258
Ilmu Pengetahuan Alam VIII Getaran dan Gelombang
Contoh Soal
Sebuah tali bergetar sebanyak 60 kali selama 0,5 menit. Tentukan: a.
periode dan b.
frekuensi getarnya
Penyelesaian:
Diketahui: n = 60
t = 0,5 menit = 0,5 × 60 sekon = 30 sekon Ditanyakan: a.
T = . . .? b.
f = . . .? Jawab :
a. 30
1 = =
= = 0,5 sekon 2
60 t
T n
Jadi, periode getar tali tersebut adalah 0,5 sekon. b.
60 = =
= 2 Hz 30
n f
t
Jadi, frekuensi getar tali tersebut adalah 2 Hz. Setelah kamu mempelajari materi-materi di atas, coba kita uji pemahamanmu
dengan mengerjakan pelatihan berikut
Kerjakan soal berikut dengan tepat 1.
Sebut dan jelaskan pengertian dari getaran Berikan contohnya 2.
Perhatikan gambar di bawah ini Dari gambar di samping, tunjukkan:
a. amplitudo getaran,
b. gerak
1 2
getaran, dan c.
gerak 1 getaran
3. Sebuah mistar bergetar sebanyak 50 kali dalam waktu 25 sekon. Tentukan frekuensi
dan periode getaran mistar tersebut
Kerja Mandiri
B. Pengertian Gelombang
Pernahkah kamu melihat gelombang air laut? Gelombang air laut terjadi karena angin yang bertiup melintasi permukaan air laut. Apakah gelombang itu?
Untuk memahami lebih jauh tentang gelombang, lakukan kegiatan berikut
B
O
C A
D
Di unduh dari : Bukupaket.com
259
Ilmu Pengetahuan Alam VIII Getaran dan Gelombang
Praktikum 3
Gelombang A . Tujuan
Mengamati terjadinya gelombang.
B. Alat dan Bahan
1. Tali
± 2 m 2.
Kertas berwarna merah, hijau, secukupnya
dan biru atau warna-warna lainnya
C. Langkah Kerja
1. Pegang ujung tali, kemudian gerakkan
ujung tali naik-turun secara berulang-ulang Amatilah apa yang terjadi
2. Ikatkan kertas berwarna hijau dengan
jarak 50 cm dari ujung tali 3.
Ikatkan kertas berwarna merah dengan jarak 50 cm dari kertas warna hijau 4.
Ikatkan kertas berwarna biru dengan jarak 50 cm dari kertas warna merah 5.
Ulangi langkah 1 Amatilah apa yang terjadi 6.
Buatlah laporan hasil percobaan di atas Kumpulkan laporanmu kepada gurumu 7.
Jangan lupa untuk merapikan meja kerjamu Berdasarkan percobaan di atas, tali bergetar ketika digerakkan naik-turun.
Getaran tersebut merambat pada tali dalam bentuk gelombang. Ketika tali yang telah diikat dengan kertas berwarna digetarkan, kertas berwarna akan
ikut bergetar. Akan tetapi, kertas-kertas berwarna tersebut tidak bertukar atau berpindah tempat. Ketiga kertas berwarna tersebut hanya bergerak
naik-turun. Hal ini berarti gelombang merambat tanpa memindahkan materi. Dengan demikian, dapat diambil kesimpulan bahwa
gelombang adalah getaran yang merambat dengan membawa energi dari suatu
tempat ke tempat yang lain.
1. Jenis-jenis Gelombang
Gelombang ada beberapa jenis. Berdasarkan medium peran- taranya, gelombang dibagi menjadi dua jenis, yaitu gelombang
mekanik dan gelombang elektromagnetik.
a. Gelombang mekanik
Gelombang mekanik adalah gelombang yang memerlukan
medium untuk merambat. Contoh gelombang mekanik antara lain gelombang pada tali, gelombang air laut, dan gelombang
bunyi.
b. Gelombang elektromagnetik
Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang dapat
merambat tanpa melalui medium. Contoh gelombang elektromagnetik adalah gelombang cahaya, gelombang radio,
dan sinar-X.
