Halaman
235
12
Bab
Setelah mempelajari bab ini, kamu harus mampu:
Hasil yang harus kamu capai:
Getaran dan Gelombang
Gejala getaran banyak ditemukan dalam kehidupan
sehari-hari. Getaran bandul jam dinding, senar gitar yang
dipetik, dan pita suara yang bergetar hingga menimbulkan
bunyi, merupakan beberapa contoh benda yang melakukan
getaran. Apakah yang dimaksud dengan getaran? Apakah
ciri-ciri suatu benda mengalami getaran?
Pada bab ini akan dipelajari pengertian getaran dan ciri-
ciri suatu getaran, pengertian gelombang, jenis gelombang,
dan besaran yang berkaitan. Setelah mempelajari bab ini,
kamu diharapkan mampu memahami konsep getaran dan
prinsip dasar teori gelombang untuk selanjutnya mempelajari
fenomena bunyi yang erat dalam kehidupan sehari-hari.
Sumber:
woodencreations.us
memahami konsep dan penerapan getaran, gelombang, dan optika dalam produk
teknologi sehari-hari.
mendeskripsikan konsep getaran dan gelombang serta parameter-parameternya.
A
.
Pengertian Getaran
B
.
Ciri-Ciri Suatu Getaran
C
.
Pengertian Gelombang
D
.
Gelombang Mekanik
Memerlukan Medium
untuk Merambat
E
.
Panjang Gelombang
F
.
Cepat Rambat
Gelombang
G
.
Pemantulan Gelombang
236
Belajar IPA Membuka Cakrawala Alam Sekitar untuk Kelas VIII
Untuk mempermudahmu dalam mempelajari bab ini, pelajarilah diagram alur yang disajikan sebagai berikut.
parameter
pengertian
menimbulkan
merambatkan
dibedakan
terdiri atas
dipengaruhi
satuan
satuan
satuan
satuan
contoh
contoh
satuan
Cepat rambat
gelombang
Panjang
gelombang
Gelombang
elektromagnetik
Gelombang
mekanik
Gelombang
longitudinal
Gelombang
bunyi
Gelombang
permukaan air
Gelombang
transversal
Gerak bolak-
balik melalui titik
setimbang
Gelombang cahaya dan
gelombang radar
Energi
Meter
m/s
Getaran
Gelombang
Frekuensi
Amplitudo
Periode
Sekon
Hertz
Meter
contoh
Diagram Alur
237
Getaran dan Gelombang
Ayo Coba 12.1
Pikirkan jawaban pertanyaan berikut sebelum kamu membaca uraian materi bab ini. Kemudian, periksa kembali
jawabanmu setelah kamu selesai membaca uraian bab ini. Apakah ada yang harus diperbaiki dengan jawaban tersebut?
1.
Apakah getaran itu?
2.
Apabila kita jalan-jalan dipantai kita akan melihat
gelombang air laut bergulung-gulung menuju
pantai? Apakah yang dirambatkan gelombang itu?
A. Pengertian Getaran
Pernahkah kamu melihat jam dinding yang memakai
bandul? Jarum jam tersebut bergerak akibat adanya gerak
bolak-balik bandul. Gerakan bandul itu disebut getaran.
Marilah kita selidiki apa sebenarnya getaran itu.
Tujuan
Mengamati gerak bolak-balik
Alat dan bahan
Beban bandul dan tali.
Cara kerja
1.
Buatlah bandul sederhana dari sebuah beban yang digantung-
kan pada seutas tali seperti terlihat pada Gambar 12.2.
2.
Biarkanlah bandul tergantung bebas. Pada keadaan itu, bandul
berada dalam keadaan setimbang.
3.
Tariklah bandul ke kiri atau ke kanan, lalu lepaskan. Biarkan
bandul berayun.
Pertanyaan
1.
Pada saat gaya tarik kamu lepaskan, apakah bandul bergerak
bolak-balik?
2.
Apakah gerakan bandul tersebut melalui titik setimbang?
3.
Bagaimanakah gerakan bandul jika telah melewati titik
setimbang?
Sesaat setelah gaya tarik kamu lepaskan, bandul bergerak
bolak-balik melalui titik setimbang. Gerak seperti ini disebut
getaran. Untuk lebih memahami konsep getaran, lakukan
kegiatan Ayo Coba 12.2
berikut.
Tes Materi Awal
Gambar 12.1
Jam dinding berbandul
Gambar 12.2
Bandul sederhana
Ayo Coba 12.2
Tujuan
Memahami konsep getaran
Alat dan bahan
Penggaris plastik 30 cm yang elastis dan meja.
238
Belajar IPA Membuka Cakrawala Alam Sekitar untuk Kelas VIII
Jadi, getaran adalah gerak bolak-balik melalui titik
setimbang. Satu getaran didefinisikan sebagai satu kali
bergetar penuh, yaitu dari titik awal kembali ke titik tersebut.
Perhatikan Gambar 12.4. Satu kali getaran adalah ketika
benda bergerak dari titik A-B-C-B-A atau dari titik B-C-B-
A-B. Bandul tidak pernah melewati lebih dari titik A atau
titik C karena titik tersebut merupakan simpangan terjauh.
