Gerakan Gelombang (Tugas Mandiri Fisika)

Pada kesempatan kali ini informasle akan berbagi seputar edukasi tentang fisika yang merupakan tugas mandiri dari admin saat menempuh mata kuliah di semester satu, ya siapa tau ada yang membutuhkan sebagai referensi selanjutnya, oke langsung saja baca pembahasannya berikut ini:

BAB I

PENDAHULUAN

Kebanyakan dari kita mengenal gelombang sewaktu masih kecil. Umummnya, kita mengenal gelombang saat kita menjatuhkan batu kedalam kolam. Ketika batu menyentuh permukaan air, muncullah gelombang. Gelombang tersebut bergerak kearah luar dari titik pusatnya dalam bentuk lingkaran-lingkaran yang membesar hingga mencapai tepian kolam. Jika anda perhatikan dengan cermat gerak sebuah bola pantai yang mengapung pada permukaan air yang terganggu, anda akan melihat bahwa bola tersebut bergerak vertikal dan horizontal di sekitar posisi awalnya, namun tidak mengalami perpindahan menjauhi ataupun mendekati titik dimana batu menyentuh air. Elemen kecil air yang bersentuhan dengan bola pantai, begitu juga dengan elemen air lainnya pada permukaan kolam, berprilaku dalam cara yang sama. Perilaku tersebut adalah gelombang air bergerak dari titik asal menuju tepian kolam, namun airnya sendiri tidak ikut terbawa olehnya.

Dunia ini penuh dengan gelombang, denga dua jenis utamanya adalah gelombang mekanik dan gelombang elektromaknetik. Dalam kasus gelombang mekanik, suatu medium fisis ikut tergangggu – seperti contoh batu dan bola pantai tersebut, elemen air ikut terganggu. Gelombang elektromagnetik tidak memerlukan medium untuk merambat. Beberapa contoh gelombang elektromagnetik adalah cahaya tampak, gelombang radio, sinyal televisi, dan sinar-x.

Konsep gelombang merupakan konsep yang abstrak. Keika kita mengamati gelombang air, yang sebenarnya kita lihat adalah perubahan permukaan air. Tanpa air, tidak aka nada gelombang. Suatu gelombang yang merambat pada seutas tali tidak akan ada tanpa talinya sendiri itu ada. Gelombang suara tidak dapat merambat dari dari titik ke titik lainnya jika tidak ada molekul udara diantara kedua titik tersebut. Dengan gelombang mekanik, apa yang kita artikan sebagia suatu gelombang selalu berkaitan dengan rambatan (propagasi) suatu gangguan melalaui suatu medium.

Perhatikan bahwa kita telah menyebabkan bola tersebut bergerak pada sebuah titik di air dengan menjatuhkan sebuah baatu pada lokasi yang lain. Bola tersebut telah mendapatkan energy kinetic dari perbuatan kita tadi sehingga energy (pasti) telah berpindah dari titik dimana kita menjatuhkan batu kepada posisi bola. Ini adalah fitur utama dari gerak gelombang – energy berpindah melewati suatu jarak, namun materinya tidak.

Semua gelombang membawa energy, namun jumlah energy yang dipindahkan melalaui suatu medium dan mekanisme perpindahan energy tersebut berbeda, tergantung masing-masing kasus. Misalnay, kekuatan gelombang laut keetikaa badai lebih besar dibandingkan kekeuatan gelombang suara yang dihasilkan oleh seorang manusia.

BAB II

PEMBAHASAN

2.1. Gerakan Gelombang

Gelombang adalah perambatan energi dari satu tempat ke tempat lain tanpa menyeret materi yang dilewatinya. Berdasarkan perambatannya gelombang dibagi menjadi 2 yaitu, Gelombang Mekanik dan Gelombang Elektromagnetik. Gelombang mekanik adalah sebuah gelombang yang dalam perambatannya memerlukan medium, yang menyalurkan energi untuk keperluan proses penjalaran sebuah gelombang. Contoh dari gelombang mekanik salah satunya adalah Gempa Bumi.Gelombang Mekanik timbul karena:

1. Perlu usikan sebagai sumber

2. Perlu Medium untuk perambatannya

3. Perlu adanya mekanisme penjalaran usikan

Gelombang elektromagnetik, yaitu gelombang yang dalam perambatannya tidak membutuhkan medium. Contoh gelombang elekromagnetik adalah gelombang cahaya.

