Makalah Fisika Tentang Gelombang Elektromagnetik
BAB I
PENDAHULUAN
A.
Pengertian Gelombang
Gelombang adalah
suatu
getaran
yang
merambat,
dalam
perambatannya gelombang membawa energi. Dengan kata lain,
gelombang merupakan getaran yang merambat dan getaran sendiri
merupakan sumber gelombang. Jadi, gelombang adalah getaran yang
merambat
dan
gelombang
yang
bergerak
akan
merambatkanenergi (tenaga).
Gelombang tali
adalah gelombang yang merambat pada tali.
Gelombang ini merupakan gelombang mekanik, dengan tali sebagai
mediumnya. Jenis gelombang ini walaupun terlihat sederhana dapat
menjelaskan
efek-efek
gelombang
pada
umumnya
seperti refraksi, refleksi, transmisi dan superposisi.
Gelombang Air adalah pergerakan naik dan turunnya air dengan
arah tegak lurus permukaan air laut yang membentuk kurva/grafk
sinusoidal. Gelombang laut biasanya disebabkan oleh angin. Angin di
atas lautan memindahkan tenaganya ke permukaan perairan,
menyebabkan riak-riak, alunan/bukit, dan berubahmenjadi apa yang kita
sebut sebagai gelomau ombak.
Gelombang laut merupakan salah satu contoh gelombang yang sering
kita temui dalam kehidupan sehari-hari. Selain gelombang laut, masih
terdapat banyak contoh lainnya. Ketika Anda melempar sebuah batu kecil
pada permukaan air yang tenang, akan muncul gelombang yang
berbentuk lingkaran dan bergerak ke luar. Contoh lain adalah gelombang
yang merambat sepanjang tali yang terentang lurus bila Anda
menggerakan tali naik turun. Ketika kita berbicara mengenai gelombang,
kita tidak bisa mengabaikan getaran. Getaran dan gelombang
mempunyai hubungan yang erat sekali. Pokok bahasan getaran telah
Anda pelajari di kelas XI.
Ketika kita melempar batu ke dalam genangan air yang tenang,
gangguan yang kita berikan menyebabkan partikel air bergetar atau
berosilasi terhadap titik setimbangnya. Perambatan getaran pada air
menyebabkan adanya gelombang pada genangan air tadi. Jika kita
menggetarkan ujung tali yang terentang, maka gelombang akan
merambat sepanjang tali tersebut. Gelombang tali dan gelombang air
adalah dua contoh umum gelombang yang mudah kita saksikan dalam
kehidupan sehari-hari.
Ketika kita melihat gelombang pada genangan air, seolah-olah
tampak bahwa gelombang tersebut membawa air keluar dari pusat
lingkaran. Demikian pula, ketika Anda menyaksikan gelombang laut
bergerak ke pantai, mungkin Anda berpikir bahwa gelombang membawa
air laut menuju ke pantai. Kenyataannya bukan seperti itu. Sebenarnya
yang
Anda
saksikan
adalah
setiap
partikel
air
tersebut
berosilasi (bergerak naik turun) terhadap titik setimbangnya. Hal ini
berarti bahwa gelombang tidak memindahkan air tersebut. Kalau
gelombang memindahkan air, maka benda yang terapung juga ikut
bepindah. Jadi, air hanya berfungsi sebagai medium bagi gelombang
untuk merambat.
Pada pertanyaan di atas juga mengemuka bahwa ketika Anda
mandi di air laut, Anda merasa merasa terhempas ketika diterpa
gelombang laut. Hal ini terjadi karena setiap gelombang selalu
membawa energi dari satu tempat ke tempat yang lain. Ketika mandi di
laut, tubuh kita terhempas ketika diterpa gelombang laut karena
terdapat energi pada gelombang laut. Energi yang terdapat pada
gelombang laut bisa bersumber dari angin dan lainnya.
B.
Jenis gelombang
Pada penjelasan di atas, telah disebutkan beberapa contoh gelombang
yang kita temui dalam kehidupan sehari-hari. Walaupun terdapat banyak
contoh gelombang dalam kehidupan kita, secara umum hanya terdapat
dua jenis gelombang saja, yaknigelombang mekanik dan gelombang
elektromagnetik. Pembagian jenis gelombang ini didasarkan pada
medium perambatan gelombang :
1. Gelombang mekanik, yaitu gelombang yang perantaranya butuh
medium. Misalnya: gelombang air, gelombang bunyi, gelombang slinki,
gelombang bunyi, gelombang permukaan air, dan gelombang pada tali.
2.
Gelombang elektromagnetik, yaitu gelombang yang perambatannya
tidak memerlukan medium. Misalnya gelombang cahaya, cahaya, sinar
ultra violet, infra merah, gelombang radar, gelombang radio, gelombang
TV, sinar – X, dan sinar gamma (γ)
Sedangkan berdasarkan arah rambatan dan getarannya, dibagi menjadi
dua, yaitu gelombang transversal dan longitudinal:
1.
Gelombang transversal, yaitu gelombang yang arah rambatannya
tegak lurus dengan arah getarannya. Contoh gelombang transversal
adalah gelombang tali. Ketika kita menggerakan tali naik turun, tampak
bahwa tali bergerak naik turun dalam arah tegak lurus dengan arah
gerak gelombang.
Ketika kita menggerakan tali naik turun, tampak bahwa tali bergerak
naik turun dalam arah tegak lurus dengan arah gerak gelombang. Garis
putus-putus yang digambarkan di tengah sepanjang arah rambat
gelombang menyatakan posisi setimbang medium (misalnya tali atau
air). Titik tertinggi gelombang disebut puncak sedangkan titik terendah
disebut lembah. Amplitudoadalah ketinggian maksimum puncak atau
kedalaman maksimum lembah, diukur dari posisi setimbang. Jarak dari
dua titik yang sama dan berurutan pada gelombangdisebut panjang
gelombang (disebut lambda – huruf Yunani). Panjang gelombang juga
bisa juga dianggap sebagai jarak dari puncak ke puncak atau jarak dari
lembah ke lembah.
2.
Gelombang longitudinal, yaitu gelombang yang arah rambatannya
sejajar dengan arah getarannya (misalnya gelombang slinki). Gelombang
yang terjadi pada slinki yang digetarkan, searah dengan membujurnya
slinki berupa rapatan dan regangan. Jarak dua rapatan yang berdekatan
atau dua regangan yang berdekatan disebut satu gelombang.
Contoh: getaran sinar gitar yang dipetik, getaran tali yang digoyanggoyangkan pada salah satu ujungnya.
Rapatan merupakan daerah di mana kumparan pegas saling
mendekat, sedangkan regangan merupakan daerah di mana kumparan
pegas saling menjahui. Jika gelombang tranversal memiliki pola berupa
puncak dan lembah, maka gelombang longitudinal terdiri dari pola
rapatan dan regangan. Panjang gelombang adalah jarak antara rapatan
yang berurutan atau regangan yang berurutan. Yang dimaksudkan di sini
adalah jarak dari dua titik yang sama dan berurutan pada rapatan atau
regangan.
Salah satu contoh gelombang logitudinal adalah gelombang suara
di udara. Udara sebagai medium perambatan gelombang suara, merapat
dan meregang sepanjang arah rambat gelombang udara.
Istilah-istilah pada gelombang transversal
Jarak yang ditempuh getaran dalam satu periode disebut panjang
gelombang (λ).
Pada gelombang transversal, satu gelombang terdiri atas 3 simpul dan 2
perut. Jarak antara dua simpul atau dua perut yang berurutan disebut
setengah panjang gelombang atau ½ λ.
Amplitudo (A) adalah nilai mutlak simpangan terbesar yang dapat dicapai
partikel.
Periode (T) adalah selang waktu yang diperlukan untuk menempuh dua
puncak berurutan atau jarak antara dua dasar berurutan.
Istilah-istilah pada gelombang longitudinal
Panjang gelombang dari gelombang longitudinal. Karena panjang
rapatan dan renggangan tidak sama, maka panjang gelombang sebaiknya
kita defnisikan dengan istilah pusat rapatan dan pusat renggangan.
Pada gelombang longitudinal, satu gelombang (1λ) terdiri dari 1
rapatan dan 1 renggangan. Panjang gelombang didefnisikan sebagai
sebagai jarak antara dua pusat rapatan yang berdekatan atau jarak
antara dua pusat renggangan yang berdekatan. Jarak antara pusat
rapatan dan renggangan yang berdekatan adalah setengah panjang
gelombang atau ½ λ.
Sedangkan berdasarkan amplitudonya, dibagi menjadi dua, yaitu
gelombang berjalan dan gelombang stasioner.
1.
Gelombang berjalan yaitu gelombang yang amplitudonya tetap pada
titik yang dilewatinya.
2.
Gelombang stasioner yaitu gelombang yang amplitudonya tidak
tetap pada titik yang dilewatinya, yang terbentuk dari interferensi dua
buah gelombang datang dan pantul yang masing-masing memiliki
frekuensi dan amplitudo sama tetapi fasenya berlawanan.
C.
Sifat-Sifat Gelombang
Dispersi Gelombang
Ketika Anda menyentakkan ujung tali naik-turun (setengah getaran),
sebuah pulsa transversal merambat melalui tali (tali sebagai medium).
Sesungguhnya bentuk pulsa berubah ketika pulsa merambat sepanjang
tali, pulsa tersebar atau mengalami dispersi. Jadi, dispersi gelombang
adalah perubahan bentuk gelombang ketika gelombang merambat suatu
medium.
Kebanyakan medium nyata di mana gelombang merambat dapat kita
dekati sebagai medium non dispersi. Dalam medium non dispersi,
gelombang dapat mempertahankan bentuknya. Sebagai contoh medium
non dispersi adalah udara sebagai medium perambatan dari gelombang
bunyi..
Gelombang-gelombang cahaya dalam vakum adalah nondispersi secara
sempurna. Untuk cahaya putih (polikromatik) yang dilewatkan pada
prisma kaca mengalami dispersi sehngga membentuk spektrum warnawarna pelangi. Apakah yang bertanggungjawab terhadap dispersi
gelombang cahaya ini? Tentu saja dispersi gelombang terjadi dalam
prisma kaca karena kaca termasuk medium dispersi untuk gelombang
cahaya.
Pemantulan gelombang lingkaran oleh bidang datar
menunjukkan pemantulan gelombang lingkaran sewaktu mengenai
batang datar yang merintanginya.
Sumber gelombang datang adalah titik O. Dengan menggunakan hukum
pemantulan, yaitu sudut datang =sudut pantul, kita peroleh
bayangan O adalah I. Titik I merupakan sumber gelombang pantul
sehingga muka gelombang pantul adalah lingkaran-lingkaran yang
berpusat di I,
Contoh:
Sebuah pembangkit bola digetarkan naik dan turun pada permukaan air
dalam tangki riak dengan frekuensi tertentu, menghasilkan gelombang
lingkaran seperti pada Gambar 1.36. Suatu keping logam RQS bertindak
sebagai perintang gelombang. Semua muka gelombang pada Gambar
1.36 dihasilkan oleh pembangkit bola dalam waktu 0,6 s. Perintang
keping logam berjarak 0,015m dari sumber gelombang P. Hitung (a)
panjang gelombang, (b) frekuensi, dan (c) cepat rambat
gelombang.Pembahasan:
(a) Jarak dua muka gelombang yang berdekatan = 1λ.