Simpangan terjauh itu disebut amplitudo. Di titik A atau titik
C benda akan berhenti sesaat sebelum kembali bergerak.
Contoh amplitudo adalah jarak BA atau jarak BC. Jarak dari
titik setimbang pada suatu saat disebut simpangan.
Sumber
:
Dokumentasi Penerbit
A
B
C
Gambar 12.3
Penggaris plastik yang dijepit
dan digetarkan di atas meja.
Gambar 12.4
Gerakan bandul sederhana
Cara kerja
1.
Siapkan alat dan bahan.
2.
Letakkan penggaris di atas meja, lalu jepitlah dengan tangan
kiri seperti terlihat pada Gambar 12.3.
3.
Getarkan penggaris tersebut dengan menekan ujung penggaris
lalu lepaskan.
4.
Amati yang terjadi pada penggaris tersebut.
Pertanyaan
1.
Pada saat penggaris digetarkan, apakah penggaris bergerak
bolak-balik melalui titik setimbang?
2.
Apakah penggaris dapat dikatakan bergetar? Jelaskan.
Dari gambar disamping, titik mana saja yang
akan dilalui untuk menunjukkan satu kali
getaran?
Kerjakanlah di buku latihanmu.
Soal Penguasaan Materi 12.1
A
C
B
B. Ciri-Ciri Suatu Getaran
Getaran merupakan jenis gerak yang mudah kamu jumpai
dalam kehidupan sehari-hari, baik gerak alamiah maupun
buatan manusia. Semua getaran memiliki ciri-ciri tertentu. Apa
ciri-ciri getaran itu? Untuk menjawabnya, coba kamu pelajari
getaran pada pegas melalui kegiatan Ayo Coba 12.3 berikut.
239
Getaran dan Gelombang
Ayo Coba 12.3
Tujuan
Mengidentifikasi ciri-ciri suatu getaran
Alat dan bahan
Pegas spiral, statif,
stopwatch
, penggaris, dan beban gantung.
Cara kerja
1.
Siapkan alat dan bahan
2.
Gantungkan salah satu ujung pegas pada statif, kemudian gantung -
kan beban pada ujung yang lain seperti pada Gambar 12.5.
3.
Tariklah beban beberapa sentimeter, kemudian lepaskan.
Apakah yang terjadi?
4.
Bersamaan dengan itu, catat waktu yang diperlukan untuk
menempuh 10 kali getaran dengan
stopwatch
. Catatlah hasil
pengamatanmu pada tabel.
No.
Amplitudo
Waktu 10 Kali
Getaran (Sekon)
Waktu 1 Kali
Getaran (Sekon)
1
2 cm
...
...
2
3 cm
...
...
3
4 cm
...
...
4
5 cm
...
...
5
6 cm
...
...
5.
Lakukanlah kembali kegiatan tersebut sampai 5 kali dengan
simpangan yang berbeda-beda.
Pertanyaan
1.
Jika titik setimbang kamu beri nama A, titik terjauh atas
dengan nama B, dan titik terjauh bawah dengan nama C,
kemudian beban mulai bergetar dari titik C, melalui titik-titik
manakah terjadi satu getaran penuh?
2.
Jarak manakah yang disebut amplitudo?
3.
Bagaimanakah kecenderungan besar waktu yang dibutuhkan
untuk satu kali getaran pada tabel tersebut?
4.
Apakah waktu yang dibutuhkan untuk menempuh satu kali
getaran dipengaruhi oleh amplitudo?
a
b
Waktu yang dibutuhkan untuk menempuh satu kali
getaran disebut periode getar yang dilambangkan dengan (
T
).
Banyaknya getaran dalam satu sekon disebut frekuensi (
f
). Suatu
getaran akan bergerak dengan frekuensi alamiah sendiri.
Hubungan frekuensi dan periode secara matematis
ditulis sebagai berikut.
T
f
=
1
(12–1)
dengan:
T
= periode (s)
f
= banyaknya getaran per sekon (Hz)
Gambar 12.5
Beban yang digantung pada
pegas (a) sebelum ditarik dan
(b) setelah ditarik.
Informasi
IPA
Agar menjadi tinggi,
ayunan harus didorong pada
per
mulaan setiap gerakan ayun.
Frekuensi dorongan haruslah
sebanding dengan frekuensi
gerakan ayun. Mem
berikan
dorongan dengan irama selain
itu akan melambatkan gerakan
ayun itu.
Sumber:
falak.blogsome.com;
Jendela Iptek: Gaya dan Gerak,
1997
240
Belajar IPA Membuka Cakrawala Alam Sekitar untuk Kelas VIII
Satuan periode adalah sekon dan satuan frekuensi
adalah getaran per sekon atau disebut juga dengan hertz
(Hz), untuk menghormati seorang fisikawan Jerman yang
berjasa di bidang gelombang, Hendrich Rudolf Hertz. Jadi,
satu hertz sama dengan satu getaran per sekon.
Pada suatu pegas tergantung sebuah beban yang bergetar 50 kali
dalam waktu 10 sekon. Hitunglah besar
a.
frekuensi getaran
b.
periode getaran
Penyelesaian:
Diketahui pegas bergetar 50 kali dalam 10 sekon.
