Gelombang – Konsep, jenis, bagian dan cara rambatnya

Fisika

Data Relevan:

  1. Gelombang Mekanik: Gelombang mekanik adalah gelombang yang membutuhkan medium untuk merambat. Contohnya adalah gelombang suara dan gelombang air.
  2. Gelombang Elektromagnetik: Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang dapat merambat di ruang hampa karena terdiri dari medan listrik dan medan magnet yang saling terkait. Contohnya adalah gelombang cahaya, gelombang radio, dan sinar-X.
  3. Panjang Gelombang: Panjang gelombang adalah jarak antara dua titik yang berurutan pada gelombang yang memiliki fase yang sama. Satuan umumnya adalah meter (m).
  4. Frekuensi: Frekuensi adalah jumlah lengkung gelombang yang melewati titik tertentu dalam satu detik. Satuan umumnya adalah hertz (Hz).
  5. Amplitudo: Amplitudo adalah simpangan maksimum partikel dalam gelombang dari posisi keseimbangan mereka.
  6. Kecepatan Perambatan: Kecepatan perambatan gelombang adalah jarak yang ditempuh oleh gelombang dalam satu waktu tertentu.

Penjelasan:
Gelombang adalah perambatan energi atau informasi melalui medium atau ruang tanpa perpindahan massa secara keseluruhan. Mereka dapat ditemukan dalam berbagai bentuk dan memiliki karakteristik khusus yang membedakan satu gelombang dari yang lain.

Gelombang mekanik adalah gelombang yang membutuhkan medium untuk merambat. Misalnya, gelombang suara merambat melalui medium seperti udara, air, atau padatan. Gelombang air juga merupakan contoh gelombang mekanik yang merambat melalui medium air.

Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang dapat merambat di ruang hampa karena terdiri dari medan listrik dan medan magnet yang saling terkait. Contohnya adalah gelombang cahaya, gelombang radio, dan sinar-X. Gelombang elektromagnetik memiliki sifat dualistik, yaitu dapat berperilaku sebagai partikel (foton) dan gelombang.

Panjang gelombang adalah jarak antara dua titik yang berurutan pada gelombang yang memiliki fase yang sama. Panjang gelombang dapat bervariasi dari sangat pendek seperti sinar gamma hingga sangat panjang seperti gelombang radio. Frekuensi adalah jumlah lengkung gelombang yang melewati titik tertentu dalam satu detik. Semakin tinggi frekuensi, semakin pendek panjang gelombangnya.

Amplitudo menggambarkan simpangan maksimum partikel dalam gelombang dari posisi keseimbangan mereka. Semakin besar amplitudo, semakin besar energi yang dibawa oleh gelombang. Kecepatan perambatan gelombang adalah jarak yang ditempuh oleh gelombang dalam satu waktu tertentu. Kecepatan gelombang dapat berbeda-beda tergantung pada medium yang dilaluinya.

Gelombang memiliki peran penting dalam berbagai aspek kehidupan. Gelombang suara memungkinkan kita untuk berkomunikasi dan mendengar suara. Gelombang elektromagnetik memainkan peran penting dalam komunikasi nirkabel, seperti radio dan telepon seluler, serta dalam teknologi seperti pemindai MRI yang digunakan dalam bidang medis.

Sumber Daya:

  1. “Fisika Dasar untuk Sains dan Teknik” oleh Raymond A. Serway dan John W. Jewett Jr.
  2. “Gelombang dan Optika” oleh Suyanto
  3. “Buku Guru Fisika SMA/MA Kelas XI” oleh DirektoratPembinaan Sekolah Menengah Atas
  4. “https://id.wikipedia.org/wiki/Gelombang” – Artikel Wikipedia tentang gelombang.
  5. “https://www.khanacademy.org/science/physics” – Khan Academy, sumber belajar fisika online yang menyediakan materi tentang gelombang.