Dengan demikian, jarak PQ = 3(1λ)
0,015 m = 3λ
λ = 0,005 m
(b) Selang waktu yang diperlukan untuk menempuh dua muka
gelombang yang berdekatan =1/T, dengan T adalah periode gelombang.
Gelombang datang (garis utuh) dari P ke Q menempuh 3T, sedangkan
gelombang pantul (garis putus-putus) dari Q ke P menempu waktu 3T.
Jadi, selang waktu total = 3T + 3T
0,6 s = 6T
T = 0,1 s.
Frekuensi f adalah kebalikan periode, sehingga:
f = 1/(0,1s) = 10 Hz.
(c) Cepat rambat v = λf = (0,005m)(10 Hz) = 0, 05 m/s
Pembiasan Gelombang
Pada umumnya cepat rambat gelombang dalam satu medium tetap.
Oleh karena frekuensi gelombang selalu tetap, maka panjang gelombang
(λ=v/f) juga tetap untuk gelombang yang menjalar dalam satu medium.
Apabila gelombang menjalar pada dua medium yang jenisnya berbeda,
misalnya gelombang cahaya dapat merambat dari udara ke air. Di sini ,
cepat rambat cahaya berbeda. Cepat rambat cahaya di udara lebih besar
daripada cepat rambat cahaya di dalam air. Oleh karena (λ=v/f), maka
panjang gelombang cahaya di udara juga lebih besar daripada panjang
gelombang cahaya di dalam air. Perhatikan λ sebanding dengan v. Makin
besar nilaiv, maka makin besar nilai λ, demikian juga sebaliknya.
Perubahan panjang gelombang dapat juga diamati di dalam tangki riak
dengan cara memasang keping gelas tebal pada dasar tangki sehingga
tangki riak memiliki dua kedalaman air yang berbeda, dalam dan bahwa
panjang gelombang di tempat yang dalam lebih besar daripada panjang
gelombang di tempat yang dangkal (λ1 > λ2). Oleh karenav=λf, maka
cepat rambat gelombang di tempat yang dalam lebih besar daripada di
tempat yang dangkal (v1 > v2).
Perubahan panjang gelombang menyebabkan pembelokan gelombang
seperti diperlihatkan pada foto pembiasan gelombang lurus sewaktu
gelombang lurus mengenai bidang batas antara tempat yang dalam ke
tempat yang dangkal dalam suatu tangki riak Pembelokan gelombang
dinamakan pembiasan.
Diagram pembiasan ditunjukkan pada Gambar 1.20. Mula-mula, muka
gelombang datang dan muka gelombang bias dilukis sesuai dengan foto.
Kemudian sinar datang dan sinar bias dilukis sebagai garis yang
tegaklurus muka gelombang datang dan bias.
Selanjutnya, garis normal dilukis. Sudut antara sinar bias dan garis
normal disebut sudut bias (diberi lambang r). Pada Gambar 1.20 tampak
bahwa sudut bias di tempat yang dangkal lebih kecil daripada sudut
datang di tempat yang dalam (r < i). Dapat disimpulkan bahwa sinar
datang dari tempat yang dalam ke tempat yang dangkal sinar dibiaskan
mendekati garis normal (r < i). Sebaliknya, sinar datang dari tempat
yang dangkal ke tempat yang dalam dibiaskan menjauhi garis normal
(r>i).
Difraksi Gelombang
Di dalam suatu medium yang sama, gelombang merambat lurus.
Oleh karena itu, gelombang lurus akan merambat ke seluruh medium
dalam bentuk gelombang lurus juga. Hal ini tidak berlaku bila pada
medium diberi penghalang atau rintangan berupa celah. Untuk ukuran
celah yang tepat, gelombang yang datang dapat melentur setelah melalui
celah tersebut. Lenturan gelombang yang disebabkan oleh adanya
penghalang berupa celah dinamakan difraksi gelombang.
Jika penghalang celah yang diberikan oleh lebar, maka difraksi tidak
begitu jelas terlihat. Muka gelombang yang melalui celah hanya melentur
di bagian tepi celah, Jika penghalang celah sempit, yaitu berukuran dekat
dengan orde panjang gelombang,maka difraksi gelombang sangat jelas.
Celah bertindak sebagai sumber gelombang berupa titik, dan muka
gelombang yang melalui celah dipancarkan berbentuk lingkaranlingkaran dengan celah tersebut sebagai pusatnya.
Interferensi Gelombang
Jika pada suatu tempat bertemu dua buah gelombang, maka
resultan gelombang di tempat tersebut sama dengan jumlah dari kedua
gelombang tersebut. Peristwa ini di sebut sebagai prinsip superposisi
linear. Gelombang-gelombang yang terpadu akan mempengaruhi
medium. Nah, pengaruh yang ditimbulkan oleh gelombang-gelombang
yang terpadu tersebut disebut interferensi gelombang.
Ketika mempelajari gelombang stasioner yang dihasilkan oleh
superposisi antara gelombang datang dan gelombang pantul oleh ujung
bebas atau ujung tetap, Anda dapatkan bahwa pada titik-titik tertentu,
disebut perut,
kedua
gelombang
saling memperkuat (interferensi
konstruktif), dan dihasilkan amplitudo paling besar, yaitu dua kali
amplitudo semuala. Sedangkan pada titik-titik tertentu, disebut simpul,
kedua gelombang saling memperlemah atau meniadakan (interferensi
destruktif), dan dihasilkan amplitudo nol.
Dengan
menggunakan
konsep
fase,
dapat
kita
katakan
bahwa interferensi konstruktif (saling menguatkan) terjadi bila kedua
gelombang yang berpadu memiliki fase yang sama. Amplitudo gelombang
paduan sama dengan dua kali amplitudo tiap gelombang. Interferensi
destruktif (saling meniadakan) terjadi bila kedua gelombang yang
berpadu berlawanan fase. Amplitudo gelombang paduan sama dengan
nol. Interferensi konstruktif dan destruktif mudah dipahami dengan
menggunakan.
Polarisasi Gelombang
Pemantulan, pembiasan, difraksi, dan interferensi dapat terjadi
pada gelombang tali (satu dimensi), gelombang permukaan air (dua
dimensi), gelombang bunyi dan gelombang cahaya (tiga dimensi).
Gelombang tali, gelombang permukaan air, dan gelombang cahaya
adalah gelombang transversal, sedangkan gelombang bunyi adalah
gelombang longitudinal. Nah, ada satu sifat gelombang yang hanya dapat
terjadi pada gelombang transversal, yaitu polarisasi. Jadi, polarisasi
gelombang tidak dapat terjadi pada gelombang longitudinal, misalnya
pada gelombang bunyi.
Fenomena polarisasi cahaya ditemukan oleh Erasmus Bhartolinus pada
tahun 1969. Dalam fenomena polarisasi cahaya, cahaya alami yang
getarannya ke segala arah tetapi tegak lurus terhadap arah
merambatnya (gelombang transversal) ketika melewati flter polarisasi,
getaran horizontal diserap sedang getaran vertikal diserap sebagian.
Cahaya alami yang getarannya ke segala arah di sebut cahaya tak
terpolarisasi, sedang cahaya yang melewati polaroid hanya memiliki
getaran pada satu arah saja, yaitu arah vertikal, disebut cahaya
terpolarisasi linear.
D. Contoh dan Penerapan Gelombang
a. Tsunami
Tsunami adalah kata yang berasal dari Jepang dan terdiri atas dua kata
yaitu tsu (atas) yang berarti harbor dan nami (bawah) yang berarti wave.
Jadi tsunami dalam bahasa inggrisnya disebut ”harbor wave” . Kenapa
disebut harbor wave atau gelombang pelabuhan? Apakah tsunami ini
memang hanya terjadi di harbor atau pelabuhan saja? Alasan kenapa
tsunami disebut ”harbor wave” adalah karena gelombang tersebut
mempunyai dampak yang sangat menghancurkan pada daerah-daerah
pantai yang relatif rendah di Jepang. Magnitudo Tsunami yang terjadi di
Indonesia berkisar antara 1,5-4,5
skala Imamura, dengan tinggi gelombang Tsunami maksimum yang
mencapai pantai berkisar antara 4 - 24 meter dan jangkauan gelombang
ke daratan berkisar antara 50 sampai 200 meter dari garis pantai.
b. Penyebab Tsunami
Gempa-gempa yang paling mungkin dapat menimbulkan tsunami adalah
gempa yang terjadi di dasar laut, kedalaman pusat gempa kurang dari 60
km, magnitudo lebih besar dari 6,0 skala Richter, serta jenis penyesaran
gempa tergolong sesar naik atau sesar turun.
Proses terjadinya tsunami
Ada 3 (tiga) kejadian di laut yang mengakibatkan timbulnya tsunami
yaitu :
1. Gempa Bumi
Secara umum gempabumi yang bisa menimbulkan tsunami adalah
gempabumi tektonik yang terjadi di laut dan mempunayai karakteristik
sebagai berikut:
a. Sumber gempabumi berada di laut
b. Kedalaman gempabumi dangkal, yakni kurang dari 60 km
c. Kekuatannya cukup besar, yakni di atas 6,0 SR.
d. Tipe patahannya turun (normal fault) atau patahan naik (thrush fault).
Tsunami yang ditimbulkan oleh gempabumi biasanya menimbulkan
gelombang yang cukup besar, tergantung dari kekuatan gempanya dan
besarnya area patahan yang terjadi.
Tsunami dapat dihasilkan oleh gangguan apapun yang dengan cepat
memindahkan suatu massa air yang sangat besar, seperti suatu
gempabumi, letusan vulkanik, batu bintang/meteor atau tanah longsor.
Bagaimanapun juga, penyebab yang paling umum terjadi adalah dari
gempabumi di bawah permukaan laut. Gempabumi kecil bisa saja
menciptakan tsunami akibat dari adanya longsor di bawah permukaan
laut/lantai samudera yang mampu untuk membangkitkan tsunami
Tsunami dapat terbentuk manakala lantai samudera berubah bentuk
secara vertikal dan memindahkan air yang berada di atasnya. Dengan
adanya pergerakan secara vertical dari kulit bumi, kejadian ini biasa
terjadi di daerah pertemuan lempeng yang disebut subduksi. Gempa
bumi di daerah subduksi ini biasanya sangat efektif untuk menghasilkan
gelombang tsunami dimana lempeng samudera slip di bawah lempeng
kontinen, proses ini disebut juga dengan subduksi.
2. Land Slide (Tanah Longsor).
Land Slide/tanah longsor dengan volume tanah yang jatuh/turun cukup
besar dan terjadi di dasar Samudera, dapat mengakibatkan timbulnya
Tsunami. Biasanya tsunami yang terjadi tidak terlalu besar, jika
dibandingkan dengan tsunami akaibat gempabumi.
3. Gunung Berapi
Gunung Berapi aktif yang berada di tengah laut, ketika meletus akan
dapat menimbulkan tsunami. Tsunami yang terjadi bisa kecil, bisa juga
sangat besar, tergantung dari besar kecilnya letusan gunung api
tersebut. Ada banyak gunung api yang berada ditengah laut di seluruh
dunia. Untuk di Indonesia , yang paling terkenal adalah letusan gunung
Krakatau yang terletak di tengah laut sekitar Selat Sunda, yang terjadi
pada tahun 1883. Letusannya sangat dashyat, sehingga menimbulkna
tsunami yang sangat besar dan korban yang banyak, baik jiwa maupun
harta benda. Dampak dari bencana ini juga dirasakan kedashyatannya di
negara lain.
