Pengertian Gelombang Mekanik, Soal dan Pembahasannya
Gurubagi.com. Gelombang dapat diartikan sebagai getaran yang merambat melalui medium, berupa zat padat, cair, dan gas. Bentuk ideal dari suatu gelombang akan mengikuti gerak sinusoide yang berbentuk osilasi halus berulang.
Gelombang dapat dibedakan menjadi dua berdasarkan medium untuk merambatnya, yaitu gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik
Materi fisika yang akan kita bahas akali ini mengenai gelombang mekanik, mulai dari pengertian, , contoh dalam kehidupan, jenis-jenis gelombang mekanik, rumus serta soal dan pembahansannya.
Gelombang mekanik adalah gelombang yang di dlam perambatannya memerlukan medium yang dapat menyalurkan energi untuk keperluan proses perjalanan sebuah gelombang.
Di dalam gelombang mekanik ini biasanya membahas mengenai perambatan yang terjadi pada suatu medium dengan medium lainnya.
Contoh gelombang mekanik
Di dalam kehidupan sehari-hari tanpa kita sadari sering menjumpai contoh dari perambatan gelomang mekanik. Berikut ini contoh gelombang mekanik yang dapat Anda jumpai dalam kehidupan.
1. Gelombang suara
Gelombang suara atau bunyi merupakan merupakan salah satu contoh gelombang mekanik yang biasa kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari.
Gelombang suara termasuk gelombag mekanik karena membutuhkan media untuk merambat dari satu lokasi ke lokasi lainnya. Dengan kata lain, sebuah bunyi tidak dapat merambat melalui ruang hampa.
Meskipun gelombang suara ultrasonik dan infrasonik tidak dapat terdengar oleh manusia, kedua gelombang itu juga termasuk contoh gelombang mekanik.
2. Gelombang air
Contoh gelombang mekanik berikutnya adalah gelombang air, karena adanya gelombang mekanik dalam perambatannya. Medium perambatannya dalah angin. Jika tidak ada angin yang berembus atau medium lainnya, maka tidak akan ada gelombang.
Selain itu karena adanya gaya gravitasi yang ada di laut dapat menerima gaya tarik yang membentuk sebuah gelombang.
Oleh karena itu, sering kali kita melihat adanya gelombang air laut yang terus bergerak. Hal tersebut merupakan salah satu contoh gelombang mekanik transversal dalam kehidupan sehari-hari.
3. Gelomang pegas
Gelombang pegas termasuk gelombang mekanik, dimana terjadi ketika salah satu ujungnya mengalami gaya dorong atau tarik dan ujung lainnya tetap stabil, sehingga, partikel dalam pegas akan cenderung bergetar bolak-balik sejajar dengan pergerakan pegas.
Melalui proses tersebut, kita dapat mengamati perubahan bentuk pegas selama perambatan gelombang. Oleh sebab itu, gelombang pegas ini termasuk salah satu contoh gelombang mekanik longitudinal.
4. Gelombang tali
Gelombang yang terjadi pada tali termasuk gelombang mekanik. Untuk mengamati gelombang mekanik pada lompat tali bisa dilakukan dengan mengikatkan salah satu ujung tali ke sebuah benda.
Kita dapat memegang ujung satunya dan menggerakkannya ke arah atas serta bawah, sehingga membentuk lengkungan puncak maupun lembah. Proses tersebut dapat menimbulkan gelombang mekanik trasnversal.
Baca ; Perangkat Ajar IPA SMP Kurikulum Merdeka Materi Klasifkasi Makhluk Hidup
Ciri-ciri gelombang mekanik
Setelah kita membahas mengenai pengertian gelombang mekanik beserta contohnya, berikut ini ciri-ciri dari gelombang mekanik.
a. Gelombang mekanik memiliki cepat rambat gelombang
b. Gelombang mekanik memiliki periode
c. Gelombang memiliki panjang gelombang
d. felombang memkanik membutuhkan alat perantara untuk bisa berpindah
Jenis- jenis gelomang mekanik
Berdasarkan arah rambat dan arah getarannya gelombang mekanik dibagi emnajd dua jenis, yaitu gelombang transvesal dan gelombag longitudinal
berkut ini penjelasan dari kedua jenis gelombang mekanik.
1. Gelombang Transversal
Gelombang tranversal dalah gelombang mekanik yang memiliki arah getar partikel medium perantaranyanya tegak lurus dengan arah getarannya.
Contoh gelombang transversal bisa kita dapatkan pada gelombang cahaya, gelombang tali, gelombang geser dan gelombang pada air dan lainnya.
Panjang gelombang yang dihasilkan gelombang transversal dan gelombang terpolarisasi sangat berbeda. Panjang gelombang transvesal dapat diukur dari bukit, puncak an dasar gelombang. Panjang satu gelombang dapat dinyataan dalam 1 bukit dan 1 lembah.
2. Gelombang longitudinal
Gelombang longitudinal adalah jenis gelombang yang memiliki arah rambat sejajar dengan arah getarnya. Panjang satu gelombnag longitudinal dnyatakan dalam satu rapatan dan satu regangan.
Contoh gelombang longitudinal seperti gelombang bunyi di udara, gelombang plasma, gelombang pada slinky, gelombang pada pegas dan lainnya
Rumus Gelombang Mekanik
Di dalam gelombang memiliki beberapa persamaan dan besaran yang dapat digunakan, berikut ini penjelasannnya
1. Terdapat bukit dan lembah
Di dalam setiap gelombang mekanik yang terjadi akan selalu ada bukit dan lembah yang menunjukkan proses merambat.