Ditanyakan:
a.
f
b.
T
Jawab:
a.
Frekuensi adalah banyaknya getaran tiap sekon, maka
banyaknya getaran dalam 1 sekon.
f
==
==
50
ge
ta
ra
n
se
ko
n
ge
ta
ra
n/
se
ko
n
10
5
Jadi, frekuensi getarannya adalah 5 hertz.
b.
Periode getaran adalah waktu yang dibutuhkan untuk satu kali
getaran.
T
f
==
==
=
1
se
ko
n
1
5
02
,
02
,
02
Jadi, periode getarannya adalah 0,2 sekon.
Contoh Soal 12.1
Ilmuwan
IPA
Hendrich R Hertz
(1857–1894)
Hendrich R Hertz
dilahirkan di Hamburg,
Jerman. Dia membuka jalan
bagi perkembangan konsep
getaran hingga radio, televisi,
dan perkembangan perangkat
elek
tro
nika. Dia menunjukkan
bahwa gelombang cahaya dan
gelombang elektromagnet
adalah identik.
Sumber:
www.nrao.edu;
en.wikipedia.org
1.
Jika suatu ayunan sederhana bergetar
sebanyak 60 kali dalam waktu 15 sekon,
tentukan
a.
frekuensi ayunan,
b.
periode ayunan.
2.
Satu getaran dalam suatu ayunan yang
amplitudonya 2 cm memerlukan waktu
0,1 sekon.
a.
Hitunglah periode untuk simpangan
maksimum 5 cm.
b.
Hitunglah frekuensi untuk amplitudo
4 cm.
Kerjakanlah di buku latihanmu.
Soal Penguasaan Materi 12.2
C. Pengertian Gelombang
Pernahkah kamu pergi ke pantai? Tentu sangat
menyenang
kan, bukan? Demikian indahnya ciptaan Tuhan.
Di pantai kamu bisa melihat ombak. Ombak tersebut
terlihat bergelombang dari tengah menuju pantai dan
semakin lama semakin kecil, lalu akhirnya menerpa pesisir
pantai. Jadi, apa sebenarnya ombak itu?
241
Getaran dan Gelombang
Ayo Coba 12.4
Ketika kamu mengikuti upacara pengibaran bendera di
sekolahmu, kamu melihat bendera berkibar diterpa angin.
Pernahkah kamu memerhatikan bagaimana gerak bendera
tersebut?
Peristiwa ombak laut ataupun berkibarnya bendera
merupakan contoh dari gelombang. Jadi, apa sebenarnya
gelombang itu? Untuk menjawabnya, lakukan kegiatan Ayo
Coba 12.4 berikut.
Pada saat kamu menggerakkan tali ke atas dan ke bawah,
dikatakan bahwa kamu memberikan usikan pada tali. Jika
Tujuan
Mengamati gelombang pada tali
Alat dan bahan
Seutas tali yang panjangnya 3 meter
Cara kerja
1.
Siapkan alat dan bahan.
2.
Peganglah ujung tali yang satu olehmu dan ujung tali yang lain
oleh temanmu.
3.
Berilah usikan pada ujung tali ke atas dan ke bawah. Perhatikan
apa yang terjadi pada tali tersebut.
Pertanyaan
1.
Ke arah manakah kamu menggetarkan tali?
2.
Apakah yang terjadi pada tali?
3.
Apakah yang dimaksud dengan gelombang? Buatlah kesimpulan
dari hasil kegiatanmu.
usikan itu dilakukan terus menerus, akan terjadi getaran.
Setelah memberi usikan atau getaran, kamu akan melihat
ada sesuatu yang merambat pada tali. Sesuatu itu disebut
gelombang. Jadi, gelombang adalah getaran yang merambat
atau usikan yang merambat.
Gambar 12.6
Seutas tali yang diberikan
usikan ke atas dan ke bawah.
1.
Apa yang dimaksud dengan gelombang?
2.
Carilah beberapa contoh penerapan
konsep gelombang dalam kehidupan
sehari-hari.
Kerjakanlah di buku latihanmu.
Soal Penguasaan Materi 12.3
242
Belajar IPA Membuka Cakrawala Alam Sekitar untuk Kelas VIII
Ayo Coba 12.5
D. Gelombang Mekanik
Memerlukan Medium untuk
Merambat
Gelombang merupakan salah satu konsep Fisika yang
sangat penting untuk dipelajari karena banyak sekali gejala
alam yang menggunakan prinsip gelombang. Sebagai
makhluk yang paling pandai, manusia memiliki kewajiban
untuk selalu mempelajari gejala alam ciptaan Tuhan untuk
mengambil manfaat bagi kehidupan manusia. Kamu dapat
berkomunikasi dengan orang lain sebagian besar dengan
memanfaatkan gelombang suara atau gelombang bunyi.
Kamu dapat mendengarkan radio atau menonton televisi
karena adanya gelombang radio.
Berdasarkan medium perambatnya, gelombang dapat
dibedakan menjadi dua bagian, yaitu gelombang mekanik
dan gelombang elektromagnetik. Gelombang mekanik
adalah gelombang yang dalam perambatannya memerlukan
medium, misalnya gelombang tali, gelombang air, dan
gelombang bunyi. Gelombang elektromagnetik adalah
gelombang yang dapat merambat tanpa medium, misalnya
gelombang radio, gelombang cahaya, dan gelombang radar.
