Kamis, 28 Januari 2010
Pengertian dan Jenis-jenis Gelombang
Pengantar
Pernahkah anda bermain ke pantai ? wah… kalau yang tinggal di daerah yang jauh dari pantai kayanya belum neh… suatu
pemandangan indah ketika kita berada di pantai adalah gulungan
gelombang laut yang datang dari tengah dan akhirnya pecah di tepi
pantai… indah sekali, apalagi ketika kita berada di pantai kuta, Bali….
Gelombang laut merupakan salah satu contoh gelombang yang sering kita
temui dalam kehidupan sehari-hari. Selain gelombang laut, masih terdapat
banyak contoh lainnya. Ketika anda melempar sebuah batu kecil pada
permukaan air yang tenang, akan muncul gelombang yang berbentuk
lingkaran dan bergerak ke luar. Contoh lain adalah gelombang yang
merambat sepanjang tali yang terentang lurus, ketika kita menggerakan
tali naik turun. Btw, sebenarnya gelombang itu apa ? terus apa yang menjadi penyebab adanya gelombang ?
Ketika
kita berbicara mengenai gelombang, kita tidak bisa mengabaikan getaran.
Getaran dan gelombang mempunyai hubungan yang erat sekali. Pokok
bahasan getaran telah anda pelajari di kelas XI, mudah-mudahan anda
belum melupakannya. Sebaiknya klik link di atas dan segera meluncur ke
TKP untuk mempelajarinya lagi, seandainya dirimu telah melupakannya.
Kali ini gurumuda mencoba menyinggung kembali apa itu getaran (Cuma intisarinya) dan bagaimana kaitannya dengan gelombang.
Getaran alias osilasi merupakan gerak bolak balik suatu partikel secara periodik di sekitar titik kesetimbangannya (jangan pake hafal.. pahami saja).
Terdapat dua contoh umum getaran yang kita temui dalam kehidupan
sehari-hari, yakni getaran benda pada pegas dan getaran benda pada
ayunan sederhana
Getaran
yang terjadi pada suatu benda disebabkan oleh adanya gangguan yang
diberikan pada benda tersebut. Untuk kasus getaran bandul dan getaran
benda pada pegas, gangguan tersebut disebabkan oleh adanya gaya luar (dalam hal ini kita yang menggerakan bandul atau benda pada pegas).
Sebenarnya terdapat banyak contoh getaran yang dapat kita jumpai dalam
kehidupan sehari-hari. Garputala bergetar ketika kita memberikan
gangguan dengan cara memukul garputala tersebut. Kendaraan akan bergetar
ketika mesinnya dinyalakan, dalam hal ini kendaraan tersebut diberi
gangguan. Suara yang kita ucapkan tidak akan terdengar apabila pita
suara kita tidak bergetar. Seindah apapun alunan musik, jika loudspeaker
yang berfungsi sebagai sumber bunyi dan gendang telinga kita sebagai
penerima tidak bergetar, maka dapat dipastikan kita tidak akan pernah
mendengar musik tersebut.
Setiap
gangguan yang diberikan kepada suatu benda akan menimbulkan getaran
pada benda tersebut dan getaran ini akan merambat dari suatu tempat ke
tampat lain melalui suatu medium tertentu (medium = perantara). Dalam hal ini, peristiwa perambatan getaran dari suatu tempat ke tempat lain melalui suatu medium tertentu disebut gelombang. Dengan kata lain, gelombang merupakan getaran yang merambat dan getaran sendiri merupakan sumber gelombang.
Ketika
kita melempar batu ke dalam genangan air yang tenang, gangguan yang
kita berikan menyebabkan partikel air bergetar alias berosilasi terhadap
titik setimbangnya. Perambatan getaran pada air menyebabkan adanya
gelombang pada genangan air tadi. Jika kita menggetarkan ujung tali yang
terentang maka gelombang akan merambat sepanjang tali tersebut.
Gelombang tali dan gelombang air adalah dua contoh umum gelombang yang
dengan mudah kita saksikan dalam kehidupan sehari-hari.
