240
Belajar IPA Membuka Cakrawala Alam Sekitar untuk Kelas VIII
Satuan periode adalah sekon dan satuan frekuensi adalah getaran per sekon atau disebut juga dengan hertz
Hz, untuk menghormati seorang isikawan Jerman yang berjasa di bidang gelombang, Hendrich Rudolf Hertz. Jadi,
satu hertz sama dengan satu getaran per sekon.
Pada suatu pegas tergantung sebuah beban yang bergetar 50 kali dalam waktu 10 sekon. Hitunglah besar
a. frekuensi getaran b. periode getaran
Penyelesaian: Diketahui pegas bergetar 50 kali dalam 10 sekon.
Ditanyakan: a. f
b. T Jawab:
a. Frekuensi adalah banyaknya getaran tiap sekon, maka
banyaknya getaran dalam 1 sekon. f
= =
= =
50 getaran sekon
getaransekon 10
5 Jadi, frekuensi getarannya adalah 5 hertz.
b. Periode getaran adalah waktu yang dibutuhkan untuk satu kali getaran.
T f
= = = = =
1 sekon
1 5
0 2 ,
0 2 0 2
Jadi, periode getarannya adalah 0,2 sekon.
Contoh Soal 12.1
Ilmuwan IPA
Hendrich R Hertz
1857–1894
Hendrich R Hertz
dilahirkan di Hamburg, Jerman. Dia membuka jalan
bagi perkembangan konsep getaran hingga radio, televisi,
dan perkembangan perangkat elek tro nika. Dia menunjukkan
bahwa gelombang cahaya dan gelombang elektromagnet
adalah identik.
Sumber: www.nrao.edu;
en.wikipedia.org
1. Jika suatu ayunan sederhana bergetar
sebanyak 60 kali dalam waktu 15 sekon, tentukan
a. frekuensi ayunan,
b. periode ayunan.
2. Satu getaran dalam suatu ayunan yang
amplitudonya 2 cm memerlukan waktu 0,1 sekon.
a. Hitunglah periode untuk simpangan
maksimum 5 cm. b.
Hitunglah frekuensi untuk amplitudo 4 cm.
Kerjakanlah di buku latihanmu.
Soal Penguasaan Materi 12.2
C. Pengertian Gelombang
Pernahkah kamu pergi ke pantai? Tentu sangat menyenang kan, bukan? Demikian indahnya ciptaan Tuhan.
Di pantai kamu bisa melihat ombak. Ombak tersebut terlihat bergelombang dari tengah menuju pantai dan
semakin lama semakin kecil, lalu akhirnya menerpa pesisir pantai. Jadi, apa sebenarnya ombak itu?
Di unduh dari : Bukupaket.com
241
Getaran dan Gelombang
Ayo Coba 12.4
Ketika kamu mengikuti upacara pengibaran bendera di sekolahmu, kamu melihat bendera berkibar diterpa angin.
Pernahkah kamu memerhatikan bagaimana gerak bendera tersebut?
Peristiwa ombak laut ataupun berkibarnya bendera merupakan contoh dari gelombang. Jadi, apa sebenarnya
gelombang itu? Untuk menjawabnya, lakukan kegiatan Ayo Coba 12.4 berikut.
Pada saat kamu menggerakkan tali ke atas dan ke bawah, dikatakan bahwa kamu memberikan usikan pada tali. Jika
Tujuan Mengamati gelombang pada tali
Alat dan bahan Seutas tali yang panjangnya 3 meter
Cara kerja 1.
Siapkan alat dan bahan. 2.
Peganglah ujung tali yang satu olehmu dan ujung tali yang lain oleh temanmu.
3. Berilah usikan pada ujung tali ke atas dan ke bawah. Perhatikan
apa yang terjadi pada tali tersebut.
Pertanyaan 1.
Ke arah manakah kamu menggetarkan tali? 2.
Apakah yang terjadi pada tali? 3.