Mengapa tsunami di pinggir lebih besar daripada di tengah ?
hal tersebut terjadi karena setelah terjadi gempa di dasar laut, air laut
menuju ke pinggir,ketika naik ke daratan gelombang tersebut berbalik
arah dengan kecepatan yang lebih kecil dan bertabrakan dengan
gelombang yang baru datang,sehingga terbentuk gelomang yang lebih
besar.
BAB II
Permasalahan
Gejala-gejala Gelombang Bunyi
Gelombang
bunyi
termasuk
gelombang
longitudinal. Termasuk
gelombang mekanik karena memerlukan media untuk merambat. Sifatsifat gelombang bunyi sama seperti sifat gelombang secara umum, tapi
gelombang bunyi tidak dapat mengalami polarisasi.
Frekuensi Bunyi
Sebagai bentuk gelombang, bunyi memiliki frekwensi. Berdasarkan
frekwensinya, gelombang bunyi dibagi menjadi tiga jenis, yaitu
audiosonik, ultrasonik, dan infrasonik.
a.
Gelombang audiosonik (audible wave). Gelombang audiosonik
merupakan gelombang bunyi yang berada pada rentang frekwensi
pendengaran kita, yakni berada pada kisaran frekwensi antara 16 Hz
hingga 20.000 Hz.
b. Gelombang infrasonik (infrasonic wave). Gelombang infrasonik
merupakan gelombang bunyi yang frekwensinya berada di bawah
frekwensi gelombang audiosonik, yaitu frekwensinya lebih kecil dari 16
Hz.
c. Gelombang ultrasonik (ultrasonic wave). Gelombang ultrasonik
merupakan gelombang bunyi yang frekwensinya berada di atas frekwensi
gelombang audiosonik, yaitu frekwensinya lebih besar dari 20.000 Hz.
Contoh Penerapan Gelombang dan Gelombang Bunyi
dalam Kehidupan Sehari-hari :
1.
Radio
Radio energi adalah bentuk level energi elektromagnetik terendah,
dengan kisaran panjang gelombang dari ribuan kilometer sampai kurang
dari satu meter. Penggunaan paling banyak adalah komunikasi, untuk
meneliti luar angkasa dan sistem radar. Radar berguna untuk
mempelajari pola cuaca, badai, membuat peta 3D permukaan bumi,
mengukur curah hujan, pergerakan es di daerah kutub dan memonitor
lingkungan. Panjang gelombang radar berkisar antara 0.8 – 100 cm.
2. Microwave
Panjang gelombang radiasi microwave berkisar antara 0.3 – 300 cm.
Penggunaannya terutama dalam bidang komunikasi dan pengiriman
informasi melalui ruang terbuka, memasak, dan sistem PJ aktif. Pada
sistem PJ aktif, pulsa microwave ditembakkan kepada sebuah target dan
refleksinya diukur untuk mempelajari karakteristik target. Sebagai
contoh aplikasi adalah Tropical Rainfall Measuring Mission’s (TRMM)
Microwave Imager (TMI), yang mengukur radiasi microwave yang
dipancarkan dari Spektrum elektromagnetik Energi elektromagnetik
atmosfer bumi untuk mengukur penguapan, kandungan air di awan dan
intensitas hujan.
3. Infrared
Kondisi-kondisi kesehatan dapat didiagnosis dengan menyelidiki
pancaran inframerah dari tubuh. Foto inframerah khusus disebut
termogram digunakan untuk mendeteksi masalah sirkulasi darah, radang
sendi dan kanker. Radiasi inframerah dapat juga digunakan dalam alarm
pencuri. Seorang pencuri tanpa sepengetahuannya akan menghalangi
sinar dan menyembunyikan alarm. Remote control berkomunikasi
dengan TV melalui radiasi sinar inframerah yang dihasilkan oleh LED
( Light Emiting Diode ) yang terdapat dalam unit, sehingga kita dapat
menyalakan TV dari jarak jauh dengan menggunakan remote control.
4.
Ultraviolet
Sinar UV diperlukan dalam asimilasi tumbuhan dan dapat membunuh
kuman-kuman penyakit kulit.
5. Sinar X
Sinar X ini biasa digunakan dalam bidang kedokteran untuk memotret
kedudukan tulang dalam badan terutama untuk menentukan tulang yang
patah. Akan tetapi penggunaan sinar X harus hati-hati sebab jaringan selsel manusia dapat rusak akibat penggunaan sinar X yang terlalu lama.
6. Alat musik
Pada alat musik seperti gitar sumber bunyinya dihasilkan oleh benda
yang bergetar, yaitu senar. Jika senar dipetik dengan amplitodu
(simpangan) yang besar maka bunyi yang ditimbulkan akan lebih
keras. Dan jika ketegangan senar di diregangkan maka suara
lengkingannya akan semakin tinggi. Begitu pula pada kendang dan alat
musik yang lain. Suara timbul karena sumber suara digetarkan.
Contoh Penerapan Gelombang dan Gelombang Air dalam
Kehidupan Sehari-hari :
A. Pasang Surut Air
Misalnya Jika kita melempar batu ke tengah kolam, kita akan melihat air
yang bergelombang dari tempat jatuhnya batu ke tepi kolem. Gelombang
air kolam berasal dari energi yang di timbulkan oleh batu yang jatuh
kemudian merambat menuju tepi kolam.
Faktor-faktor yang menyebabkan terjadinya pasang surut berdasarkan
teori kesetimbangan, yakni rotasi bumi pada sumbunya, revolusi bulan
terhadap matahari, dan revolusi bumi terhadap matahari. Sedangkan
berdasarkan teori dinamis adalah kedalaman dan luas perairan,
pengaruh rotasi bumi (gaya coriolis), dan gesekan dasar. Selain itu,
terdapat beberapa faktor lokal yang dapat mempengaruhi pasang surut
di suatu perairan, seperti topogaf dasar laut, lebar selat, bentuk teluk,
sehingga berbagai lokasi memiliki ciri pasang surut yang berlainan.
Pasang surut laut merupakan hasil dari gaya tarik gravitasi dan
efek sentrifugal. Efek sentrifugal adalah dorongan ke arah luar pusat
rotasi. Gravitasi bervariasi secara langsung dengan massa tetapi
berbanding terbalik terhadap jarak. Meskipun ukuran bulan lebih kecil
dari matahari, gaya tarik gravitasi bulan dua kali lebih besar daripada
gaya tarik matahari dalam membangkitkan pasang surut laut karena
jarak bulan lebih dekat daripada jarak matahari ke bumi. Gaya tarik
gravitasi menarik air laut ke arah bulan dan matahari dan menghasilkan
dua tonjolan (bulge) pasang surut gravitasional di laut. Lintang dari
tonjolan pasang surut ditentukan oleh deklinasi, yaitu sudut antara
sumbu rotasi bumi dan bidang orbital bulan dan matahari (Priyana,
1994).
Gambar 1.1 Gravitasi antara bumi dan bulan
Bulan dan matahari keduanya memberikan gaya gravitasi tarikan
terhadap bumi yang besarnya tergantung kepada besarnya masa benda
yang saling tarik menarik tersebut. Bulan memberikan gaya tarik
(gravitasi) yang lebih besar dibanding matahari.
Hal tersebut
disebabkan walaupun masa bulan lebih kecil dari matahari, tetapi
posisinya lebih dekat ke bumi. Gaya-gaya ini mengakibatkan air lautyang
menyusun 71% permukaan bumi, menggelembung pada sumbu yang
menghadap ke bulan. Pasang surut terbentuk karena rotasi bumi yang
berada di bawah muka air yang menggelembung tersebut yang
mengakibatkan kenaikan dan penurunan permukaan laut di wilayah
pesisir secara periodik. Gaya tarik gravitasi matahari juga memiliki efek
yang sama, namun dengan derajat yang lebih kecil. Daerah-daerah
pesisir mengalami dua kali pasang dan dua kali surut selama periode
sedikit di atas 24 jam (Priyana, 1994).
Bumi berputar pada porosnya, maka pasang tinggi yang terjadi pun
akan bergerak bergantian secara perlahan-lahan dari satu tempat ke
tempat yang lain di permukaan bumi. Satu perputaran yang dialami bumi
sehubungan dengan gerakan bulan memerlukan waktu selama 24 jam 50
menit, maka dua pasang tinggi dan dua pasang rendah terjadi dalam
periode tersebut.
Gaya tarik gravitasi matahari juga mempengaruhi terjadinya
pasang walaupun tenaga yang ditimbulkan terhadap lautan hanya sekitar
47% dari tenaga yang dihasilkan oleh gaya gavitasi bulan. Pada waktu
bulan baru dan bulan penuh matahari dan bulan terletak pada satu garis
terhadap bumi dan gaya gravitasi yang ditimbulkan mempunyai arah
yang sama. Akibatnya, gaya tarik gabungan tersebut menghasilkan
tonjolan air pasang yang lebih besar dari biasanya dan pasang yang
terjadi pada saat ini dinamakan spring tide. Pada waktu bulan
seperempat dan tiga perempat, matahari dan bulan terletak pada posisi
yang membentuk sudut siku-siku (90°) satu sama lain, sehingga pada
saat ini gaya tarik gravitasi matahari bersifat melemahkan gaya tarik
bulan. Akibatnya, gaya tarik yang ditimbulkan terhadap massa air laut
menjadi berkurang dan terjadi pasang yang lebih kecil dinamakan neap
tide.
Gambar 1.2 Tenaga pembentuk pasang surut air laut
Faktor-faktor setempat seperti bentuk dasar lautan dan massa
daratan di sekitarnya kemungkinan menghalangi aliran air yang dapat
berakibat luas terhadap sifat-sifat pasang. Contohnya, di Cua Cam di
Teluk Tonkin, tipe pasangnya adalah diurnal, di sini hanya terjadi satu
periode pasang tinggi dan satu periode pasang rendah dalam waktu satu
hari. Mixed tide adalah tipe pasang yang tingginya selalu berubah-ubah
yang terjadi di beberapa tempat. Pasang campuran (mixed tides) yang
bentuk pasangnya berdasar pada pola pasang semi diurnal terjadi di
daerah Sandakan di Laut Sulu, sedang yang bentuk pasangnya berdasar
pada pola pasang diurnal terdapatdi Hon Nie Nieu di Vietnam.
Gambar 1.3 Bentuk pantai juga memepengaruhi
pasang surut air laut
Faktor lain yang mempengaruhi efek ketinggian gelombang adalah
proses
revolusi
bulan
mengelilingi
bumi
dalam elliptical orbit.
Titik perige apabila bulan berada dekat dengan bumi dan titik apogee
apabila bulan berada pada titik terjauh dari bumi. Gelombang yang
terjadi akibat proses revolusi bulan terhadap bumi dibedakan menjadi:
a.
Fase gelombang perige, apabila 2 kali dalam setahun bumi, bulan dan
matahari berada dalam satu garis dan bulan berada dalam titik perige
sehingga terjadi puncak gelombang benar-benar tinggi dan lembah
gelombang benar-benar rendah.
b.
Fase gelombang apogee, apabila dalam setahun terjaadi 2 kaliposisi
bumi, bulan, dan matahari berada dalam fase yang tidak segaris dab
bulan berada pada titik apogee, sehingga menyebabkan puncak
gelombang benar-benar rendah, dan lembah gelombang benar-benar
tinggi.
Gelombang pasang merupakan sinergi dari tiga fenomena yang
terjadi serentak yakni:
a.