Perlu
anda ketahui bahwa ketika melihat gelombang pada genangan air,
seolah-olah tampak bahwa gelombang tersebut membawa air keluar dari
pusat lingkaran. Atau ketika menyaksikan gelombang laut bergerak ke
pantai, mungkin anda berpikir bahwa gelombang membawa air laut menuju ke
pantai. Kenyataannya bukan seperti itu. Sebenarnya yang anda saksikan
adalah setiap partikel air tersebut berosilasi (bergerak naik turun) terhadap
titik setimbangnya. Agar lebih memahami penjelasan gurumuda, alangkah
baiknya jika dirimu melakukan percobaan kecil-kecilan. Coba letakan
benda yang bisa terapung di atas air yang bergelombang. Dirimu akan
mengamati benda tersebut bergerak naik turun pada tempat yang sama. Hal
ini menujukkan bahwa gelombang tidak memindahkan air tersebut. Kalau
gelombang memindahkan air, maka benda yang terapung juga ikut bepindah.
Jadi air hanya berfungsi sebagai medium bagi gelombang untuk merambat. Paham khan ?
Oya, apakah dirimu pernah mandi di laut ? yang gurumuda maksudkan adalah ketika air laut sedang bergelombang. Seandainya pernah, dirimu pasti merasa terhempas ketika diterpa gelombang laut… gurumuda termasuk anak pantai, sehingga sering merasakan hempasan gelombang ketika mandi di laut. Mengapa
tubuh kita terhempas ketika diterpa gelombang laut ? Apabila dirimu
tinggal di kota dan sering mandi di kolam renang, coba lakukan percobaan
berikut. Guncangkan tangan anda di dalam air kolam sampai air kolam
tersebut bergelombang. Ketika air kolam menjadi bergelombang, apakah
dirimu merasakan dorongan yang ditimbulkan air tersebut ? walaupun
efeknya kecil, gurumuda yakin anda pasti merasakan dorongan air kolam…
bagi yang alergi air alias tidak pernah mandi di laut atau kolam renang,
coba lakukan percobaan berikut… cari sebuah tali yang agak panjang…
jika anda tidak punya koleksi tali, silahkan pinjam di toko terdekat
minta bantuan seorang teman untuk menggerakan salah satu ujung tali
naik turun, sehingga tali tersebut bergelombang… nah, dirimu berdiri di
ujung tali yang lain. Usahakan agar anda berdiri tepat pada ujung tali (talinya jangan dipegang, dibiarkan saja di lantai atau tanah).
Ketika temanmu menggerakan tali dengan kuat, pasti akan terasa sakit
jika salah satu ujung tali mengenai tubuh anda… mengapa demikian ?
penjelasan panjang lebar ini hanya mau menunjukkan kepada anda bahwa
setiap gelombang selalu membawa energi dari satu tempat ke tempat yang
lain. Ketika mandi di laut, tubuh kita terhempas ketika diterpa
gelombang laut karena terdapat energi pada gelombang laut. Energi yang
terdapat pada gelombang laut bisa bersumber dari angin dkk. Ketika anda
mengguncangkan tangan di dalam air kolam, sebenarnya anda sedang
memindahkan energi pada air. Demikian juga ketika teman anda menggerakan
tali, pada saat itu juga terjadi perpindahan energi dari tangan ke
tali, yang kemudian membawanya sepanjang tali tersebut. Sakit yang
dirasakan ketika salah satu ujung tali mengenai tubuh anda, disebabkan
karena energi pada tali dipindahkan pada bagian tubuh yang bersentuhan
dengan tali.
JENIS-JENIS GELOMBANG
Pada
penjelasan di atas, gurumuda telah menyebutkan beberapa contoh
gelombang yang kita temui dalam kehidupan sehari-hari. Itu baru beberapa
contoh… masih banyak contoh lain yang belum disebutkan. Walaupun
terdapat banyak contoh gelombang dalam kehidupan kita, secara umum hanya
terdapat dua jenis gelombang saja, yakni gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik. Pembagian jenis gelombang ini didasarkan pada medium perambatan gelombang.
