Getaran, Gelombang, dan Bunyi

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

Getaran

Intinya getaran merupakan suatu hal yang berulang-ulang, dan mempunyai suatu titik di mana jika kita letakan benda pada titik tersebut, maka benda tersebut tidak akan mengalami getaran. Selain pada titik tersebut maka benda akan mengalami getaran, titik tersebut dinamakan titik kesetimbangan.

Contohnya apa aja? Yang paling sederhana yaitu sebuah bandul, kemudian dikehidupan sehari-hari juga kita sering menemukan hal tersebut, seperti senar gitar yang dipetik, anak-anak yang sedang bermain ayunan, pegas pada sepeda motor setelah melalui polisi tidur, dan masih banyak lagi.

Apa yang menarik pada benda yang bergetar? Oke, yang pertama kali kita harus pahami yaitu, apanya yang berulang-ulang. Jadi, yang berulang-ulang merupaan 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 kita ingin mencari tahu berapa simpangan atau jangkauan terjauhnya dari titik kesetimbangan.

Besaran yang menyatakan seberapa sering suatu benda melakukan gerakkan dalam satu satuan waktu tertenu disebut sebagai frekuensi, yang satuannya adalah \text{Hz}. Sedangkan besaran yang menyatakan simpangan jauh merupakan amplitudo, A, yang satuannya yakni seama seperti satuan panjang, bisa meter, centimeter, dan lainnya.

Jika kita mengetahui frekuensi getaran suatu benda, tentu kita dapat pula mengetahui berapa lama suatu benda mengalami satu getaran, atau yang disebut sebagai periode. Jika frekuensi suatu getaran adalah f, maka periodenya adalah

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

, perhatikan bahwa satuanna adalah detik, karena kita bicara "seberapa lama" atau durasi.

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.

Coba perhatikan ilustrasi berikut, jika bandul bergerak dari titik A menuju titik kesetimbangannya, yaitu di B maka bandul telah melakukan \frac{1}{4} getaran. Jika sudah mencapai C maka bandul telah melakukan setengah getaran.

Getaran pada bandul

Pertanyaanya sekarang, jika bandul telah melakukan 3\frac{1}{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.

Gelombang

Sejauh ini kita melihat bahwa getaran berada di satu posisi saja alias tidak berpindah-pindah, nah kali ini kita bakal mengamati getaran yang bergerak atau merambat yang dinamakan sebagai gelombang. Mungkin dari kalimat sebelumnya kita melihat bahwa ada kaitan antara getaran dengan gelombang.

Yang artinya 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.

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, yang artinya mempunyai kecepatan. Jadi gelombang itu mempunyai kecepatan.

Pada gelombang kita biasa menyebutnya sebagai cepat rambat gelombang. Jika besarnya adalah v, dan satu panjang gelombang adalah \lambda, apa artinya? Artinya durasi untuk menempuh satu panjang gelombang tersebut setara dengan waktu yang diperlukan untuk melakukan satu getaran

\lambda = vT

, atau bisa juga dengan T = \frac{1}{f}

v = \lambda f .

Ada dua cara untuk gelombang melakukan getaran, yakni ketika getarannya tegak lurus terhadap arah rambatnya, atau yang disebut sebagai gelombang tranversal. Dan ada pula yang arah getarnya sejajar dengan arah rambatnya, yang disebut sebagai gelombang longitudinal.

Gelombang transversal dan gelombang longitudinal

Kemudian berdasarkan amplitudonya, ada gelombang yang amplitudonya berubah-ubah yang dinamakan sebagai gelombang tegak atau gelombang stasioner atau gelombang berdiri, kondisi ini terjadi pada alat musik seperti senar biola dan gitar.

Apabila amplitudonya pada setiap titik yang dilalui gelombang sama, gelombang tersebut dinamakan gelombang berjalan. Contohnya adalah gelombang pada permukaan air yang diakibatkan ketika suatu batu dijatuhkan.

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, siapa dia? Dia adalah gelombang cahaya.

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. Artinya, bunyi merupakan gelombang longitudinal.

Jika pada dasarnya bunyi adalah gelombang, apakah kita bisa menggunakan rumus-rumus sebelumnya, seperti cepat rambat gelombang, frekuensi, dan lainnya? Tentu bisa, tidak ada perbedaan sama sekali pada rumusnya.

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\,\text{Hz} hingga 20,000\,\text{Hz}, rentang tersebut dinamakan audiosonik.

Untuk rentang dibawah 20\,\text{Hz} dinamakan sebagai infrasonik hewan seperti paus, gajah, jerapah, dan buaya berkomunikasi pada interval ini. Kemudian untuk rentang lebih dari 20,000\,\text{Hz} dinamakan 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 pantulan dari bunyi ini, seperti pada kelelawar dan lumba-lumba.

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 umum biasanya menggunakan Arduino UNO. Mungkin itu aja, selamat mencoba!

Label
< Materi SebelumnyaGerak dan Gaya
Search icon