Gelombang adalah perambatan energi atau informasi melalui medium atau ruang tanpa perpindahan massa secara keseluruhan. Gelombang dapat ditemukan dalam berbagai bentuk, seperti gelombang suara, gelombang air, gelombang elektromagnetik, dan masih banyak lagi. Mereka dapat digambarkan oleh karakteristik seperti panjang gelombang, frekuensi, amplitudo, dan kecepatan perambatan. Gelombang memiliki peran penting dalam berbagai aspek kehidupan, dari komunikasi hingga ilmu pengetahuan.

Gelombang muncul karena osilasi dan getaran materi.

Apa itu gelombang?

Dalam fisika, perambatan energi (dan bukan massa) di ruang angkasa akibat gangguan beberapa sifat fisiknya, seperti massa jenis, tekanan, medan listrik, atau medan magnet, dikenal dengan istilah gelombang. Fenomena ini dapat terjadi di ruang kosong atau di ruang yang berisi materi (udara, air, tanah, dll).

Gelombang dihasilkan sebagai konsekuensi dari osilasi dan getaran materi, yang merambat dalam waktu seperti yang dijelaskan oleh Teori Gelombang , cabang fisika yang bertanggung jawab untuk memahami fenomena ini, yang sangat umum terjadi di alam semesta.

Menurut asal muasal gelombang atau sifat medium yang dilaluinya, pengaruh kemunculan dan karakteristiknya akan bergantung. Jadi, kita dapat berbicara tentang gelombang cahaya, gelombang suara, dll., yang masing-masing memiliki sifat fisik dan frekuensi yang berbeda, antara lain bergantung pada media perambatannya dan berapa banyak energi yang diangkutnya.

Beberapa gelombang, seperti gelombang suara, tidak dapat diangkut dalam ruang hampa; mereka memerlukan media fisik. Lainnya, seperti gelombang elektromagnetik, dapat melakukannya dengan sempurna dan cepat: beginilah cara kerja satelit buatan yang mengirimkan informasi kembali ke Bumi menggunakan gelombang mikro.

Lihat juga: Medan gravitasi

Pengertian Gelombang

Gelombang adalah osilasi atau getaran yang bergerak melalui ruang atau medium. Gelombang dapat dibedakan berdasarkan cara mereka merambat dan jenis energi yang mereka bawa. Secara umum, gelombang membawa energi dan informasi dari satu tempat ke tempat lain.

Jenis gelombang

Gelombang gravitasi adalah perubahan ruang-waktu.

Kita dapat mengklasifikasikan gelombang berdasarkan kriteria yang berbeda.

Menurut media penyebarannya :

  • gelombang mekanik. Mereka memerlukan media elastis (cair, gas atau padat) dan kondisi suhu dan tekanan tertentu, agar dapat merambat secara efektif. Misalnya: gelombang bunyi yang merambat melalui udara atau air.
  • Gelombang elektromagnetik. Mereka tidak memerlukan media karena dapat merambat dalam ruang hampa. Misalnya: ringan.
  • Gelombang gravitasi. Perubahan ruang-waktu (baru-baru ini dikonfirmasi oleh sains).

Menurut periodisitasnya :

  • Gelombang periodik. Mereka menghadirkan siklus yang berulang.
  • Gelombang non-periodik. Mereka mempunyai siklus yang tidak teratur.

Sesuai dengan dimensinya :

  • Gelombang satu dimensi. Mereka tersebar di satu dimensi dalam ruang.
  • Gelombang dua dimensi. Mereka menyebar melalui dua dimensi dan juga sering disebut dangkal.
  • Gelombang tiga dimensi. Mereka menyebar dalam tiga dimensi dan biasa disebut bola .

Menurut pergerakan medium :

  • Gelombang memanjang. Partikel-partikel medium bergerak searah dengan arah rambat gelombang.
  • Gelombang transversal. Partikel-partikel tersebut bergetar tegak lurus terhadap arah rambat gelombang.