Gelombang didefinisikan sebagai energi getaran yang merambat. Dalam kehidupan sehari-hari banyak orang berfikir bahwa yang merambat dalam gelombang adalah getarannya atau partikelnya, hal ini sedikit tidak benar karena yang merambat dalam gelombang adalah energi yang dipunyai getaran tersebut. Dari sini timbul pertanyaan, medium yang digunakan gelombang kenapa tidak ikut merambat? padahal pada kenyataannya terjadi aliran air di laut yang luas. Menurut aliran air dilaut itu tidak disebabkab oleh gelombang tetapi lebih disebabkan oleh perbedaan suhu pada air laut. Tapi mungkin juga akan terjadi perpindahan partikel medium, ketika gelombang melalui medium zat gas yang ikatan antar partikelnya sangat lemah, maka sangat dimungkinkan partikel udara tersebut berpindah posisi karena terkena energi gelombang. Walau perpindahan

partikelnya tidak akan bisa jauh tetapi sudah bisa dikatakan bahwa partikel medium ikut berpindah.

Gelombang berdasarkan arah rambatnya dibedakan menjadi 2 macam :

Ø Gelombang Longitudinal adalah gelombang yang arah rambatnya sejajar dengan arah getarnya. Contohnya adalah gelombang bunyi.

Ø Gelombang Transversal adalah gelombang yang arah rambatnya tegak lurus dengan arah getarnya. Contohnya gelombang cahaya.

Besaran dalam gelombang hampir sama dengan besaran dalam getaran. Besarannya adalah sebagai berikut ini:

Ø Periode (T) adalah banyaknya waktu yang diperlukan untuk satu gelombang.

Ø Frekuensi (f) adalah banyaknya gelombang yang terjadi dalam waktu 1 sekon.

Ø Amplitudo (A) adalah simpangan maksimum suatu gelombang.

Ø Cepat rambat (v) adalah besarnya jarak yang ditempuh gelombang tiap satuan waktu.

Ø Panjang gelombang (λ) adalah jarak yang ditempuh gelombang dalam 1 periode. Atau besarnya jarak satu bukit satu lembah.