Pasang tertinggi. Terjadi setiap 18,6 tahun sekali pada 17 mei terjadi
bulan baru sehingga bumi segaris lurus dengan bulan dan matahari pada
jarak terdekat (perigeum), sehingga kombinasi gravitasi keduanya
mampu mengangkat air hingga mencapai pasang maksimal.
b.
Gelombang Kelvin. Gelombang di samudra atau atmosfer yang
mengimbangi
gaya
Conolis
(gaya
akibat
rotasi
bumi).
Gayatersebut mengarah dari masing-masing kutub ke equator dengan
tendensi ke timur dengan kecepatan tetap, hingga membentur pantai
atau saling berbenturan dengan gelombang Kelvin dari arah yang
berlawanan di equator.
c.
Gelombang Swell. Gelombang akibat tiupan angin dengan skala yang
lebih besar dari pada riak (ripples). Angin terjadi karena perbedaan
pemanasan. Perbedaan pemanasan ini antara lain diakibatkan oleh
perbedaan liputan awan yang berbeda.
Sinergi tiga kekuatan ini (pasang surut, rotasi bumi, dan angin)
yang masing-masing pada kondisi maksimum, mengahasilkan gelombang
maksimum pula. Ketika gelombang tersebut bertemu topograf dasar laut
yang melandai di dekat pantai, maka puncak gelombang tersebut akan
tampak membesar, sehingga ketika menghantam pantai menimbulkan
bencana yang mengerikan.
Beberapa
tipe
gelombang
pasang
surut
tersebut
juga
mempengaruhi arus gelombang pasang surut. Gerakan air vertikal yang
berhubungan dengan naik dan turunnya pasang surut, diiringi oleh
gerakan air horizontal yang disebut dengan arus pasang surut.
Permukaan air laut senantiasa berubah-ubah setiap saat karena gerakan
pasang surut, keadaan tersebut juga terjadi pada tempat-tempat sempit,
seperti teluk dan selat, sehingga menimbulkan arus pasut(Tidal
current). Gerakan arus pasut dari laut lepas yang merambat ke perairan
pantai akan mengalami perubahan, faktor yang mempengaruhinya antara
lain adalah berkurangnya kedalaman (Mihardja, 1994).
Arus yang terjadi di laut teluk dan laguna akibat massa air
mengalir dari permukaan yang lebih tinggi ke permukaan yang lebih
rendah yang disebabkan oleh pasang surut. Arus pasang surut
adalah arus yang cukup dominan pada perairan teluk yang memiliki
karakteristik pasang (Flood) dan surut. Pada waktu gelombang pasang
surut merambat memasuki perairan dangkal, seperti muara sungai atau
teluk, maka badan air kawasan ini akan bereaksi terhadap aksi dari
perairan lepas (King, 1962).
Daerah-daerah di mana arus pasang surut cukup kuat, tarikan
gesekan pada dasar laut menghasilkan potongan arus vertikal, dan
resultan turbulensi menyebabkan bercampurnya lapisan air bawah
secara vertikal. Pada daerah lain, di mana arus pasang surut lebih
lemah, pencampuran sedikit terjadi, dengan demikian stratifkasi
(lapisan-lapisan air dengan kepadatan berbeda) dapat terjadi. Perbatasan
antar daerah-daerah kontras dari perairan yang bercampur dan
terstratifkasi seringkali secara jelas didefnisikan, sehingga terdapat
perbedaan lateral yang ditandai dalam kepadatan air pada setiap sisi
batas.
Tipe pasang surut juga dapat ditentukan berdasarkan bilangan
Formzal (F) yang dinyatakan dalam bentuk sebagai berikut:
F = [A(O1) + A(K1)]/[A(M2) + A(S2)]
Tabel 2.1 Tipe pasang surut berdasarkan bilangan Formzal (F)
Sifat pasang surut yang periodik tentunya dapat diramalkan. Untuk
meramalkan pasang surut, diperlukan data amplitudo dan beda fasa dari
masing-masing komponen pembangkit pasang surut. Komponenkomponen utama pasang surut terdiri dari komponen tengah harian dan
harian. Namun demikian, karena interaksinya dengan bentuk (morfologi)
pantai dan superposisi antar gelombang pasang surut komponen utama,
akan terbentuklah komponen-komponen pasang surut yang baru.
B. Tsunami
Perpindahan badan air yang disebabkan oleh perubahan permukaan laut
secara vertikal dengan tiba-tiba dinamakan Tsunami. Perubahan
permukaan laut tersebut bisa disebabkan oleh gempa bumi yang
berpusat di bawah laut, letusan gunung berapi bawah laut, longsor
bawah laut, atau atau hantaman meteor di laut. Gelombang tsunami
dapat merambat ke segala arah. Tenaga yang dikandung dalam
gelombang tsunami tetap terhadap fungsi ketinggian dan kelajuannya.
Di laut
dalam,
gelombang
tsunami
dapat
merambat
dengan
kecepatan 500-1000 km per jam. Setara dengan kecepatan pesawat
terbang.Ketinggian gelombang di laut dalam hanya sekitar 1 meter.
Dengan demikian, laju gelombang tidak terasa oleh kapal yang sedang
berada di tengah laut.
Ketika mendekati pantai, kecepatan gelombang tsunami menurun
hingga sekitar 30 km per jam, namun ketinggiannya sudah meningkat
hingga
mencapai
puluhan
meter.
Hantaman
gelombang tsunami dapat masuk hingga puluhan kilometer dari bibir
pantai.
Kerusakan
dan
korban
jiwa
yang
terjadi
karenatsunami dapat diakibatkan hantaman air maupun material yang
terbawa oleh aliran gelombang tsunami.
Gambar 3.1 Proses Tsunami
Gambar 3.2 Tsunami akibat gempa tektonik di dasar laut
Kecepatan gelombang tsunami tergantung pada kedalaman laut di
mana gelombang terjadi, dimana kecepatannya bisa mencapai ratusan
kilometer per jam. Bila tsunami mencapai pantai, kecepatannya akan
menjadi kurang lebih 50 km/jam dan energinya sangat merusak daerah
pantai yang dilaluinya. Di tengah laut tinggi gelombang tsunami hanya
beberapa cm hingga beberapa meter, namun saat mencapai pantai tinggi
gelombangnya dapat mencapai puluhan meter karena terjadi
penumpukan masa air. Saat mencapai pantai tsunami akan merayap
masuk daratan jauh dari garis pantai dengan jangkauan mencapai
beberapa ratus meter bahkan bisa beberapa kilometer.
Gerakan vertikal ini dapat terjadi pada patahan bumi atau sesar.
Gempa bumi juga banyak terjadi di daerah subduksi, dimana lempeng
samudera menelusup ke bawah lempeng benua. Tanah longsor yang
terjadi di dasar laut serta runtuhan gunung api juga dapat
mengakibatkan gangguan air laut yang dapat menghasilkan tsunami.
Gempa yang menyebabkan gerakan tegak lurus lapisan bumi. Akibatnya,
dasar laut naik-turun secara tiba-tiba, sehingga keseimbangan air laut
yang berada di atasnya terganggu. Demikian pula benda kosmis atau
meteor yang jatuh dari atas. Jika ukuran meteor atau longsor ini cukup
besar, dapat terjadi megatsunami yang tingginya mencapai ratusan
meter.
BAB II
PENUTUP
A.
Kesimpulan
Gelombang pasang surut air laut disebabkan oleh beberapa faktor.
Menurut teori keseimbangan gaya pembangkit pasang surut terjadi
karena pemisahkan pergerakan sistem bumi-bulan-matahari menjadi
2, yaitu sistem
bumi-bulan
dan
sistem
bumi
matahari.
Sedangkan menurut
teori
dinamik gaya
pembangkit
pasang
surut menghasilkan gelombang pasang surut (tide wive) yang periodenya
sebanding dengan gaya pembangkit pasang surut. Selain itu, faktor
faktor lokal seperti bentuk dasar lautan dan massa daratan di sekitarnya
kemungkinan menghalangi aliran air yang dapat berakibat luas terhadap
sifat-sifat pasang.
. Tenaga pembentuk pasang surut juga berasal dari bulan, bumi,
dan matahari yang menarik air laut ke arah bulan dan matahari dan
menghasilkan dua tonjolan (bulge) pasang surut gravitasional dilaut.
Lintang dari tonjolan pasang surut ditentukan oleh deklinasi, yaitu sudut
antara sumbu rotasi bumi dan bidang orbital bulan dan matahari
(Priyana, 1994).
Tipe-tipe pasang surut air laut bermacam-macam. Salah satunya
berdasarkan kedudukan bulan, bumi, dan matahari antara lain spring
tides dan nead tides. Indonesia terjadi tipe pasang surut harian,
campuran, dan semi diurnal. Indonesia juga memiliki pasang surut yang
tinggi karena dipengaruhi oleh Samudera Hindia dan Pasifk.
Alat-alat yang digunakan dalam pengukuran pasang surut air laut
antara lain, tide staf, Tide Gauge, dan satelit. Sedangkan metode yang
digunakan dalam pengukuran pasang surut air laut dengan proses
perhitungan dari komputer didasarkan pada penyesuaian lengkung dari
data pengamatan dengan metoda kuadrat terkecil dengan menggunakan
beberapa komponen yang dianggap mempunyai faktor yang paling
menentukan. Dengan bantuan komputer, maka akan memperoleh data
pasang surut air laut.
Tsunami merupakan gelombang laut besar yang terjadi karena
gempa tektonik di dasar laut, gunung meletus, dan tanah longsor.
Gerakan vertikal ini dapat terjadi pada patahan bumi atau sesar. Patahan
tersebut akan terisi oleh air secara tiba-tiba yang biasanya dinamakan
surut secara drastis. Jika sudah cukup terisi oleh air dan mendapat
tekanan yang kuat, maka gelombang tersebut lama-kelamaan akan tinggi
dan sangat kuat untuk mencapai daratan, hingga membuat
kerusakan. Gelombang tsunami dapat merambat dengan kecepatan5001000 km per jam. Dengan gelombang besar tersebut menyebabkan
daerah di sekitar pantai juga luluh lantak.
Dari pembahasan di atas dapat disimpulkan Bahwa Gelombang tali
sebagai berikut:
1.
2.
Getaran adalah gerak bolak balik secara periodik melalui titik
kesetimbangan.
Ciri-ciri getaran ditandai dengan adanya amplitudo dan frekuensi
3.
Gelombang adalah getaran yang merambat atau menjalar ke suatu
tempat dalam suatu ruang (gelombang adalah fenomena perambatan
energi).
4.
Getaran merupakan elemen dasar dari gelombang, maka seluruh
karakteristik getaran juga dimiliki oleh gelombang
5.
Berdasarkan arah rambat gelombang, gelombang digolongkan menjadi
dua:Gelombang Longitudinal dan gelombang transversal.
Berdasarkan cara rambat dan medium yang dilalui,
dikelompokkan menjadi dua:Gelombang Mekanik dan
elektromagnetik
6.
7.
gelombang
gelombang
Sifat-sifat umum gelombang , antara lain: dapat dipantulkan, dapat
dibiaskan, dapat dipadukan, dapat dilenturkan, dapat diserap arah
getarnya.
Manfaat getaran dan gelombang antara lain sebagai berikut:
Manfaat gelombang elektromagnetik:
1. Sinar gamma
: membunuh sel kanker dan sterilisasi.
2. Sinar X
: mendiagnosa penyakit dan analisis atom
3. Sinar ultraviolet : membunuh kumandan sterilisasi
4. Gelombang radar
: alat komunikasi
5. Gelombang radio
: alat komunikasi
PENDAHULUAN
A.
