Archive for September 2015
Getaran, Gelombang dan Bunyi
Coba kalian lemparkan batu kecil kedalam sebuah kolam, kemudian perhatikan apa yang terjadi? sebuah riak air akan muncul dipermukaan. Perlu diketahui, hal tersebut merupakan salah satu bentuk dari gejala gelombang. Hal yang sama juga akan terjadi pada sebuah gendang yang ditabuh, akan muncul gejala gelombang meskipun bentuk dan arah gelombangnya tidak terlihat.
Nah sekarang silahkan kalian sebutkan lagi contoh dari gejala gelombang yang sering kalian temui dalam kehidupan sehari - hari.
1. Getaran
Getaran adalah gerak bolak balik suatu benda melalui titik kesetimbangan akibat pengaruh gaya dalam selang waktu yang sama. Satu getaran adalah gerakan lengkap suatu benda dari titik awal dan kembali lagi ke titik awal tersebut.
Sebuah bandul dikatakan melakukan satu getaran lengkap jika benda bergetar dari titik awal dan kembali lagi ketitik asal tersebut.Berdasarkan gambar di atas, jika bandul awal bergetarnya adalah dari titik A maka dikatakan satu getaran jika kembali ke titik A (A - B - C - B - A).
Periode (T) adalah selang waktu yang diperlukan suatu benda untuk melakukan satu getaran. Sedangkan Frekuensi adalah banyaknya getaran dalam yang terjadi dalam satu detik.
Hubungan antara frekuensi dan periode adalah :
T = Periode (sekon)
f = Frekuensi (Hz)
a. Getaran pada Pegas
Perhatikan gambar berikut,
Terlihat bahwa benda bermassa m yang terikat oleh sebuah pegas ditarik oleh gaya F yang mengakibatkan benda bergeser sejauh x dari posisi setimbangnya. Hal ini mengakibatkan pegas menghasilkan gaya sebgai reaksi dari gaya F (luar), yaitu:
F = - kx ................................(1)
Tanda minus menunjukan bahwa arah gaya reaksi berlawanan dengan gaya luar yang diberikan.
Apabila beban dilepaskan maka pegas akan menarik benda tersebut sebesar:
F = ma .................................(2)
Substitusikan persamaan (1) dan persamaan (2) :
- kx = ma ......................................... (3)
Posisi x pada suatu pegas merupakan fungsi cosinus atau sinus:
x = A sin (ω t +
Fungsi percepatan (a) merupakan turunan dua kali fungsi posisi (x) terhadap waktu.
Dengan mensubstitusikan persamaan tersebut dan persamaan (4) ke persamaan (3) maka didapat:
Jika kedua ruas dibagi dengan x = A sin (ω
t + ϕ) maka bisa diketahui nilai konstanta pegasnya yaitu:
Keterangan:
k = konstanta pegas (N/m)
m = massa (kg)
ω = kecepatan sudut (rad/s)
# Menghitung Periode & Frekuensi pada pegas
Untuk menghitung periode pada pegas bisa dipergunakan rumus:
Sedangkan untuk menghitung frekuensi pada pegas dipergunakan rumus:
Keterangan:
T = Periode (sekon)
m = Massa (Kg)
k = Konstanta Pegas (N/m)
f = Frekuensi (Hz)
b. Ayunan pada Bandul
Perhatikan gambar berikut,
Jika bandul ditarik ke samping dengan sudut simpangan sebesar θ maka besar gaya pemulihnya yaitu:
F = mg sin θ ................................. (5)
dimana sudut simpangan yang terbentuk sangat kecil sehingga nilainya mendekati sinus atau bisa dituliskan,
Apabila nilai tersebut disubstitusikan ke persamaan (5) maka didapat:
Pada pegas nilai gaya pemulih adalah F = kx, jika persamaan ini disubstitusikan ke persamaan di atas maka diperoleh:
Substitusikan persamaan diatas dengan persamaan pegas berikut,
sehingga diperoleh persamaan periode untuk ayunan bandul yaitu:
sedangkan untuk persamaan frekuensi pada ayunan bandul yaitu:
Keterangan :
T = Periode (sekon)
l = Panjang Tali (meter)
g = Gravitasi Bumi (9,8 m/s2)
2. Gelombang
Gelombang didefinisikan sebagai getaran yang merambat. Dalam perambatannya gelombang membawa energi dari satu tempat ke tempat lain. Ini bisa kamu buktikan dengan menaruh sebuah kapal mainan di tengah kolam, kemudian cobalah untuk menepuk - nepuk tepi kolam dengan tangan kalian. Tidak lama kemudian kapal mainan yang kalian taruh akan bergerak naik turun yang menandakan kapal memiliki energi mekanik yang didapat dari hasil energi hasil tepukan tangan kalian.