Gelombang
Sebaiknya Tahu
Sinar-X merupakan gelombang elektromagnetik yang dihasilkan
dari tabung sinar-X. Sinar-X dapat menembus jaringan tetapi
diserap oleh tulang-tulang. Jadi, untuk mengetahui keadaan tulang
dapat digunakan sinar-X yang hasilnya akan ditunjukkan pada
pelat fotografi.
Gambar 20.2 Foto yang diha-
silkan oleh sinar-X
Rep. www .blogs.warwick.uk
Di unduh dari : Bukupaket.com
260
Ilmu Pengetahuan Alam VIII Getaran dan Gelombang
Berdasarkan amplitudonya, gelombang dibedakan menjadi dua, yaitu:
a. Gelombang berjalan
Gelombang yang memiliki amplitudo tetap disebut gelombang
berjalan . Contoh gelombang berjalan adalah gelombang yang terjadi pada
tali yang dihubungkan dengan pegas yang bergetar.
b. Gelombang diam stasioner
Gelombang yang memiliki amplitudo yang berubah-ubah disebut gelombang diam
stasioner. Gelombang stasioner terjadi karena perpaduan antara gelombang datang dan gelombang pantul yang memiliki
frekuensi dan panjang gelombang sama. Contoh gelombang stasioner adalah gelombang pada dawai gitar dan biola.
Berdasarkan arah getarnya, gelombang dibagi menjadi dua jenis, yaitu gelombang transversal dan gelombang longitudinal.
a. Gelombang transversal
Gelombang transversal adalah gelombang yang arah rambatnya
tegak lurus dengan arah getarnya. Gelombang transversal dapat diamati pada tali yang digerakkan ke atas dan ke bawah. Pada tali akan terlihat
arah getarannya adalah naik-turun sedangkan arah rambatnya menuju ke depan atau tegak lurus arah getar.
Perhatikan gambar 20.3 di atas Titik B dan F merupakan puncak gelombang, yaitu titik-titik tertinggi gelombang. Titik D dan H merupakan
dasar gelombang, yaitu titik-titik terendah pada gelombang. Lengkungan ABC dan EFG disebut sebagai bukit gelombang. Sedangkan cekungan
CDE dan GHI disebut lembah gelombang. Jarak BB’, DD’, FF’, dan HH’ merupakan amplitudo gelombang, yaitu simpangan terbesar dari
gelombang tersebut.
Dalam konsep gelombang dikenal istilah panjang gelombang. Panjang gelombang
O suatu gelombang transversal didefinisikan sebagai:
a. panjang satu lembah gelombang dan satu bukit gelombang ABCDE
atau CDEFG atau b.
jarak antara dua puncak yang berdekatan BCDEF atau c.
jarak antara dua lembah yang berdekatan DEFGH. Contoh gelombang transversal antara lain gelombang permukaan air,
gelombang radio, dan gelombang pada tali.
Gelombang Transversal
Panjang Gelombang
Gambar 20.3 Gelombang transversal yang terbentuk pada tali yang digetarkan
Y
A B
C
D E
F
G
H I
B’ H’
F’ D’
X
Di unduh dari : Bukupaket.com
261
Ilmu Pengetahuan Alam VIII Getaran dan Gelombang
b. Gelombang Longitudinal
Bagaimana bentuk gelombang longitudinal itu? Gelombang longitu- dinal dapat kita amati pada sebuah pegas panjang slinky yang dapat
dirapatkan dan direnggangkan. Perhatikan gambar 20.4 di bawah ini
rapatan renggangan
Gambar 20.4 Gelombang longitudinal yang terjadi pada slingky
O O
O
Gelombang Longitudinal
Jika ujung slinky dirapatkan, kemudian dilepaskan akan terlihat pola gelombang yang berbeda dengan gelombang transversal. Pada
gelombang longitudinal, slinky akan terlihat merapat, kemudian mereng- gang, demikian seterusnya. Bagian yang merapat dinamakan rapatan,
sedang bagian yang renggang dinamakan renggangan. Rapatan dan renggangan pada slinky akan merambat sepanjang slinky, sedangkan
arah getaran berimpit dengan arah memanjang slinky.
