Pengertian Gelombang dan Getaran Serta Contoh Soal

Gelombang adalah suatu getaran yang merambat, selama perambatannya gelombang membawa energi. Pada gelombang, materi yang merambat memerlukan medium, tetapi medium tidak ikut berpindah. Getaran adalah gerakan bolak-balik dalam suatu interval waktu tertentu.

Jenis Gelombang

Walaupun terdapat banyak contoh gelombang dalam kehidupan kita, secara umum hanya terdapat dua jenis gelombang :

Pengertian Gelombang dan Getaran Serta Contoh Soal

1. Gelombang Mekanik merupakan gelombang yang membutuhkan medium untuk berpindah tempat. Gelombang laut, gelombang tali atau gelombang bunyi termasuk dalam gelombang mekanik. Kita dapat menyaksikan gulungan gelombang laut karena gelombang menggunakan laut sebagai perantara. Kita bisa mendengarkan musik karena gelombang bunyi merambat melalui udara hingga sampai ke telinga kita. Tanpa udara kita tidak akan mendengarkan bunyi. Dalam hal ini udara berperan sebagai medium perambatan bagi gelombang bunyi.
   
2. Gelombang Elektromagnetik adalah gelombang yang dalam perambatanya tidak memerlukan medium.contoh gelombang radio dan gelombang cahaya (Baca: Artikel lengkap tentang gelombang Elektromagnetik)

Pembagian jenis gelombang ini didasarkan pada medium perambatan gelombang.

Gelombang mekanik terdiri dari dua jenis:

Gelombang Transversal

Suatu gelombang dapat dikelompokkan menjadi gelombang trasnversal jika partikel-partikel mediumnya bergetar ke atas dan ke bawah dalam arah tegak lurus terhadap gerak gelombang. 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. Bentuk gelombang transversal tampak seperti gambar di bawah.

Gelombang Transversal

Berdasarkan gambar di atas, 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 (contohnya air atau tali).

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.

Gelombang Longitudinal

Selain gelombang transversal, terdapat juga gelombang longitudinal. Jika pada gelombang transversal arah getaran medium tegak lurus arah rambatan, maka pada gelombang longitudinal, arah getaran medium sejajar dengan arah rambat gelombang. Bayangkanlah getaran sebuah pegas.

Gelombang longitudinal

Pada gambar di atas tampak bahwa arah getaran sejajar dengan arah rambatan gelombang. Serangkaian rapatan (kompresi) dan regangan (rarefaction) merambat sepanjang pegas. Rapatan (Kompresi) merupakan daerah di mana kumparan pegas saling mendekat, sedangkan Regangan (Rarefaction) 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. Berbeda dengan gelombang air atau gelombang tali, gelombang bunyi tidak bisa kita lihat menggunakan mata.

Tonton video dibawah ini yang menjelaskan tentang Getaran dan Gelombang:

Video getaran dan gelombang

Berikut adalah contoh soal dan pembahasan jawaban getaran dan gelombang, materi fisika SMP Kelas 8 (VIII), tercakup amplitudo, frekuensi, periode dari getaran dan gelombang, panjang gelombang, cepat rambat suatu gelombang serta mencari jumlah getaran atau jumlah gelombang yang dikutip dari fisikastudycenter.

Contoh Soal No. 1

Tali berayun via fisika study center

Dari gambar diatas, sebuah benda diikat tali panjang berayun harmonis hingga membentuk suatu getaran. Lintasan A ke B ditempuh benda dalam waktu 1 detik, tentukan:
a) letak titik seimbang
b) letak titik-titik saat benda berada pada simpangan terjauh
c) besar amplitudo getaran
d) nilai periode getaran
e) nilai frekuensi getaran
f) banyaknya getaran yang terjadi dalam 1 menit
g) jumlah getaran yang terjadi saat benda bergerak sepanjang lintasan:
i) A-B
ii) A-B-C-B-A
iii) A-B-C-B-A-B

Pembahasan

a) titik seimbang
Titik B
b) titik-titik saat benda berada pada simpangan terjauh
Titik A dan C
c) amplitudo getaran
A = 15 cm
d) periode getaran
Waktu untuk membentuk 1 buah getaran yaitu dari A hingga kembali ke titik A,
T = 4 sekon
e) frekuensi getaran
Frekuensi getaran adalah kebalikan dari periode getar
f = 1/ T
f = 1/4 = 0,25 Hz
f) banyaknya getaran yang terjadi dalam 1 menit = 60 detik

Mencari banyak getaran
n = t x f
n = 60 x 0,25
n = 15 getaran
g) banyak getaran yang terjadi saat benda bergerak sepanjang lintasan:
i) A-B adalah 1/4 getaran
ii) A-B-C-B-A adalah 4/4 atau 1 getaran
iii) A-B-C-B-A-B adalah 5/4 atau 1,25 getaran

Contoh Soal No. 2

Dalam dua menit terjadi 960 getaran pada suatu partikel. Tentukan:
a) periode getaran
b) frekuensi getaran

Pembahasan

Data:
Jumlah getaran n = 960
waktu getar t = dua menit = 120 sekon

a) periode getaran
T = t /n
T = 120 / 960 sekon
T = 0,125 sekon
b) frekuensi getaran
f = n/t
f = 960 / 120
f = 8 Hz

Contoh Soal No. 3

Periode suatu getaran adalah 1/2 detik. Tentukan:
a) frekuensi getaran
b) jumlah getaran dalam 5 menit

