Materi Getaran, Gelombang dan Bunyi Untuk SMK/SMA Kelas XII

Pengertian, Sifat, dan Macam Macam Gelombang

Pengertian Gelombang, Macam-macam Gelombang, Sifat Gelombang, dan pemanfaatan gelombang merupakan poin-poin yang akan saya coba bahas pada postingan kali ini, semoga dapat membantu.

A. Pengertian Gelombang

Gelombang adalah gejala rambatan dari suatu getaran/usikan. Gelombang akan terus terjadi apabila sumber getaran ini bergetar terus menerus. Gelombang membawa energi dari satu tempat ke tempat lainnya. Contoh sederhana gelombang, apabila kita mengikatkan satu ujung tali ke tiang, dan satu ujung talinya lagi digoyangkan, maka akan terbentuk banyak bukit dan lembah di tali yang digoyangkan tadi, inilah yang disebut gelombang.

B. Macam-Macam Gelombang

1. Berdasarkan Mediumnya Gelombang dibagi dua, yaitu :

a. Gelombang Mekanik

Gelombang mekanik adalah gelombang yang dalam proses perambatannya memerlukan medium (zat perantara) . Artinya jika tidak ada medium, maka gelombang tidak akan terjadi. Contohnya adalah Gelombang Bunyi yang zat perantaranya udara, jadi jika tidak ada udara bunyi tidak akan terdengar.

b. Gelombang Elektromagnetik

Gelombang Elektromagnetik adalah gelombang yang dalam proses perambatannya tidak memerlukan medium (zat perantara). Artinya gelombang ini bisa merambat dalam keadaan bagaimanapun tanpa memerlukan medium. Contohnya adalah gelombang cahaya yang terus ada dan tidak memerlukan zat perantara.

2. Berdasarkan Arah Getar dan Arah Rambatnya, Gelombang dibagi menjadi dua, yaitu :

a. Gelombang Transversal

Gelombang Transversal adalah gelombang yang arah getarnya tegak lurus dengan arah rambatannya. Bentuk Getarannya berupa lembah dan bukit (dapat dilihat pada gambar di bawah).

Berdasarkan gambar di atas dapat saya jelaskan bahwa :

Arah rambat gelombang di atas adalah ke kiri dan ke kanan, sedangkan arah getarnya adalah ke atas dan ke bawah. Jadi itulah yang dimaksud arah rambat tegak lurus dengan arah getarnya. Contohnya adalah gelombang pada tali yang saya contohkan di atas.

b. Gelombang Longitudinal

Gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah rambatnya sejajar dengan arah getarannya. Bentuk getarannya berupa rapatan dan renggangan (Dapat dilihat pada gambar di bawah).

Berdasarkan gambar kita ketahui bahwa :

Arah rambat gelombangnya ke kiri dan ke kanan, dan arah getarnya ke kiri dan ke kanan pula. Oleh karena itu gelombang ini adalah gelombang longitudinal yang arah getar dan arah rambatnya sejajar. Contoh gelombang ini adalah Gelombang bunyi, di udara yang dirambati gelombang ini akan terjadi rapatan dan renggangan pada molekul-molekulnya, dan saat ada rambatan molekul-molekul ini juga bergetar. Akan tetapi getaranya hanya sebatas gerak maju mundur dan tetap di titik keseimbang, sehingga tidak membentuk bukit dan lembah.

3. Berdasarkan Amplitudonya (simpangan terjauh) Gelombang juga dibagi menjadi dua :

a. Gelombang Berjalan

Gelombang berjalan adalah gelombang yang amplitudonya tetap pada setiap titik yang dilalui gelombang, misalnya gelombang pada tali.

b. Gelombang diam

Gelombang diam adalah gelombang yang amplitudonya berubah, misalnya gelombang pada senar gitar yang dipetik. (http://www.softilmu.com/2014/08/pengertian-dan-macam-macam-gelombang.html)

Materi Getaran, Gelombang dan Bunyi Untuk SMK Kelas XII

B. Getaran pada Pegas

Getaran adalah gerakan bolak balik secara periodik melalui titik seimbang. Getaran pada pegas dapat dianalogikan seperti getaran pada bandul. Hal ini karena terjadi gerakan bolak balik pegas melewati titik seimbang.

Getaran pada pegas juga memiliki gaya pemulih tegangan sesuai dengan Hukum Hooke yang bernilai:

Fs = -k . x

dimana k merupakan tetapan pegas dan x merupakan panjang peregangan atau konstanta pegas (N/m)

Jika tidak terjadi redaman (pengereman), getaran pada pegas dapat dijelaskan sebagai berikut:

Suatu beban yang terikat pada pegas dapat bergetar karena adanya gaya pegas. Ketika pegas ditarik ke bawah dan dilepas, gaya pegas akan menarik beban melewati titik keseimbangan (titik dimana benda berada ketika sedang diam).