Pola gelombang yang arah getarannya berimpit arah rambatnya inilah yang dinamakan
gelombang longitudinal . Pada gelombang longitudinal
terdapat rapatan dan renggangan. Panjang gelombang O suatu
gelombang longitudinal didefinisikan sebagai: a.
jarak satu rapatan dan satu renggangan atau b.
jarak antara dua rapatan yang berdekatan atau c.
jarak antara dua renggangan yang berdekatan.
2. Periode, Frekuensi, dan Cepat Rambat Gelombang
Gelombang merupakan getaran yang merambat. Dalam pembahasan gelombang juga dikenal istilah frekuensi, periode, panjang gelombang, dan
cepat rambat gelombang. Hubungan antara panjang gelombang, frekuensi, periode, dan cepat rambat gelombang dapat dirumuskan sebagai berikut.
O O
= atau = × v
v f
T
. . . 20.4
Keterangan:
v : cepat rambat gelombang ms O : panjang gelombang m
Sekarang, pelajarilah penerapan matematis dari rumus-rumus di atas melalui contoh soal berikut
Di unduh dari : Bukupaket.com
262
Ilmu Pengetahuan Alam VIII Getaran dan Gelombang
Contoh Soal
Sebuah tali digetarkan selama 10 sekon dan membentuk dua bukit dan satu lembah sepanjang 60 cm. Jika tinggi sebuah bukit gelombang 3 cm, tentukan:
a. amplitudo,
b. frekuensi dan periode, serta
c. panjang gelombang dan cepat rambat
Penyelesaian:
Diketahui: A = 60 cm
t = 10 sekon
n = 1,5 =
3 2
karena terdiri atas 2 bukit dan 1 lembah Ditanyakan: a. A = . . .?
b. f = . . .? T = . . .?
c. O = . . .?
v = . . .? Jawab:
a. A = tinggi bukit = 3 cm
Jadi, amplitudo gelombang tersebut adalah 3 cm. b.
1,5 = =
= 0,15 Hz 10
n f
t 1
1 = =
= 6,67 sekon 0,15
T f
Jadi, gelombang tersebut mempunyai frekuensi 0,15 Hz dan periode 6,67 sekon. c.
O
3 . =
2
A O =
2 3
· A =
2 3
· 60 = 40 cm = 0,4 m v =
O · f = 0,4 · 0,15 Hz v = 0,06 ms
Jadi, panjang gelombangnya 0,4 m dan cepat rambat gelombang tersebut adalah 0,06 ms.
Kerjakan bersama teman sebangkumu 1.
Sebut dan jelaskan tentang pengertian gelombang Sebutkan pula contohnya 2.
Sebut dan jelaskan jenis-jenis gelombang
Kerja Berpasangan
Di unduh dari : Bukupaket.com
263
Ilmu Pengetahuan Alam VIII Getaran dan Gelombang
3. Sebutkan pengertian dari besaran-besaran berikut
a. Amplitudo.
b. Frekuensi.
c. Periode.
4. Sebuah slinky yang digetarkan menghasilkan 3 rapatan dan 2 renggangan dengan
jarak 30 cm selama 5 sekon. Tentukan frekuensi, periode, panjang gelombang, dan cepat rambat gelombang pada slinky tersebut
5. Seutas tali yang panjangnya 120 cm digetarkan selama 25 sekon dan membentuk
dua bukit dan tiga lembah. Jika tinggi bukit gelombang 30 cm, tentukan: a.
amplitudo, b.
frekuensi, c.
periode, d.
panjang gelombang, dan e.
cepat rambat gelombang
3. Pemantulan Gelombang
Gelombang memiliki sifat atau karakteristik tertentu. Sifat gelombang tersebut antara lain:
a. dapat dibiaskan,
b. dapat terpolarisasi,
c. dapat mengalami interferensi,
d. dapat mengalami difraksi, dan
e. dapat mengalami pemantulan.