Bagian dari gelombang

Gelombang terdiri dari bagian-bagian berikut:

  • Puncak. Ini adalah titik maksimum dalam undulasi.
  • Lembah. Ini adalah titik terendah dari suatu gelombang (kebalikan dari puncaknya).
  • Periode. Ini adalah waktu yang dibutuhkan gelombang untuk berpindah dari satu puncak ke puncak berikutnya, yaitu berulang. Itu diwakili oleh huruf T.
  • Amplitudo. Ini mewakili variasi maksimum perpindahan, jarak vertikal antara puncak dan titik tengah gelombang. Itu diwakili oleh huruf A.
  • Frekuensi. Ini adalah berapa kali gelombang berulang dalam satuan waktu tertentu, oleh karena itu dihitung berdasarkan rumus f = 1/T . Dilambangkan dengan huruf f.
  • Panjang gelombang. Ini adalah jarak antara dua puncak bergelombang yang berurutan. Dilambangkan dengan simbol λ (lamda).
  • Siklus. Ini adalah undulasi yang lengkap, dari awal hingga akhir.

Sifat-Sifat Gelombang

  1. Panjang Gelombang (λ):
    • Panjang gelombang adalah jarak antara dua titik yang berurutan pada fase yang sama dalam gelombang, seperti puncak ke puncak atau lembah ke lembah.
  2. Frekuensi (f):
    • Frekuensi adalah jumlah osilasi atau gelombang yang melewati titik tertentu dalam satu detik. Satuan frekuensi adalah Hertz (Hz).
  3. Amplitudo:
    • Amplitudo adalah besar maksimum dari gangguan atau getaran dari posisi keseimbangan. Amplitudo menentukan energi gelombang.
  4. Kecepatan Gelombang (v):
    • Kecepatan gelombang adalah laju perambatan gelombang melalui medium. Kecepatan gelombang tergantung pada jenis gelombang dan sifat mediumnya.
  5. Perioda (T):
    • Perioda adalah waktu yang diperlukan untuk satu siklus lengkap gelombang. Perioda berhubungan invers dengan frekuensi (T = 1/f).
  6. Interferensi:
    • Interferensi adalah fenomena di mana dua atau lebih gelombang bertemu dan berinteraksi, menghasilkan pola baru. Interferensi dapat konstruktif (meningkatkan amplitudo) atau destruktif (mengurangi amplitudo).
  7. Difraksi:
    • Difraksi adalah pembelokan gelombang ketika melewati celah atau rintangan. Difraksi lebih jelas terlihat ketika ukuran celah atau rintangan sebanding dengan panjang gelombang.
  8. Refraksi:
    • Refraksi adalah perubahan arah perambatan gelombang ketika memasuki medium yang berbeda dengan kecepatan gelombang yang berbeda.

Bagaimana gelombang merambat?

Gelombang elektromagnetik tidak memerlukan media material untuk merambat.

Gelombang biasanya membutuhkan media material untuk merambat, meskipun ada juga yang dapat melakukannya dengan sempurna dalam ruang hampa (tergantung pada sifat gelombangnya).

Misalnya, gelombang elektromagnetik, yang merupakan osilasi medan listrik dan magnet dan merambat dengan kecepatan cahaya, tidak memerlukan media material untuk merambat.

Di sisi lain, gelombang mekanik memerlukan media fisik untuk merambat, seperti air, logam, atau udara. Misalnya ketika kita melempar batu ke dalam kolam, batu tersebut menimbulkan gelombang yang merambat melalui air.

Aplikasi Gelombang dalam Kehidupan Sehari-Hari dan Teknologi

  1. Komunikasi:
    • Gelombang radio digunakan dalam berbagai aplikasi komunikasi, termasuk siaran radio, televisi, dan komunikasi seluler. Gelombang mikro digunakan dalam komunikasi satelit dan jaringan Wi-Fi.
  2. Medis:
    • Gelombang ultrasonik digunakan dalam pencitraan medis (ultrasonografi) untuk melihat organ dalam tubuh. Gelombang elektromagnetik seperti sinar-X dan sinar gamma digunakan dalam diagnosis dan pengobatan kanker.
  3. Navigasi:
    • Gelombang sonar digunakan dalam navigasi kapal selam dan penentuan kedalaman laut. Gelombang radar digunakan dalam navigasi pesawat dan sistem penghindaran tabrakan.
  4. Penerangan dan Penglihatan:
    • Cahaya tampak adalah gelombang elektromagnetik yang memungkinkan kita melihat. Teknologi seperti laser digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk pembacaan barcode, operasi mata, dan komunikasi serat optik.
  5. Energi:
    • Gelombang laut dapat digunakan sebagai sumber energi terbarukan melalui teknologi pembangkit listrik tenaga gelombang.
  6. Seismologi:
    • Gelombang seismik digunakan untuk mempelajari struktur internal bumi dan mendeteksi gempa bumi. Informasi yang diperoleh dari gelombang seismik membantu dalam mitigasi bencana dan eksplorasi sumber daya alam.