Di titik keseimbangan tersebut, getaran pada pegas mencapai kecepatan pegas maksimum dan meneruskan perjalanan sampai ke puncak (ke atas). Selama perjalanan dari titik seimbang sampai ke atas, gaya pegas memperlambat gerakan beban sehingga beban berhenti di puncak tertinggi. (https://datasoal.com/getaran-pada-pegas/)

     

Semua pegas memiliki panjang alami sebagaimana tampak pada gambar. Ketika sebuah benda dihubungkan ke ujung sebuah pegas, maka pegas akan meregang (bertambah panjang) sejauh y. Pegas akan mencapai titik kesetimbangan jika tidak diberikan gaya luar (ditarik atau digoyang).

                                          

B. Gaya Pemulih (Restoring Force)  

Agar getaran terjadi pada benda yang bergetar memiliki gaya pemulih, yakni gaya dengan arah sedemikian rupa sehingga selalu mendorong atau menarik benda ke kedudukan setimbangnya atau bisa disebut juga dengan gaya yang besarnya sebanding dengan simpangan dan selalu berlawanan arah dengan arah simpangan (posisi).

  1. Gaya Pemulih pada Pegas

Gaya Pemulih Pada Pegas

Pegas adalah salah satu contoh benda elastis. Oleh sifat elastisnya ini, suatu pegas yang diberi gaya tekan atau gaya regang akan kembali pada keadaan setimbangnya mula- mula apabila gaya yang bekerja padanya dihilangkan.Gaya pemulih pada pegas banyak dimanfaatkan dalam bidang teknik dan kehidupan sehari- hari. Misalnya di dalam shockbreaker dan springbed. Sebuah pegas berfungsi meredam getaran saat roda kendaraan melewati jalan yang tidak rata. Pegas - pegas yang tersusun didalam springbed akan memberikan kenyamanan saat orang tidur.

  Gaya pemulih yang dilakukan pada pegas :

 

                                        F= -kx

dengan : k = tetapan pegas (N / m)

Tanda
(-) diberikan karena arah gaya pemulih pada pegas berlawanan dengan arah gerak pegas tersebut.

Hukum Hooke 

Ilmuan yang pertama kali meneliti tentang ini adalah Robert Hooke. Dia menyimpulkan bahwa jika gaya yang bekerja pada sebuah pegas dihilangkan, pegas tersebut akan kembali ke  keadaan semula dan sifat elastisitas pegas tersebut ada batasnya dan besar gaya pegas sebanding dengan pertambahan panjang pegas. Suatu pegas apabila ditarik dengan gaya tertentu di daerah yang berada dalam batas kelentingannya akan bertambah panjang sebesar x dan juga didapatkan bahwa besar gaya pegas pemulih sebanding dengan pertambahan panjang pegas. Dan secara matematis, pernyataan tersebut dapat dituliskan sebagai berikut :

dengan k = tetapan pegas (N/m) 

Tanda negatif (-) diberikan karena arah gaya pemulih pada      pegas selalu berlawanan arah gerak pegas tersebut.

 Dari grafik dapat kita tentukan tetapan pegas ( k ) pada batas linealitas pegas yaitu :

 Contoh soal :

2.      Susunan Pegas 

Konstanta pegas dapat berubah nilainya, apabila pegas – pegas tersebut disusun menjadi rangkaian. Besar konstanta total rangkaian pegas bergantung pada jenis rangkaian pegas, yaitu rangkaian pegas seri atau paralel. 

(1)   Seri / Deret

Gaya yang bekerja pada setiap pegas adalah sebesar F, sehingga pegas akan mengalami pertambahan panjang sebesar x1dan x2. Secara umum, konstanta total pegas yang disusun seri dinyatakan dengan persamaan:

,

dengan k_n = konstanta pegas ke – n. 

(2)   Paralel 

Jika rangkaian pegas ditarik dengan gaya sebesar F, setiap pegas akan mengalami gaya tarik sebesar F₁ dan F₂, pertambahan panjang sebesar dan . Secara umum, konstanta total pegas yang dirangkai paralel dinyatakan dengan persamaan:

k_total = k₁
+ k₂ + k₃ +….+ k_n,

dengan k_n =
konstanta pegas ke – n.

3. Gaya Pemulih pada Ayunan Bandul Matematis 

Ayunan matematis merupakan suatu partikel massa yang tergantung pada suatu titik tetap pada seutas tali, di mana massa tali dapat diabaikan dan tali tidak dapat bertambah panjang. terdapat sebuah beban bermassa m tergantung pada seutas kawat halus sepanjang l dan massanya dapat diabaikan. Apabila bandul itu bergerak vertikal dengan membentuk sudut θ, gaya pemulih bandul tersebut adalah mgsinθ. Secara matematis dapat dituliskan:

F = m g sin θ

http://asyiiiik.blogspot.co.id/2014/01/kdpf.html