Kali ini kita akan mempelajari sifat pemantulan gelombang. Sifat-sifat gelombang lainnya akan kita pelajari pada bab selanjutnya. Untuk memahami
peristiwa pemantulan gelombang, simaklah materi berikut
Perhatikan gambar 20.5 di samping Jika seutas tali yang salah satu ujungnya
diikatkan pada tiang digetarkan maka akan terjadi gelombang pantulan yang meram-
bat sepanjang tali dengan arah berlawanan dengan arah semula. Contoh pemantulan
gelombang dan pemanfaatannya adalah sebagai berikut. a.
Gelombang air laut dipantulkan oleh pantai sehingga ada gelombang air laut yang menuju ke tengah laut.
b. Gelombang bunyi dipantulkan oleh dinding atau tebing sehingga terjadi
gema. c.
Pemantulan gelombang bunyi oleh dasar laut dapat dimanfaatkan untuk menentukan kedalaman laut dengan menggunakan sistem sonar.
d. Pemantulan gelombang elektromagnetik oleh suatu benda dapat diman-
faatkan untuk mendeteksi benda tersebut dengan menggunakan sistem radar.
Gambar 20.5 Gelombang pantulan pada
tali
gelombang pantulan gelombang datang
Di unduh dari : Bukupaket.com
264
Ilmu Pengetahuan Alam VIII Getaran dan Gelombang
Kerjakan bersama kelompokmu Buatlah sebuah karya ilmiah mengenai pemanfaatan pemantulan gelombang Misalnya,
sonar atau radar. Sampaikan hasil karyamu di depan kelas Beri kesempatan pada kelompok lain untuk menanggapi
Kerja Kelompok
Rangkuman
1. Getaran adalah gerak bolak-balik suatu benda secara periodik melalui titik setimbangnya.
2. Amplitudo adalah simpangan terbesar dari titik setimbang.
3. Frekuensi adalah banyaknya getaran yang dilakukan tiap satu satuan waktu. Frekuensi
dirumuskan:
= n
f t
4. Periode adalah waktu yang dibutuhkan untuk melakukan satu kali getaran. Periode suatu
getaran dapat ditentukan dengan rumus berikut.
= t T
n
5. Gelombang adalah getaran yang merambat dengan membawa energi dari suatu tempat
ke tempat yang lain. 6.
Jenis gelombang berdasarkan medium perantaranya ada dua, yaitu gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik. Contoh gelombang mekanik antara lain gelombang tali
dan gelombang bunyi. Contoh gelombang elektromagnetik antara lain gelombang radio dan gelombang cahaya.
7. Jenis gelombang berdasarkan arah rambatnya ada dua, yaitu gelombang transversal
dan gelombang longitudinal. Contoh gelombang transversal antara lain gelombang pada tali dan gelombang radio. Contoh gelombang longitudinal adalah gelombang pada slinky.
8. Hubungan antara cepat rambat gelombang v, panjang gelombang
O, frekuensi f, dan periode T adalah sebagai berikut.
O O .
= = v
f T
Di unduh dari : Bukupaket.com
265
Ilmu Pengetahuan Alam VIII Getaran dan Gelombang
A . Ayo, berilah tanda silang pada jawaban
yang paling tepat 1. Gerakan bolak-balik melalui titik setim-
bang disebut . . . . a.
getaran c.
amplitudo b.
periode d.
frekuensi 2. Perhatikan gambar di bawah ini
Soal-soal Uji Kompetensi
Amplitudo getaran ditunjukkan oleh . . . . a.
Q c.
PR b.
RP d.
