultraviolet adalah 0,01 sampai 10 nm

Sinar ini selain dihasilkan oleh radiasi matahari, juga dapat dihasilkan dari tabung

lucutan. Pada tabung lucutan dapat terjadi penembakan elektron pada atom-atom seperti

gas Hidrogen, gas Neon, dan gas-gas mulia yang lain. Contoh yang sering kalian lihat

adalah lampu TL (tabung lampu). Namun untuk lampu yang digunakan untuk penerangan

telah dirancang dengan pancaran sinar Ultraviolet yang minimum.

Terpapar sinar ultraviolet sangat lama menyebabkan kanker kulit

Manfaat Sinar Ultraviolet antara lain :

1. Sinar Ultraviolet dapat digunakan dalam teknik spektroskopi yaitu untuk mengetahui

kandungan unsur-unsur pada suatu bahan.

2. Dalam perkembangannya sinar Ultraviolet diketahui dapat mempengaruhi kecepatan

pertumbuhan sel, dapat digunakan untuk memicu perkembangan ternak seperti sapi

dan babi.

3. Sinar ultraviolet dari matahari dalam kadar tertentu dapat merangsang. badan Anda

menghasilkan vitamin D .

4. Secara khusus, sinar ultra violet juga dapat diaplikasikan untuk membunuh  kuman.

5. Bidang Perbankan, dimanfaatkan untuk memeriksa apakah tanda tangan Anda di slip

penarikan uang sama dengan tanda tangan dalam buku tabungan.

4) Sinar Tampak atau Cahaya

Cahaya tampak memiliki rentang yang pendek yaitu dengan panjang gelombang  cm   cm

atau frekuensi 3 x  Hz -Hz.

Sesuai dengan spektrum yang  cahaya tampak ada tujuh warna. Jika diurutkan dari

frekuensi terbesar (panjang gelombang terkecil) adalah ungu, nilla, biru, hijau, kuning,

jingga dan merah.

Tabel Panjang Gelombang Sinar Tampak

Spektrum Warna Panjang Gelombang Frekuensi (x Hz)

Merah

Jingga

Kuning

Hijau

Biru

Ungu

620 – 780

590 – 620

570 – 597

492 – 577

455 – 495

390 – 455

4,82 – 4,60

5,03 – 4,82

5,20 – 5,03

6,10 – 5,20

6,59 – 6,10

7,69 – 6,59

tampak atau cahaya merupakan gelombang elektromagnetik yang dapat dilihat dan sangat

membantu dalam penglihatan.

Contoh Sinar Tampak yaitu Pelangi

Manfaat Sinar Tampak yaitu Membantu penglihatan manusia. Juga dimanfaatkan untuk

sebagai penerangan, sinar tampak digunakan juga pada tempat-tempat hiburan, rumah

sakit, industri, dan telekomunikasi.

5) Sinar Inflamerah

Sinar infra merah mempunyai frekuensi antara  sampai  Hz.

Panjang gelombangnya lebih panjang/besar dari pada sinar tampak, yaitu  sampai  meter

Frekuensi gelombang ini dihasilkan oleh getaran-getaran elektron pada suatu atom atau

bahan yang dapat memancarkan gelombang elektromagnetik pada frekuensi khas.

Manfaat Sinar Inframerah, antara lain :

1. Di bidang kedokteran, radiasi inframerah diaplikasikan sebagai terapi medis seperti

penyembuhan penyakit encok dan terapi saraf. Sirkulasi darah dalam tubuh Anda

dapat terlihat dengan menggunakan bantuan sinar inframerah

2. Pada bidang militer, dibuat teleskop inframerah yang digunakan melihat di tempat

yang gelap atau berkabut. Hal ini mungkin karena sinar infra merah tidak banyak

dihamburkan oleh partikel udara. Selain itu, sinar infra merah dibidang militer

dimanfaatkan satelit untuk memotret permukaan bumi meskipun terhalang oleh kabut

atau awan. Misalkan, Seorang tentara yang sedang berperang dapat melihat musuhnya

dalam kegelapan dengan bantuan kacamata inframerah yang dapat melihat hawa

panas dari seseorang. Dengan menggunakan kacamata ini dengan sangat mudah

seseorang dapat ditemukan dalam ruangan gelap.

3. Di bidang elektronika, infra merah dimanfaatkan pada remote kontrol peralatan

elektronik seperti TV dan VCD. Unit kontrol berkomunikasi dengan peralatan

elektronik melalui reaksi yang dihasilkan oleh dioda pancar cahaya (LED)

     6) Gelombang Mikro

Gelombang mikro disebut juga sebagai gelombang radio super high frequency.

merupakan gelombang elektromagnetik dengan frekuensi sekitar  Hz. Panjang

gelombangnya kira-kira 3 mm.

Gelombang mikro dihasilkan olehperalatan elektronik khusus, misalnya dalam tabung

Klystron

Gelombang mikro dihasilkan oleh rangkaian elektronik yang disebut osilator.

Gelombang mikro ini dimanfaatkan pada pesawat radar (radio detection and ranging).

Gelombang radar diaplikasikan untuk mendeteksi suatu objek, memandu pendaratan

pesawat terbang, membantu pengamatan di kapal laut dan pesawat terbang pada malam

hari atau cuaca kabut, serta untuk menentukan arah dan posisi yang tepat.Selain itu,

Gelombang ini dimanfaatkan dalam alat microwave, dan analisis struktur molekul dan

atomik.