Pengertian Gelombang
Gelombang adalah
suatu
getaran
yang
merambat,
dalam
perambatannya gelombang membawa energi. Dengan kata lain,
gelombang merupakan getaran yang merambat dan getaran sendiri
merupakan sumber gelombang. Jadi, gelombang adalah getaran yang
merambat
dan
gelombang
yang
bergerak
akan
merambatkanenergi (tenaga).
Gelombang tali
adalah gelombang yang merambat pada tali.
Gelombang ini merupakan gelombang mekanik, dengan tali sebagai
mediumnya. Jenis gelombang ini walaupun terlihat sederhana dapat
menjelaskan
efek-efek
gelombang
pada
umumnya
seperti refraksi, refleksi, transmisi dan superposisi.
Gelombang Air adalah pergerakan naik dan turunnya air dengan
arah tegak lurus permukaan air laut yang membentuk kurva/grafk
sinusoidal. Gelombang laut biasanya disebabkan oleh angin. Angin di
atas lautan memindahkan tenaganya ke permukaan perairan,
menyebabkan riak-riak, alunan/bukit, dan berubahmenjadi apa yang kita
sebut sebagai gelomau ombak.
Gelombang laut merupakan salah satu contoh gelombang yang sering
kita temui dalam kehidupan sehari-hari. Selain gelombang laut, masih
terdapat banyak contoh lainnya. Ketika Anda melempar sebuah batu kecil
pada permukaan air yang tenang, akan muncul gelombang yang
berbentuk lingkaran dan bergerak ke luar. Contoh lain adalah gelombang
yang merambat sepanjang tali yang terentang lurus bila Anda
menggerakan tali naik turun. Ketika kita berbicara mengenai gelombang,
kita tidak bisa mengabaikan getaran. Getaran dan gelombang
mempunyai hubungan yang erat sekali. Pokok bahasan getaran telah
Anda pelajari di kelas XI.
Ketika kita melempar batu ke dalam genangan air yang tenang,
gangguan yang kita berikan menyebabkan partikel air bergetar atau
berosilasi terhadap titik setimbangnya. Perambatan getaran pada air
menyebabkan adanya gelombang pada genangan air tadi. Jika kita
menggetarkan ujung tali yang terentang, maka gelombang akan
merambat sepanjang tali tersebut. Gelombang tali dan gelombang air
adalah dua contoh umum gelombang yang mudah kita saksikan dalam
kehidupan sehari-hari.
Ketika kita melihat gelombang pada genangan air, seolah-olah
tampak bahwa gelombang tersebut membawa air keluar dari pusat
lingkaran. Demikian pula, ketika Anda menyaksikan gelombang laut
bergerak ke pantai, mungkin Anda berpikir bahwa gelombang membawa
air laut menuju ke pantai. Kenyataannya bukan seperti itu. Sebenarnya
yang
Anda
saksikan
adalah
setiap
partikel
air
tersebut
berosilasi (bergerak naik turun) terhadap titik setimbangnya. Hal ini
berarti bahwa gelombang tidak memindahkan air tersebut. Kalau
gelombang memindahkan air, maka benda yang terapung juga ikut
bepindah. Jadi, air hanya berfungsi sebagai medium bagi gelombang
untuk merambat.
Pada pertanyaan di atas juga mengemuka bahwa ketika Anda
mandi di air laut, Anda merasa merasa terhempas ketika diterpa
gelombang laut. Hal ini terjadi karena setiap gelombang selalu
membawa energi dari satu tempat ke tempat yang lain. Ketika mandi di
laut, tubuh kita terhempas ketika diterpa gelombang laut karena
terdapat energi pada gelombang laut. Energi yang terdapat pada
gelombang laut bisa bersumber dari angin dan lainnya.
B.
Jenis gelombang
Pada penjelasan di atas, telah disebutkan beberapa contoh gelombang
yang kita temui dalam kehidupan sehari-hari. Walaupun terdapat banyak
contoh gelombang dalam kehidupan kita, secara umum hanya terdapat
dua jenis gelombang saja, yaknigelombang mekanik dan gelombang
elektromagnetik. Pembagian jenis gelombang ini didasarkan pada
medium perambatan gelombang :
1. Gelombang mekanik, yaitu gelombang yang perantaranya butuh
medium. Misalnya: gelombang air, gelombang bunyi, gelombang slinki,
gelombang bunyi, gelombang permukaan air, dan gelombang pada tali.
2.
Gelombang elektromagnetik, yaitu gelombang yang perambatannya
tidak memerlukan medium. Misalnya gelombang cahaya, cahaya, sinar
ultra violet, infra merah, gelombang radar, gelombang radio, gelombang
TV, sinar – X, dan sinar gamma (γ)
Sedangkan berdasarkan arah rambatan dan getarannya, dibagi menjadi
dua, yaitu gelombang transversal dan longitudinal:
1.
Gelombang transversal, yaitu gelombang yang arah rambatannya
tegak lurus dengan arah getarannya. Contoh gelombang transversal
adalah gelombang tali. Ketika kita menggerakan tali naik turun, tampak
bahwa tali bergerak naik turun dalam arah tegak lurus dengan arah
gerak gelombang.
Ketika kita menggerakan tali naik turun, tampak bahwa tali bergerak
naik turun dalam arah tegak lurus dengan arah gerak gelombang. Garis
putus-putus yang digambarkan di tengah sepanjang arah rambat
gelombang menyatakan posisi setimbang medium (misalnya tali atau
air). Titik tertinggi gelombang disebut puncak sedangkan titik terendah
disebut lembah. Amplitudoadalah ketinggian maksimum puncak atau
kedalaman maksimum lembah, diukur dari posisi setimbang. Jarak dari
dua titik yang sama dan berurutan pada gelombangdisebut panjang
gelombang (disebut lambda – huruf Yunani). Panjang gelombang juga
bisa juga dianggap sebagai jarak dari puncak ke puncak atau jarak dari
lembah ke lembah.
2.
Gelombang longitudinal, yaitu gelombang yang arah rambatannya
sejajar dengan arah getarannya (misalnya gelombang slinki). Gelombang
yang terjadi pada slinki yang digetarkan, searah dengan membujurnya
slinki berupa rapatan dan regangan. Jarak dua rapatan yang berdekatan
atau dua regangan yang berdekatan disebut satu gelombang.
Contoh: getaran sinar gitar yang dipetik, getaran tali yang digoyanggoyangkan pada salah satu ujungnya.
Rapatan merupakan daerah di mana kumparan pegas saling
mendekat, sedangkan regangan merupakan daerah di mana kumparan
pegas saling menjahui. Jika gelombang tranversal memiliki pola berupa
puncak dan lembah, maka gelombang longitudinal terdiri dari pola
rapatan dan regangan. Panjang gelombang adalah jarak antara rapatan
yang berurutan atau regangan yang berurutan. Yang dimaksudkan di sini
adalah jarak dari dua titik yang sama dan berurutan pada rapatan atau
regangan.
Salah satu contoh gelombang logitudinal adalah gelombang suara
di udara. Udara sebagai medium perambatan gelombang suara, merapat
dan meregang sepanjang arah rambat gelombang udara.
Istilah-istilah pada gelombang transversal
Jarak yang ditempuh getaran dalam satu periode disebut panjang
gelombang (λ).
Pada gelombang transversal, satu gelombang terdiri atas 3 simpul dan 2
perut. Jarak antara dua simpul atau dua perut yang berurutan disebut
setengah panjang gelombang atau ½ λ.
Amplitudo (A) adalah nilai mutlak simpangan terbesar yang dapat dicapai
partikel.
Periode (T) adalah selang waktu yang diperlukan untuk menempuh dua
puncak berurutan atau jarak antara dua dasar berurutan.
Istilah-istilah pada gelombang longitudinal
Panjang gelombang dari gelombang longitudinal. Karena panjang
rapatan dan renggangan tidak sama, maka panjang gelombang sebaiknya
kita defnisikan dengan istilah pusat rapatan dan pusat renggangan.
Pada gelombang longitudinal, satu gelombang (1λ) terdiri dari 1
rapatan dan 1 renggangan. Panjang gelombang didefnisikan sebagai
sebagai jarak antara dua pusat rapatan yang berdekatan atau jarak
antara dua pusat renggangan yang berdekatan. Jarak antara pusat
rapatan dan renggangan yang berdekatan adalah setengah panjang
gelombang atau ½ λ.
Sedangkan berdasarkan amplitudonya, dibagi menjadi dua, yaitu
gelombang berjalan dan gelombang stasioner.
1.
Gelombang berjalan yaitu gelombang yang amplitudonya tetap pada
titik yang dilewatinya.
2.
Gelombang stasioner yaitu gelombang yang amplitudonya tidak
tetap pada titik yang dilewatinya, yang terbentuk dari interferensi dua
buah gelombang datang dan pantul yang masing-masing memiliki
frekuensi dan amplitudo sama tetapi fasenya berlawanan.
C.
Sifat-Sifat Gelombang
Dispersi Gelombang
Ketika Anda menyentakkan ujung tali naik-turun (setengah getaran),
sebuah pulsa transversal merambat melalui tali (tali sebagai medium).
Sesungguhnya bentuk pulsa berubah ketika pulsa merambat sepanjang
tali, pulsa tersebar atau mengalami dispersi. Jadi, dispersi gelombang
adalah perubahan bentuk gelombang ketika gelombang merambat suatu
medium.
Kebanyakan medium nyata di mana gelombang merambat dapat kita
dekati sebagai medium non dispersi. Dalam medium non dispersi,
gelombang dapat mempertahankan bentuknya. Sebagai contoh medium
non dispersi adalah udara sebagai medium perambatan dari gelombang
bunyi..
Gelombang-gelombang cahaya dalam vakum adalah nondispersi secara
sempurna. Untuk cahaya putih (polikromatik) yang dilewatkan pada
prisma kaca mengalami dispersi sehngga membentuk spektrum warnawarna pelangi. Apakah yang bertanggungjawab terhadap dispersi
gelombang cahaya ini? Tentu saja dispersi gelombang terjadi dalam
prisma kaca karena kaca termasuk medium dispersi untuk gelombang
cahaya.
Pemantulan gelombang lingkaran oleh bidang datar
menunjukkan pemantulan gelombang lingkaran sewaktu mengenai
batang datar yang merintanginya.
Sumber gelombang datang adalah titik O. Dengan menggunakan hukum
pemantulan, yaitu sudut datang =sudut pantul, kita peroleh
bayangan O adalah I. Titik I merupakan sumber gelombang pantul
sehingga muka gelombang pantul adalah lingkaran-lingkaran yang
berpusat di I,
Contoh:
Sebuah pembangkit bola digetarkan naik dan turun pada permukaan air
dalam tangki riak dengan frekuensi tertentu, menghasilkan gelombang
lingkaran seperti pada Gambar 1.36. Suatu keping logam RQS bertindak
sebagai perintang gelombang. Semua muka gelombang pada Gambar
1.36 dihasilkan oleh pembangkit bola dalam waktu 0,6 s. Perintang
keping logam berjarak 0,015m dari sumber gelombang P. Hitung (a)
panjang gelombang, (b) frekuensi, dan (c) cepat rambat
gelombang.Pembahasan:
(a) Jarak dua muka gelombang yang berdekatan = 1λ.
Dengan demikian, jarak PQ = 3(1λ)
0,015 m = 3λ
λ = 0,005 m
(b) Selang waktu yang diperlukan untuk menempuh dua muka
gelombang yang berdekatan =1/T, dengan T adalah periode gelombang.
