BAB
PEMBAHASAN
A. Pengertian
Gelombang
Gelombang
laut merupakan salah satu contoh gelombang yang sering kita temui dalam
kehidupan sehari-hari. Selain gelombang laut, masih terdapat banyak contoh
lainnya. Ketika Anda melempar sebuah batu kecil pada permukaan air yang tenang,
akan muncul gelombang yang berbentuk lingkaran dan bergerak ke luar. Contoh
lain adalah gelombang yang merambat sepanjang tali yang terentang lurus bila
Anda menggerakan tali naik turun. Ketika kita berbicara mengenai gelombang,
kita tidak bisa mengabaikan getaran. Getaran dan gelombang mempunyai hubungan
yang erat sekali. Pokok bahasan getaran telah Anda pelajari di kelas XI.
Gelombang adalah suatu getaran yang merambat, dalam perambatannya
gelombang membawa energi. Dengan kata lain, gelombang merupakan getaran yang
merambat dan getaran sendiri merupakan sumber gelombang. Jadi, gelombang adalah
getaran yang merambat dan gelombang yang bergerak akan merambatkan energi
(tenaga).
Ketika kita melempar batu ke dalam genangan air yang tenang, gangguan yang kita
berikan menyebabkan partikel air bergetar atau berosilasi terhadap titik
setimbangnya. Perambatan getaran pada air menyebabkan adanya gelombang pada
genangan air tadi. Jika kita menggetarkan ujung tali yang terentang, maka
gelombang akan merambat sepanjang tali tersebut. Gelombang tali dan gelombang
air adalah dua contoh umum gelombang yang mudah kita saksikan dalam kehidupan
sehari-hari.
Ketika
kita melihat gelombang pada genangan air, seolah-olah tampak bahwa gelombang
tersebut membawa air keluar dari pusat lingkaran. Demikian pula, ketika Anda
menyaksikan gelombang laut bergerak ke pantai, mungkin Anda berpikir bahwa gelombang
membawa air laut menuju ke pantai. Kenyataannya bukan seperti itu. Sebenarnya
yang Anda saksikan adalah setiap partikel air tersebut berosilasi (bergerak
naik turun) terhadap titik setimbangnya. Hal ini berarti bahwa gelombang
tidak memindahkan air tersebut. Kalau gelombang memindahkan air, maka benda
yang terapung juga ikut bepindah. Jadi, air hanya berfungsi sebagai medium bagi
gelombang untuk merambat.
Pada
pertanyaan di atas juga mengemuka bahwa ketika Anda mandi di air laut, Anda
merasa merasa terhempas ketika diterpa gelombang laut. Hal ini terjadi
karena setiap gelombang selalu membawa energi dari satu tempat ke tempat yang
lain. Ketika mandi di laut, tubuh kita terhempas ketika diterpa gelombang laut
karena terdapat energi pada gelombang laut. Energi yang terdapat pada gelombang
laut bisa bersumber dari angin dan lainnya.
B. Jenis gelombang
Pada
penjelasan di atas, telah disebutkan beberapa contoh gelombang yang kita temui
dalam kehidupan sehari-hari. Walaupun terdapat banyak contoh gelombang dalam
kehidupan kita, secara umum hanya terdapat dua jenis gelombang saja, yakni gelombang
mekanik dan gelombang elektromagnetik. Pembagian jenis
gelombang ini didasarkan pada medium perambatan gelombang.
1.
Gelombang mekanik, yaitu gelombang yang perantaranya butuh medium. Misalnya:
gelombang air, gelombang bunyi, gelombang slinki, gelombang bunyi, gelombang
permukaan air, dan gelombang pada tali.
2.
Gelombang elektromagnetik, yaitu gelombang yang perambatannya tidak memerlukan
medium. Misalnya gelombang cahaya, cahaya, sinar ultra violet, infra
merah, gelombang radar, gelombang radio, gelombang TV, sinar – X, dan sinar
gamma (γ)
Sedangkan berdasarkan arah rambatan
dan getarannya, dibagi menjadi dua, yaitu gelombang transversal dan
longitudinal.