Dari kedua jenis gelombang tersebut, yang akan kamu
pelajari adalah gelombang mekanik. Apakah yang dirambat
-
kan oleh gelombang tersebut? Untuk mengetahuinya,
lakukan kegiatan Ayo Coba 12.5 berikut.
Tujuan
Menyelidiki sesuatu yang dirambatkan gelombang
Alat dan bahan
Seutas tali dengan panjang 3 m dan karet gelang.
Cara kerja
1.
Siapkan alat dan bahan.
2.
Ikatkan karet gelang pada tali kira-kira pada jarak 0,5 meter.
3.
Peganglah salah satu ujungnya olehmu dan ujung yang lain
oleh temanmu, kemudian getarkan tali ke atas dan ke bawah.
4.
Amati yang terjadi pada karet gelang yang diikatkan tadi.
Pertanyaan
1.
Pada saat kamu getarkan, apakah karet gelang bergerak
bersama gelombang?
2.
Apakah bagian tali ikut berpindah merambat bersama
gelombang?
Gambar 12.7
Karet gelang bergerak
mengikuti gerak tali.
0,5 m
3 m
243
Getaran dan Gelombang
Ayo Coba 12.6
Pada saat kamu menggetarkan tali, gelombang akan
merambat pada tali ke arah temanmu, tetapi karet gelang
yang diikatkan pada tali tidak ikut merambat bersama
gelombang. Jika demikian, bagian-bagian tali tidak ikut
merambat bersama gelombang. Jadi apakah yang dirambat
-
kan oleh gelombang? Jika kamu meminta temanmu untuk
menggetarkan salah satu ujung tali, kamu akan merasakan
sesuatu pada temanmu akibat merambatnya gelombang
tersebut. Tentu kamu masih ingat pelajaran pada bab
terdahulu bahwa sesuatu yang memiliki kemampuan untuk
melakukan usaha disebut energi. Jadi, yang dirambatkan
oleh gelombang adalah energi.
Berdasarkan arah perambatannya, gelombang mekanik
dibedakan menjadi dua jenis, yaitu gelombang transversal
dan gelombang longitudinal.
1. Gelombang Transversal
Untuk membahas gelombang transversal, lakukanlah
kegiatan Ayo Coba 12.6 berikut.
3.
Apa yang dirambatkan oleh gelombang?
4.
Mintalah temanmu untuk menggetar-getarkan tali tersebut
dengan cepat. Apakah kamu merasakan sesuatu?
5.
Jadi, gelombang memiliki sesuatu yang dapat melakukan
usaha terhadap tanganmu. Apakah sesuatu itu?
Tujuan
Mengamati gelombang transversal pada slinki
Alat dan bahan
Slinki (alat penunjuk gelombang yang terbuat dari pegas spiral).
Cara kerja
1.
Siapkan alat dan bahan.
2.
Letakkan slinki di atas lantai dan mintalah temanmu untuk
memegang salah satu ujung slinki.
3.
Berilah getaran pada slinki beberapa kali ke arah samping.
4.
Amati arah rambat gelombangnya.
Pertanyaan
1.
Ke arah manakah kamu memberikan getaran pada slinki?
2.
Ke manakah arah rambat gelombang?
3.
Apakah arah getar dengan arah rambat gelombang tegak
lurus?
Informasi
IPA
Ombak yang besar akan
merambat
kan energi yang
besar pula. Para peselancar
menggunakan energi tersebut
untuk mempercepat dan
mengemudikan papan
selancarnya.
Sumber:
handaru.light19.com;
Jendela Iptek: Gaya dan Gerak,
1997
Gambar 12.8
Slinki yang digerakkan ke
samping atau tegak lurus
dengan arah panjangnya.
244
Belajar IPA Membuka Cakrawala Alam Sekitar untuk Kelas VIII
Ayo Coba 12.7
Pada saat kamu menggetarkan slinki ke arah samping,
ternyata arah rambat gelombangnya ke depan, tegak lurus
arah rambatnya. Gelombang seperti ini disebut gelombang
transversal. Jadi, gelombang transversal adalah gelombang
yang arah getarnya tegak lurus terhadap arah rambatannya.
Contoh lain dari gelombang transversal adalah
gelombang pada permukaan air, dan semua gelombang
elektromagnetik, seperti gelombang cahaya, gelombang
radio, ataupun gelombang radar.
Perhatikan Gambar 12.9. Sumber getaran untuk gelombang
air berada pada tempat batu jatuh sehingga gelombang menyebar
ke segala arah. Dari gambar tersebut tampak bahwa semakin jauh
dari sumber, gelombang semakin kecil. Hal tersebut disebabkan
energi yang dirambatkan semakin berkurang.
2. Gelombang Longitudinal
Gelombang transversal merupakan gelombang yang arah
getarnya tegak lurus dengan arah rambatan. Bagaimanakah
arah getar pada gelombang longitudinal? Untuk menge
-
tahuinya, lakukanlah kegiatan Ayo Coba 12.7 berikut.
Tujuan
Memahami definisi gelombang longitudinal
Alat dan bahan
Slinki
Cara kerja
1.