Apakah yang dimaksud dengan gelombang? Buatlah kesimpulan dari hasil kegiatanmu.
usikan itu dilakukan terus menerus, akan terjadi getaran. Setelah memberi usikan atau getaran, kamu akan melihat
ada sesuatu yang merambat pada tali. Sesuatu itu disebut gelombang. Jadi, gelombang adalah getaran yang merambat
atau usikan yang merambat.
Gambar 12.6
Seutas tali yang diberikan usikan ke atas dan ke bawah.
1. Apa yang dimaksud dengan gelombang?
2. Carilah beberapa contoh penerapan
konsep gelombang dalam kehidupan sehari-hari.
Kerjakanlah di buku latihanmu.
Soal Penguasaan Materi 12.3
Di unduh dari : Bukupaket.com
242
Belajar IPA Membuka Cakrawala Alam Sekitar untuk Kelas VIII
Ayo Coba 12.5
D. Gelombang Mekanik Memerlukan Medium untuk
Merambat
Gelombang merupakan salah satu konsep Fisika yang sangat penting untuk dipelajari karena banyak sekali gejala
alam yang menggunakan prinsip gelombang. Sebagai makhluk yang paling pandai, manusia memiliki kewajiban
untuk selalu mempelajari gejala alam ciptaan Tuhan untuk mengambil manfaat bagi kehidupan manusia. Kamu dapat
berkomunikasi dengan orang lain sebagian besar dengan memanfaatkan gelombang suara atau gelombang bunyi.
Kamu dapat mendengarkan radio atau menonton televisi karena adanya gelombang radio.
Berdasarkan medium perambatnya, gelombang dapat dibedakan menjadi dua bagian, yaitu gelombang mekanik
dan gelombang elektromagnetik. Gelombang mekanik adalah gelombang yang dalam perambatannya memerlukan
medium, misalnya gelombang tali, gelombang air, dan gelombang bunyi. Gelombang elektromagnetik adalah
gelombang yang dapat merambat tanpa medium, misalnya gelombang radio, gelombang cahaya, dan gelombang radar.
Dari kedua jenis gelombang tersebut, yang akan kamu pelajari adalah gelombang mekanik. Apakah yang dirambat-
kan oleh gelombang tersebut? Untuk mengetahuinya, lakukan kegiatan Ayo Coba 12.5 berikut.
Tujuan Menyelidiki sesuatu yang dirambatkan gelombang
Alat dan bahan Seutas tali dengan panjang 3 m dan karet gelang.
Cara kerja 1.
Siapkan alat dan bahan. 2.
Ikatkan karet gelang pada tali kira-kira pada jarak 0,5 meter. 3.
Peganglah salah satu ujungnya olehmu dan ujung yang lain oleh temanmu, kemudian getarkan tali ke atas dan ke bawah.
4. Amati yang terjadi pada karet gelang yang diikatkan tadi.
Pertanyaan 1.
Pada saat kamu getarkan, apakah karet gelang bergerak bersama gelombang?
2. Apakah bagian tali ikut berpindah merambat bersama
gelombang?
Gambar 12.7
Karet gelang bergerak mengikuti gerak tali.
0,5 m 3 m
Di unduh dari : Bukupaket.com
243
Getaran dan Gelombang
Ayo Coba 12.6
Pada saat kamu menggetarkan tali, gelombang akan merambat pada tali ke arah temanmu, tetapi karet gelang
yang diikatkan pada tali tidak ikut merambat bersama gelombang. Jika demikian, bagian-bagian tali tidak ikut
merambat bersama gelombang. Jadi apakah yang dirambat- kan oleh gelombang? Jika kamu meminta temanmu untuk
menggetarkan salah satu ujung tali, kamu akan merasakan sesuatu pada temanmu akibat merambatnya gelombang
tersebut. Tentu kamu masih ingat pelajaran pada bab terdahulu bahwa sesuatu yang memiliki kemampuan untuk
melakukan usaha disebut energi. Jadi, yang dirambatkan oleh gelombang adalah energi.
