Dasar-Dasar Getaran, Gelombang, dan Bunyi

Konsep dasar fisika mengenai getaran, gelombang, dan bunyi
Konsep dasar fisika mengenai getaran, gelombang, dan bunyi.

Gelombang itu bukan sekedar sesuatu yang berbentuk bukit dan lembah. Ada informasi lain yang bisa kalian dapat. Mau tau apa aja? Mari bahas bersama.

Materi ini ibaratnya akan menjadi 101 kalian untuk nantinya belajar materinya lebih dalam.

Daftar Isi

Mengenal Getaran

Intinya getaran merupakan suatu hal yang berulang-ulang, dan mempunyai suatu titik netralnya.

Di mana jika benda diletakan pada titik tersebut, maka objek tersebut tidak akan mengalami getaran.

Selain pada lokasi itu maka benda akan mengalami getaran, titik tersebut dinamakan titik kesetimbangan.

Contoh Getaran

Contohnya apa aja? Yang paling sederhana yaitu sebuah bandul. Sebuah sistem yang terdiri dari objek yang diikat dengan penyangga pada poros tertentu.

Di kehidupan sehari-hari sebenarnya sering ditemukan sitem yang serupa, di antaranya:

  • Seperti senar gitar yang dipetik.
  • Anak-anak yang sedang bermain ayunan.
  • Pegas pada sepeda motor setelah melalui polisi tidur.
  • Jam dinding model kuno.

Parameter Getaran

Apa yang menarik pada benda yang bergetar? Oke, yang pertama kali harus dipahami yaitu, apanya sih yang berulang-ulang?

Jadi, yang berulang-ulang merupakan gerakan benda tersebut.

Nah bicara gerakan yang berulang-ulang, maka kita pengen tahu seberapa sering "dia" melakukan gerakkan.

Selain itu, kita juga tertarik buat mencari tahu pada titik mana gerakkan suatu benda berbalik arah.

Hal ini sama saja seperti ingin mengetahui berapa besar simpangan atau jangkauan terjauh dari titik kesetimbangan yang bisa dicapai.

Frekuensi dan Amplitudo

Besaran yang menyatakan seberapa sering suatu benda melakukan gerakkan dalam satu satuan waktu tertenu disebut sebagai frekuensi. Satuannya adalah hertz disingkat Hz.

Sedangkan besaran yang menyatakan simpangan jauh merupakan amplitudo atau A. Satuannya sama seperti satuan panjang, bisa meter, centimeter, tergantung sistemnya apa.

Periode

Jika telah diketahui frekuensi getaran suatu benda, tentu kita dapat pula mengetahui berapa lama suatu benda mengalami satu getaran.

Atau lebih dikenal sebagai periode. Apabila frekuensi suatu getaran adalah f, lama periodenya adalah:

T = \frac{1}{f}\,\text{s}

Perhatikan bahwa satuanna adalah detik, karena sedang membicarakan "seberapa lama" atau durasi.

Definisi Satu Getaran

Mungkin muncul pertanyaan di benak kalian, jika satu periode merupakan durasi untuk melakukan satu getaran, memangnya satu getaran itu seperti apa?

Sederhannya, jika kita bergerak dari suatu titik, misal saja titik A, kemudian benda tersebut bergerak kemudian kembali ke titik A lagi, maka itulah yang dinamakan satu getaran.

Contoh Perhitungan Banyak Getaran

Coba perhatikan ilustrasi berikut, jika bandul bergerak dari titik A menuju titik kesetimbangannya, yaitu di B maka bandul telah melakukan 1/4 getaran.

Jika sudah mencapai C maka bandul telah melakukan setengah getaran.

Getaran pada bandul

Pertanyaanya sekarang, jika bandul telah melakukan 31/4 getaran, berada di mana posisi bandul sekarang?

Sederhana saja, artinya bandul telah bergetar sebanyak tiga kali ditambah dengan seperempat kali.

Karena tiga kali merupakan bilangan bulat, maka sama saja seperti memulai dari A kemudian bergetar hingga B.

Apa Itu Gelombang?

Sejauh ini kita melihat bahwa getaran berada di satu posisi saja alias tidak berpindah-pindah.

Nah kali ini akan diamati getaran yang bergerak atau merambat, hal itu dinamakan sebagai gelombang.

Mungkin dari kalimat sebelumnya dapat diketahui bahwa ada kaitan antara getaran dengan gelombang.

Yang berarti, beberapa besaran pada getaran akan menjadi bagian dari gelombang juga, seperti frekuensi, periode, dan amplitudo.

Di samping itu, ada juga besaran lainnya yang menunjukkan jarak tempuh yang dilakukan oleh satu getaran, yakni panjang gelombang.

Cepat Rambat Gelombang

Kalau kita bicara sesuatu yang merambat, rasanya identik dengan adanya perpindahan, ya gak?

Coba diingat lagi pada pembahasan tentang gerak dan gaya, gerak identik dengan perpindahan posisi.

Sesuatu yang berpindah pasti mempunyai kecepatan, artinya gelombang itu mempunyai kecepatan.

Pada istilah gelombang biasa disebut sebagai cepat rambat gelombang.

Anggap besarnya cepat rambatnya adalah v, dan satu panjang gelombang adalah \lambda, apa maksudnya?