Sediakan slinki yang sama dengan percobaan sebelumnya.
2.
Letakkan slinki di atas lantai yang licin dan minta temanmu
memegang salah satu ujungnya.
3.
Getarkan slinki searah panjang slinki dengan cara memberikan
dorongan pada slinki.
4.
Amati gelombang yang terjadi pada slinki.
Pertanyaan
1.
Pada saat kamu mendorong slinki searah panjangnya, ke arah
manakah getaran slinki?
2.
Ke manakah arah rambat gelombangnya? Apakah arah rambat
gelombang tersebut searah dengan arah getarnya? Mengapa?
Sumber
:
www.lowastormwater.org
Pada saat kamu mendorong slinki searah dengan
panjangnya, gelombang akan merambat ke arah temanmu
berbentuk rapatan dan renggangan. Jika kamu perhatikan,
arah rambat dan arah getarnya ternyata searah. Gelombang
seperti itu disebut gelombang longitudinal. Jadi, gelombang
longitudinal adalah gelombang yang arah getarnya sejajar
dengan arah rambatannya.
Gambar 12.9
Gelombang permukaan air
menyebar ke segala arah.
Gambar 12.10
Slinki digerakkan searah
dengan panjangnya.
245
Getaran dan Gelombang
Gelombang bunyi dan gelombang pada gas yang
ditempatkan di dalam tabung tertutup merupakan contoh
gelombang longitudinal. Pernahkah kamu memompa ban
sepeda atau menggunakan alat suntik mainan? Pada saat
kamu menggunakan pompa, kamu mendorong atau menekan
alat tersebut. Partikel-partikel gas dalam pompa membentuk
pola rapatan dan renggangan sehingga mendorong udara
keluar. Perhatikan Gambar 12.11.
Gambar 12.11
Gelombang longitudinal pada
gas membentuk pola rapatan
dan renggangan.
1.
Jelaskan perbedaan antara gelombang
transversal dan gelombang longitudinal.
2.
Tuliskan pembagian gelombang berdasar
-
kan medium perambatnya. Berikan contoh.
Kerjakanlah di buku latihanmu.
Soal Penguasaan Materi 12.4
E. Panjang Gelombang
Kamu sudah mengetahui bahwa pola gelombang transversal
berbentuk bukit dan lembah gelombang, sedang
kan pola
gelombang longitudinal berbentuk rapatan dan renggangan.
Panjang satu bukit dan satu lembah atau satu rapatan dan satu
renggangan didefinisikan sebagai panjang satu gelombang.
Pada pembahasan tentang getaran kamu sudah menge
-
tahui tentang periode getaran. Besaran tersebut identik
dengan periode gelombang. Periode gelombang adalah
waktu yang dibutuhkan untuk menempuh satu panjang
gelombang. Jadi, satu gelombang dapat didefinisikan sebagai
yang ditempuh panjang satu periode. Panjang gelombang
dilambangkan dengan
(dibaca lamda). Satuan panjang
gelombang dalam SI adalah meter (m).
Marilah kita pelajari panjang gelombang transversal dan
panjang gelombang longitudinal.
1.
Panjang Gelombang Transversal
Jika kamu menggerakkan slinki tegak lurus dengan arah
panjangnya, terbentuklah bukit dan lembah gelombang.
Pola tersebut adalah pola gelombang transversal. Perhatikan
Gambar 12.12. Bukit gelombang adalah lengkungan a-b-c
sedangkan lembah gelombang adalah lengkungan c-d-e.
Titik b disebut puncak gelombang dan titik d disebut dasar
Perhatikan gambar.
P
Q
Jika jarak PQ = 45 m,
panjang gelombang sesuai
gambar tersebut adalah ....
(UN 2007)
a. 15,0 m
b. 22,5 m
c. 30,0 m
d. 45,0 m
Jawaban (c)
Jarak dari P ke Q
menunjukkan
3
2
gelombang.
Jadi, panjang gelombangnya
adalah
3
2
45
30
l
l
=
¥
=
m
=
l
=
l
2
45
m
3
m
Pembahasan UN
246
Belajar IPA Membuka Cakrawala Alam Sekitar untuk Kelas VIII
gelombang. Kedua titik ini disebut juga perut gelombang.
Adapun titik a, c, atau e disebut simpul gelombang. Satu
panjang gelombang transversal terdiri atas satu bukit
dan satu lembah gelombang. Jadi, satu gelombang adalah
lengkungan a-b-c-d-e atau b-c-d-e-f. Satu gelombang sama
dengan jarak dari a ke e atau jarak b ke f.
a
c
e
g
i
k
m
o
q
b
d
h
l
p
f
j
n
b'
f'
j'
n'
d'
h'
l'
p'
Amplitudo gelombang adalah jarak b-b’ atau jarak d-d’.
Kamu dapat menyebutkan panjang gelombang yang lain,
yaitu jarak f-j atau jarak i-m. Pada Gambar 12.12 terdiri atas
4 gelombang.
2.
Panjang Gelombang Longitudinal
Jika kamu menggerakkan slinki searah dengan
panjangnya dengan cara mendorong dan menariknya, akan
terbentuk pola-pola gelombang seperti Gambar 12.13.