Di pangkalan udara, radar digunakan untuk mendeteksi dan memandu pesawat terbang

untuk mendarat dalam keadaan cuaca buruk. Antena radar memiliki dua fungsi, yaitu

sebagai pemancar gelombang dan penerima gelombang. Gelombang mikro yang

dipancarkan dilakukan secara terarah dalam bentuk pulsa. Ketika pulsa dipancarkan dan

mengenai suatu benda, seperti pesawat atau roket pulsa akan dipantulkan dan diterima

oleh antena penerima, biasanya ditampilkan dalam osiloskop.

 7) Gelombang Radio

Gelombang radio mempunyai frekuensi antara  Hz sampai  Hz.

Gelombang ini diaplikasikan sebagai alat komunikasi, sebagai pembawa informasi dari

satu tempat ke tempat lain.

Gelombang radio banyak digunakan, terutama dalam bidang telekomunikasi, seperti

handphone, televisi, dan radio. Di antara spektrum gelombang elektromagnetik,

gelombang radio termasuk ke dalam spektrum yang memiliki panjang gelombang

terbesar dan memiliki frekuensi paling kecil.

Gelombang radio dihasilkan oleh elektron pada kawat penghantar yang menimbulkan

arus bolak-balik pada kawat. Kenyataannya arus bolak-balik yang terdapat pada kawat

ini, dihasilkan oleh gelombang elektromagnetik.

BAB III

PENUTUP

A. KESIMPULAN

Adapun kesimpulan yang dapat kami ambil dari makalah ini adalah sebagai berikut :

1. Gelombang merupakan suatu getaran (gangguan) yang merambat. Sedangkan getaran

itu sendiri merupakan gerakan bolak-balik dalam suatu interval waktu tertentu.

2. Perambatannya (selama menjalar), gelombang hanya memindahkan energi, sementara

materi selama berpindah selalu memindahkan massa dan energinya.

3. Beberapa titik pada tali hanya bergerak keatas dan kebawah dimana gangguan itu

sendiri bergerak dengan kecepatan konstan sepanjang tali. Kecepatan ini tidak selalu

sama seperti kecepatan bergerak keatas dan kebawah titik particular pada tali. Faktanya

kecepatan gerakan keatas dan kebawah tidak semuanya konstan.

4. Gelombang bunyi merupakan gelombang mekanik longitudinal yang artinya

gelombang bunyi membutuhka medium untuk merambat secara sejajar getarannya.

5. Gelobambang paling baik merambat pada medium padat dan paling buruk pada

medium gas. Cepat rambat ini dipengaruhi oleh kerapatan medium-medium tersebut.

6. Cepat rambat bunyi di laut (medium cair) dipengaruhi oleh suhu, salinitas, tekanan dan

kedalaman, serta densitas atau kerapatan.

7. Secara umum, kecepatan gelombang ditentukan oleh panjang gelombang dan

frekuensinya atau jarak tempuh dan waktu (v = λ.f). Dalam zat cair, kecepatan ini

dipengaruhi oleh modulus axial dan densitas.

8. Gelombang Elektromagnetik adalah Perpaduan getaran medan listrik dan medan

magnetik yang bergetar secara sinusoidal dengan arah getar tegak lurus dengan arah

rambatan dan merambat tanpa memerluakan medium perantara.

B. SARAN

Dalam pembuatan makalah ini, kami berusaha semaksimal mungkin agar makalah

yang kami buat ini dapat bermanfaat bagi siapa saja yang membacanya. Tapi kami menyadari

bahwa makalah ini sangat jauh dari sempurna, banyak kekurangan-kekurangan yang melekat

dalam makalah ini. Oleh karena itu, kritik dansaan dari pembaca semua sangat kami

harapkan untuk evaluasi demi tercapainya makalah yang lebih baik.

DAFTAR PUSTAKA

Kanginan, Marthen. 2006. IPA FISIKA UNTUK SMP KELAS VIII. Jakarta : Erlangga

Yahya, Iwan. 2005. Pengantar Akustik. Surakarta : UNS

Adiwarsito. 2009. Gelombang Bunyi. http://www.adiwarsito.files.wordpress.com. Diakses

tanggal 20/02/2012/pukul 21.00 WIB

Anonim. 2009. Cepat Rambat Gelombang Bunyi. http://www.crayonpedia.org. Diakses

tanggal 20/02/2012/pukul 20.00 WIB

Anonim. 2011. Cepat Rambat Gelombang. http://www.blogger.com. Diakses tanggal

20/02/2012/ pukul 21.00 WIB

Anonim. 2012. Gelombang Bunyi. http://id.wikipedia.org/wiki/bunyi. Diakses tanggal

20/02/2012/pukul 20.00 WIB

Kurniawati. 2011. Cepat Rambat Gelombang Bunyi. http://blog.unnes.ac.id. Diakses tanggal

20/02/2012/pukul 19.35 WIB

Pusat Kajian Radiografi dan Imajing. 2010. Gelombang Bunyi.

http://puskaradim.blogspot.com. Diakses tanggal 20/02/2012/ pukul 21.00 WIB

Ramawijaya dan Shifa Dwi Fitriani. 2012. UNPAD : Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan

Sari, Eka Mulya. 2010. Kecepatan Gelombang Pada Medium Cair.

http://tugasfisikaeka.bolg.com. Diakses tanggal 21/02/2012/pukul 21.00 WIB