1. Gelombang transversal, yaitu gelombang yang arah rambatannya
tegak lurus dengan arah getarannya. Contoh gelombang transversal adalah
gelombang tali. Ketika kita menggerakan tali naik turun, tampak bahwa tali
bergerak naik turun dalam arah tegak lurus dengan arah gerak gelombang.
Perhatikan Gambar 1.1.
|
|
|
Gambar 1.1. Gelombang transversal pada tali
|
Ketika kita menggerakan tali naik
turun, tampak bahwa tali bergerak naik turun dalam arah tegak lurus dengan arah
gerak gelombang. Bentuk gelombang transversal tampak seperti pada Gambar
1.2.
|
|
|
Gambar 1.2. Bentuk gelombang Tranversal pada tali
|
Pada
Gambar 1.2, tampak bahwa gelombang merambat ke kanan pada bidang horisontal,
sedangkan arah getaran naik-turun pada bidang vertikal. Garis putus-putus yang
digambarkan di tengah sepanjang arah rambat gelombang menyatakan posisi
setimbang medium (misalnya tali atau air). Titik tertinggi gelombang
disebut puncak sedangkan titik terendah disebut lembah. Amplitudo
adalah ketinggian maksimum puncak atau kedalaman maksimum lembah, diukur dari
posisi setimbang. Jarak dari dua titik yang sama dan berurutan pada gelombang disebut
panjang gelombang (disebut lambda – huruf Yunani). Panjang gelombang
juga bisa juga dianggap sebagai jarak dari puncak ke puncak atau jarak dari
lembah ke lembah.
2. Gelombang longitudinal, yaitu gelombang yang arah
rambatannya sejajar dengan arah getarannya (misalnya gelombang slinki).
Gelombang yang terjadi pada slinki yang digetarkan, searah dengan membujurnya
slinki berupa rapatan dan regangan. Jarak dua rapatan yang berdekatan atau dua
regangan yang berdekatan disebut satu gelombang.
Contoh: getaran sinar gitar yang
dipetik, getaran tali yang digoyang-goyangkan pada salah satu ujungnya.
Perhatikan Gambar 1.3.
Gambar
1.3. Gelombang Longitudinal pada slinki
Pada
Gambar 1.3, tampak bahwa arah getaran sejajar dengan arah rambatan gelombang.
Serangkaian rapatan dan regangan merambat sepanjang pegas. Rapatan
merupakan daerah di mana kumparan pegas saling mendekat, sedangkan regangan
merupakan daerah di mana kumparan pegas saling menjahui. Jika gelombang
tranversal memiliki pola berupa puncak dan lembah, maka gelombang longitudinal
terdiri dari pola rapatan dan regangan. Panjang gelombang adalah jarak antara
rapatan yang berurutan atau regangan yang berurutan. Yang dimaksudkan di sini
adalah jarak dari dua titik yang sama dan berurutan pada rapatan atau regangan.
Salah
satu contoh gelombang logitudinal adalah gelombang suara di udara. Udara
sebagai medium perambatan gelombang suara, merapat dan meregang sepanjang arah
rambat gelombang udara.
Istilah-istilah pada gelombang
transversal
Jarak yang ditempuh getaran dalam
satu periode disebut panjang gelombang (λ).
|
|
|
Gambar 1.4. Panjang gelombang, amplitudo, simpul, dan
perut
|
Pada gelombang transversal, satu
gelombang terdiri atas 3 simpul dan 2 perut. Jarak antara dua simpul atau dua
perut yang berurutan disebut setengah panjang gelombang atau ½ λ.
Amplitudo (A) adalah nilai mutlak
simpangan terbesar yang dapat dicapai partikel.
Periode (T) adalah selang waktu yang
diperlukan untuk menempuh dua puncak berurutan atau jarak antara dua dasar
berurutan.
