Gelombang Mekanik Gelombang mekanik adalah suatu gangguan yang berjalan melalui beberapa material atau zat yang dinamakan medium untuk gelombang itu. Gelombang berdasarkan arah getarnya dikelompokkan menjadi dua Gelombang Transversal, Yaitu gelombang yang arah getarnya tegak lurus terhadap arahperambatannya Gelombang longitudinal, yaitu gelombang yang arah getarnya sejajar dengan arah perambatannya

Gelombang Transfersal dan Longitudinal Gambar 1. (a) gelombang transversal pada pegas (b) gelombang longitudinal pada pegas Gambar 2. Tangan menggerakkan dawai ke atas dan kemudian kembali, menghasilkan gelombang transversal

Gelombang Periodik Gelombang transversal pada dawai yang diregangkan adalah salah satu contoh pulsa gelombang. Jika partikel dalam dawai mengalami gerak periodik sewaktu gelombang tersebut merambat, maka gelombang tersebut dinamakan gelombang periodik. Gelombang periodik periodik dengan gerak harmonik sederhana di dalamnya dinamakan gelombang sinusoida.

Untuk gelombang periodik, pola gelombang nya akan terus berulang Untuk gelombang periodik, pola gelombang nya akan terus berulang. Panjang dari satu pola gelombang lengkap adalah jarak dari satu puncak ke puncak berikutnya atau dari satu lembah ke lembah lainnya. Jarak ini disebut panjang gelombang. Pola gelombang itu berjalan dengan laju konstan v dan bergerak maju sejauh satu panjang gelombang dalam selang waktu satu periode.

Laju penjalaran gelombang hanya ditentukan oleh sifat-sifat medium, panjang gelombang ditentukan oleh frekuensi sumber. Semakin besar frekuensi, semakin kecil panjang gelombang. Fungsi sinus yang menggambarkan simpangan yang ditunjukkan dalam gambar 1 adalah. Gambar 2. Gerak satu dimensi gelombang sinusoida dengan kecepatan ke arah kanan.

Bilangan gelombang berhubungan dengan panjang gelombang. Fungsi gelombang untuk gelombang yang menjalar dengan laju v ke kanan ditulis Nilai ω merupakan frekuensi sudut. Atau seperti materi sebelumnya nilai frekuensi sudut dapat diketahui melalui Fungsi gelombang yang dinyatakan dalam λ dan T dapat ditulis

Latihan Fungsi gelombang untuk tali suatu gelombang harmonik pada tali adalah Dengan y dan x dalam meter dan t dalam sekon. Hitung amplitudo, panjang gelombang, frekuensi, periode dan laju gelombang.

Secara umum persamaan simpangan getaran di suatu titik pada tali yang berjarak x dari asal getaran dapat dinyatakan oleh

Berdasarkan uraian tentang persamaan simpangan gelombang ada cara untuk menentukan persamaan mana yang harus digunakan Normalnya nyatakan persamaan simpangan gelombang tersebut dengan koefisien A bertanda positif. Namun, ada kalanya diperlukan geometri –θ= -sin θ Apabila koefisien x bertanda berbeda dengan koefisien t, maka gelombang merambat ke arah sumbu x positif (ke kanan); tetapi apabila koefisien x sama tandanya dengan koefisien t, maka gelombang ke arah sumbu x negatif Apabila titik asal pertama kali digetarkan ke atas, maka koefisien t bertanda positif; tetapi bila titik asal pertama kali digetarkan ke bawah, maka koefisien t bertanda negatif.

Kecepatan getaran partikel di titik P adalah turunan pertama simpangan di titik P terhadap waktu. Percepatan getaran partikel di titik P adalah turunan pertama kecepatan getar di titik P terhadap waktu

Sudut fase, fase, dan beda fase Perhatikan persamaan gelombang berjalan berikut Besar sudut dalam fungsi sinus, yaitu disebut sudut fase, yaitu; Mengingat hubungan sudut fase θ dan fase φ adalah maka fase titik P memenuhi persamaan: Untuk sebuah titik A berjarak x1 dari titik asal getaran O dan titik lain, B berjarak x2 dari titik asal getaran O, maka beda fase A dan B adalah

Persamaan gelombang dan laju gelombang transversal Fungsi umum gelombang y(x,t) merupakan persamaan diferensial yang disebut persamaan gelombang Persamaan gelombang untuk tali teregang dijelaskan melalui persamaan Persamaan gelombang secara umum mengikuti persamaan Laju gelombang transversal pada dawai mengikuti persamaan

Laju gelombang longitudinal Laju perambatan gelombang longitudinal seperti halnya laju perambatan gelombang transversal yang bergantung pada sifat-sifat mekanik dari medium itu. Bunyi merupakan gelombang longitudinal yang memiliki frekuensi yang berada dalam jangkauan pendengaran manusia Laju gelombang longitudinal dalam fluida mengikuti persamaan Laju gelombang longitudinal dalam benda padat mengikuti persamaan

Gelombang bunyi dalam gas Dalam menentukan laju gelombang longitudinal dalam fluida kita perlu mengetahui nilai dari modulus bulk dan kerapatannya. Kita dapat menggunakan hal ini untuk menentukan laju bunyi dalam gas ideal. Laju bunyi dalam gas ideal dapat ditumuskan dengan Atau dapat pula ditulis dengan

Energi dalam gerak gelombang Energi total gelombang mengikuti persamaan Tiap-tiap gerak gelombang mempunyai energi yang diasosiasikan dengan gelombang itu. Nilai maksimum dari daya sesaat P(x,t) terjadi mengikuti persamaan Daya rata-rata, gelombang sinusoida pada dawai berdasar pada persamaan

Transmisi energi gelombang Ketika gelombang bergerak sepanjang tali, maka sejumlah energi ditransmisikan Laju energi yang ditransmisikan adalah daya yang tertransmisi yang mengikuti persamaan Jadi, energi yang ditransmisikan berbanding lurus dengan kuadrat amplitudo, kuadrat frekuensi, dan laju gelombang. Daya rata-rata per satuan luas dinamakan intensitas, yang mengikuti persamaan Untuk Fluida dalam pipa Untuk batang padat

Latihan Sebuah dawai yang memiliki massa jenis 5,00 x 10-2 kg/m mengalami tekanan 80,0 N. Berapa besar daya yang harus diberikan kepada dawai untuk menghasilkan sebuah gelombang transfersal dengan frekuensi 60,0 Hz dan amplitudo 6,0 cm.

Gelombang stasioner Gelombang stasioner terbentuk dari hasil interferensi atau perpaduan dua buah gelombang dengan amplitudo dan frekuensi yang sama, namun arah rambatnya berlawanan. Gelombang stasioner juga biasa disebut sebagai gelombang diam, gelombang berdiri, atau gelombang tegak. Pada dawai dengan ujung bebas fase gelombang datang, sama dengan fase gelombang pantul.

Persamaan gelombang stasioner akibat pemantulan pada ujung bebas adalah Dari persamaan tersebut tampak bahwa amplitudo gelombang stasioner pada ujung bebas tergantung pada jarak dari titik pantul x, yaitu: Letak simpul dari ujung pemantul Letak perut dari ujung pemantul

Latihan Seutas tali yang panjangnya 75 cm digetarkan harmonik naik-turun pada salah satu ujungnya sedang ujung lainnya bebas bergerak. Jika perut kelima berjarak 25 cm dari titik asal getaran, berapa panjang gelombang yang terjadi? Berapa jarak simpul ketiga dari titik asal getaran.