Artinya durasi untuk menempuh satu panjang gelombang tersebut setara dengan waktu yang diperlukan untuk melakukan satu getaran:

\lambda = vT

Atau bisa juga dengan mensubstitusikan T = 1/f:

v = \lambda f

Berdasarkan Arah Rambat

Terdapat dua cara untuk gelombang melakukan getaran, pertama saat getarannya tegak lurus terhadap arah rambatnya, yang disebut sebagai gelombang tranversal.

Dan ada pula yang arah getarnya sejajar dengan arah rambatnya, yang dinamakan sebagai gelombang longitudinal.

Gelombang transversal dan gelombang longitudinal

Berdasarkan Amplitudo

Kemudian berdasarkan amplitudonya, ada gelombang yang amplitudonya berubah-ubah yang dinamakan sebagai gelombang tegak.

Biasa dikenal juga sebagai gelombang stasioner atau gelombang berdiri.

Kondisi ini terjadi pada alat musik seperti senar biola dan gitar. Penyebabnya yaitu akibat dua gelombang yang saling bertemu.

Apabila amplitudonya pada setiap titik yang dilalui gelombang sama, gelombang tersebut dinamakan gelombang berjalan.

Contohnya adalah gelombang pada permukaan air yang diakibatkan oleh suatu batu dijatuhkan.

Berdasarkan Medium Perambatan

Selain berdasarkan amplitudo dan arah rambatnya, gelombang juga dikategorikan berdasarkan medium atau perantaranya.

Ibaratnya seperti kendaraan, mobil memerlukan jalan, kapal memerlukan air, dan pesawat memerlukan udara supaya semuanya bekerja.

Gelombang yang memerlukan medium disebut sebagai gelombang mekanik, contohnya riakkan air oleh batu sebelumnya.

Nah tapi ada juga yang tidak memerlukan medium, yakni disebut sebagai gelombang elektromagnetik.

Apa sajah contohnya? Berikut beberapa di antaranya:

  • Gelombang cahaya
  • Gelombang radio
  • Gelombang mikro

Apa Itu Bunyi?

Buat kalian yang pernah main PS, pasti pernah ngalami kan ketika stiknya bergetar.

Namun tidak hanya getaran saja yang dirasakan, ada juga bunyi yang muncul, ya gak?

Pertanyaanya, bagaimana suatu alat yang ditujukan untuk menghasilkan getar bisa menghasilkan bunyi?

Apakah ada hubungannya antara getaran dan bunyi? Jawabannya ada, dan hal tersebut merupakan sifat alam dari bunyi itu sendiri.

Jadi bunyi itu berasal dari getaran partikel-partikel pada suatu medium, dan arah getarnya sejajar dengan arah rambatnya. Sehingga, bunyi merupakan gelombang longitudinal.

Jika pada dasarnya bunyi adalah gelombang, apakah bisa digunakan rumus-rumus sebelumnya? Seperti cepat rambat gelombang, frekuensi, dan periode?

Tentu bisa, tidak ada perbedaan sama sekali pada rumusnya.

Macam-Macam Bunyi Berdasarkan Frekuensi

Ngomong-ngomong, kenapa sih kita jarang ngedengerin hewan-hewan berinteraksi, maksudnya dalam hal ini adalah berkomunikasi?

Apakah memang mereka tidak dapat berkomunikasi? Sejatinya hewan dapat berkomunikasi dengan berbagai cara, dan salah satunya dengan bunyi.

Namun frekuensi bunyi yang dihasilkan diluar batas manusia untuk mendengarnya.

Ada yang karena terlalu rendah frekuensinya dan ada juga yang karena terlalu tinggi.

Manusia sendiri mempunyai rentang frekuensi sekitar 20 Hz hingga 20,000 Hz, rentang tersebut dinamakan audiosonik.

Untuk rentang dibawah 20 Hz dinamakan sebagai infrasonik. Hewan seperti paus, gajah, jerapah, dan buaya berkomunikasi pada interval ini.

Kemudian untuk rentang lebih dari 20000 Hz dikenal sebagai ultrasonik. Beberapa serangga menggunakan frekuensi ini untuk berinteraksi.

Ultrasonik ini tidak hanya digunakan untuk berkomunikasi. Bisa juga digunakan untuk mengetahui suatu objek dengan memanfaatkan pantulannya.

Seperti pada kelelawar dan lumba-lumba. Mereka menghasilkan gelombang bunyi dengan frekuensi yang sangat tinggi. Lalu durasi kembalinya bunyi itu diukur sebagai jarak.

Percobaan Sederhana

Sebagai tambahan aja, sekarang sudah banyak banget sensor ultrasonik dipasaran, yakni tipe HCSR-04 dan harganya murah, sekitar Rp. 20.000-an.

Buat kalian yang penasaran sama sensor ini, bisa banget ngusulin ke guru kalian untuk melakukan praktikum mengenai ini.

Selain itu kita juga perlu mikrokontroler untuk mengolah informasi dari sensor tersebut.

Yang paling umum biasanya menggunakan Arduino UNO. Kalau penasaran sama prakteknya gimana, boleh tanya-tanya di kolom komentar.

Label
< Materi SebelumnyaKalor dan Perpindahannya

Komentar

Search icon