Berdasarkan arah perambatannya, gelombang mekanik dibedakan menjadi dua jenis, yaitu gelombang transversal
dan gelombang longitudinal.
1. Gelombang Transversal
Untuk membahas gelombang transversal, lakukanlah kegiatan Ayo Coba 12.6 berikut.
3. Apa yang dirambatkan oleh gelombang?
4. Mintalah temanmu untuk menggetar-getarkan tali tersebut
dengan cepat. Apakah kamu merasakan sesuatu? 5.
Jadi, gelombang memiliki sesuatu yang dapat melakukan usaha terhadap tanganmu. Apakah sesuatu itu?
Tujuan Mengamati gelombang transversal pada slinki
Alat dan bahan Slinki alat penunjuk gelombang yang terbuat dari pegas spiral.
Cara kerja 1.
Siapkan alat dan bahan. 2.
Letakkan slinki di atas lantai dan mintalah temanmu untuk memegang salah satu ujung slinki.
3. Berilah getaran pada slinki beberapa kali ke arah samping.
4. Amati arah rambat gelombangnya.
Pertanyaan 1.
Ke arah manakah kamu memberikan getaran pada slinki? 2.
Ke manakah arah rambat gelombang? 3.
Apakah arah getar dengan arah rambat gelombang tegak lurus?
Informasi IPA
Ombak yang besar akan merambat kan energi yang
besar pula. Para peselancar menggunakan energi tersebut
untuk mempercepat dan mengemudikan papan
selancarnya.
Sumber: handaru.light19.com;
Jendela Iptek: Gaya dan Gerak,1997
Gambar 12.8
Slinki yang digerakkan ke samping atau tegak lurus
dengan arah panjangnya.
Di unduh dari : Bukupaket.com
244
Belajar IPA Membuka Cakrawala Alam Sekitar untuk Kelas VIII
Ayo Coba 12.7
Pada saat kamu menggetarkan slinki ke arah samping, ternyata arah rambat gelombangnya ke depan, tegak lurus
arah rambatnya. Gelombang seperti ini disebut gelombang transversal. Jadi, gelombang transversal adalah gelombang
yang arah getarnya tegak lurus terhadap arah rambatannya.
Contoh lain dari gelombang transversal adalah gelombang pada permukaan air, dan semua gelombang
elektromagnetik, seperti gelombang cahaya, gelombang radio, ataupun gelombang radar.
Perhatikan Gambar 12.9. Sumber getaran untuk gelombang air berada pada tempat batu jatuh sehingga gelombang menyebar
ke segala arah. Dari gambar tersebut tampak bahwa semakin jauh dari sumber, gelombang semakin kecil. Hal tersebut disebabkan
energi yang dirambatkan semakin berkurang.
2. Gelombang Longitudinal
Gelombang transversal merupakan gelombang yang arah getarnya tegak lurus dengan arah rambatan. Bagaimanakah
arah getar pada gelombang longitudinal? Untuk menge- tahuinya, lakukanlah kegiatan Ayo Coba 12.7 berikut.
Tujuan Memahami deinisi gelombang longitudinal
Alat dan bahan Slinki
Cara kerja 1.
Sediakan slinki yang sama dengan percobaan sebelumnya. 2.
Letakkan slinki di atas lantai yang licin dan minta temanmu memegang salah satu ujungnya.
3. Getarkan slinki searah panjang slinki dengan cara memberikan
dorongan pada slinki. 4.
Amati gelombang yang terjadi pada slinki.
Pertanyaan 1.
Pada saat kamu mendorong slinki searah panjangnya, ke arah manakah getaran slinki?
2. Ke manakah arah rambat gelombangnya? Apakah arah rambat
gelombang tersebut searah dengan arah getarnya? Mengapa?
