Gelombang dalam Kehidupan

 

Gambar Gelombang air laut

A. Pengertian Gelombang

Pada saat kita pergi ke pantai, tentu kita akan bisa melihat gelombang air laut, itulah contoh gelombang yang dapat kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari.

Jika kamu memukul panci di dekat wadah berlapis plastik yang di atasnya ditaruh segenggam beras, maka beras akan bergetar. Mengapa hal itu dapat terjadi? Ternyata, energi getaran yang dihasilkan dari pukulan panci akan merambat, sehingga menyebabkan plastik ikut bergerak. Dalam bentuk apa energi getaran itu merambat? Energi getaran akan merambat dalam bentuk gelombang. Pada perambatan gelombang yang merambat adalah energi, sedangkan zat perantaranya tidak ikut merambat (hanya ikut bergetar). Pada saat kita mendengar, getaran akan merambat dalam bentuk gelombang yang membawa sejumlah energi, sehingga sampai ke saraf yang menghubungkan ke otak kita.

Berdasarkan energinya, gelombang dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu gelombang mekanis dan gelombang elektromagnetik. Perambatan gelombang mekanis memerlukan medium (perantara), misal gelombang tali, gelombang air, dan gelombang bunyi. Perambatan gelombang elektromagnetik tidak memerlukan medium, misal gelombang cahaya. Dari kedua jenis gelombang tersebut, yang akan kamu pelajari  adalah  gelombang  mekanis. 

Apakah  yang  dirambatkan oleh gelombang tersebut? Agar mengetahuinya, lakukan kegiatan seperti gambar berikut, ikatlah karet gelang pada tali kira-kira pada jarak 0,5 m dari salah satu ujungnya!

Seutas tali yang diberikan usikan ke kanan dan ke kiri

Pada saat menggetarkan tali, gelombang akan merambat pada tali ke arah temanmu, tetapi karet gelang yang diikatkan tidak ikut merambat bersama gelombang. Demikian pula dengan tali juga tidak ikut merambat. Jadi hal tersebut membuktikan bahwa gelombang merambat hanya menghantarkan energi, mediumnya tidak ikut merambat. 

Berdasarkan arah rambat dan arah getarannya, gelombang dibedakan menjadi gelombang transversal dan gelombang longitudinal.

B. Gelombang Transversal

Tahukah kamu apa itu gelombang transversal? Sebelum kamu mempelajari gelombang transversal, lakukan aktivitas berikut.

Gambar Gelombang pada Tali

Ketika tali diberi simpangan, tali akan bergetar dengan arah getaran ke atas dan ke bawah. Pada tali, gelombang merambat tegak lurus dengan arah getarnya. Bentukan seperti ini disebut gelombang transversal. Contoh lain gelombang transversal ada pada permukaan air. Panjang gelombang transversal sama dengan jarak satu bukit gelombang dan satu lembah gelombang (a-b-c-d-e pada Gambar di bawah).

 

Panjang satu gelombang dilambangkan dengan λ (dibaca lambda) dengan satuan meter. Simpangan terbesar dari gelombang itu disebut amplitudo (bb' atau dd' pada Gambar di atas). Dasar gelombang terletak pada titik terendah gelombang, yaitu d dan h, dan puncak gelombang terletak pada titik tertinggi yaitu b dan f. Lengkungan c-d-e dan g-h-i merupakan lembah gelombang. Lengkungan a-b-c dan e-f-g merupakan bukit gelombang.

Waktu yang diperlukan untuk menempuh satu gelombang disebut periode gelombang,  satuannya  sekon  (s)  dan  dilambangkan  dengan T.  Jumlah gelombang yang terbentuk dalam 1 sekon disebut frekuensi gelombang. Lambang untuk frekuensi adalah f dan satuannya hertz (Hz). Gelombang yang merambat dari ujung satu ke ujung yang lain memiliki kecepatan tertentu, dengan menempuh jarak tertentu dalam waktu tertentu pula.

 

C. Gelombang Longitudinal

Gambar Gelombang longitudinal pada slinki

Gelombang longitudinal dapat kamu amati pada slinki atau pegas  yang diletakkan di atas lantai. Ketika slinki digerakkan maju mundur secara terus menerus, akan terjadi gelombang yang merambat pada slinki dan membentuk pola rapatan dan regangan. Gelombang longitudinal memiliki arah rambat yang sejajar dengan arah getarnya.

Contoh gelombang longitudinal adalah gelombang bunyi. Satu gelombang longitudinal terdiri atas satu rapatan dan satu regangan seperti pada Gambar di bawah.

Besaran-besaran yang digunakan pada gelombang longitudinal sama dengan besaran-besaran pada gelombang transversal. Dapatkah kamu menyebutkannya?

D. Hubungan antara Panjang Gelombang, Frekuensi, Cepat Rambat, dan Periode Gelombang

Pernahkah kamu memerhatikan cahaya kilat dan bunyi guntur? Kamu akan mendengar bunyi guntur beberapa saat setelah cahaya kilat terlihat. Walaupun guntur dan cahaya kilat muncul dalam waktu yang bersamaan, kamu akan melihat cahaya kilat lebih dahulu karena cahaya merambat jauh lebih cepat daripada bunyi. Cahaya merambat dengan kecepatan 3 × 10⁸ m/s, sedangkan bunyi hanya merambat dengan kecepatan 340 m/s. Cepat rambat gelombang dilambangkan dengan v, dengan satuan m/s.

