Perbedaan Getaran, Gelombang, dan Bunyi beserta rumusnya

Pernahkah kalian berkunjung ke tepi pantai? Disana, kalian akan menemukan riak-tiak air yang bergelombang. Hal yang sama juga terjadi ketika kalian menepuk air dalam baik dengan telapak tangan, atau menggoyangkan penggaris bolak-balik. Pengetahuan tentang ilmu gelombang telah dimanfaatkan dalam banyak bidang, terutama bidang industri dan teknologi. Misalnya: radio, televisi, pemanas microwave, telepon, dan sebagainya.

1. Getaran

Getaran dapat kita definisikan sebagai gerak bolak-balik secara berkala suatu benda akibat pengaruh gaya dalam selang waktu yang tetap. Sebagai contoh, kita tinjau sebuah pegas diatas bidang datar yang salah satu ujungnya direkatkan pada dinding dan ujung yang lain diberi beban (m). Kondisi sistem ini kita asumsikan tidak terdapat gesekan antara beban dan permukaan bidang datar. Saat beban m didorong dengan gaya F sejauh x dari posisi seimbangnya, pegas akan menghasilkan gaya sebagai reaksi terhadap gaya luar yang sama besar, sehingga mendapatkan rumus yaitu :

F = - kx

Tanda minus menunjukkan bahwa gaya reaksi pada pegas berlawanan arah terhadap gaya luar yang mempengaruhinya (ingat kembali Hukum III Newton). Setelah beban kita lepaskan, gaya pegas akan menjadi gaya tarik terhadap m, sehingga menjadi rumus yaitu :

F = ma

Hukum Newton 3 berbunyi, "Ketika suatu gaya (aksi) diberikan pada suatu benda, maka benda tersebut akan memberikan gaya (reaksi) yang sama besar dan berlawanan arah dengan gaya yang diberikan."

Dari pembahasan diatas, terlihat jelas bahwa pegas akan menghasilkan gaya sebagai reaksi terhadap gaya luar yang sama besar dan Setelah beban kita lepaskan, gaya pegas akan menjadi gaya tarik terhadap m.

2. Gelombang

Gelombang adalah getaran yang merambat, menurut arah getar dan arah rambat. Sampai saat ini, pengetahuan manusia tentang gelombang telah dimanfaatkan dalam berbagai bidang kehidupan, misalnya, bidang kedokteran, militer, komunikasi, industri dan teknologi. Adapun beberapa jenis-jenis gelombang yang umum perlu diketahui yaitu :

Jenis-Jenis Gelombang

a. Jenis gelombang berdasarkan arah rambat dan arah getar

Berdasarkan arah rambatan dan arah getarannya gelombang dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu gelombang transversal dan gelombang longitudinal. Berikut penjelasan mengenai gelombang transversal dan gelombang longitudinal.

1. Gelombang transversal

Gelombang transversal adalah gelombang yang arah rambatannya tegak lurus terhadap arah getaran, misalkan gelombang pada dawai  dan permukaan air. Jika suatu dawai kita bentangkan dan pada salah satu ujungnya kita getarkan secara tegak lurus terhadap bentangan dawai, gelombang akan merambat ke ujung yang lain membentuk gelombang sinus atau transversal seperti gambar dibawah ini.

Grafik arah rambatan gelombang transversal

Pada gambar diatas dapat kita dapatkan beberapa istilah berikut :

• Panjang gelombang (λ), Satu panjang gelombang pada gelombang transversal terdiri dari satu lembah dan satu bukit gelombang. Pada gambar diatas menunjukkan a-c-e adalah satu gelombang. Begitu pula dengan b-d-f dan d-f-h. Besaran ini disimbolkan dengan λ (lamda) dan dinyatakan dengan satuan m (meter). Bukit gelombang ditunjukkan oleh a-b-c dan e-f-g.

• Puncak gelombang, Ditunjukkan oleh b dan f.

• Dasar gelombang, Ditunjukkan oleh d dan h.

• Lembah gelombang, Ditunjukkan oleh c-d-e dan g-h-i.

• Amplitudo (A), Yaitu jarak terjauh titik getar dari posisi kesetimbangannya. Pada gambar, amplitudo gelombang ditunjukkan oleh bb' .

2. Gelombang longitudinal

Gelombang longitudinal adalah gelombang yang getaran dan arah rambatannya searah, misalnya gelombang bunyi atau gelombang suara. Berikut ilustrasi untuk gelombang longitudinal :

Arah rambatan gelombang longitudinal

Pada gambar diatas, terlihat adanya rapatan dan regangan. Satu gelombang longitudinal adalah jarak antara rapatan ke rapatan lain terdekat atau dari regangan ke regangan lain terdekat. Beberapa besaran dengan gelombang disebut juga dengan,

• Periode, Besaran ini menunjukkan waktu yang dibutuhkan untuk menempuh satu panjang gelombang atau melakukan satu kali getaran. Besaran ini disimbolkan dengan T dan dapat dinyatakan dengan satuan sekon (s).

• Frekuensi, Besaran ini menunjukkan banyaknya getaran yang terjadi dalam waktu 1 sekon. Besaran ini disimbolkan dengan f dan dinyatakan dalam satuan hertz (Hz atau  1/s). Hubungan antara f dan T  dapat dinyatakan dalam persamaan berikut.

f = 1/T

• Cepat rambat gelombang, Besaran ini menunjukkan jarak tempuh gelombang per satuan waktu. Disimbolkan dengan v dan dinyatakan dalam satuan m/s. Hubungan antara v dan λ adalah :

λ = vT

Persamaan di atas, analog dengan persamaan pada gerak lurus beraturan, yaitu :

s = vt

b. Jenis gelombang berdasarkan medium rambat

Berdasarkan medium rambatnya, gelombang terbagi menjadi dua, yaitu gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik.

• Gelombang mekanik, adalah gelombang yang membutuhkan medium perantara. Sebagai contoh, gelombang bunyi, gelombang tali, dan sebagainya.
• Gelombang Elektromagnetik, gelombang jenis ini tidak memerlukan medium perantara. Jenis gelombang yang termasuk dalam gelombang elegtromagnetik. Misalnya, gelombang cahaya, gelombang sinar-X. Gelombang radio, dan sebagainya.

3. Bunyi

Rapatan dan Regangan

Gelombang bunyi merupakan salah satu contoh dari gelombang longitudinal yang merambat pada berbagai medium. Gelombang yang merambat pada medium tersebut membentuk rapatan dan regangan pada molekul-molekul medium. Hal ini terjadi karena bunyi memberikan tekanan.

Gelombang bunyi dapat merambat melalui medium padat, cair, dan gas. Gelombang bunyi ini mampu didengar atau diterima secara normal berkisar antara 20 Hz sampai 20.000 Hz, gelombang ini disebut dengan Gelombang Audiosonik. Gelombang bunyi yang berfrekuensi kurang dari 20 Hz disebut Gelombang Infrasonik, sedangkan gelombang bunyi yang berfrekuensi diatas 20.000 Hz disebut Gelombang Ultrasonik.

Begitulah perbedaan Getaran, Gelombang, dan Bunyi yang telah dibahas kali ini, materi ini sangat penting dan bisa diterapkan di bagian kehidupan yang dapat membantu meringankan pekerjaan kita sehari-hari. Semoga materi kali ini bermanfaat dan menambah pengetahuan kalian.