Sumber: www.lowastormwater.org
Pada saat kamu mendorong slinki searah dengan panjangnya, gelombang akan merambat ke arah temanmu
berbentuk rapatan dan renggangan. Jika kamu perhatikan, arah rambat dan arah getarnya ternyata searah. Gelombang
seperti itu disebut gelombang longitudinal. Jadi, gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah getarnya sejajar
dengan arah rambatannya.
Gambar 12.9
Gelombang permukaan air menyebar ke segala arah.
Gambar 12.10
Slinki digerakkan searah dengan panjangnya.
Di unduh dari : Bukupaket.com
245
Getaran dan Gelombang
Gelombang bunyi dan gelombang pada gas yang ditempatkan di dalam tabung tertutup merupakan contoh
gelombang longitudinal. Pernahkah kamu memompa ban sepeda atau menggunakan alat suntik mainan? Pada saat
kamu menggunakan pompa, kamu mendorong atau menekan alat tersebut. Partikel-partikel gas dalam pompa membentuk
pola rapatan dan renggangan sehingga mendorong udara keluar. Perhatikan Gambar 12.11.
Gambar 12.11
Gelombang longitudinal pada gas membentuk pola rapatan
dan renggangan.
1. Jelaskan perbedaan antara gelombang
transversal dan gelombang longitudinal. 2.
Tuliskan pembagian gelombang berdasar- kan medium perambatnya. Berikan contoh.
Kerjakanlah di buku latihanmu.
Soal Penguasaan Materi 12.4
E. Panjang Gelombang
Kamu sudah mengetahui bahwa pola gelombang transversal berbentuk bukit dan lembah gelombang, sedang kan pola
gelombang longitudinal berbentuk rapatan dan renggangan. Panjang satu bukit dan satu lembah atau satu rapatan dan satu
renggangan dideinisikan sebagai panjang satu gelombang.
Pada pembahasan tentang getaran kamu sudah menge- tahui tentang periode getaran. Besaran tersebut identik
dengan periode gelombang. Periode gelombang adalah waktu yang dibutuhkan untuk menempuh satu panjang
gelombang. Jadi, satu gelombang dapat dideinisikan sebagai yang ditempuh panjang satu periode. Panjang gelombang
dilambangkan dengan dibaca lamda. Satuan panjang gelombang dalam SI adalah meter m.
Marilah kita pelajari panjang gelombang transversal dan panjang gelombang longitudinal.
1. Panjang Gelombang Transversal
Jika kamu menggerakkan slinki tegak lurus dengan arah panjangnya, terbentuklah bukit dan lembah gelombang.
Pola tersebut adalah pola gelombang transversal. Perhatikan Gambar 12.12. Bukit gelombang adalah lengkungan a-b-c
sedangkan lembah gelombang adalah lengkungan c-d-e. Titik b disebut puncak gelombang dan titik d disebut dasar
Perhatikan gambar.
P Q
Jika jarak PQ = 45 m, panjang gelombang sesuai
gambar tersebut adalah .... UN 2007
a. 15,0 m b. 22,5 m
c. 30,0 m d. 45,0 m
Jawaban c Jarak dari P ke Q
menunjukkan 3
2 gelombang.
Jadi, panjang gelombangnya adalah
3 2
45 30
l l
= ¥
= m
= ll
2 45 m 3
m
Pembahasan UN
Di unduh dari : Bukupaket.com
246
Belajar IPA Membuka Cakrawala Alam Sekitar untuk Kelas VIII
gelombang. Kedua titik ini disebut juga perut gelombang. Adapun titik a, c, atau e disebut simpul gelombang. Satu
panjang gelombang transversal terdiri atas satu bukit dan satu lembah gelombang. Jadi, satu gelombang adalah
lengkungan a-b-c-d-e atau b-c-d-e-f. Satu gelombang sama dengan jarak dari a ke e atau jarak b ke f.
a c
e g
i k
m o
q b
d h
l p
f j
n
b f
j n
d h
l p
Amplitudo gelombang adalah jarak b-b’ atau jarak d-d’. Kamu dapat menyebutkan panjang gelombang yang lain,
yaitu jarak f-j atau jarak i-m. Pada Gambar 12.12 terdiri atas 4 gelombang.