Karena gelombang menempuh jarak satu panjang gelombang (λ) dalam waktu satu periode gelombang (T),  maka kecepatan gelombang dapat ditulis

Karena

maka cepat rambat gelombang dapat juga dinyatakan sebagai berikut.

Bagaimana jika kamu membuat gelombang tali dengan frekuensi yang berbeda?  Kamu akan menemukan jika frekuensi gelombang tali diperbesar, maka panjang gelombangnya mengecil. Mengapa? Dalam medium yang sama, cepat rambat gelombang adalah tetap.

Misalnya cepat rambat gelombang pada tali adalah 12 m/s, dengan frekuensi gelombang 4 Hz, maka panjang gelombangnya adalah 3 m (λ = 3 m). Namun jika frekuensi diperbesar  menjadi  6  Hz,  maka  panjang gelombangnya menjadi 2 (λ = 2 m). Apa yang terjadi jika frekuensi gelombangnya diperkecil? Misalnya menjadi 2 Hz, berapakah panjang gelombangnya sekarang?

Contoh Soal

Gelombang pada permukaan air merambat dengan panjang gelombang 2 m. Jika waktu yang dibutuhkan untuk menempuh satu gelombang adalah 0,5 sekon, tentukan: (a). cepat rambat gelombang, dan (b). frekuensi gelombang!

Ayo, Kita Selesaikan

1. Sebuah gelombang panjangnya 0,75 m dan cepat rambatnya 150 m/s. Berapakah frekuensinya?

2. Suatu sumber getar memiliki frekuensi 300  Hz. Gelombangnya merambat dalam zat cair dengan kecepatan 1.500 m/s. Berapakah panjang gelombangnya?

3. Jika frekuensi suatu getaran 440  Hz dan panjang gelombangnya 75 cm, berapakah kecepatan gelombang tersebut?

 

E. Pemantulan Gelombang

Apakah gelombang dapat dipantulkan? Agar memahami pemantulan gelombang pada tali,  ayo diskusikan permasalahan berikut.

Ayo, Kita Diskusikan

Jika kita membuat usikan pada tali yang salah satu ujungnya dipegang temanmu, bagaimanakah  kondisi gelombang yang terjadi pada tali? Apakah ada gelombang yang dipantulkan?

Pada saat tali diberi usikan, yang merupakan pemodelan untuk gelombang transversal, tali yang sudah mencapai ujung akan mengembalikan gelombang lagi, ke arah yang sebaliknya. Peristiwa ini disebut dengan pemantulan gelombang. Pemantulan gelombang adalah peristiwa membaliknya gelombang setelah mengenai penghalang. Seperti contohnya pada gambar berikut ini.

Gambar (a) Gelombang pada Air, (b) Gelombang pada Tali

Gelombang pada tali pada gambar di atas, gelombang yang mencapai ujung akan memberikan gaya ke atas pada penopang yang ada di ujung, sehingga penopang memberikan gaya yang sama tetapi berlawanan arah ke bawah pada tali. Gaya ke bawah pada tali inilah yang membangkitkan gelombang pantulan yang terbalik.

Pemantulan gelombang adalah peristiwa membaliknya gelombang setelah mengenai penghalang. Seperti gelombang tali pada Gambar di atas, gelombang yang mencapai ujung akan memberikan gaya ke atas pada penopang yang ada di ujung, sehingga penopang memberikan gaya yang sama tetapi berlawanan arah ke bawah pada tali.

                                                                            

Referensi

Ilmu Pengetahuan Alam, untuk SMP/MTs Kelas VIII Semester 2, Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan. Jakarta: Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan, 2017.

Belajar IPA: membuka cakrawala alam sekitar 2 untuk kelas VIII/ SMP/MTs Saeful Karim – Jakarta: Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, 2008.

Contextual Teaching and Learning Ilmu Pengetahuan Alam: Sekolah  Menengah Pertama/Madrasah Tsanawiyah Kelas VIII Edisi 4/ Rinie Pratiwi P, -Jakarta: Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, 2008.

Ilmu Pengetahuan Alam: SMP/MTs Kelas VIII/oleh H. Moch. Agus Krisno; editor Intan Mahanani. — Jakarta: Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, 2008.

Ilmu Pengetahuan Alam 2: SMP/MTs Kelas VIII/oleh Wasis, Sugeng Yuli Irianto. — Jakarta: Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, 2008. 

Baca juga:

Getaran, Gelombang, dan Bunyi  dalam Kehidupan Sehari-hari
01	Getaran, Gelombang, dan Bunyi dalam Kehidupan
02	Getaran dalam Kehidupan
03	Aktivitas Percobaan Getaran
04	Gelombang dalam Kehidupan
05	Percobaan Gelombang
06	Percobaan Gelombang Transversal
07	Percobaan Gelombang Longitudinal
08	Bunyi dalam Kehidupan
09	Percobaan Bergetar Menimbulkan Bunyi
10	Frekuensi Bunyi
11	Karakteristik Bunyi
12	Percobaan Frekuensi pada Garpu Tala
13	Percobaan Frekuensi Nada pada Senar
14	Percobaan Resonansi Bunyi
15	Percobaan Pemantulan Bunyi
16	Mekanisme Pendengaran Manusia
17	Pengamatan Struktur dan Fungsi Pendengaran
18	Percobaan Proses Pendengaran
19	Pendengaran pada Hewan
20	Aplikasi Getaran dan Gelombang dalam Teknologi
21	Inspirasi Teknologi dari Kehidupan Lumba-lumba