Satu panjang gelombang adalah jarak antara satu rapatan
dan satu renggangan atau jarak dari ujung renggangan
sampai ke ujung renggangan berikutnya.
Gambar 12.12
Bukit, lembah, perut, dan simpul
gelombang.
Gambar 12.13
Gelombang longitudinal pada
slinki.
1.
Perhatikan gambar berikut.
Simpangan
Waktu
2
-2
2
4
2 m
Berdasarkan gambar tersebut, jawablah
pertanyaan berikut.
a.
Terdapat berapa gelombangkah pada
gambar tersebut?
b.
Berapakah panjang gelombangnya?
c.
Berapakah periodenya?
d.
Berapakah amplitudo gelombang?
2.
Pola gelombang longitudinal digambarkan
pada gambar berikut.
30 cm
Berdasarkan gambar tersebut, jawablah
pertanyaan berikut.
a.
Ada berapa gelombang pada pola
gelombang tersebut?
b.
Berapakah panjang gelombangnya?
c.
Berapakah panjang gelombang satu
periode?
Kerjakanlah di buku latihanmu.
Soal Penguasaan Materi 12.5
247
Getaran dan Gelombang
Pada seutas tali merambat gelombang dengan frekuensi 10 Hz. Jika
jarak yang ditempuh dalam satu periode adalah 20 cm, tentukan
cepat rambat gelombang tali tersebut.
Penyelesaian:
Diketahui
:
perambatan gelombang pada tali dengan
f
=
10 Hz
=
20 cm = 0,2 m
Ditanyakan
:
cepat rambat gelombang (
v
)
Jawab:
v
=
f
=
(10 Hz)(0,2 m)
=
2 m/s
Jadi, cepat rambat gelombang tali tersebut adalah 2 m/s.
F.
Cepat Rambat Gelombang
Gelombang yang merambat dari ujung satu ke ujung
yang lain memiliki kecepatan tertentu, dengan menempuh
jarak tertentu dalam waktu tertentu pula. Dengan demikian,
secara matematis, hal itu dituliskan sebagai berikut.
v
s
t
=
Karena jarak yang ditempuh dalam satu periode (
t
=
t
=
t
T
)
T
)
T
adalah sama dengan satu gelombang (
s
=
s
=
s
) maka:
v
T
f
==
==
l
l
dengan:
v
=
cepat rambat gelombang (m/s)
T
=
periode gelombang (s)
=
panjang gelombang (m)
Permukaan air merambat dengan panjang gelombang 2 m. Jika
waktu yang dibutuhkan untuk menempuh satu gelombang adalah
0,5 s, tentukan:
a. cepat rambat gelombang,
b.
frekuensi gelombang.
Penyelesaian:
Diketahui
:
perambatan gelombang pada air dengan
= 2 m
T
= 0,5 s
Key Point
Hal Penting
Gelombang adalah
perambatan gangguan/usikan
dari suatu sumber dimana
terjadi transfer energi
dari sumber tersebut ke
ruang sekitarnya. Sumber
gelombang adalah getaran
atau osilasi. Persamaan
kecepatan gelombang
diberikan oleh
v = f.
l
A wave is the movement
of a disturbance from a
source which transfer energy
from the source to places
around it. The source of
any wave is a vibration or
oscillation. The wave velocity
equation is given by v = f.
l
Contoh Soal 12.2
Contoh Soal 12.3
248
Belajar IPA Membuka Cakrawala Alam Sekitar untuk Kelas VIII
G. Pemantulan Gelombang
Pada saat kamu berteriak di lereng sebuah bukit, kamu
akan mendengar suaramu kembali setelah beberapa saat.
Hal ini membuktikan bahwa bunyi dapat dipantulkan. Bunyi
merupakan salah satu contoh gelombang mekanik.
Untuk lebih memahami pemantulan gelombang pada
tali, kerjakanlah Tugas 12.1, kemudian diskusikan dengan
teman-teman dan guru Fisikamu.
1.
Dalam waktu 4 sekon terjadi satu gelombang.
Jika jarak antara dua bukit yang berdekatan
adalah 10 cm, tentukan cepat rambat
gelombangnya.
2.
Perhatikan gambar berikut.
waktu
simpangan
Satu gelombang merambat 20 kali getaran
dalam 2 sekon. Berdasarkan gambar
tersebut, tentukan:
a.
panjang gelombang,
b.
periode,
c.
frekuensi,
d.
cepat rambat gelombang, dan
e.
amplitudo.
Ditanyakan
:
a. Cepat rambat gelombang (
v
) dan
b.
frekuensi (
f
)
Jawab:
a.
v
T
=
==
==
λ
m
s
m/
s
2
05
4
,
05
,
05
Jadi, cepat rambat gelombangnya adalah 4 m/s.
b.
f
T
=
==
==
1
1
05
2
s
Hz
,
05
,
05
Jadi, frekuensi gelombang adalah 2 Hz.
Kerjakanlah di buku latihanmu.
Soal Penguasaan Materi 12.6
Tugas 12.1
1.
Pada saat tali diberi usikan, gelombang akan merambat ke
arah temanmu. Setelah sampai di tangan temanmu, apakah
ada gelombang yang kembali?