QR 3. Sebuah bandul bergetar sebanyak 50 kali
dalam waktu 25 sekon. Frekuensi bandul tersebut adalah . . . .
a. 2 Hz
b. 5 Hz
c. 10 Hz
d. 100 Hz
4. Periode getar suatu benda yang frekuensinya 4 Hz adalah . . . .
a. 1,25 sekon
b. 1 sekon
c. 0,5 sekon
d. 0,25 sekon
5. Gelombang yang arah rambatnya tegak lurus dengan arah getarnya adalah . . . .
a. gelombang mekanik
b. gelombang elektromagnetik
c. gelombang transversal
d. gelombang longitudinal
P Q
R
6. Perhatikan gambar di bawah ini
A B
C
D E
F Y
X
Bukit gelombang ditunjukkan oleh . . . . a.
A-B-C c.
C-D-E b.
B-C-D d.
D-E-F 7. Dari gambar pada soal nomor 6, titik D
merupakan . . . . a.
amplitudo b.
dasar gelombang c.
puncak gelombang d.
lembah gelombang 8. Hubungan antara panjang gelombang,
frekuensi, dan cepat rambat gelombang dirumuskan . . . .
a. v =
O · f c.
O =
f v
b. O
= v
f
d. v = f
9. Sebuah tali digetarkan membentuk dua bukit dan satu lembah sepanjang 12
cm. Jika frekuensi gelombang 4 Hz, besarnya cepat rambat gelombang
adalah . . . .
a. 32 cms
c. 0,5 cms
b. 48 cms
d. 2 cms
10. Sebuah slinky digetarkan selama 10 sekon, menghasilkan 2 rapatan dan 2 renggang-
an. Periode gelombang pada slinky adalah . . . .
a. 5 sekon
c. 15 sekon
b. 10 sekon
d. 20 sekon
Di unduh dari : Bukupaket.com
266
Ilmu Pengetahuan Alam VIII Getaran dan Gelombang
B. Jawablah pertanyaan berikut dengan benar
1. Perhatikan gambar di bawah ini
A B
O C
D
Tentukan : a.
gerak 1 getaran, b.
gerak 1,5 getaran, dan c.
gerak
1 4
getaran 2.
Sebut dan jelaskan jenis-jenis gelombang berdasarkan arah getarnya
3. Sebuah bandul digetarkan sebanyak 40 kali
selama 8 sekon. Berapakah periode dan frekuensi getaran bandul?
4. Sebuah tali yang digetarkan meng-
hasilkan 2 bukit dan 3 lembah dengan jarak 45 cm selama 20 sekon. Tentukan
besarnya cepat rambat gelombang
5. Jelaskan hubungan antara periode,
panjang gelombang, dan cepat rambat gelombang
Di unduh dari : Bukupaket.com
BUNYI
BAB
21
Hei Hati-hati, kamu nanti bisa
jatuh ke sungai Lagi
ngapain sich?
Kebetulan kita nanti
akan belajar tentang bunyi. Ada bunyi
infrasonik, audiosonik, ultrasonik, resonansi
bunyi, dan pemantulan
bunyi. Oh, begitu,
ya? Aku baru tahu.
Ha ha ha, tentu saja tidak.
Kedalaman sungai atau laut diukur
memakai sonar yang memanfaatkan
pemantulan bunyi.
Aku sedang menerka-nerka
dalamnya sungai ini. Bagaimana cara
mengukurnya, ya? Apa kita harus menyelam sambil
membawa meteran?
Wah, asyik Setelah mempelajari
bab ini kita akan memahami konsep
bunyi dalam kehidupan
sehari-hari.
Di unduh dari : Bukupaket.com
268
Ilmu Pengetahuan Alam VIII Bunyi
Gerbang
Gambar 21.1 Seruling mengeluarkan bunyi yang merdu ketika ditiup
P
erhatikan gambar di atas Pada gambar terlihat seorang anak sedang meniup seruling. Setelah ditiup, seruling mengeluarkan bunyi yang merdu. Apa yang menyebabkan seruling itu dapat
berbunyi ketika ditiup? Untuk menjawab pertanyaan tersebut simaklah materi berikut dengan saksama
Kata kunci: bunyi – ultrasonik – infrasonik – audiosonik – resonansi – nada – gaung – gema
A. Pengertian Bunyi