Istilah-istilah pada gelombang
longitudinal
Panjang
gelombang dari gelombang longitudinal. Karena panjang rapatan dan renggangan tidak
sama, maka panjang gelombang sebaiknya kita definisikan dengan istilah pusat
rapatan dan pusat renggangan. Perhatikan ilustrasi pada Gambar
1.5.
|
|
|
Gambar
1.5. panjang gelombang longitudinal
|
Pada
gelombang longitudinal, satu gelombang (1λ) terdiri dari 1 rapatan dan 1
renggangan. Panjang gelombang didefinisikan sebagai sebagai jarak antara dua
pusat rapatan yang berdekatan atau jarak antara dua pusat renggangan yang
berdekatan. Jarak antara pusat rapatan dan renggangan yang berdekatan adalah
setengah panjang gelombang atau ½ λ.
Sedangkan berdasarkan amplitudonya,
dibagi menjadi dua, yaitu gelombang berjalan dan gelombang stasioner.
1. Gelombang berjalan
yaitu gelombang yang amplitudonya tetap pada titik yang dilewatinya.
2. Gelombang stasioner yaitu
gelombang yang amplitudonya tidak tetap pada titik yang dilewatinya, yang terbentuk
dari interferensi dua buah gelombang datang dan pantul yang masing-masing
memiliki frekuensi dan amplitudo sama tetapi fasenya berlawanan.
|
|
|
|
Gambar
1. Gelombang berjalan ke kanan dengan titik asal getaran adalah titik O
Yaitu
gelombang berjalan
|
Gambar.1.7.
Gelombang berjalan ke kanan dengan cepat rambat v yaitu gelombang
stasioner
|
a. Dispersi
Gelombang
Ketika
Anda menyentakkan ujung tali naik-turun (setengah getaran), sebuah pulsa
transversal merambat melalui tali (tali sebagai medium). Sesungguhnya bentuk
pulsa berubah ketika pulsa merambat sepanjang tali, pulsa tersebar atau
mengalami dispersi (perhatikan Gambar 1.16). Jadi, dispersi gelombang adalah
perubahan bentuk gelombang ketika gelombang merambat suatu medium.
Gambar
1.16. Dalam suatu medium dispersi, bentuk gelombang
Berubah
begitu gelombang merambat
Kebanyakan
medium nyata di mana gelombang merambat dapat kita dekati sebagai medium non
dispersi. Dalam medium non dispersi, gelombang dapat mempertahankan
bentuknya. Sebagai contoh medium non dispersi adalah udara sebagai medium
perambatan dari gelombang bunyi..
Gelombang-gelombang
cahaya dalam vakum adalah nondispersi secara sempurna. Untuk cahaya putih
(polikromatik) yang dilewatkan pada prisma kaca mengalami dispersi sehngga
membentuk spektrum warna-warna pelangi. Apakah yang bertanggungjawab terhadap
dispersi gelombang cahaya ini? Tentu saja dispersi gelombang terjadi
dalam prisma kaca karena kaca termasuk medium dispersi untuk gelombang cahaya.
b. Pemantulan
gelombang lingkaran oleh bidang datar
Bagaimanakah
jika yang mengenai bidang datar adalah muka gelombang lingkaran? Gambar 1.17
menunjukkan pemantulan gelombang lingkaran sewaktu mengenai batang datar yang
merintanginya. Gambar 1.18 adalah adalah analisis dari Gambar 1.17.
Sumber gelombang datang adalah titik
O. Dengan menggunakan hukum pemantulan, yaitu sudut datang =sudut
pantul, kita peroleh bayangan O adalah I. Titik I
merupakan sumber gelombang pantul sehingga muka gelombang pantul adalah
lingkaran-lingkaran yang berpusat di I, seperti ditunjukkan pada gambar
1.18.
