Daftar isi
Dimana ada gelombang tentunya disitu terdapat getaran. Getaran adalah gerak bolak-balik secara periodik melalui titik keseimbangan. Dalam getaran terdapat periodik ( T ) dan frekuensi ( f ). Periode getaran adalah waktu yang diperlukan untuk satu getaran, sedangkan frekuensi getaran adalah banyaknya getaran dalam setiap satuan waktu.
Apabila dituliskan dalam suatu persamaan sebagai berikut.
T=t/N dan f = N/t
Hubungan antara periode dan frekuensi sebagai berikut :
f = 1/T -> T = 1/f
Keterangan :
T = periode ( sekon)
t = waktu (sekon)
N = banyaknya getaran
f = frekuensi (Hertz)
Jenis Gelombang
Gelombang adalah getaran yang merambat baik melalui medium (perantara) ataupun tanpa melalui medium. Gelombang dapat dikelompokkan berdasarkan sifat-sifat fisisnya, yaitu :
Gelombang berdasarkan arah getarannya
Gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah getarannya berimpit dengan arah rambatannya, misalnya gelombang bunyi.
- Gelombang transversel
Gelombang transversel adalah gelombang yang arah getarannya tegak lurus dengan arah rambatannya, misalnya gelombang pada tali dan gelombang cahaya.
Gelombang berdasarkan amplitudo
Gelombang berjalan adalah gelombang yang amplitudonya tetap pada setiap titik yang dilalui gelombang, misalnya gelombang pada tali.
- Gelombang diam/berdiri
gelombang diam/berdiri adalah gelombang yang amplitudonya berubah, misalnya gelombang pada senar gitar yang dipetik.
Gelombang berdasarkan zat perantara atau medium rambatannya
Gelombang mekanik yaitu gelombang yang dalam perambatannya memerlukan medium, misalnya gelombang air, gelombang pada tali, dan gelombang bunyi.
Gelombang elektromagnetik yaitu gelombang yang dalam perambatannya tanpa memerlukan medium, misalnya gelombang cahaya.
Ciri-ciri gelombang
- Dapat dipantulkan atau dicerminkan (refleksi). Pada peristiwa ini berlaku hukum pemantulan menurut Snellius.
- Dapat dibiaskan (refraksi). pembiasan dapat terjadi ketika gelombang melewati dua medium yang berbeda.
- Dapat dilenturkan (difraksi). Difraksi terjadi ketika gelombang melewati sebuah celah sempit.
- Dapat digabungkan atau dipadukan (interferensi). Interferensi gelombang terjadi ketika ada dua buah gelombang yang bersatu sehingga menghasilkan pola interferensi maksimum dan minimum.
- Dapat dikutubkan (polarisasi). Polarisasi adalah peristiwa terserapnya sebagian atau seluruh arah getar gelombang. Peristiwa ini hanya terjadi pada gelombang transversal.
- Dapat diuraikan (dispersi). Dispersi adalah lenturan gelombang yang disebabkan oleh adanya penghalang berupa celah.
Rumus gelombang
1. Persamaan simpangan, kecepatan, dan percepatan
Simpangan dapat dinyatakan dalam persamaan berikut.
y = A sin (ωt + θ0 )
Persamaan kecepatan getaran harmonik adalah :
v = A.ω.cos (ωt + θ0 )
Adapun persamaan dari percepatan gerak harmonik adalah :
a = -A.ω2.cos (ωt + θ0 )
Keterangan :
- y = simpangan (m)
- A = amplitudo (m)
- ω = frekuensi sudut (rad/s)
- θ0 = sudut fase awal (rad)
2. sudut fase, dan beda fase
Sudut fase dapat dituliskan sebagai berikut :
θ = (ωt + θ0 )
θ = 2πt/T + θ0
θ = 2π (t/T + θ0/ 2π)
θ = 2πφ
Keteranga :
φ = fas
θ = sudut fase akhir
3. Getaran beban pada pegas
Sebuah pegas apabila melakukan getaran akan memiliki periode dan frekuensi. Periode dan frekuensi pada pegas dituliskan dalam persamaan berikut :
T = 2π √k/m dan f = 1/2π√m/k
Adapun gaya pegas dan percepatan pda pegas dihitung dengan menggunakan persamaan.
F = -k.y
m.a = -k.y
a = -k.y/m
Keteranga ;
k = tetapan gaya (N/m)
m = massa benda (kg)
y = simpangan yang dihitung dari titik keseimbangan ( m )
4. Getaran beban pada ayunan sederhana
Ayunan yang bergetar memiliki frekuensi yang dituliskan dalam persamaan :
T = 2π √/g dan f = 1/2π√g/
Keterangan :
= panjang tali (m)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
5. hukum kekelan energi mekanik pada getaran harmonik
Hukum kekelan energi mekanik menyatakan bahwa ” pada getaran harmonik terjadi pertukaran energi potensial menjadi energi kinetik atau sebaliknya. Sementara itu, energi mekanik yaitu energi potensial dan energi kinetik bernilai tetap”.
- energi kinetik
Energi kinetik dapat dituliskan dalam persamaan berikut :
Ek = 1/2 mv2 = 1/2 mω2A2 cos2 ωt = 1/2k (A2 – y2)
- Energi potensial
Energi potensial dapat dituliskan dalam persamaan berikut :
Ep = 1/2ky2 = 1/2mω2A2 sin2 ωt
- Energi mekanik
Energi mekanik merupakan penjumlahan antara energi kinetik dan energi potensial. Energi mekanik dapat dituliskan dalam persamaan berikut.
EM = 1/2 kA2
Keterangan :
A = amplitudo (m)
t = waktu (s)
- Superposisi getaran
Superposisi getaran adalah kegiatan menjumlahkan simpangan-simpangan getaran. Misalkan suatu gelombang memiliki dua getaran, yaitu :
y1 = A sin ω1t
y2 = A sin ω2t
Getaran resultannya adalah :
y = 2.A.cos (ω1-ω2/2).t.sin ( ω1-ω2/2).t