Pengertian Gelombang Cepat Rambat Gelombang

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