|
|
|
|
Gambar
1.17 Pemantulan gelombang Lingkaran oleh bidang datar
|
Gambar
1.18 Bayangan sumber gelombang datang O adalah I (sumber
gelombang pantul)
|
Contoh:
Sebuah pembangkit bola digetarkan
naik dan turun pada permukaan air dalam tangki riak dengan frekuensi tertentu,
menghasilkan gelombang lingkaran seperti pada Gambar 1.36. Suatu keping logam RQS
bertindak sebagai perintang gelombang. Semua muka gelombang pada Gambar 1.36
dihasilkan oleh pembangkit bola dalam waktu 0,6 s. Perintang keping logam
berjarak 0,015m dari sumber gelombang P. Hitung (a) panjang
gelombang, (b) frekuensi, dan (c) cepat rambat gelombang.Pembahasan:
(a) Jarak dua muka
gelombang yang berdekatan = 1λ.
Dengan demikian, jarak PQ =
3(1λ)
0,015 m = 3λ
λ = 0,005 m
(b) Selang waktu yang
diperlukan untuk menempuh dua muka gelombang yang berdekatan =1/T, dengan T
adalah periode gelombang. Gelombang datang (garis utuh) dari P ke Q menempuh
3T, sedangkan gelombang pantul (garis putus-putus) dari Q ke P menempu waktu 3T.
Jadi, selang waktu total = 3T + 3T
0,6 s = 6T
T = 0,1 s.
Frekuensi f adalah kebalikan
periode, sehingga:
f
= 1/(0,1s) = 10 Hz.
(c) Cepat rambat v = λf
= (0,005m)(10 Hz) = 0, 05 m/s
(c) Pembiasan Gelombang
Pada umumnya cepat rambat gelombang
dalam satu medium tetap. Oleh karena frekuensi gelombang selalu tetap, maka
panjang gelombang (λ=v/f) juga tetap untuk gelombang yang menjalar dalam
satu medium. Apabila gelombang menjalar pada dua medium yang jenisnya berbeda,
misalnya gelombang cahaya dapat merambat dari udara ke air. Di sini , cepat
rambat cahaya berbeda. Cepat rambat cahaya di udara lebih besar daripada cepat
rambat cahaya di dalam air. Oleh karena (λ=v/f), maka panjang gelombang
cahaya di udara juga lebih besar daripada panjang gelombang cahaya di dalam
air. Perhatikan λ sebanding dengan v. Makin besar nilai v,
maka makin besar nilai λ, demikian juga sebaliknya.
Perubahan panjang gelombang dapat
juga diamati di dalam tangki riak dengan cara memasang keping gelas
tebal pada dasar tangki sehingga tangki riak memiliki dua kedalaman air yang
berbeda, dalam dan dangkal, seperti ditunjukkan pada Gambar 1.19. Pada gambar
tampak bahwa panjang gelombang di tempat yang dalam lebih besar daripada
panjang gelombang di tempat yang dangkal (λ1 > λ2).
Oleh karena v=λf, maka cepat rambat gelombang di tempat yang dalam lebih
besar daripada di tempat yang dangkal (v1 > v2).
Gambar
1.19. Panjang gelombang di tempat yang dalam lebih besar daripada panjang
gelombang di tempat yang dangkal (λ1 > λ2)
Perubahan panjang gelombang
menyebabkan pembelokan gelombang seperti diperlihatkan pada foto pembiasan
gelombang lurus sewaktu gelombang lurus mengenai bidang batas antara tempat
yang dalam ke tempat yang dangkal dalam suatu tangki riak Pembelokan gelombang
dinamakan pembiasan.
Diagram pembiasan ditunjukkan pada
Gambar 1.20. Mula-mula, muka gelombang datang dan muka gelombang bias dilukis
sesuai dengan foto. Kemudian sinar datang dan sinar bias dilukis sebagai garis
yang tegaklurus muka gelombang datang dan bias.
Gambar
1.20. Diagram pembiasan
Selanjutnya, garis normal dilukis.
Sudut antara sinar bias dan garis normal disebut sudut bias (diberi lambang r).