2.
Membuktikan apakah hal itu?
249
Getaran dan Gelombang
Berdasarkan uraian sebelumnya dan dari hasil
diskusimu, dapat disimpulkan bahwa salah satu sifat
gelombang adalah dapat dipantulkan. Dalam kehidupan
sehari-hari, kamu sering melihat pemantulan gelombang air
kolam oleh dinding kolam, ataupun gelombang ombak laut
oleh pinggir pantai. Dapat diterimanya gelombang radio dari
stasiun pemancar yang sedemikian jauh juga menunjukkan
bahwa gelombang radio dapat dipantulkan atmosfer bumi.
Untuk mempelajari pemantulan gelombang, perhatikan
Gambar 12.14.
a
b
Sumber:
Physics for Scientists and Engineers,
2002
Sebuah gelombang merambat pada tali, jika ujung tali
diikat pada suatu penopang (Gambar 12.14 a), gelombang
yang mencapai ujung tetap tersebut memberikan gaya ke
atas pada penopang. Penopang memberikan gaya yang sama
tetapi berlawanan arah ke bawah pada tali. Gaya ke bawah
pada tali inilah yang membangkitkan gelombang pantulan
yang terbalik. Pada Gambar 12.14 b, ujung yang bebas
tidak ditahan oleh sebuh penopang. Gelombang cenderung
melampaui batas. Ujung yang melampaui batas memberikan
tarikan ke atas pada tali dan inilah yang membangkitan
gelombang pantulan yang tidak terbalik.
Gambar 12.14
Pemantulan gelombang
transversal pada tali dengan
(a) ujung tali diikat dan
(b) ujung tali bebas.
1.
Apa yang dimaksud dengan pemantulan?
2.
Apakah pemantulan gelombang yang terjadi
ada kaitannya dengan hukum Snellius?
Kerjakanlah di buku latihanmu.
Soal Penguasaan Materi 12.7
250
Belajar IPA Membuka Cakrawala Alam Sekitar untuk Kelas VIII
• Getaran
adalah
gerak
bolak-balik
melalui
titik setimbang.
• Satu
getaran
adalah
satu
kali bergetar
penuh.
• Simpangan
adalah
jarak
penyimpangan
dari titik setimbang pada saat tertentu.
• Amplitudo
adalah
simpangan
terjauh
atau
jarak dari titik setimbang ke titik terjauh.
• Periode
adalah
waktu
yang
dibutuhkan
untuk satu kali getaran.
• Frekuensi
adalah
banyaknya
getaran
dalam satu sekon.
• Satuan
frekuensi
adalah
hertz
(Hz).
• Hubungan
periode
dengan
frekuensi
adalah
T
f
=
1
• Periode
suatu
getaran
tidak
dipengaruhi
oleh amplitudo.
• Gelombang
adalah
usikan
atau
getaran
yang merambat.
• Dalam
perambatannya,
gelombang
mem
-
bawa energi.
• Berdasarkan
arah
getarnya,
gelombang
dibedakan menjadi dua, yaitu gelombang
transversal dan gelombang longitudinal.
• Gelombang
transversal
adalah
gelombang
yang arah getarnya tegak lurus terhadap
arah rambatannya.
• Gelombang
longitudinal
adalah
gelom
-
bang yang arah getarnya sejajar (searah)
dengan arah rambatannya.
• Berdasarkan
medium
perambatannya,
gelombang dibedakan menjadi gelombang
mekanik dan gelombang elektromagnetik.
• Gelombang
mekanik
adalah
gelombang
yang dalam perambatannya memerlukan
medium.
• Gelombang
elektromagnetik
adalah
gelombang yang dapat merambat dalam
medium dan tanpa medium.
• Satu
panjang
gelombang
transversal
adalah jarak satu bukit dan satu lembah
yang berdekatan.
• Satu
panjang
gelombang
longitudinal
adalah jarak antara satu rapatan dan satu
renggangan yang berdekatan.
• Frekuensi
gelombang
adalah
banyaknya
gelombang dalam satu sekon.
• Cepat
rambat
gelombang
adalah
jarak
satu
gelombang tiap periode. Secara matematis
dituliskan sebagai berikut.
n
l
=
T
• Salah
satu
sifat
gelombang
adalah
dapat
dipantulkan.
Rangkuman
Refleksi
Selamat, kamu telah selesai mempe
lajari
Bab Getaran dan Gelombang. Sangat menarik,
bukan? Pemahaman kamu tentang getaran
dan gelombang akan sangat bermanfaat untuk
memperdalam pengetahuanmu berkenaan
perkembangan IPTEK saat ini. Sebagian besar
teknologi yang dapat kamu nikmati saat ini
tidak lepas dari andil para ilmuwan yang
memperlajari konsep getaran dan gelombang.
Dapatkah kamu menyebutkan teknologi di
sekitarmu yang merupakan penerapan getaran
dan gelombang?
Kini ingat kembali seluruh materi bab ini.
Adakah yang tidak kamu mengerti? Sebelum
kamu tanyakan kepada gurumu, ayo diskusikan
dahulu bersama temanmu. Lengkapi diskusi
kalian dengan literatur dari buku, koran,
majalah, dan internet.
