Gelombang Mekanik
Gelombang mekanik merupakan suatu gelombang dimana perambatannya memerlukan medium, medium tersebut diperlukan untuk menyalurkan energi untuk proses perambatan gelombangnya.
Salah satu contoh gelombang mekanik ialah suara. Suara memerlukan udara ata medium lainnya untuk menyalurkan energi gelombangnya untuk merambat. Tanpa udara atau medium perambatannya, gelombang suara tidak dapat merambat. Oleh karena itulah di luar angkasa astronot tidak dapat berbicara dan mendengar suara astronot yang lainnya tanpa menggunakan alat bantu komunikasi elektronik.
Contoh gelombang mekanik lainnya adalah ombak dimana air merupakan media rambatnya, gelombang pada tali, dan bahkan gempa bumi juga merupakan fenomena gelombang mekanik dimana dataran sebagai media rambatnya.
Berdasarkan arah rambatannya dan arah getarnya, gelombang dibedakan menjadi dua jenis, yaitu:
Gelombang Transversal
Merupakan jenis gelombang dimana arah rambatnya tegak lurus dengan arah getarnya. Contoh gelombang transversal adalah gelombang yang merambat pada tali.
Perhatikan gambar dibawah, arah rambat gelombang menuju ke kanan, namun arah getarnya adalah ke atas dan ke bawah.
Contoh lainnya adalah gempa bumi di mana dataran atau batuan merupakan mediumnya. Arah getarnya tegak lurus dengan arah rambatnya yang menyebabkan dataran berguncang yang merusak seluruh permukaan di setiap jalur arah rambatannya.
Ombak atau gelombang pada air juga merupakan salah satu bentuk gelombang transversal.
Gelombang Longitudinal
Merupakan jenis gelombang dimana arah rambatnya sejajar dengan arah getarnya. Contoh gelombang longitudinal adalah gelombang yang merambat pada pegas ataupun slinky.
Perhatikan gambar di bawah, arah rambat gelombang pada slinky menuju ke kanan dan arah getarnya ke kanan dan ke kiri.
Contoh lainnya adalah gelombang suara. Gelombang suara mengubah tekanan (merapat dan merenggang) molekul-molekul di udara yang membuatnya bergetar sejajar dengan arah rambatannya.
Berikut ini, karakteristik-karakteristik yang berkaitan dengan gelombang
Panjang Gelombang
Pada Gelombang transversal, panjang gelombang merupakan panjang satu siklus gelombang, yakni dari satu puncak ke puncak setelahnya, atau dari satu lembah ke lembah setelahnya. Jika terdapat dua puncak gelombang dan dua lembah, maka panjang gelombangnya adalah dua. Panjang gelombang disebut sebagai lamda (𝜆) dan satuannya meter (m).
Pada gelombang longitudinal, panjang satu gelombang adalah panjang satu rapatan dan satu regangan, atau jarak antara dua rapatan yang berurutan, atau jarak antara dua regangan yang berurutan (Perhatikan gambar di bawah).
Panjang gelombang dapat dicari dengan rumus:
Di mana:
s = jarak yang ditempuh gelombang (m)
n = banyaknya gelombang
Periode Gelombang (T)
Periode Gelombang merupakan waktu yang dibutuhkan untuk menempuh jarak satu panjang gelombang. Periode gelombang satuannya sekon (s)
Rumus periode gelombang yaitu:
Di mana:
t = waktu (s)
n = banyaknya gelombang
Frekuensi Gelombang (f)
Frekuensi Gelombang merupakan jumlah gelombang yang terbentuk tiap detik, atau dapat diartikan sebagai banyaknya satu siklus gelombang penuh yang terbentuk dalam 1 detik.
Frekuensi gelombang sangat dipengaruhi oleh panjang gelombangnya. Jika panjang gelombangnya kecil, maka frekuensi gelombangnya akan tinggi. Dan juga sebaliknya, jika panjang gelombangnya besar, maka frekuensi gelombangnya akan rendah.
Frekuensi satuannya adalah Hertz (Hz). Rumusnya yaitu:
Atau, dapat ditulis sebagai berikut:
Di mana:
T = periode (s)
f = frekuensi (Hz)
Cepat Rambat Gelombang (v)
Cepat rambat Gelombang merupakan jarak yang ditempuh gelombang tiap detiknya. Secara matematis, persamaannya dapat ditulis dengan panjang gelombang dibagi dengan watu tempuhnya:
Atau, dapat ditulis sebagai berikut:
Atau, dapat pula ditulis sebagai berikut:
Dimana,
𝜆 = panjang gelombang (m)
v = cepat rambat gelombang (m/s)
Contoh Soal Gelombang Mekanik dan Pembahasan
Suatu gelombah transversal merambat dengan sejauh 20 cm dalam waktu 4 detik dan memiliki karakteristik seperti yang diberikan pada gambar dibawah.
Tentukan:
- Frekuensi gelombang
- Panjang gelombang.
- Cepat rambatnya
Pembahasan:
Dari gambar diatas, dalam waktu 4 detik, terbentuk dua siklus gelombang transversal, sehingga didapat:
Maka, bisa didapatkan frekuensi gelombangnya yakni:
Kemudian, panjang gelombangnya bisa didapatkan dengan:
Jadi, cepat rambat gelombangnya bisa didapat yakni sebesar:
v = 0,05 m/s
Kontributor: Ibadurrahman
S2 Teknik Mesin FT UI
Materi StudioBelajar.com lainnya: