Contoh Soal Karakteristik Gelombang

Contoh Soal Karakteristik Gelombang - Pada dasarnya, prinsip adanya gelombang sering kalian jumpai dalam kehidupan sehari-hari. Sekarang, cobalah ambil seutas tali. Ikatkan salah satu ujungnya pada sebuah tiang. Kemudian, gerakkan ujung tali lainnya. Apa yang terjadi?

       Kalian pasti akan melihat dengan jelas rambatan getaran pada tali tersebut. Getaran yang merambat itulah yang dinamakan dengan gelombang. Jika kalian amati dengan baik, bentuk dari rambatan getaran tersebut berupa sebuah bukit dan lembah yang menyerupai fungsi sinus. Dari bentuk itulah, karakteristik atau sifat-sifat khas gelombang akan kalian ketahui. Untuk lebih jelasnya, simak uraian di bawah ini.

Gelombang adalah getaran yang merambat dari satu posisi ke posisi lainnya dengan membawa energi tertentu. Gelombang dibedakan berdasarkan medium perambatannya dan arah getarnya.

1) Berdasarkan medium perambatannya, gelombang dibedakan menjadi dua, yaitu gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik.

• Gelombang mekanik adalah gelombang yang membutuhkan medium untuk merambat, contohnya gelombang tali, gelombang air, gelombang bunyi, dan gelombang pegas.
• Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang tidak membutuhkan medium untuk merambat, contohnya gelombang cahaya.

2) Berdasarkan arah getarnya, gelombang dibedakan menjadi dua, yaitu gelombang transversal dan gelombang longitudinal.

• Gelombang transversal adalah gelombang yang arah getarnya tegak lurus dengan arah rambatnya, contohnya gelombang tali, gelombang air, dan gelombang cahaya.
• Gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah getarnya sama dengan arah rambatnya, contoh gelombang bunyi dan gelombang pegas.

       Gelombang-gelombang di atas, memiliki karakteristik umum yang sama. Karakterstik tersebut dinyatakan dalam besaran-besaran yang sama, seperti panjang gelombang, periode, frekuensi, amplitudo, dan cepat rambat gelombang. Untuk memahami penjelasan masing-masing besaran tersebut, Perhatikan gambar berikut.

1. Panjang gelombang

Panjang gelombang disimbolkan dengan besaran lambda (λ) dan memiliki satuan meter (m). Pada gelombang transversal, panjang gelombang didefinisikan sebagai jarak antara satu puncak ke puncak lain secara berurutan, atau jarak antara satu dasar ke dasar lain secara berurutan. Berdasarkan gambar (a) di atas, panjang gelombangnya ditunjukkan oleh huruf a-e atau c-g. Berbeda dengan gelombang transversal, panjang gelombang pada gelombang longitudinal didefinisikan sebagai jarak antara satu rapatan dan satu renggangan.

2. Periode

Periode adalah waktu yang dibutuhkan oleh gelombang untuk menempuh satu panjang gelombangnya. Periode disimbolkan dengan T dan memiliki satuan sekon (s).

                                                            T = tn$\frac{t}{n}$

Keterangan:

T = periode (s);

t = waktu (s); dan

n = banyaknya gelombang.

      Periode gelombang transversal pada gambar (a) adalah waktu yang diperlukan gelombang untuk menempuh jarak a-e atau c-g, sedangkan pada gelombang longitudinal adalah waktu yang diperlukan untuk menempuh satu rapatan dan satu renggangan.

3. Frekuensi

Frekuensi adalah banyaknya gelombang yang terbentuk setiap sekon (s). Frekuensi disimbolkan dengan f dan memiliki satuan Hz (1/s).

                                                            f = nt$\frac{n}{t}$

Keterangan:

f = frekuensi (Hz);

n = banyaknya gelombang; dan

t = waktu (s).

       Jika kalian amati dengan baik, rumus periode dan frekuensi di atas saling berkebalikan. Dengan demikian, hubungan antara periode dan frekuensi dapat dinyatakan sebagai berikut.

                                                            T=1f$T=\frac{1}{f}$

Keterangan:

T = periode (s); dan

f = frekuensi (Hz).