2. Periode gelombang (T)
Periode gelombang merupakan waktu yang dibutuhkan gelombang untuk merambat dari satu bukit ke bukit berikutnya dan juga dari lembah ke lembah selanjutnya. Secara matematis, periode gelombang dapat dirumuskan, sebagai berikut:
T = t / n ; T = 1 / f
Dengan keterangan :
f = frekuensi gelombang (Hz).
T = periode (s).
n = jumlah gelombang yang terbentuk.
t = waktu tempuh gelombang (s).
3. Panjang gelombang (λ)
Pada gelombang transversal panjang gelombang dapat di hitung pada puncak gelombang ke puncak gelombang sebelahnya.
Pada setiap bukit dan lembah selalu memiliki jarak yang sama. Jarak diantara setiap bukit dan lembah tersebut disebut denga anjang gelombang
Pada gelombang longitudinal, panjang gelombang dapat dihitung dari satu regangan ke regangan stelahnya atau jark dari rapatan ke rapatan sebelahnya.
Dari gambar diatas dapat kita perhatikan bahw satu panjang gelombang untuk gelombang logitudinal adalah tiap rapatan yang berwarna biru sebelah kiri hingga warna biru satunya yang sebelah kanan
Rumus panjang gelombang :
4. Frekusensi gelombang (f)
Frekuensi ini dapat dilihat dari banyaknya bukit dan lembah yang dihasilkan oleh gelombang dalam satuan waktu tertentu. Adapun rumus menghitung frekuensi gelombang pada dua medium, yaitu:
f = n / t
Dengan keterangan :
f = frekuensi gelombang (Hz).
n = jumlah gelombang yang terbentuk.
t = waktu tempuh gelombang (s)
5. Cepat rambat gelombang (v)
Cepat rambat gelombang merupakan jarak yang ditempuh gelombang dalam kurun waktu tertentu. Berikut adalah rumus kecepatan rambat gelombang pada suatu medium:
v = λ x f = A / T
Dengan keterangan:
v = kecepatan rambat gelombang (m/s).
λ = panjang gelombang (m).
f = frekuensi gelombang (Hz)
T = periode gelombang (s)
6. Kekuatan gelombang (amplitudo)
Kekuatan gelombang dapat ditentukan oleh jarak antara simpang normal dengan bukit dan lembah yang disebut sebagai kekuatan gelombang (amplitudo).
Contoh Soal dan pembahasannya
Soal nomor 1
Jika sebuah tali di ayunkan dalam waktu 5 detik, membentuk 55 gelombang, maka hitunglah frekuensi gelombangnya?
Pembahasan :
Diketahui :
t = 5 detik
n = 55
Ditanyakan : f ?
Jawab :
f = n / t
f = 55/5
f = 11 Hz
Soal nomor 2
Jika pada permukaan sebuah danau terdapat dua buah gabus yang terpisah satu dengan lainnya sejauh 75 cm. Keduanya naik-turun seiring permukaan air dengan frekuensi 2 getaran per detik.
Bila salah satu gabus berada di puncak bukit gelombang, yang lainnya berada di dasar gelombang, sedangkan di antara kedua gabus tersebut ada satu bukit gelombang, maka tentukan cepat rambat gelombang pada permukaan danau tersebut!
Pembahasan :
Perhatikan gambaran berikut :
Diketahui :
jarak PQ = 75 cm
f = 2 Hz
Ditanyakan :
Cepat rambat gelombang (v)?
Jawab :
v = λ x f
Cari terlebih dahulu panjang gelombang (λ)
Dimana
jarak PQ = 3/2λ
75 = 3/2 λ
λ = 150/3
λ = .50 cm
Sehingga cepat rambat gelombang dapat dihitung dengan rumus :
v = λ x f
v = 50 x 2
v = 100 cm/detik
v = 1 m/detik
Soal nomor 3
Jarak rapatan dan renggangan pada gelombang longitudinal yang dihasilkan oleh suatu slinki ialah 8 cm. Apabila besar cepat rambat gelombangnya 4 m/s. Tentukan besar frekuensi gelombangnya?
Pembahasan :
Diketahui :
v = 4 m/s
λ = panjang 1 regangan + 1 rapatan
½ λ = 8
λ = 16 cm = 16 x 10‾² m
Ditanyakan f ?
Jawab :
Kemudian cepat rambat gelombangnya dapat dihitung menggunakan rumus di bawah ini:
v = λ . f
4 = 16 x 10‾² x f
f = 400/16
= 25 Hz
Soal nomor 4
Gelombang merambat di air dan di dalam 10 detik terjadi 5 gelombang. Jika jarak antara dua puncak gelombang 4 meter,maka cepat rambat gelombang adalah ….
Pembahasan:
Diketahui:
t = 10 s
n = 5
λ = 4 m
Ditanyakan:
v = ….?
Jawab:
f = n/t
f = 5/10 = 0,5 Hz
v = λ.f
v = 4 m . 0,5 Hz = 2 m/s
Soal nomor 5
Sebuah gelombang memiliki panjang gelombang sebesar 0,1 meter dengan jarak suatu gelombang sebesar 2 meter. Berapa banyaknya gelombang?
Pembahasan :
Diketahui :
λ = 0,1
s = 2 m
Dit: n?
n = s/λ
0,1 = 2 / n
n = 2 / 0,1
n = 20
Demikian pengertian gelombang mekanik, soal dan pembahasannya. Semoga bermanfaat.