Gelombang Mekanik
Gelombang
mekanik merupakan gelombang yang membutuhkan medium untuk berpindah
tempat. Gelombang laut, gelombang tali atau gelombang bunyi termasuk
dalam gelombang mekanik. Kita dapat menyaksikan gulungan gelombang laut
karena gelombang menggunakan laut sebagai perantara. Kita bisa
mendengarkan musik karena gelombang bunyi merambat melalui udara hingga
sampai ke telinga kita. Tanpa udara kita tidak akan mendengarkan bunyi.
Dalam hal ini udara berperan sebagai medium perambatan bagi gelombang
bunyi.
Gelombang mekanik terdiri dari dua jenis, yakni gelombang transversal dan gelombang longitudinal.
Gelombang Transversal
Suatu
gelombang dapat dikelompokkan menjadi gelombang trasnversal jika
partikel-partikel mediumnya bergetar ke atas dan ke bawah dalam arah
tegak lurus terhadap gerak gelombang. Contoh gelombang transversal
adalah gelombang tali. Ketika kita menggerakan tali naik turun, tampak
bahwa tali bergerak naik turun dalam arah tegak lurus dengan arah gerak
gelombang. Bentuk gelombang transversal tampak
Berdasarkan
gambar di atas, tampak bahwa gelombang merambat ke kanan pada bidang
horisontal, sedangkan arah getaran naik-turun pada bidang vertikal.
Garis putus-putus yang digambarkan di tengah sepanjang arah rambat
gelombang menyatakan posisi setimbang medium (misalnya tali atau air). Titik tertinggi gelombang disebut puncak sedangkan titik terendah disebut lembah. Amplitudo
adalah ketinggian maksimum puncak atau kedalaman maksimum lembah,
diukur dari posisi setimbang. Jarak dari dua titik yang sama dan
berurutan pada gelombang disebut panjang gelombang (disebut lambda – huruf yunani). Panjang gelombang juga bisa juga dianggap sebagai jarak dari puncak ke puncak atau jarak dari lembah ke lembah.
Gelombang Longitudinal
Selain
gelombang transversal, terdapat juga gelombang longitudinal. Jika pada
gelombang transversal arah getaran medium tegak lurus arah rambatan,
maka pada gelombang longitudinal, arah getaran medium sejajar dengan
arah rambat gelombang. Jika dirimu bingung dengan penjelasan ini,
bayangkanlah getaran sebuah
Pada gambar di atas tampak bahwa arah getaran sejajar dengan arah rambatan gelombang. Serangkaian rapatan dan regangan merambat sepanjang pegas. Rapatan merupakan daerah di mana kumparan pegas saling mendekat, sedangkan regangan
merupakan daerah di mana kumparan pegas saling menjahui. Jika gelombang
tranversal memiliki pola berupa puncak dan lembah, maka gelombang
longitudinal terdiri dari pola rapatan dan regangan. Panjang gelombang
adalah jarak antara rapatan yang berurutan atau regangan yang berurutan.
Yang dimaksudkan di sini adalah jarak dari dua titik yang sama dan
berurutan pada rapatan atau regangan
Salah
satu contoh gelombang logitudinal adalah gelombang suara di udara.
Udara sebagai medium perambatan gelombang suara, merapat dan meregang
sepanjang arah rambat gelombang udara. Berbeda dengan gelombang air atau
gelombang tali, gelombang bunyi tidak bisa kita lihat menggunakan mata.
Dirimu suka denger musik khan ? nah, coba sentuh loudspeaker
ketika dirimu sedang memutar lagu. Semakin besar volume lagu yang
diputar, semakin keras loudspeaker bergetar. Kalau diperhatikan secara
seksama, loudspeaker tersebut bergetar maju mundur. Dalam hal ini
loudspeaker berfungsi sebagai sumber gelombang bunyi dan memancarkan
gelombang bunyi (gelombang longitudinal) melalui medium udara. Mengenai gelombang bunyi selengkapnya akan dipelajari pada pokok bahasan tersendiri.
Pada
pembahasan di atas, sudah gurumuda jelaskan bahwa gelombang tali
merupakan contoh gelombang transversal, sedangkan contoh gelombang
longitudinal adalah gelombang bunyi. Lalu bagaimana dengan gelombang air
? gelombang air bukan sepenuhnya gelombang transversal atau gelombang
longitudinal. Gelombang air merupakan gabungan antara gelombang
transversal dan gelombang longitudinal. Untuk memudahkan pemahaman
dirimu, cermati gambar di bawah ini.