4. Amplitudo

Amplitudo adalah simpangan terjauh yang dialami gelombang. Amplitudo disimbolkan dengan A dan memiliki satuan m. Berdasarkan gambar (a) di atas, amplitudo dinyatakan sebagai jarak antara posisi setimbang sampai puncak/ dasar gelombang, yaitu ditunjukkan dengan huruf a-a’, c-c’, e-e’, dan g-g’. Amplitudo juga menyatakan besarnya energi yang dibawa gelombang. Semakin besar amplitudo, semakin besar pula energi yang dibawanya, begitu pula sebaliknya.

5. Cepat Rambat

Cepat rambat gelombang adalah jarak yang ditempuh/ dilalui gelombang tiap sekon. Cepat rambat gelombang disimbolkan sebagai v dan memiliki satuan m/s. Secara matematis, cepat rambat gelombang dinyatakan sebagai berikut.

                                                  v=λT$v=\frac{\lambda }{T}$ atau v=λf$v=\lambda f$

Keterangan:

v = cepat rambat gelombang (m/s);

T = periode (s);

λ = panjang gelombang (m); dan

f = frekuensi (Hz).

Kecepatan gelombang dipengaruhi oleh medium yang dilaluinya.

a. Gelombang Transversal

Pada gelombang tali, kecepatannya dipengaruhi oleh tegangan dan massa linear tali, dirumuskan sebagai berikut.

                                                            v=Fμ−−√$v=\sqrt{\frac{F}{\mu }}$

Keterangan:

v = kecepatan gelombang tali (m/s);

F = tegangan tali (N); dan

μ = mL$\frac{m}{L}$ = massa linear tali (kg/m).

b. Gelombang longitudinal

Pada gelombang longitudinal, kecepatannya dipengaruhi oleh elastisitas mediumnya.

Perambatan gelombang longitudinal pada zat padat, dirumuskan sebagai berikut.

                                                            v=Eρ−−√$v=\sqrt{\frac{E}{\rho }}$

Keterangan:

E = elastisitas bahan (N/m²); dan

ρ = kerapatan bahan (kg/m³).

Perambatan gelombang longitudinal pada zat cair dan gas, dirumuskan sebagai berikut.

                                                            v=Bρ−−√$v=\sqrt{\frac{B}{\rho }}$

Keterangan:

B = modulus bulk (N/m²); dan

ρ = kerapatan bahan (kg/m³).

SOAL 1

Getaran yang merambat dari satu posisi ke posisi lain dengan membawa energi tertentu disebut ….

SOAL 2

Energi yang dibawa gelombang dinyatakan sebagai ….

SOAL 3

Bella memiliki rumah di dekat stasiun. Ketika kereta datang dengan membunyikan klakson, kaca rumah Bella seperti bergetar. Hal tersebut menunjukkan adanya gelombang ….

SOAL 4

Suatu gelombang tali bergerak dengan cepat rambat 20 m/s. Jika frekuensi gelombangnya 5 Hz, maka panjang gelombangnya adalah ….

SOAL 5

Suatu pegas memiliki jarak rapatan dan renggangan berurutan sejauh 50 cm. Jika periode pegas tersebut 2 s, maka cepat rambat gerakannnya adalah ….

SOAL 6

Seutas tali digerakkan membentuk suatu gelombang transversal. Panjang tali tersebut adalah 1 m dan massanya 500 gr. Jika cepat rambat gelombang tali tersebut 5 m/s, maka tegangan talinya adalah ….

SOAL 7

Perhatikan gambar berikut.

Suatu gelombang transversal seperti gambar di atas, bergerak dengan cepat rambat 50 cm/s. Periode gelombangnya adalah ….

SOAL 8

Suatu gelombang bunyi merambat dalam air yang bermassa jenis 1000 kg/m³. Jika modulus Bulk air 2 x 10⁹ N/m², maka cepat rambat gelombang bunyi dalam air adalah ….

SOAL 9

Perhatikan gambar berikut.

Jika gelombang tersebut memiliki frekuensi 3 Hz, maka cepat rambat gelombangnya adalah ….

SOAL 10

Perhatikan gambar berikut.

Jika frekuensi gelombang tersebut 2 Hz dan tegangan tali yang dialami gelombang tersebut adalah 20 N, maka massa linear tali tersebut adalah ….

Share this post