Pada Gambar 1.20 tampak bahwa sudut bias di tempat yang dangkal lebih kecil
daripada sudut datang di tempat yang dalam (r < i). Dapat disimpulkan
bahwa sinar datang dari tempat yang dalam ke tempat yang dangkal sinar
dibiaskan mendekati garis normal (r < i). Sebaliknya, sinar datang
dari tempat yang dangkal ke tempat yang dalam dibiaskan menjauhi garis normal (r>i).
(d) Difraksi Gelombang
Di dalam suatu medium yang sama,
gelombang merambat lurus. Oleh karena itu, gelombang lurus akan merambat ke
seluruh medium dalam bentuk gelombang lurus juga. Hal ini tidak berlaku bila
pada medium diberi penghalang atau rintangan berupa celah. Untuk ukuran celah
yang tepat, gelombang yang datang dapat melentur setelah melalui celah
tersebut. Lenturan gelombang yang disebabkan oleh adanya penghalang berupa
celah dinamakan difraksi gelombang.
Jika penghalang celah yang diberikan
oleh lebar, maka difraksi tidak begitu jelas terlihat. Muka gelombang yang
melalui celah hanya melentur di bagian tepi celah, seperti ditunjukkan pada gambar
1.22. Jika penghalang celah sempit, yaitu berukuran dekat dengan orde panjang
gelombang, maka difraksi gelombang sangat jelas. Celah bertindak sebagai
sumber gelombang berupa titik, dan muka gelombang yang melalui celah
dipancarkan berbentuk lingkaran-lingkaran dengan celah tersebut sebagai
pusatnya seperti ditunjukkan pada gambar 1.23.
|
|
|
|
Gambar
1.22 Pada celah lebar, hanya muka gelombang pada tepi celah saja melengkung
|
Gambar
1.23 Pada celah sempit, difraksi gelombang tampak jelas.
|
(e) Interferensi Gelombang
Jika pada suatu tempat bertemu dua
buah gelombang, maka resultan gelombang di tempat tersebut sama dengan jumlah
dari kedua gelombang tersebut. Peristwa ini di sebut sebagai prinsip superposisi
linear. Gelombang-gelombang yang terpadu akan mempengaruhi medium. Nah,
pengaruh yang ditimbulkan oleh gelombang-gelombang yang terpadu tersebut
disebut interferensi gelombang.
Ketika mempelajari gelombang
stasioner yang dihasilkan oleh superposisi antara gelombang datang dan
gelombang pantul oleh ujung bebas atau ujung tetap, Anda dapatkan bahwa pada
titik-titik tertentu, disebut perut, kedua gelombang saling memperkuat
(interferensi konstruktif), dan dihasilkan amplitudo paling
besar, yaitu dua kali amplitudo semuala. Sedangkan pada titik-titik tertentu,
disebut simpul, kedua gelombang saling memperlemah atau meniadakan
(interferensi destruktif), dan dihasilkan amplitudo nol.
Dengan menggunakan konsep fase,
dapat kita katakan bahwa interferensi konstruktif (saling
menguatkan) terjadi bila kedua gelombang yang berpadu memiliki fase yang sama.
Amplitudo gelombang paduan sama dengan dua kali amplitudo tiap gelombang.
Interferensi destruktif (saling meniadakan) terjadi bila kedua gelombang yang
berpadu berlawanan fase. Amplitudo gelombang paduan sama dengan nol.
Interferensi konstruktif dan destruktif mudah dipahami dengan menggunakan
ilustrasi pada Gambar
1.24.
Gambar
1.24. Interferensi Konstruktif
(f) Polarisasi Gelombang
Pemantulan, pembiasan, difraksi, dan
interferensi dapat terjadi pada gelombang tali (satu dimensi), gelombang
permukaan air (dua dimensi), gelombang bunyi dan gelombang cahaya (tiga
dimensi). Gelombang tali, gelombang permukaan air, dan gelombang cahaya adalah
gelombang transversal, sedangkan gelombang bunyi adalah gelombang longitudinal.
Nah, ada satu sifat gelombang yang hanya dapat terjadi pada gelombang
transversal, yaitu polarisasi. Jadi, polarisasi gelombang tidak
dapat terjadi pada gelombang longitudinal, misalnya pada gelombang bunyi.