Gelombang datang (garis utuh) dari P ke Q menempuh 3T, sedangkan
gelombang pantul (garis putus-putus) dari Q ke P menempu waktu 3T.
Jadi, selang waktu total = 3T + 3T
0,6 s = 6T
T = 0,1 s.
Frekuensi f adalah kebalikan periode, sehingga:
f = 1/(0,1s) = 10 Hz.
(c) Cepat rambat v = λf = (0,005m)(10 Hz) = 0, 05 m/s
Pembiasan Gelombang
Pada umumnya cepat rambat gelombang dalam satu medium tetap.
Oleh karena frekuensi gelombang selalu tetap, maka panjang gelombang
(λ=v/f) juga tetap untuk gelombang yang menjalar dalam satu medium.
Apabila gelombang menjalar pada dua medium yang jenisnya berbeda,
misalnya gelombang cahaya dapat merambat dari udara ke air. Di sini ,
cepat rambat cahaya berbeda. Cepat rambat cahaya di udara lebih besar
daripada cepat rambat cahaya di dalam air. Oleh karena (λ=v/f), maka
panjang gelombang cahaya di udara juga lebih besar daripada panjang
gelombang cahaya di dalam air. Perhatikan λ sebanding dengan v. Makin
besar nilaiv, maka makin besar nilai λ, demikian juga sebaliknya.
Perubahan panjang gelombang dapat juga diamati di dalam tangki riak
dengan cara memasang keping gelas tebal pada dasar tangki sehingga
tangki riak memiliki dua kedalaman air yang berbeda, dalam dan bahwa
panjang gelombang di tempat yang dalam lebih besar daripada panjang
gelombang di tempat yang dangkal (λ1 > λ2). Oleh karenav=λf, maka
cepat rambat gelombang di tempat yang dalam lebih besar daripada di
tempat yang dangkal (v1 > v2).
Perubahan panjang gelombang menyebabkan pembelokan gelombang
seperti diperlihatkan pada foto pembiasan gelombang lurus sewaktu
gelombang lurus mengenai bidang batas antara tempat yang dalam ke
tempat yang dangkal dalam suatu tangki riak Pembelokan gelombang
dinamakan pembiasan.
Diagram pembiasan ditunjukkan pada Gambar 1.20. Mula-mula, muka
gelombang datang dan muka gelombang bias dilukis sesuai dengan foto.
Kemudian sinar datang dan sinar bias dilukis sebagai garis yang
tegaklurus muka gelombang datang dan bias.
Selanjutnya, garis normal dilukis. Sudut antara sinar bias dan garis
normal disebut sudut bias (diberi lambang r). Pada Gambar 1.20 tampak
bahwa sudut bias di tempat yang dangkal lebih kecil daripada sudut
datang di tempat yang dalam (r < i). Dapat disimpulkan bahwa sinar
datang dari tempat yang dalam ke tempat yang dangkal sinar dibiaskan
mendekati garis normal (r < i). Sebaliknya, sinar datang dari tempat
yang dangkal ke tempat yang dalam dibiaskan menjauhi garis normal
(r>i).
Difraksi Gelombang
Di dalam suatu medium yang sama, gelombang merambat lurus.
Oleh karena itu, gelombang lurus akan merambat ke seluruh medium
dalam bentuk gelombang lurus juga. Hal ini tidak berlaku bila pada
medium diberi penghalang atau rintangan berupa celah. Untuk ukuran
celah yang tepat, gelombang yang datang dapat melentur setelah melalui
celah tersebut. Lenturan gelombang yang disebabkan oleh adanya
penghalang berupa celah dinamakan difraksi gelombang.
Jika penghalang celah yang diberikan oleh lebar, maka difraksi tidak
begitu jelas terlihat. Muka gelombang yang melalui celah hanya melentur
di bagian tepi celah, Jika penghalang celah sempit, yaitu berukuran dekat
dengan orde panjang gelombang,maka difraksi gelombang sangat jelas.
Celah bertindak sebagai sumber gelombang berupa titik, dan muka
gelombang yang melalui celah dipancarkan berbentuk lingkaranlingkaran dengan celah tersebut sebagai pusatnya.
Interferensi Gelombang
Jika pada suatu tempat bertemu dua buah gelombang, maka
resultan gelombang di tempat tersebut sama dengan jumlah dari kedua
gelombang tersebut. Peristwa ini di sebut sebagai prinsip superposisi
linear. Gelombang-gelombang yang terpadu akan mempengaruhi
medium. Nah, pengaruh yang ditimbulkan oleh gelombang-gelombang
yang terpadu tersebut disebut interferensi gelombang.
Ketika mempelajari gelombang stasioner yang dihasilkan oleh
superposisi antara gelombang datang dan gelombang pantul oleh ujung
bebas atau ujung tetap, Anda dapatkan bahwa pada titik-titik tertentu,
disebut perut,
kedua
gelombang
saling memperkuat (interferensi
konstruktif), dan dihasilkan amplitudo paling besar, yaitu dua kali
amplitudo semuala. Sedangkan pada titik-titik tertentu, disebut simpul,
kedua gelombang saling memperlemah atau meniadakan (interferensi
destruktif), dan dihasilkan amplitudo nol.
Dengan
menggunakan
konsep
fase,
dapat
kita
katakan
bahwa interferensi konstruktif (saling menguatkan) terjadi bila kedua
gelombang yang berpadu memiliki fase yang sama. Amplitudo gelombang
paduan sama dengan dua kali amplitudo tiap gelombang. Interferensi
destruktif (saling meniadakan) terjadi bila kedua gelombang yang
berpadu berlawanan fase. Amplitudo gelombang paduan sama dengan
nol. Interferensi konstruktif dan destruktif mudah dipahami dengan
menggunakan.
Polarisasi Gelombang
Pemantulan, pembiasan, difraksi, dan interferensi dapat terjadi
pada gelombang tali (satu dimensi), gelombang permukaan air (dua
dimensi), gelombang bunyi dan gelombang cahaya (tiga dimensi).
Gelombang tali, gelombang permukaan air, dan gelombang cahaya
adalah gelombang transversal, sedangkan gelombang bunyi adalah
gelombang longitudinal. Nah, ada satu sifat gelombang yang hanya dapat
terjadi pada gelombang transversal, yaitu polarisasi. Jadi, polarisasi
gelombang tidak dapat terjadi pada gelombang longitudinal, misalnya
pada gelombang bunyi.
Fenomena polarisasi cahaya ditemukan oleh Erasmus Bhartolinus pada
tahun 1969. Dalam fenomena polarisasi cahaya, cahaya alami yang
getarannya ke segala arah tetapi tegak lurus terhadap arah
merambatnya (gelombang transversal) ketika melewati flter polarisasi,
getaran horizontal diserap sedang getaran vertikal diserap sebagian.
Cahaya alami yang getarannya ke segala arah di sebut cahaya tak
terpolarisasi, sedang cahaya yang melewati polaroid hanya memiliki
getaran pada satu arah saja, yaitu arah vertikal, disebut cahaya
terpolarisasi linear.
D. Contoh dan Penerapan Gelombang
a. Tsunami
Tsunami adalah kata yang berasal dari Jepang dan terdiri atas dua kata
yaitu tsu (atas) yang berarti harbor dan nami (bawah) yang berarti wave.
Jadi tsunami dalam bahasa inggrisnya disebut ”harbor wave” . Kenapa
disebut harbor wave atau gelombang pelabuhan? Apakah tsunami ini
memang hanya terjadi di harbor atau pelabuhan saja? Alasan kenapa
tsunami disebut ”harbor wave” adalah karena gelombang tersebut
mempunyai dampak yang sangat menghancurkan pada daerah-daerah
pantai yang relatif rendah di Jepang. Magnitudo Tsunami yang terjadi di
Indonesia berkisar antara 1,5-4,5
skala Imamura, dengan tinggi gelombang Tsunami maksimum yang
mencapai pantai berkisar antara 4 - 24 meter dan jangkauan gelombang
ke daratan berkisar antara 50 sampai 200 meter dari garis pantai.
b. Penyebab Tsunami
Gempa-gempa yang paling mungkin dapat menimbulkan tsunami adalah
gempa yang terjadi di dasar laut, kedalaman pusat gempa kurang dari 60
km, magnitudo lebih besar dari 6,0 skala Richter, serta jenis penyesaran
gempa tergolong sesar naik atau sesar turun.
Proses terjadinya tsunami
Ada 3 (tiga) kejadian di laut yang mengakibatkan timbulnya tsunami
yaitu :
1. Gempa Bumi
Secara umum gempabumi yang bisa menimbulkan tsunami adalah
gempabumi tektonik yang terjadi di laut dan mempunayai karakteristik
sebagai berikut:
a. Sumber gempabumi berada di laut
b. Kedalaman gempabumi dangkal, yakni kurang dari 60 km
c. Kekuatannya cukup besar, yakni di atas 6,0 SR.
d. Tipe patahannya turun (normal fault) atau patahan naik (thrush fault).
Tsunami yang ditimbulkan oleh gempabumi biasanya menimbulkan
gelombang yang cukup besar, tergantung dari kekuatan gempanya dan
besarnya area patahan yang terjadi.
Tsunami dapat dihasilkan oleh gangguan apapun yang dengan cepat
memindahkan suatu massa air yang sangat besar, seperti suatu
gempabumi, letusan vulkanik, batu bintang/meteor atau tanah longsor.
Bagaimanapun juga, penyebab yang paling umum terjadi adalah dari
gempabumi di bawah permukaan laut. Gempabumi kecil bisa saja
menciptakan tsunami akibat dari adanya longsor di bawah permukaan
laut/lantai samudera yang mampu untuk membangkitkan tsunami
Tsunami dapat terbentuk manakala lantai samudera berubah bentuk
secara vertikal dan memindahkan air yang berada di atasnya. Dengan
adanya pergerakan secara vertical dari kulit bumi, kejadian ini biasa
terjadi di daerah pertemuan lempeng yang disebut subduksi. Gempa
bumi di daerah subduksi ini biasanya sangat efektif untuk menghasilkan
gelombang tsunami dimana lempeng samudera slip di bawah lempeng
kontinen, proses ini disebut juga dengan subduksi.
2. Land Slide (Tanah Longsor).
Land Slide/tanah longsor dengan volume tanah yang jatuh/turun cukup
besar dan terjadi di dasar Samudera, dapat mengakibatkan timbulnya
Tsunami. Biasanya tsunami yang terjadi tidak terlalu besar, jika
dibandingkan dengan tsunami akaibat gempabumi.
3. Gunung Berapi
Gunung Berapi aktif yang berada di tengah laut, ketika meletus akan
dapat menimbulkan tsunami. Tsunami yang terjadi bisa kecil, bisa juga
sangat besar, tergantung dari besar kecilnya letusan gunung api
tersebut. Ada banyak gunung api yang berada ditengah laut di seluruh
dunia. Untuk di Indonesia , yang paling terkenal adalah letusan gunung
Krakatau yang terletak di tengah laut sekitar Selat Sunda, yang terjadi
pada tahun 1883. Letusannya sangat dashyat, sehingga menimbulkna
tsunami yang sangat besar dan korban yang banyak, baik jiwa maupun
harta benda. Dampak dari bencana ini juga dirasakan kedashyatannya di
negara lain.
