PENGERTIAN GELOMBANG MEKANIK
Jika Anda memegang salah satu ujung tali lalu menggetarkan ke atas dan ke bawah, maka muncul gelombang yang merambat sepanjang tali tersebut. Atau jika Anda menjatuhkan sebuah batu ke dalam air maka tampak gelombang yang merambat di permukaan air. Tali dan air hanya berosilasi ke atas dan ke bawah, tidak bergerak ke arah horisontal. Gelombang pada tali dan gelombang pada air merupakan contoh gelombang mekanik.
Gelombang mekanik adalah gelombang yang bergerak melalui suatu medium. Contoh gelombang mekanik adalah gelombang pada tali atau senar, gelombang pada air, gelombang bunyi yang merambat di medium udara, gelombang gempa bumi yang merambat di medium tanah. Gelombang dapat bergerak menempuh jarak yang jauh sedangkan medium yang dilalui gelombang bergetar di tempat sekitar titik kesetimbangan.
JENIS-JENIS GELOMBANG MEKANIK
Berdasarkan bentuknya, Gelombang mekanik terdiri dari dua jenis yakni Gelombang Transversal dan Gelombang Longitudinal.
Gelombang Transversal adalah gelombang yang terjadi ketika arah gerak gelombang tegak lurus arah gerak partikel. Misalnya gelombang pada tali, gelombang pada air.
Jika gelombang tali bergerak pada arah horisontal, partikel tali bergerak pada arah vertikal. Demikian juga apabila gelombang air bergerak pada arah horisontal, partikel air bergerak pada arah vertikal.
Gelombang Longitudinal adalah gelombang yang terjadi ketika arah gerak gelombang sejajar dengan arah gerak partikel. Misalnya gelombang pada pegas, Gelombang bunyi di udara.
Jika gelombang pada pegas bergerak ke arah horisontal maka rapatan dan regangan yang terbentuk pada pegas juga bergerak maju mundur pada arah horisontal.
Demikian juga jika gelombang bunyi bergerak pada arah vertikal maka udara merapat dan meregang pada arah vertikal.
Gelombang gempa bumi terdiri dari gelombang transversal (disebut gelombang geser) dan gelombang longitudinal (disebut gelombang tekanan).
RUMUS GELOMBANG MEKANIK
Rumus Gelombang Transversal
Beberapa besaran digunakan untuk menjelaskan gelombang, yakni Amplitudo (A), Frekuensi (f), Periode (T) dan Kecepatan gelombang (v).
Amplitudo adalah simpangan maksimum. Periode adalah selang waktu dua puncak/lembah gelombang berurutan yang melewati satu titik yang sama dalam ruang. Frekuensi adalah jumlah puncak/lembah yang melewati satu titik yang sama per satuan waktu.
Gelombang mekanik bergerak dengan kecepatan tertentu. Rumus kecepatan gelombang adalah:
v = λ f = λ/T
v = cepat rambat gelombang, λ = panjang gelombang, f = frekuensi, T = periode.
Satuan Internasional panjang gelombang adalah meter, satuan frekuensi adalah Hertz, satuan periode adalah Sekon. Satuan cepat rambat gelombang adalah meter/sekon.
Contoh soal:
Sebuah gelombang transversal pada dawai mempunyai frekuensi 2 Hz (2 puncak gelombang melewati satu titik yang sama dalam ruang, selama 1 sekon) dan mempunyai panjang gelombang 3 meter (jarak antara dua puncak terdekat adalah 2 meter). Berapa kecepatan gelombang?
Pembahasan
Diketahui:
Frekuensi (f) = 2 Hz
Panjang gelombang (λ) = 3 meter
Ditanya: Kecepatan (v)
Jawab:
v = λ f = 3 (2) = 6 m/s
Kecepatan gelombang transversal pada suatu medium bergantung pada sifat medium yang dilaluinya. Misalkan kecepatan gelombang pada dawai (tali,senar,kawat) bergantung pada gaya tegangan dawai (FT) dan rapat massa dawai (massa dawai per satuan panjang).
Contoh soal:
Sebuah gelombang mempunyai panjang 1 meter merambat pada tali yang panjangnya 100 meter dan massanya 2 kg. Gaya tegangan tali adalah 200 N. Berapa kecepatan gelombang pada tali tersebut?
Pembahasan
Diketahui:
Panjang gelombang (λ) = 1 meter
Panjang tali (L) = 100 meter
Massa tali (m) = 2 kg
Gaya tegangan tali (FT) = 200 N
Ditanya: Kecepatan gelombang pada tali (v)
Jawab:
Rumus Gelombang Longitudinal
Kecepatan gelombang longitudinal pada suatu medium bergantung pada sifat medium yang dilaluinya. Kecepatan gelombang longitudinal yang merambat pada batang padat, dihitung menggunakan rumus:
v = kecepatan gelombang, E = modulus elastis Young, ρ = massa jenis
Contoh soal:
Hitung kecepatan gelombang bunyi yang merambat sepanjang rel baja. Modulus elastisitas Young Baja = 2 x 1011 N/m2 dan massa jenis baja = 7,8 x 103 kg/m3
Pembahasan
Diketahui:
Modulus elastis Baja (E) = 2 x 1011 N/m2
Massa jenis Baja (ρ) = 7,8 x 103 kg/m3
Ditanya: Kecepatan gelombang bunyi
Jawab:
Kecepatan gelombang longitudinal yang merambat pada zat cair dan gas, dihitung menggunakan rumus:
v = kecepatan gelombang, B = modulus bulk, ρ = massa jenis
Contoh soal:
Berapa kecepatan gelombang longitudinal ketika merambat pada air ?
Modulus bulk air (B) = 2 x 109 N/m2
Massa jenis air (ρ) = 1000 kg/m3
Pembahasan
Kecepatan gelombang longitudinal ketika merambat pada air:
