GETARAN DAN GELOMBANG

 

Getaran

Gambar Boneka bobblehead (Lazada.co.id)

Boneka bobblehead (gambar di atas)adalah ilustrasi yang bagus dari banyak prinsip gerak getaran. 

Boneka bobblehead terdiri dari replika kepala besar yang diikat oleh pegas ke badan dan dudukan.

Ketukan ringan pada kepala yang terlalu besar akan membuatnya memantul. 

Ketika kepala bergoyang, maka tubuhnya bergetar dan itu dinamakan berosilasi. 

Saat didorong atau entah bagaimana terganggu, kepala melakukan gerakan maju mundur. 

Bolak-balik tidak terjadi selamanya. Seiring waktu, getaran cenderung mereda dan bobblehead 

berhenti terayun-ayun dan akhirnya mengambil posisi istirahat seperti yang biasa (diam).

 

Banyak dari apa yang kita lihat dan dengar hanya mungkin karena getaran dan gelombang. Kita melihat dunia di sekitar kita karena gelombang cahaya. Dan kita mendengar dunia di sekitar kita karena gelombang suara. Jika kita bisa memahami gelombang, maka kita akan bisa memahami dunia penglihatan dan suara.

Gelombang

Gelombang dapat digambarkan sebagai gangguan yang bergerak melalui media dari satu lokasi 

ke lokasi lain. Ketika slinky direntangkan dari ujung ke ujung dan ditahan saat diam,

 ia mengambil posisi alami yang dikenal sebagai ekuilibrium atau posisi istirahat. 

Gulungan slinky secara alami mengambil posisi dengan jarak yang sama berjauhan. 

Untuk memasukkan gelombang ke dalam slinky, partikel pertama dipindahkan atau dipindahkan 

dari kesetimbangan atau posisi diamnya. Partikel tersebut bisa saja digerakkan ke atas atau ke bawah, 

ke depan atau ke belakang; tetapi setelah dipindahkan, ia kembali ke keseimbangan atau

 posisi istirahat semula. Namun, jika kumparan pertama dari slinky secara terus menerus dan 

berkala bergetar secara bolak-balik, kami akan mengamati gangguan berulang yang bergerak dalam 

slinky yang bertahan selama beberapa periode waktu yang lama. Gangguan berulang dan berkala 

yang bergerak melalui media dari satu lokasi ke lokasi lain disebut sebagai gelombang.

Gambar Slinky (physicsclassroom.com)

  Jenis-Jenis Gelombang

Salah satu cara untuk mengkategorikan gelombang adalah berdasarkan arah pergerakan masing-masing partikel medium relatif terhadap arah perjalanan gelombang. Mengkategorikan gelombang berdasarkan ini mengarah pada tiga kategori penting: gelombang transversal, gelombang longitudinal, dan gelombang permukaan.

Gelombang transversal adalah gelombang di mana partikel-partikel mediumnya bergerak dalam arah tegak lurus arah gelombang tersebut bergerak. Gelombang transversal selalu ditandai dengan gerakan partikel yang tegak lurus terhadap gerakan gelombang.

Gelombang longitudinal adalah gelombang di mana partikel-partikel mediumnya bergerak ke arah yang sejajar dengan arah pergerakan gelombang. Gelombang longitudinal selalu ditandai dengan gerakan partikel yang sejajar dengan gerakan gelombang.

Gambar Gelombang longitudinal dan transversal (physicsclassroom.com)

Cara lain untuk mengkategorikan gelombang adalah berdasarkan kemampuannya atau ketidakmampuannya untuk mengirimkan energi melalui ruang hampa (yaitu, ruang kosong). Mengkategorikan gelombang berdasarkan ini mengarah pada dua kategori penting: gelombang elektromagnetik dan gelombang mekanis.

Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang mampu mentransmisikan energinya melalui ruang hampa (yaitu, ruang kosong). Gelombang elektromagnetik dihasilkan oleh getaran partikel bermuatan. Gelombang elektromagnetik yang dihasilkan matahari kemudian bergerak ke Bumi melalui ruang hampa udara. Jika bukan karena kemampuan gelombang elektromagnetik untuk bergerak melalui ruang hampa, niscaya tidak akan ada kehidupan di Bumi. Semua gelombang cahaya adalah contoh gelombang elektromagnetik.

Gelombang mekanik adalah gelombang yang tidak mampu mentransmisikan energinya melalui ruang hampa. Gelombang mekanik membutuhkan media untuk mengangkut energinya dari satu lokasi ke lokasi lain. Gelombang suara adalah contoh gelombang mekanis. Gelombang suara tidak mampu bergerak melalui ruang hampa. Gelombang licin, gelombang air, gelombang stadion, dan gelombang lompat tali adalah contoh lain dari gelombang mekanis; masing-masing membutuhkan media agar bisa eksis. Gelombang slinky membutuhkan kumparan slinky; gelombang air membutuhkan air; gelombang stadion membutuhkan penggemar di stadion; dan gelombang lompat tali membutuhkan lompat tali.

 SIFAT-SIFAT GELOMBANG

Gelombang dapat bergerak melalui medium atau tdak. Namun secara keseluruhan, gelombang memiliki karakteristik atau sifat-sifat tertentu. Berikut sifat-sifat yang dimiliki oleh gelombang.

1.      Refleksi

Gelombang-gelombang akan bergerak melalui air hingga menemui penghalang - seperti dinding tangki atau benda yang ditempatkan di dalam air. Gambar di bawah ini menggambarkan serangkaian gelombang lurus mendekati penghalang panjang yang memanjang pada sudut melintasi tangki air.

Arah gelombang ini (puncak garis lurus) berjalan melalui air diwakili oleh panah biru. Panah biru disebut sinar dan digambar tegak lurus dengan muka gelombang. Saat mencapai penghalang yang ditempatkan di dalam air, gelombang ini memantul dari air dan menuju ke arah yang berbeda. Gambar di bawah ini menunjukkan muka gelombang yang dipantulkan dan sinar yang dipantulkan. Terlepas dari sudut di mana muka gelombang mendekati penghalang, satu hukum umum refleksi berlaku: gelombang akan selalu memantul sedemikian rupa sehingga sudut di mana mereka mendekati penghalang sama dengan sudut di mana mereka memantulkan penghalang. Ini dikenal sebagai hukum refleksi.

Pembahasan di atas berkaitan dengan pantulan gelombang dari permukaan lurus. Tapi bagaimana jika permukaannya melengkung, mungkin berbentuk parabola? Misalkan tabung karet berbentuk parabola ditempatkan di dalam air. Diagram di sebelah kanan menggambarkan penghalang parabola di tangki riak. Beberapa muka gelombang mendekati penghalang; sinar ditarik untuk muka gelombang ini. Setelah memantulkan penghalang parabola, gelombang air akan berubah arah dan menuju ke suatu titik. Ini digambarkan dalam gambar di bawah ini. Seolah-olah semua energi yang dibawa oleh gelombang air berkumpul pada satu titik - titik tersebut dikenal sebagai titik fokus. Setelah melewati titik fokus, gelombang menyebar melalui air.

 

2.      Refraksi

Refraksi gelombang melibatkan perubahan arah gelombang saat mereka lewat dari satu medium ke medium lainnya. Refraksi, atau pembengkokan jalur gelombang, disertai dengan perubahan kecepatan dan panjang gelombang. Gelombang air bergerak paling cepat saat medianya dalam. Jadi, jika gelombang air berpindah dari air dalam ke air dangkal, mereka akan melambat. Jadi ketika gelombang air ditransmisikan dari air dalam ke air dangkal, kecepatannya berkurang, panjang gelombangnya berkurang, dan arahnya berubah.

Gelombang yang bergerak dari ujung yang dalam ke ujung yang dangkal dapat terlihat membiaskan (yaitu, menekuk), menurunkan panjang gelombang (muka gelombang semakin berdekatan), dan melambat (membutuhkan waktu lebih lama untuk menempuh jarak yang sama). Saat melakukan perjalanan dari perairan dalam ke perairan dangkal, gelombang terlihat membelok sedemikian rupa sehingga tampak bergerak lebih tegak lurus ke permukaan. Jika bergerak dari perairan dangkal ke perairan dalam, gelombang akan membelok ke arah yang berlawanan.

3.      Difraksi

Refleksi melibatkan perubahan arah gelombang saat memantul dari penghalang; refraksi gelombang melibatkan perubahan arah gelombang saat mereka berpindah dari satu medium ke medium lainnya; dan difraksi melibatkan perubahan arah gelombang saat mereka melewati lubang atau mengelilingi penghalang di jalurnya. Gelombang air memiliki kemampuan untuk bergerak di sekitar sudut, melewati rintangan dan melalui celah. Difraksi dapat ditunjukkan dengan menempatkan penghalang dan penghalang kecil di tangki riak dan mengamati jalur gelombang air saat mereka menghadapi rintangan. Gelombang terlihat melewati penghalang ke daerah di belakangnya; selanjutnya air di belakang penghalang terganggu. Jumlah difraksi (ketajaman tekukan) meningkat dengan bertambahnya panjang gelombang dan menurun dengan menurunnya panjang gelombang.

4.      Interferensi

Interferensi gelombang adalah fenomena yang terjadi ketika dua gelombang bertemu saat bergerak di sepanjang medium yang sama.

Interferensi Konstruktif

Interferensi konstruktif adalah jenis interferensi yang terjadi di lokasi mana pun di sepanjang medium di mana dua gelombang interferensi memiliki perpindahan ke arah yang sama. Dalam hal ini, kedua gelombang memiliki perpindahan ke atas; akibatnya, medium memiliki perpindahan ke atas yang lebih besar.

Interferensi Destruktif

Gangguan destruktif adalah jenis gangguan yang terjadi di lokasi mana pun di sepanjang media di mana dua gelombang yang mengganggu memiliki perpindahan ke arah yang berlawanan. Misalnya, ketika pulsa sinus dengan perpindahan maksimum +1 unit bertemu dengan pulsa sinus dengan perpindahan maksimum -1 unit, terjadi interferensi destruktif. Ini digambarkan dalam diagram di bawah ini.

 

Tulisan ini diambi dandiolah dari sumber physicsclassroom.com