Pembahasan

Data:
T = 1/2 sekon
t = 5 menit = 5 x 60 = 300 sekon
a) frekuensi getaran
f = 1/T
f = 1/(0,5)
f = 2 Hz
b) jumlah getaran dalam 5 menit = 300 sekon
n = t x f
n = 300 x 4 2
n = 1200 600 getaran

Contoh Soal No. 4

Frekuensi suatu getaran adalah 5 Hz. Tentukan:
a) periode getaran
b) banyak getaran yang terjadi dalam 2 menit

Pembahasan

a) T = 1/f
T = 1/5
T = 0,2 sekon
b) n = t x f
n = 120 x 5
n = 600 getaran

Contoh Soal No. 5

Perhatikan gambar berikut

Contoh Soal Getaran

Tentukan:
a) berapa jumlah gelombang pada gambar di atas
b) amplitudo gelombang
c) periode gelombang
d) panjang gelombang
e) cepat rambat gelombang
f) jumlah gelombang dalam 2 menit

Pembahasan

a) jumlah gelombang pada gambar di atas
n = 1,5 gelombang
b) amplitudo gelombang
A = 2 cm = 0,02 m
c) periode gelombang
T = 1,50 sekon
d) panjang gelombang
λ = 24 cm (dari A hingga C)
e) cepat rambat gelombang

ν = λ / T
ν = 24 / 1,50
ν = 16 m/s

f) jumlah gelombang dalam 2 menit t = 2 menit = 120 sekon

n = t / T
n = 120 / 1,50
n = 80 gelombang

Contoh Soal No. 6

Sebuah gelombang merambat dengan kecepatan 340 m/s. Jika frekuensi gelombang adalah 50 Hz, tentukan panjang gelombangnya!

Pembahasan

Data:
ν = 340 m/s
f = 50 Hz
λ = ...........

λ = ν / f

λ = 340 / 50
λ = 6,8 meter

Contoh Soal No. 7

Periode suatu gelombang adalah 0,02 s dengan panjang gelombang sebesar 25 meter. Hitunglah cepat rambat gelombangnya!

Pembahasan

Data soal:
Periode T = 0,02 s
Panjang gelombang λ = 25 m
Cepat rambat ν =.........

λ = T ν
ν = λ / T
ν = 25 / 0,02
ν = 1250 m/s

Contoh Soal No. 8

Perhatikan gambar berikut!

Frekuensi Gelombang

Tentukan frekuensi gelombang jika cepat rambatnya adalah 400 m/s

Pembahasan

Data
ν = 400 m/s
dari gambar:
panjang gelombang λ = 4 m

f = ν / λ

f = 400 / 4
f = 100 Hz

Contoh Soal No. 9

Bandul ayunan sesuai gambar bergerak dari A ke C. memerlukan waktu 1/40 detik.

Bandul Ayunan

Periode ayunan ini adalah....detik
A. 1/10
B. 1/20
C. 1/80
D. 1/60
(Soal Ebtanas 1999)

Pembahasan

Periode ayunan pada gambar di atas adalah waktu yang diperlukan dari A ke C ditambah waktu dari C ke A. Sehingga:
T = 1/40 + 1/40
T = 2/40
T = 1/20 detik

Contoh Soal No. 10

Bandul bola besi berayun dari A - B - C selama 0,6 sekon.

Bandul Bola Besi

Jarak A - C = 15 cm. Tentukan:
a) periode ayunan
b) frekuensi ayunan
c) amplitudo ayunan
d) berapa periode ayunan jika A - C = 20 cm

Pembahasan

a) periode ayunan
Periode ayunan adalah waktu yang diperlukan bandul besi dari titik A kembali lagi ke A (A - B - C - B - A) yaitu dua kali waktu dari A - C. Jadi periodenya:
T = 2 × 0,6 = 1,2 sekon

b) frekuensi ayunan
frekuensi ayunan jika periodenya telah diketahui gunakan saja:
f = 1/T
f = 1/1,2
f = 0,83 Hz

c) amplitudo ayunan
Amplitudo atau simpangan ayunan paling jauh:
A = jarak A-C dibagi 2
A = 15 : 2 = 7,5 cm

d) Periode ayunan tetap T = 1,2 sekon, asalkan panjang tali pengikat bandul tidak diubah.

Contoh Soal No. 11

Suatu sumbu getar memancarkan gelombang dengan cepat rambat 340 ms–1, jika frekuensi gelombang tersebut 85 Hz, maka panjang gelombang tersebut adalah ...
A. 1/4 meter
A. 4 meter
B. 255 meter
C. 425 meter
(Soal Ebtanas 1998)

Pembahasan

Data dari soal adalah
v = 340 m/s
f = 85 Hz
λ = .....

λ = 340 / 85
λ = 4 meter

Contoh Soal No. 12

Jika bandul C diayun, maka bandul yang turut berayun adalah....

image via fisikastudycenter

A. A dan E
B. B dan D
C. A dan B
D. D dan E

Pembahasan

Bandul yang ikut berayun adalah bandul yang memiliki panjang tali sama dengan C, yaitu bandul A dan E

reperensi: fisikastudycenter.com

"Hendaknya kesibukan kita lebih berfokus pada penyempurnaan penunaian kewajiban-kewajiban kita kepada Tuhan, sebab Dia, Tuhan yang sekaligus Pemberi Rejeki pasti akan membalas penunaian kewajiban tersebut dengan anugrah-Nya yang akan mencukupi kebutuhan kita." my fav words!