Referensi

  1. Halliday, D., Resnick, R., & Walker, J. (2013). Fundamentals of Physics. Wiley.
  2. Serway, R. A., & Jewett, J. W. (2013). Physics for Scientists and Engineers. Cengage Learning.
  3. Young, H. D., & Freedman, R. A. (2012). University Physics with Modern Physics. Pearson.
  4. Tipler, P. A., & Mosca, G. (2007). Physics for Scientists and Engineers. W.H. Freeman and Company.
  5. French, A. P. (1971). Vibrations and Waves. Norton.

FAQs tentang Gelombang

1. Apa itu gelombang?

Gelombang adalah perambatan energi atau getaran melalui suatu medium atau ruang hampa. Gelombang dapat berupa gelombang mekanik, seperti gelombang suara dan gelombang air, atau gelombang elektromagnetik, seperti gelombang cahaya dan gelombang radio.

2. Apa yang menyebabkan terjadinya gelombang?

Gelombang terjadi ketika ada sumber energi yang menghasilkan getaran atau gangguan pada medium. Medium ini kemudian mentransmisikan energi tersebut dengan merambatkan getaran dari satu tempat ke tempat lain.

3. Apa perbedaan antara gelombang transversal dan gelombang longitudinal?

Perbedaan antara gelombang transversal dan gelombang longitudinal adalah:

  • Gelombang transversal: Gelombang transversal adalah gelombang yang arah getarannya tegak lurus terhadap arah perambatan energi. Contoh gelombang transversal adalah gelombang pada tali yang digoyangkan secara horizontal.
  • Gelombang longitudinal: Gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah getarannya sejajar dengan arah perambatan energi. Contoh gelombang longitudinal adalah gelombang suara, di mana partikel-partikel udara bergetar sejalan dengan arah perambatan suara.

4. Apa yang dimaksud dengan frekuensi dan amplitudo dalam gelombang?

  • Frekuensi: Frekuensi gelombang adalah jumlah siklus atau getaran yang terjadi dalam satu detik. Satuan frekuensi adalah hertz (Hz), yang merupakan jumlah siklus per detik. Semakin tinggi frekuensi, semakin cepat gelombang bergetar.
  • Amplitudo: Amplitudo gelombang adalah jarak maksimum partikel dalam medium yang bergerak dari posisi kesetimbangan mereka saat gelombang melewati. Amplitudo menggambarkan energi atau kekuatan gelombang. Semakin besar amplitudo, semakin kuat gelombang tersebut.

5. Apa yang dimaksud dengan panjang gelombang?

Panjang gelombang adalah jarak antara dua titik yang berurutan dalam gelombang yang memiliki fase yang sama. Panjang gelombang umumnya diukur dari puncak gelombang (crest) ke puncak gelombang berikutnya atau dari lembah gelombang (trough) ke lembah gelombang berikutnya. Satuan panjang gelombang adalah meter (m).

6. Apa aplikasi gelombang dalam kehidupan sehari-hari?

Gelombang memiliki beragam aplikasi dalam kehidupan sehari-hari, antara lain:

  • Penggunaan gelombang radio untuk komunikasi nirkabel, seperti siaran radio dan televisi.
  • Penggunaan gelombang mikro untuk pemanasan makanan dalam oven mikro.
  • Penggunaan gelombang suara dalam sistem telepon dan alat komunikasi lainnya.
  • Penggunaan gelombang cahaya dalam teknologi optik, seperti kacamata, lensa, dan mikroskop.
  • Penggunaan gelombang ultrasonik dalam bidang medis, seperti USG (ultrasonografi) dan terapi fisik.