2. Panjang Gelombang Longitudinal
Jika kamu menggerakkan slinki searah dengan panjangnya dengan cara mendorong dan menariknya, akan
terbentuk pola-pola gelombang seperti Gambar 12.13.
Satu panjang gelombang adalah jarak antara satu rapatan dan satu renggangan atau jarak dari ujung renggangan
sampai ke ujung renggangan berikutnya.
Gambar 12.12
Bukit, lembah, perut, dan simpul gelombang.
Gambar 12.13
Gelombang longitudinal pada slinki.
1. Perhatikan gambar berikut.
Simpangan Waktu
2 -2
2 4
2 m
Berdasarkan gambar tersebut, jawablah pertanyaan berikut.
a. Terdapat berapa gelombangkah pada
gambar tersebut? b.
Berapakah panjang gelombangnya? c.
Berapakah periodenya? d. Berapakah amplitudo gelombang?
2. Pola gelombang longitudinal digambarkan
pada gambar berikut.
30 cm
Berdasarkan gambar tersebut, jawablah pertanyaan berikut.
a. Ada berapa gelombang pada pola
gelombang tersebut? b.
Berapakah panjang gelombangnya? c.
Berapakah panjang gelombang satu periode?
Kerjakanlah di buku latihanmu.
Soal Penguasaan Materi 12.5
Di unduh dari : Bukupaket.com
247
Getaran dan Gelombang
Pada seutas tali merambat gelombang dengan frekuensi 10 Hz. Jika jarak yang ditempuh dalam satu periode adalah 20 cm, tentukan
cepat rambat gelombang tali tersebut.
Penyelesaian: Diketahui : perambatan gelombang pada tali dengan
f = 10 Hz = 20 cm = 0,2 m
Ditanyakan : cepat rambat gelombang v Jawab:
v = f = 10 Hz0,2 m
= 2 ms Jadi, cepat rambat gelombang tali tersebut adalah 2 ms.
F. Cepat Rambat Gelombang
Gelombang yang merambat dari ujung satu ke ujung yang lain memiliki kecepatan tertentu, dengan menempuh
jarak tertentu dalam waktu tertentu pula. Dengan demikian, secara matematis, hal itu dituliskan sebagai berikut.
v s
t =
Karena jarak yang ditempuh dalam satu periode t = t
T T
adalah sama dengan satu gelombang s = s
maka: v
T f
= = = =
l l
dengan: v = cepat rambat gelombang ms T = periode gelombang s
= panjang gelombang m
Permukaan air merambat dengan panjang gelombang 2 m. Jika waktu yang dibutuhkan untuk menempuh satu gelombang adalah
0,5 s, tentukan: a. cepat rambat gelombang,
b. frekuensi gelombang.
Penyelesaian: Diketahui : perambatan gelombang pada air dengan
= 2 m T = 0,5 s
Key Point
Hal Penting
Gelombang adalah perambatan gangguanusikan
dari suatu sumber dimana terjadi transfer energi
dari sumber tersebut ke ruang sekitarnya. Sumber
gelombang adalah getaran atau osilasi. Persamaan
kecepatan gelombang diberikan oleh v = f.
l A wave is the movement
of a disturbance from a source which transfer energy
from the source to places around it. The source of
any wave is a vibration or oscillation. The wave velocity
equation is given by v = f.
l
Contoh Soal 12.2
Contoh Soal 12.3
Di unduh dari : Bukupaket.com
248
Belajar IPA Membuka Cakrawala Alam Sekitar untuk Kelas VIII
G. Pemantulan Gelombang