Teori Gelombang

Pengertian Gelombang

Gelombang adalah getaran yang merambat dan membawa energi tanpa memindahkan materi.

Contoh:

• Ombak laut → energi berpindah melalui media air, sementara molekul airnya hanya naik-turun
• Gelombang bunyi → energi berpindah melalui udara, sedangkan molekul-molekul udara hanya bergetar
• Gelombang cahaya → energi merambat tanpa memerlukan media perambatan

Jenis-Jenis Gelombang

A. Berdasarkan Media Perambatannya

1) Gelombang Mekanik

Gelombang mekanik adalah gelombang yang memerlukan media untuk merambat.

Contoh:

• Gelombang bunyi
• Gelombang air
• Gelombang pada tali

2) Gelombang Elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang tidak memerlukan media untuk merambat. Gelombang elektromagnetik ini memiliki kecepatan rambatan 300.000.000 m/s.

Contoh:

• Cahaya tampak (cahaya matahari, cahaya lampu, dan lainnya)
• Gelombang radio
• Sinar-X

B. Berdasarkan Arah Getar terhadap Arah Rambat

1) Gelombang Transversal

Yaitu gelombang yang arah getarnya tegak lurus terhadap arah rambatnya.

Contoh:

• Gelombang pada tali
• Gelombang cahaya

Ciri gelombang transversal:

• Memiliki puncak dan lembah

2) Gelombang Longitudinal

Yaitu gelombang yang arah getarnya sejajar/searah dengan arah rambatnya.

Contoh:

• Gelombang bunyi
• Getaran pada pegas

Ciri gelombang longitudinal:

• Memiliki rapatan dan renggangan

C. Berdasarkan Bentuk Perambatannya

• Gelombang berjalan → gelombang yang menjadi media perpindahan energi
• Gelombang stasioner → energi tidak berpindah (misalnya senar gitar)

 

Besaran-Besaran Gelombang

Besaran	Simbol	Satuan
Amplitudo	A	meter (m)
Panjang gelombang	λ	meter (m)
Periode	T	sekon (s)
Frekuensi	f	Hz
Cepat rambat	v	m/s

 

Rumus Penting Gelombang

Beda Fase Gelombang

Pengertian Fase

Fase menunjukkan keadaan getaran suatu titik pada gelombang.

Dua titik dikatakan:

• Se-fase → beda fase kedua titik itu = 0 atau kelipatan 2π
• Berlawanan fase → beda fase kedua titik itu = π

Rumus Beda Fase:

Keterangan:

• Δφ = beda fase (rad)
• Δx = jarak dua titik (m)
• λ = panjang gelombang (m)

Contoh Soal:

Dua titik pada gelombang berjarak 0,5 m. Jika panjang gelombangnya 2 m, tentukan beda fasenya!

Penyelesaian:

Prinsip-Prinsip Gelombang

A. Prinsip Superposisi

Jika dua gelombang bertemu, maka simpangan total kedua gelombang sama dengan  jumlah simpangan masing-masing.

B. Interferensi Gelombang

1) Interferensi Konstruktif

Pertemuan dua gelombang di mana gelombang-gelombang itu saling menguatkan.

Syarat:

2) Interferensi Destruktif

Pertemuan dua gelombang di mana gelombang-gelombang itu saling melemahkan.

Syarat:

C. Pemantulan Gelombang

• Pada ujung tetap → gelombang terbalik
• Pada ujung bebas → gelombang tidak terbalik

D. Pembiasan Gelombang

Pembiasan gelombang adalah terjadinya perubahan arah dan cepat rambat gelombang saat masuk medium berbeda.

 

Gelombang Bunyi

Pengertian

Gelombang bunyi adalah gelombang mekanik longitudinal yang dapat didengar oleh telinga manusia. Frekuensi bunyi yang dapat didengar manusia adalah 20 Hz – 20.000 Hz.

Cepat Rambat Bunyi

Dalam udara:

T = suhu udara (°C)

Intensitas dan Taraf Intensitas

Taraf intensitas:

Efek Doppler

Pengertian

Efek Doppler adalah perubahan frekuensi bunyi yang terdengar akibat adanya gerak relatif antara sumber bunyi dan pendengar.

Contoh:

• Sirine mobil polisi yang mendekat terdengar lebih tinggi, sementara saat mobil itu menjauh terdengar lebih rendah.

Rumus Efek Doppler

Keterangan:

• f' = frekuensi terdengar
• f = frekuensi sumber
• v = cepat rambat bunyi
• vp = kecepatan pendengar
• vs = kecepatan sumber

Contoh Soal:

Sebuah sirine mobil tentara memancarkan bunyi 500 Hz. Mobil tentara itu bergerak mendekati pendengar dengan kecepatan 20 m/s. Cepat rambat bunyi di udara 340 m/s. Tentukan frekuensi yang terdengar!

Penyelesaian:

Contoh Soal Gelombang:

Soal 1:

Sebuah gelombang memiliki panjang gelombang 2 m dan frekuensi 5 Hz. Tentukan cepat rambatnya!

Jawab:

Soal 2:

Gelombang bunyi merambat di udara bersuhu 30°C. Hitung cepat rambatnya!

Jawab:

Ringkasan Penting

✔ Gelombang membawa energi yang berpindah
✔ Bunyi adalah gelombang longitudinal
✔ Efek Doppler terjadi karena gerak relatif
✔ Hubungan utama gelombang:

Latihan Soal

1. Sebuah gelombang memiliki frekuensi 50 Hz. Jika panjang 2 gelombang adalah 40 cm, berapa kecepatan gelombang?

2. Seseorang mendengar bunyi pada frekuensi 400 Hz. Jika kecepatan rambat bunyi adalah 340 m/s, berapa panjang gelombang bunyi itu?

3. Pemancar radar memancarkan gelombang radar yang panjang gelombangnya 3,4 cm, dengan kecepatan rambatan 3 x 10⁸ m/s. Berapa frekuensi gelombang radar itu?

4. Sebuah gelombang merambat di tali. Jika dalam 4 sekon terjadi 20 gelombang, berapa periode gelombang itu?

5. Sebuah pemancar radio membutuhkan waktu 0,001 sekon untuk memancarkan 100 gelombang penuh. Berapa frekuensi gelombang radio tersebut?

6. Dari soal nomor 5 di atas, jika kecepatan rambat gelombang radio adalah 3 x 10⁸ m/s, berapa panjang gelombangnya?

7. Sebuah antenna radar memancarkan gelombang radar dengan frekuensi 100 MHz dan kecepatan rambat gelombangnya 3 x 10⁸ m/s. Berapa periode gelombang radar itu?

8. Mobil tentara memancarkan sirine berfrekuensi 1 Khz. Jika mobil itu mendekati seorang pengamat yang diam dengan kecepatan 20 m/s. Jika kecepatan bunyi di udara 340 m/s, berapa frekuensi sirine yang didengar orang itu?

9. Dari soal nomor 8 di atas, jika orang tersebut juga bergerak mendekati mobil tentara dengan kecepatan 10 m/s, berapa frekuensi sirine yang didengarnya?

10. Masih dari soal nomor 8, jika orang itu bergerak menjauhi mobil tentara dengan kecepatan 20 m/s, berapa frekuensi sirine yang didengarnya?