Fenomena polarisasi cahaya ditemukan
oleh Erasmus Bhartolinus pada tahun 1969. Dalam fenomena polarisasi cahaya,
cahaya alami yang getarannya ke segala arah tetapi tegak lurus terhadap arah
merambatnya (gelombang transversal) ketika melewati filter polarisasi, getaran
horizontal diserap sedang getaran vertikal diserap sebagian (lihat Gambar
1.25). Cahaya alami yang getarannya ke segala arah di sebut cahaya tak
terpolarisasi, sedang cahaya yang melewati polaroid hanya memiliki getaran
pada satu arah saja, yaitu arah vertikal, disebut cahaya terpolarisasi
linear.
Gambar
1.25. Polarisasi cahaya pada polaroid
DAFTAR
PUSTAKA
Alonso, M. dan Finn,
E.D. 1980. Fundamental
University Physics. New York:
Addison–WesleyLongman.
Beiser, Arthur. 1999. Konsep Fisika Modern
(terjemahan). Jakarta: Erlangga.
Budikase, E, dkk,
1987. Fisika
Untuk SMU . Jakarta: Departemen Pendidikan dan Kebudayaan.
Bueche, Fredrick, J.
1999.Fisika. Jakarta: ErlanggaHaliday, David
dan Resnick, Robert. 1990.
Fisika (terjemahan). Jakarta: Erlangga.
Haliday, David dan
Resnick, Robert. 1990.Fisika Modern (terjemahan). Jakarta: Erlangga.
http:
//en.wikipedia.org/wikihttp: //www.chem-is-try.org/?sect=artikel&ext=35
http://www.infonuklir.com/tips/tipskes.htmhttp: //zaki.web.ugm.ac.id/webIk Gie, Tan dkk. 1999.
Fisika Modern
, Jakarta: Departemen
Pendidikan dan Kebudayaan.Krane, Kenneth, S. 1992.
Fisika Modern
(terjemahan)
. Jakarta: Penerbit
Universitas Indonesia.Sears, Francis, W.
1984.
Fisika Untuk Universitas
(terjemahan)
. Bandung: Bina
Cipta.Suratman, 2001.
Introduksi Proteksi
Radiasi Bagi Siswa/Mahasiswa Praktek.
Yogyakarta:Litbang
Maju Batan.Surya, Yohanes. 1996.
Olimpiade Fisika.
Jakarta: Primatika
Cipta Ilmu.Sutrisno. 1986.
Elektronika II.
Jakarta: Karunika.Tipler, Paul, A. 2001.
Fisika Untuk
Sains dan Teknik (terjemahan)
, Jakarta:
Erlangga.Woodford, Chris. 2006.
Seri Kegiatan Sains:
Bunyi dan Pendengaran (terjemahan)
, Bandung:Pakar
Raya. ______. 2000.
Panduan Percobaan
Fisika
. Jakarta: Departemen
Pendidikan Nasional
- energi potensial
- energi kinetik/kinetis
- energi panas
- energi air
- energi batu bara
- energi minyak bumi
- energi listrik
- energi matahari
- energi angin
- energi kimia
- energi nuklir
- energi gas bumi
- energi ombak dan gelombang
- energi minyak bumi
- energi mekanik/mekanis
- energi cahaya
- energi listrik
- dan lain sebagainya
A. Energi potensial atau Energi Diam
Energi potensial adalah energi yang dimiliki suatu benda akibat adanya pengaruh tempat atau kedudukan dari benda tersebut. Energi potensial disebut juga dengan energi diam karena benda yang dalam keaadaan diam dapat memiliki energi. Jika benda tersebut bergerak, maka benda itu mengalami perubahan energi potensial menjadi energi gerak. Contoh misalnya seperti buah kelapa yang siap jatuh dari pohonnya, cicak di plafon rumah, dan lain sebagainya.
0 komentar:
Post a Comment