Mengapa tsunami di pinggir lebih besar daripada di tengah ?
hal tersebut terjadi karena setelah terjadi gempa di dasar laut, air laut
menuju ke pinggir,ketika naik ke daratan gelombang tersebut berbalik
arah dengan kecepatan yang lebih kecil dan bertabrakan dengan
gelombang yang baru datang,sehingga terbentuk gelomang yang lebih
besar.
BAB II
Permasalahan
Gejala-gejala Gelombang Bunyi
Gelombang
bunyi
termasuk
gelombang
longitudinal. Termasuk
gelombang mekanik karena memerlukan media untuk merambat. Sifatsifat gelombang bunyi sama seperti sifat gelombang secara umum, tapi
gelombang bunyi tidak dapat mengalami polarisasi.
Frekuensi Bunyi
Sebagai bentuk gelombang, bunyi memiliki frekwensi. Berdasarkan
frekwensinya, gelombang bunyi dibagi menjadi tiga jenis, yaitu
audiosonik, ultrasonik, dan infrasonik.
a.
Gelombang audiosonik (audible wave). Gelombang audiosonik
merupakan gelombang bunyi yang berada pada rentang frekwensi
pendengaran kita, yakni berada pada kisaran frekwensi antara 16 Hz
hingga 20.000 Hz.
b. Gelombang infrasonik (infrasonic wave). Gelombang infrasonik
merupakan gelombang bunyi yang frekwensinya berada di bawah
frekwensi gelombang audiosonik, yaitu frekwensinya lebih kecil dari 16
Hz.
c. Gelombang ultrasonik (ultrasonic wave). Gelombang ultrasonik
merupakan gelombang bunyi yang frekwensinya berada di atas frekwensi
gelombang audiosonik, yaitu frekwensinya lebih besar dari 20.000 Hz.
Contoh Penerapan Gelombang dan Gelombang Bunyi
dalam Kehidupan Sehari-hari :
1.
Radio
Radio energi adalah bentuk level energi elektromagnetik terendah,
dengan kisaran panjang gelombang dari ribuan kilometer sampai kurang
dari satu meter. Penggunaan paling banyak adalah komunikasi, untuk
meneliti luar angkasa dan sistem radar. Radar berguna untuk
mempelajari pola cuaca, badai, membuat peta 3D permukaan bumi,
mengukur curah hujan, pergerakan es di daerah kutub dan memonitor
lingkungan. Panjang gelombang radar berkisar antara 0.8 – 100 cm.
2. Microwave
Panjang gelombang radiasi microwave berkisar antara 0.3 – 300 cm.
Penggunaannya terutama dalam bidang komunikasi dan pengiriman
informasi melalui ruang terbuka, memasak, dan sistem PJ aktif. Pada
sistem PJ aktif, pulsa microwave ditembakkan kepada sebuah target dan
refleksinya diukur untuk mempelajari karakteristik target. Sebagai
contoh aplikasi adalah Tropical Rainfall Measuring Mission’s (TRMM)
Microwave Imager (TMI), yang mengukur radiasi microwave yang
dipancarkan dari Spektrum elektromagnetik Energi elektromagnetik
atmosfer bumi untuk mengukur penguapan, kandungan air di awan dan
intensitas hujan.
3. Infrared
Kondisi-kondisi kesehatan dapat didiagnosis dengan menyelidiki
pancaran inframerah dari tubuh. Foto inframerah khusus disebut
termogram digunakan untuk mendeteksi masalah sirkulasi darah, radang
sendi dan kanker. Radiasi inframerah dapat juga digunakan dalam alarm
pencuri. Seorang pencuri tanpa sepengetahuannya akan menghalangi
sinar dan menyembunyikan alarm. Remote control berkomunikasi
dengan TV melalui radiasi sinar inframerah yang dihasilkan oleh LED
( Light Emiting Diode ) yang terdapat dalam unit, sehingga kita dapat
menyalakan TV dari jarak jauh dengan menggunakan remote control.
4.
Ultraviolet
Sinar UV diperlukan dalam asimilasi tumbuhan dan dapat membunuh
kuman-kuman penyakit kulit.
5. Sinar X
Sinar X ini biasa digunakan dalam bidang kedokteran untuk memotret
kedudukan tulang dalam badan terutama untuk menentukan tulang yang
patah. Akan tetapi penggunaan sinar X harus hati-hati sebab jaringan selsel manusia dapat rusak akibat penggunaan sinar X yang terlalu lama.
6. Alat musik
Pada alat musik seperti gitar sumber bunyinya dihasilkan oleh benda
yang bergetar, yaitu senar. Jika senar dipetik dengan amplitodu
(simpangan) yang besar maka bunyi yang ditimbulkan akan lebih
keras. Dan jika ketegangan senar di diregangkan maka suara
lengkingannya akan semakin tinggi. Begitu pula pada kendang dan alat
musik yang lain. Suara timbul karena sumber suara digetarkan.
Contoh Penerapan Gelombang dan Gelombang Air dalam
Kehidupan Sehari-hari :
A. Pasang Surut Air
Misalnya Jika kita melempar batu ke tengah kolam, kita akan melihat air
yang bergelombang dari tempat jatuhnya batu ke tepi kolem. Gelombang
air kolam berasal dari energi yang di timbulkan oleh batu yang jatuh
kemudian merambat menuju tepi kolam.
Faktor-faktor yang menyebabkan terjadinya pasang surut berdasarkan
teori kesetimbangan, yakni rotasi bumi pada sumbunya, revolusi bulan
terhadap matahari, dan revolusi bumi terhadap matahari. Sedangkan
berdasarkan teori dinamis adalah kedalaman dan luas perairan,
pengaruh rotasi bumi (gaya coriolis), dan gesekan dasar. Selain itu,
terdapat beberapa faktor lokal yang dapat mempengaruhi pasang surut
di suatu perairan, seperti topogaf dasar laut, lebar selat, bentuk teluk,
sehingga berbagai lokasi memiliki ciri pasang surut yang berlainan.
Pasang surut laut merupakan hasil dari gaya tarik gravitasi dan
efek sentrifugal. Efek sentrifugal adalah dorongan ke arah luar pusat
rotasi. Gravitasi bervariasi secara langsung dengan massa tetapi
berbanding terbalik terhadap jarak. Meskipun ukuran bulan lebih kecil
dari matahari, gaya tarik gravitasi bulan dua kali lebih besar daripada
gaya tarik matahari dalam membangkitkan pasang surut laut karena
jarak bulan lebih dekat daripada jarak matahari ke bumi. Gaya tarik
gravitasi menarik air laut ke arah bulan dan matahari dan menghasilkan
dua tonjolan (bulge) pasang surut gravitasional di laut. Lintang dari
tonjolan pasang surut ditentukan oleh deklinasi, yaitu sudut antara
sumbu rotasi bumi dan bidang orbital bulan dan matahari (Priyana,
1994).
Gambar 1.1 Gravitasi antara bumi dan bulan
Bulan dan matahari keduanya memberikan gaya gravitasi tarikan
terhadap bumi yang besarnya tergantung kepada besarnya masa benda
yang saling tarik menarik tersebut. Bulan memberikan gaya tarik
(gravitasi) yang lebih besar dibanding matahari.
Hal tersebut
disebabkan walaupun masa bulan lebih kecil dari matahari, tetapi
posisinya lebih dekat ke bumi. Gaya-gaya ini mengakibatkan air lautyang
menyusun 71% permukaan bumi, menggelembung pada sumbu yang
menghadap ke bulan. Pasang surut terbentuk karena rotasi bumi yang
berada di bawah muka air yang menggelembung tersebut yang
mengakibatkan kenaikan dan penurunan permukaan laut di wilayah
pesisir secara periodik. Gaya tarik gravitasi matahari juga memiliki efek
yang sama, namun dengan derajat yang lebih kecil. Daerah-daerah
pesisir mengalami dua kali pasang dan dua kali surut selama periode
sedikit di atas 24 jam (Priyana, 1994).
Bumi berputar pada porosnya, maka pasang tinggi yang terjadi pun
akan bergerak bergantian secara perlahan-lahan dari satu tempat ke
tempat yang lain di permukaan bumi. Satu perputaran yang dialami bumi
sehubungan dengan gerakan bulan memerlukan waktu selama 24 jam 50
menit, maka dua pasang tinggi dan dua pasang rendah terjadi dalam
periode tersebut.
Gaya tarik gravitasi matahari juga mempengaruhi terjadinya
pasang walaupun tenaga yang ditimbulkan terhadap lautan hanya sekitar
47% dari tenaga yang dihasilkan oleh gaya gavitasi bulan. Pada waktu
bulan baru dan bulan penuh matahari dan bulan terletak pada satu garis
terhadap bumi dan gaya gravitasi yang ditimbulkan mempunyai arah
yang sama. Akibatnya, gaya tarik gabungan tersebut menghasilkan
tonjolan air pasang yang lebih besar dari biasanya dan pasang yang
terjadi pada saat ini dinamakan spring tide. Pada waktu bulan
seperempat dan tiga perempat, matahari dan bulan terletak pada posisi
yang membentuk sudut siku-siku (90°) satu sama lain, sehingga pada
saat ini gaya tarik gravitasi matahari bersifat melemahkan gaya tarik
bulan. Akibatnya, gaya tarik yang ditimbulkan terhadap massa air laut
menjadi berkurang dan terjadi pasang yang lebih kecil dinamakan neap
tide.
Gambar 1.2 Tenaga pembentuk pasang surut air laut
Faktor-faktor setempat seperti bentuk dasar lautan dan massa
daratan di sekitarnya kemungkinan menghalangi aliran air yang dapat
berakibat luas terhadap sifat-sifat pasang. Contohnya, di Cua Cam di
Teluk Tonkin, tipe pasangnya adalah diurnal, di sini hanya terjadi satu
periode pasang tinggi dan satu periode pasang rendah dalam waktu satu
hari. Mixed tide adalah tipe pasang yang tingginya selalu berubah-ubah
yang terjadi di beberapa tempat. Pasang campuran (mixed tides) yang
bentuk pasangnya berdasar pada pola pasang semi diurnal terjadi di
daerah Sandakan di Laut Sulu, sedang yang bentuk pasangnya berdasar
pada pola pasang diurnal terdapatdi Hon Nie Nieu di Vietnam.
Gambar 1.3 Bentuk pantai juga memepengaruhi
pasang surut air laut
Faktor lain yang mempengaruhi efek ketinggian gelombang adalah
proses
revolusi
bulan
mengelilingi
bumi
dalam elliptical orbit.
Titik perige apabila bulan berada dekat dengan bumi dan titik apogee
apabila bulan berada pada titik terjauh dari bumi. Gelombang yang
terjadi akibat proses revolusi bulan terhadap bumi dibedakan menjadi:
a.
Fase gelombang perige, apabila 2 kali dalam setahun bumi, bulan dan
matahari berada dalam satu garis dan bulan berada dalam titik perige
sehingga terjadi puncak gelombang benar-benar tinggi dan lembah
gelombang benar-benar rendah.
b.
Fase gelombang apogee, apabila dalam setahun terjaadi 2 kaliposisi
bumi, bulan, dan matahari berada dalam fase yang tidak segaris dab
bulan berada pada titik apogee, sehingga menyebabkan puncak
gelombang benar-benar rendah, dan lembah gelombang benar-benar
tinggi.
Gelombang pasang merupakan sinergi dari tiga fenomena yang
terjadi serentak yakni:
a.