Di dalam gelombang ada 4 besaran yang perlu kalian ketahui yaitu kecepatan, perode, frekuensi dan panjang gelombang. Adapun hubungan antar keempat besaran tersebut adalah sebagai berikut:
keterangan:
λ = Panjang gelombang (meter)
v = Cepat Rambat Gelombang (m/s)
T = Periode (sekon)
f = Frekuensi (Hz)
Berdasarkan sifat fisinya, gelombang bisa diklasifikasikan berdasarkan beberapa jenis gelombang yaitu:
a. Jenis gelombang berdasarkan arah rambat dan arah getar :
Berdasarkan arah rambat dan arah getar gelombang dibedakan menjadi dua jenis gelombang yaitu gelombang tranversal dan gelombang longitudinal.
1. Gelombang Tranversal
Gelombang tranversal adalah gelombang yang arah rambat dan arah getarnya saling tegak lurus. Contoh dari gelombang tranversal terdapat pada gelombang tali, gelombang air dan gelombang cahaya.
Perhatikan gambar berikut,
Satu panjang gelombang adalah setidaknya memiliki satu bukit gelombang dan satu lembah gelombang. Pada gambar di atas, A - B - C - D - E adalah satu panjang gelombang, begitupula B - C - D - E - F.
Keterangan gambar:
Amplitudo Gelombang : ditunjukan oleh B - B'.
Puncak Gelombang : ditunjukan oleh B dan F.
2. Gelombang Longitudinal
Gelombang Longitudinal adalah gelombang yang arah rambat dan arah getarnya searah. Contoh dari gelombang ini adalah pada gelombang bunyi dan pada pegas.
λ = Panjang gelombang (meter)
v = Cepat Rambat Gelombang (m/s)
T = Periode (sekon)
f = Frekuensi (Hz)
Berdasarkan sifat fisinya, gelombang bisa diklasifikasikan berdasarkan beberapa jenis gelombang yaitu:
a. Jenis gelombang berdasarkan arah rambat dan arah getar :
Berdasarkan arah rambat dan arah getar gelombang dibedakan menjadi dua jenis gelombang yaitu gelombang tranversal dan gelombang longitudinal.
1. Gelombang Tranversal
Gelombang tranversal adalah gelombang yang arah rambat dan arah getarnya saling tegak lurus. Contoh dari gelombang tranversal terdapat pada gelombang tali, gelombang air dan gelombang cahaya.
Perhatikan gambar berikut,
Satu panjang gelombang adalah setidaknya memiliki satu bukit gelombang dan satu lembah gelombang. Pada gambar di atas, A - B - C - D - E adalah satu panjang gelombang, begitupula B - C - D - E - F.
Keterangan gambar:
Amplitudo Gelombang : ditunjukan oleh B - B'.
Puncak Gelombang : ditunjukan oleh B dan F.
2. Gelombang Longitudinal
Gelombang Longitudinal adalah gelombang yang arah rambat dan arah getarnya searah. Contoh dari gelombang ini adalah pada gelombang bunyi dan pada pegas.