251
Getaran dan Gelombang
1.
A
O
B
Satu periode adalah waktu yang diperlukan
bandul untuk bergerak dari titik ....
a.
A – O
b.
A – O – B – O
c.
O – A – O – B
d.
A – O – B – O – A
2.
Sebuah getaran menghasilkan frekuensi
50 Hz. Periode getarannya adalah ....
a.
0,5 sekon
b.
0,2 sekon
c.
0,02 sekon
d.
0,05 sekon
3.
Sebuah bandul sederhana bergetar 50 kali
dalam waktu 5 sekon. Frekuensi getaran
tersebut adalah ....
a.
5 Hz
c.
25 Hz
b.
10 Hz
d.
50 Hz
4.
Dua buah ayunan A dan B memiliki
panjang tali yang sama. Jika ayunan
pertama digetarkan dengan simpangan
empat kali ayunan kedua, maka ....
a.
periode A = 4 periode B
b.
periode A = ¼ kali periode B
c.
periode A = periode B
d.
periode A = 2 kali periode B
5.
Pentil sebuah ban sepeda berputar dalam
waktu 2 sekon untuk sekali putaran. Hal
ini berarti frekuensi putarannya adalah ....
a.
4 Hz
c.
1 Hz
b.
2 Hz
d.
0.5 Hz
6.
Dua buah simpul terdekat pada suatu
gelombang akan membentuk ....
a.
½ gelombang
b.
1 gelombang
c.
¼ gelombang
d.
2 gelombang
7.
Jarak yang ditempuh dalam satu periode
disebut ....
a.
frekuensi gelombang
b.
periode gelombang
c.
cepat rambat gelombang
d.
panjang gelombang
8.
Jarak antara dua buah bukit gelombang
terdekat adalah ....
a.
1 ½ panjang gelombang
b.
1 panjang gelombang
c.
1 ¼ panjang gelombang
d.
2 panjang gelombang
9.
Frekuensi sebuah gelombang adalah
400 Hz dan panjang gelombangnya 25 cm,
maka cepat rambat gelombang tersebut
adalah ....
a.
1.600 m/s
c.
400 m/s
b.
1.000 m/s
d.
100 m/s
10.
Pada saat kita menjatuhkan batu ke
kolam yang tenang, kita akan melihat riak
merambat ke pinggir kolam lalu kembali
lagi. Hal ini menunjukkan gejala ....
a.
pembelokan gelombang
b.
pemantulan gelombang
c.
pembiasaan gelombang
d.
perpaduan gelombang
11.
Suatu pegas melakukan 150 getaran dalam
waktu 0,5 menit. Frekuensi getaran pegas
adalah ....
a.
300 Hz
c.
30 Hz
b.
75 Hz
d.
5 Hz
12.
Pada permukaan air yang dijatuhkan batu,
akan terbentuk riak gelombang. Jenis
gelombang yang terbentuk adalah ....
A. Pilihlah jawaban yang paling tepat.
Kerjakanlah di buku latihanmu
.
T
es Kompetensi Bab 12
252
Belajar IPA Membuka Cakrawala Alam Sekitar untuk Kelas VIII
B. Selesaikan soal-soal berikut dengan benar.
1.
A
B
D
C
Berdasarkan gambar ayunan di atas,
jelaskan pengertian mengenai:
a.
simpangan,
b.
amplitudo,
c.
jarak satu periode, dan
d.
satu getaran.
2.
Sebuah benda bergetar sebanyak 100 kali
dalam 10 sekon. Hitunglah:
a.
frekuensi getaran,
b.
periode getaran.
3.
Apakah yang disebut gelombang? Apakah
perbedaannya dengan getaran?
Getaran dan gelombang adalah dua hal yang berbeda, tetapi saling berkaitan. Jelaskan secara rinci
perbedaan keduanya.
4.
Perhatikan gambar berikut. Gelombang
terbentuk dalam selang 1,5 sekon.
1,5
Simpangan
Waktu
1,5
Berdasarkan gambar tersebut, tentukan:
a.
panjang gelombang,
b.
frekuensi gelombang,
c.
periode, dan
d.
cepat rambat gelombang.
5.
Jelaskan apa yang dimaksud dengan:
a.
gelombang transversal,
b.
gelombang longitudinal,
c.
gelombang mekanik, dan
d.
gelombang elektromagnetik.
a.
gelombang elektromagnetik
b.
gelombang berdiri
c.
gelombang transversal
d.
gelombang longitudinal
13.
Satu lembah ditambah satu bukit gelombang
sama dengan ....
a.
¼
c.
½
b.
3/4
d.
14.
Salah satu peristiwa yang menunjukkan
bahwa gelombang dapat dipantulkan
adalah ....
a.
siaran radio diterima di mana-mana
b.
penyerapan cahaya matahari oleh
atmosfer
c.
terbentuknya ombak laut
d.
terjadi gempa bumi
15.
Frekuensi sebuah gelombang adalah 400 Hz
dan panjang gelombang adalah 50 cm. Cepat
rambat gelombang tersebut adalah ....
a.
1.600 m/s
b.
400 m/s
c.
800 m/s
d.
200 m/s
C. Jawablah soal tantangan berikut dengan tepat.