Tanda
panah yang arahnya ke kanan menunjukkan arah perambatan gelombang pada
air. Pada bagian permukaan dan di bawah permukaan, partikel air bergerak
dalam lintasan melingkar atau elips dengan kedua komponen gelombang
transversal dan longitudinal. Sebaliknya di bagian dasar hanya terdapat
gelombang longitudinal (air hanya bergerak maju mundur).
Dari penjelasan panjang lebar dan bertele-tele sebelumnya , kita bisa menyimpulkan beberapa hal penting berkaitan dengan gelombang mekanik :
Pertama,
gelombang merupakan getaran yang merambat dengan laju tertentu melalui
medium tertentu. Medium yang dimaksudkan di sini bisa berupa tali, air,
pegas, tanah dan sebagainya. Laju getaran yang merambat dikenal dengan
julukan laju perambatan alias laju gelombang (v). Laju gelombang
ditentukan oleh sifat-sifat medium yang dilalui oleh gelombang. Btw,
jangan kacaukan laju gelombang dengan laju medium yang dilalui oleh
gelombang.
Kedua,
medium yang dilalui oleh gelombang hanya bergerak bolak balik pada
posisi setimbangnya, medium tidak merambat seperti gelombang.
Ketiga,
gelombang bisa terjadi jika suatu medium bergetar atau berosilasi.
Suatu medium bisa bergetar atau berosilasi jika dilakukan usaha alias
kerja pada medium tersebut. Dalam hal ini, ketika usaha atau kerja
dilakukan pada suatu medium maka energi dipindahkan pada medium
tersebut. Nah, ketika getaran merambat (getaran yang merambat disebut
gelombang), energi dipindahkan dari suatu tempat ke tempat lain melalui
medium tersebut. Gelombang tidak memindahkan materi atau medium yang
dilaluinya, gelombang hanya memindahkan energi… perhatikan bahwa
pembahasan kita sebelumnya berkaitan dengan gelombang mekanik. Karenanya
jika disebutkan gelombang maka yang saya maksudkan adalah gelombang
mekanik.
Gelombang Elektromagnet
Sebelumnya
kita sudah mengobok2 gelombang mekanik. Nah, kalau gelombang mekanik
membutuhkan medium untuk berpindah tempat alias bergentayangan dari satu
tempat ke tempat lain, bagaimana dengan gelombang elektromagnet ? Untuk
bergentanyangan dari satu tempat ke tempat lain, gelombang
elektromagnet tidak membutuhkan medium… kok bisa ? yupz… mengenai
gelombang elektromagnetik selengkapnya kita obok2 pada pembahasan
mengenai gelombang elektromagnet.
Sebelumnya
kita sudah mengelompokkan gelombang berdasarkan medium perambatan. Btw,
gelombang juga bisa dikelompokkan berdasarkan banyaknya dimensi yang
dilalui gelombang ketika bergentanyangan dari suatu tempat ke tempat
lain. Berdasarkan banyaknya dimensi, gelombang bisa dikelompokkan
menjadi gelombang berdimensi satu, gelombang berdimensi dua, gelombang
berdimensi tiga. Gelombang tali dan gelombang pegas merupakan contoh
gelombang berdimensi satu… riak air termasuk gelombang berdimensi dua.
Sebaliknya gelombang bunyi dan gelombang elektromagnetik termasuk
gelombang berdimensi tiga…
Referensi
Giancoli, Douglas C., 2001, Fisika Jilid I (terjemahan), Jakarta : Penerbit Erlangga
Halliday dan Resnick, 1991, Fisika Jilid I, Terjemahan, Jakarta : Penerbit Erlangga
Tipler, P.A.,1998, Fisika untuk Sains dan Teknik-Jilid I (terjemahan), Jakarta : Penebit Erlangga
Young, Hugh D. & Freedman, Roger A., 2002, Fisika Universitas (terjemahan), Jakarta : Penerbit Erlangga
0 komentar:
Posting Komentar