Pembahasan Soal

Mengapa sebuah pulsa pada tali merupakan gelombang transversal?
Bagaimana cara anda menciptakan sebuah gelombang longitudinal pada sebuah pegas yang ditarik? Apakah mungkin untuk menciptakan sebuah gelombang transversal pada sebuah pegas?
Dengan faktor berapakah anda mengalihkan tegangan pada seutas tali yang ditarik agar menghasilkan kelajuan gelombang dua kali lipat?
Ketika merambat pada seutas tali yang tegang, apakah pantulan dari sebuah pulsa akan selalu mengalami pembalikan? Jelaskan.
Apakah kelajuan vertikal dari sebuah bagian tali horizontal yang tegang, yang di lewati gelombang, di pengaruhi oleh kelajuan gelombang itu sendiri?
Jika anda menggunjangkan ujung dari seutas tali yang tegang secara periodik, tiga kali setiap detiknya, berapa periode dari sebuah gelombang sinusoidal yang merambat pada tali tersebut
Sebuah sumber getaran menghasilkan gelombang sinusoidal yang merambat pada seutas tali dengan tegangan konstan.jika daya yang dihantarkan pada tali tersebut menjadi dua kali lipat, faktor apakah yang akan mempengaruhi perubahan amplitudo pada tali tersebut? Apakah kelajuan gelombang berubah falam keadaan ini?
Perhatikan sebuah gelombang yang merambat melalui seutas tali yang tegang. Apakah perbedaannya, jika ada, antara kelajuan gelombang dan kelajuan bagian kecil dari tali tersebut
Jika seutas tali yang panjang di gantungkan pada langit-langit dan gelombang merambat pada tali tersebut dari bawah, gelombang tersebut tidak merambat naik dengan kelajuan kinstan. Jalaskan.
Bagaimana membedakan gelombang transversal dengan gelombang longitudinal?
Ketika semua senar pada gitar ditarik oleh gaya tegangan yang sama, apakah kelajuan gelombang pada senar yang lebih besar akan lebih cepat, lebih lambat, atau sama dengan senar yang lebih kecil?
Jika ujung dari seutas tali yang berat disambungkan dengan ujung dari seutas tali yang ringan, kelajuan gelombang akan berubah ketika gelombang tersebut merambat dari tali yang berat ke tali yang ringan. Apakah kelajuan gelombang tersebut akan bertambah atau berkurang? Apa yang terjadi pada frekuensinya? Pada panjang gelombangnya?
Jika anda menarik sebuah selang karet dan memetiknya, anda akan melihat sebuah gelombang merambat dari ujung ke ujung selang tersebut. Apa yang akan terjadi dengan kelajuan gelombang tersebut jika anda menarik selang tersebut lebih kencang lagi? Apa yang akan terjadi dengan kelajuannya jika selangnya diisi air?
Jika gelombang longitudinal merambat pada sebuah pegas, lilitan dari pegas tersebut akan bergerak naik turun sesuai dengan arah gerak gelombang tersebut. Apakah kelajuan gelombang bergantung pada kelajuan maksimum setiap lilitan?
Dalam mekanika, sering kali di asumsikan bahwa talinya tidak bermassa. Mengapa asumsi tersebut tidak baik ketika digunakan untuk membahas gelombang yang merambat pada tali?
Pada t = 0, pulsa transversal pada sebuah kabel dideskripsikan sebagai fungsi y = dimana x dan y dalam satuan meter. Tuliskan fungsi y(x,t) yang mendeskripsikan pulsa tersebut saat sedang merambat dengan kelajuan 4,50 m/s pada arah positif.
Sebuah ombak dilautan setinggi 10,0 m dapat di deskripsikan sebagai sebuah fungsi gelombang y(x,t) = (0,800m) sin [0,628(x-vt)] dengan v = 1,20 m/s. (a) tuliskan fungsi y(x,t) dengan t = 0. (b) tuliskan fungsi y(x,t) dengan t = 2,00 s. Perhatikan bahwa pada selang waktu tersebutgelombang akan bergeser 2,40 m pada arah x positif
Sebuah pulsa yang merambat sepanjang sumbu x dapat di deskripsikan sebagai y(x,t) = 5,00 di mana x dalam meter dan t detik. Tentukan (a) arah gerak gelombang tersebut, dan (b) kelajuan pulsa tersebut.
Dua buah titik A dan B pada permukaan bumi barada pada titik garis bujur yang sama dan garis lintang yang terpisah sejauh 60 . Andaikan terjadi sebuah gempa pada titik A yang menimbulkan sebuah gelombang P yang merambat melalui permukaan bumi dengan kelajuan 7,80 km/s dan sampai ke titik B. Gempa terseebut juga memencarkan sebuah gelombang reyleigh, yang merambat sepanjang permukaan bumi dan dapat di analogikan dengan gelombang yang merambat pada permukaan air. Kelajuaan 4,50 km/s. (a) diantara kedua gelombang gempa tersebut, manakah yang akan lebih cepat tiba pada titik B? (b) berapa perbedaan waktu kedua gelombang tersebut tiba pada titik B? Jari-jari bumi 6370 km.
Gelombang S dan P, yang secara bersamaan di pancarkan dari pusat gempa, di catat oleh stasiun seismograf sejauh 17,3 s. Asumsikan bahwa kedua gelombang tersebut merambat dengan jalur yang sama pada kelajuan 4,50 km/s dan 7,80 km/s. Cari jarak dari stasiun seismograf ke pusat gempa tersebut.
Untuk sebuah gelombang transversal tertentu, jarak diantara kedua puncak yang bersebelahan adalah 1,20 m, dan sepanjang perjalanannya gelombang tersebut menghasilkan delapan pucuk setiap 12 s . hitung kelajuan gelombang tersebut.
Sebuah gelombang sinusoidal sedang merambat pada seutas tali. Gelombang tersebut menghasilkan 40,0 getaran dalam waktu 30 s. Selain itu, gelombang itu merambat sepanjang 425 cm dari tali dalam waktu 10,0s. Berapa panjang gelombang tersebut?
Seutas tali dengan massa total m dan panjang L di gantungkan secara vertikal. Tunjukan bahwa sebuah pulsa transversal merambat sepanjang tali dalam selang waktu . (saran: pertama-tama, carilah sebuah persamaan untuk kelajuan gelombang pada posisi sembarang berjarak x dari ujung tali tersebut dengan memperlakukan tegangan tali ssebagai akibat dari gaya berat dari segmen yang berada di bawah titik tersebut.)
Jika sebuah benda dengan massa M di gantungkan pada ujung bagian bawah tali dari soal 23, (a) tunjukan bahwa selang waktu untuk sebuah pulsa transversal merambat sepanjang tali adalah ( - ) (b) bagaimana jika? Tunjukkan bahwa hasil ini akan menjadi sama dengan hasil pada soal 23, jika M = 0. (c) tunjukaan pula bahwa untuk m M, persamaan pada bagian (a) menjadi
Tentukan kelajuan dan arah rambat dari setiap gelombang sinusoidal berikut. Asumsikan x dan y dalam meter daan detik.