Pasang tertinggi. Terjadi setiap 18,6 tahun sekali pada 17 mei terjadi
bulan baru sehingga bumi segaris lurus dengan bulan dan matahari pada
jarak terdekat (perigeum), sehingga kombinasi gravitasi keduanya
mampu mengangkat air hingga mencapai pasang maksimal.
b.
Gelombang Kelvin. Gelombang di samudra atau atmosfer yang
mengimbangi
gaya
Conolis
(gaya
akibat
rotasi
bumi).
Gayatersebut mengarah dari masing-masing kutub ke equator dengan
tendensi ke timur dengan kecepatan tetap, hingga membentur pantai
atau saling berbenturan dengan gelombang Kelvin dari arah yang
berlawanan di equator.
c.
Gelombang Swell. Gelombang akibat tiupan angin dengan skala yang
lebih besar dari pada riak (ripples). Angin terjadi karena perbedaan
pemanasan. Perbedaan pemanasan ini antara lain diakibatkan oleh
perbedaan liputan awan yang berbeda.
Sinergi tiga kekuatan ini (pasang surut, rotasi bumi, dan angin)
yang masing-masing pada kondisi maksimum, mengahasilkan gelombang
maksimum pula. Ketika gelombang tersebut bertemu topograf dasar laut
yang melandai di dekat pantai, maka puncak gelombang tersebut akan
tampak membesar, sehingga ketika menghantam pantai menimbulkan
bencana yang mengerikan.
Beberapa
tipe
gelombang
pasang
surut
tersebut
juga
mempengaruhi arus gelombang pasang surut. Gerakan air vertikal yang
berhubungan dengan naik dan turunnya pasang surut, diiringi oleh
gerakan air horizontal yang disebut dengan arus pasang surut.
Permukaan air laut senantiasa berubah-ubah setiap saat karena gerakan
pasang surut, keadaan tersebut juga terjadi pada tempat-tempat sempit,
seperti teluk dan selat, sehingga menimbulkan arus pasut(Tidal
current). Gerakan arus pasut dari laut lepas yang merambat ke perairan
pantai akan mengalami perubahan, faktor yang mempengaruhinya antara
lain adalah berkurangnya kedalaman (Mihardja, 1994).
Arus yang terjadi di laut teluk dan laguna akibat massa air
mengalir dari permukaan yang lebih tinggi ke permukaan yang lebih
rendah yang disebabkan oleh pasang surut. Arus pasang surut
adalah arus yang cukup dominan pada perairan teluk yang memiliki
karakteristik pasang (Flood) dan surut. Pada waktu gelombang pasang
surut merambat memasuki perairan dangkal, seperti muara sungai atau
teluk, maka badan air kawasan ini akan bereaksi terhadap aksi dari
perairan lepas (King, 1962).
Daerah-daerah di mana arus pasang surut cukup kuat, tarikan
gesekan pada dasar laut menghasilkan potongan arus vertikal, dan
resultan turbulensi menyebabkan bercampurnya lapisan air bawah
secara vertikal. Pada daerah lain, di mana arus pasang surut lebih
lemah, pencampuran sedikit terjadi, dengan demikian stratifkasi
(lapisan-lapisan air dengan kepadatan berbeda) dapat terjadi. Perbatasan
antar daerah-daerah kontras dari perairan yang bercampur dan
terstratifkasi seringkali secara jelas didefnisikan, sehingga terdapat
perbedaan lateral yang ditandai dalam kepadatan air pada setiap sisi
batas.
Tipe pasang surut juga dapat ditentukan berdasarkan bilangan
Formzal (F) yang dinyatakan dalam bentuk sebagai berikut:
F = [A(O1) + A(K1)]/[A(M2) + A(S2)]
Tabel 2.1 Tipe pasang surut berdasarkan bilangan Formzal (F)
Sifat pasang surut yang periodik tentunya dapat diramalkan. Untuk
meramalkan pasang surut, diperlukan data amplitudo dan beda fasa dari
masing-masing komponen pembangkit pasang surut. Komponenkomponen utama pasang surut terdiri dari komponen tengah harian dan
harian. Namun demikian, karena interaksinya dengan bentuk (morfologi)
pantai dan superposisi antar gelombang pasang surut komponen utama,
akan terbentuklah komponen-komponen pasang surut yang baru.
B. Tsunami
Perpindahan badan air yang disebabkan oleh perubahan permukaan laut
secara vertikal dengan tiba-tiba dinamakan Tsunami. Perubahan
permukaan laut tersebut bisa disebabkan oleh gempa bumi yang
berpusat di bawah laut, letusan gunung berapi bawah laut, longsor
bawah laut, atau atau hantaman meteor di laut. Gelombang tsunami
dapat merambat ke segala arah. Tenaga yang dikandung dalam
gelombang tsunami tetap terhadap fungsi ketinggian dan kelajuannya.
Di laut
dalam,
gelombang
tsunami
dapat
merambat
dengan
kecepatan 500-1000 km per jam. Setara dengan kecepatan pesawat
terbang.Ketinggian gelombang di laut dalam hanya sekitar 1 meter.
Dengan demikian, laju gelombang tidak terasa oleh kapal yang sedang
berada di tengah laut.
Ketika mendekati pantai, kecepatan gelombang tsunami menurun
hingga sekitar 30 km per jam, namun ketinggiannya sudah meningkat
hingga
mencapai
puluhan
meter.
Hantaman
gelombang tsunami dapat masuk hingga puluhan kilometer dari bibir
pantai.
Kerusakan
dan
korban
jiwa
yang
terjadi
karenatsunami dapat diakibatkan hantaman air maupun material yang
terbawa oleh aliran gelombang tsunami.
Gambar 3.1 Proses Tsunami
Gambar 3.2 Tsunami akibat gempa tektonik di dasar laut
Kecepatan gelombang tsunami tergantung pada kedalaman laut di
mana gelombang terjadi, dimana kecepatannya bisa mencapai ratusan
kilometer per jam. Bila tsunami mencapai pantai, kecepatannya akan
menjadi kurang lebih 50 km/jam dan energinya sangat merusak daerah
pantai yang dilaluinya. Di tengah laut tinggi gelombang tsunami hanya
beberapa cm hingga beberapa meter, namun saat mencapai pantai tinggi
gelombangnya dapat mencapai puluhan meter karena terjadi
penumpukan masa air. Saat mencapai pantai tsunami akan merayap
masuk daratan jauh dari garis pantai dengan jangkauan mencapai
beberapa ratus meter bahkan bisa beberapa kilometer.
Gerakan vertikal ini dapat terjadi pada patahan bumi atau sesar.
Gempa bumi juga banyak terjadi di daerah subduksi, dimana lempeng
samudera menelusup ke bawah lempeng benua. Tanah longsor yang
terjadi di dasar laut serta runtuhan gunung api juga dapat
mengakibatkan gangguan air laut yang dapat menghasilkan tsunami.
Gempa yang menyebabkan gerakan tegak lurus lapisan bumi. Akibatnya,
dasar laut naik-turun secara tiba-tiba, sehingga keseimbangan air laut
yang berada di atasnya terganggu. Demikian pula benda kosmis atau
meteor yang jatuh dari atas. Jika ukuran meteor atau longsor ini cukup
besar, dapat terjadi megatsunami yang tingginya mencapai ratusan
meter.
BAB II
PENUTUP
A.
Kesimpulan
Gelombang pasang surut air laut disebabkan oleh beberapa faktor.
Menurut teori keseimbangan gaya pembangkit pasang surut terjadi
karena pemisahkan pergerakan sistem bumi-bulan-matahari menjadi
2, yaitu sistem
bumi-bulan
dan
sistem
bumi
matahari.
Sedangkan menurut
teori
dinamik gaya
pembangkit
pasang
surut menghasilkan gelombang pasang surut (tide wive) yang periodenya
sebanding dengan gaya pembangkit pasang surut. Selain itu, faktor
faktor lokal seperti bentuk dasar lautan dan massa daratan di sekitarnya
kemungkinan menghalangi aliran air yang dapat berakibat luas terhadap
sifat-sifat pasang.
. Tenaga pembentuk pasang surut juga berasal dari bulan, bumi,
dan matahari yang menarik air laut ke arah bulan dan matahari dan
menghasilkan dua tonjolan (bulge) pasang surut gravitasional dilaut.
Lintang dari tonjolan pasang surut ditentukan oleh deklinasi, yaitu sudut
antara sumbu rotasi bumi dan bidang orbital bulan dan matahari
(Priyana, 1994).
Tipe-tipe pasang surut air laut bermacam-macam. Salah satunya
berdasarkan kedudukan bulan, bumi, dan matahari antara lain spring
tides dan nead tides. Indonesia terjadi tipe pasang surut harian,
campuran, dan semi diurnal. Indonesia juga memiliki pasang surut yang
tinggi karena dipengaruhi oleh Samudera Hindia dan Pasifk.
Alat-alat yang digunakan dalam pengukuran pasang surut air laut
antara lain, tide staf, Tide Gauge, dan satelit. Sedangkan metode yang
digunakan dalam pengukuran pasang surut air laut dengan proses
perhitungan dari komputer didasarkan pada penyesuaian lengkung dari
data pengamatan dengan metoda kuadrat terkecil dengan menggunakan
beberapa komponen yang dianggap mempunyai faktor yang paling
menentukan. Dengan bantuan komputer, maka akan memperoleh data
pasang surut air laut.
Tsunami merupakan gelombang laut besar yang terjadi karena
gempa tektonik di dasar laut, gunung meletus, dan tanah longsor.
Gerakan vertikal ini dapat terjadi pada patahan bumi atau sesar. Patahan
tersebut akan terisi oleh air secara tiba-tiba yang biasanya dinamakan
surut secara drastis. Jika sudah cukup terisi oleh air dan mendapat
tekanan yang kuat, maka gelombang tersebut lama-kelamaan akan tinggi
dan sangat kuat untuk mencapai daratan, hingga membuat
kerusakan. Gelombang tsunami dapat merambat dengan kecepatan5001000 km per jam. Dengan gelombang besar tersebut menyebabkan
daerah di sekitar pantai juga luluh lantak.
Dari pembahasan di atas dapat disimpulkan Bahwa Gelombang tali
sebagai berikut:
1.
2.
Getaran adalah gerak bolak balik secara periodik melalui titik
kesetimbangan.
Ciri-ciri getaran ditandai dengan adanya amplitudo dan frekuensi
3.
Gelombang adalah getaran yang merambat atau menjalar ke suatu
tempat dalam suatu ruang (gelombang adalah fenomena perambatan
energi).
4.
Getaran merupakan elemen dasar dari gelombang, maka seluruh
karakteristik getaran juga dimiliki oleh gelombang
5.
Berdasarkan arah rambat gelombang, gelombang digolongkan menjadi
dua:Gelombang Longitudinal dan gelombang transversal.
Berdasarkan cara rambat dan medium yang dilalui,
dikelompokkan menjadi dua:Gelombang Mekanik dan
elektromagnetik
6.
7.
gelombang
gelombang
Sifat-sifat umum gelombang , antara lain: dapat dipantulkan, dapat
dibiaskan, dapat dipadukan, dapat dilenturkan, dapat diserap arah
getarnya.
Manfaat getaran dan gelombang antara lain sebagai berikut:
Manfaat gelombang elektromagnetik:
1. Sinar gamma
: membunuh sel kanker dan sterilisasi.
2. Sinar X
: mendiagnosa penyakit dan analisis atom
3. Sinar ultraviolet : membunuh kumandan sterilisasi
4. Gelombang radar
: alat komunikasi
5. Gelombang radio
: alat komunikasi