NARASOMA NOTEBOOK

Dalam tulisan kali ini, saya mencoba menganalisa gerak gelombang dalam tinjauan kacamata fisika klasik. Sekalian coba equation editor, saya tidak hanya membahas versi gambaran tetapi juga sedikit sisi matematiknya. O iya, untuk sementara abaikan dulu gelombang elektromagnetik karena tulisan ini hanya memuat gelombang mekanik. Terakhir, terima kasih kepada blogger ataupun server yang menyediakan informasi terkait dengan tulisan ini. Baik yang berupa gambar pendukung, maupun yang berupa tulisan. Untuk itu saya cantumkan link panjenengan semua di bagian paling bawah.

Gelombang dapat diartikan sebagai perambatan energi melalui suatu medium tanpa memindah medium itu sendiri. Pembuktian pernyatan ini bisa dilihat dalam animasi flash di bawah. Umumnya, gelombang mekanik dapat dibagi menjadi dua : gelombang trasnfersal dan gelombang longitudinal.

1. Gelombang  Transfersal

Gelombang Transfersal adalah gelombang yang arah geraknya tegak lurus dengan arah getarnya. Jadi misalkan gerak gelombang dalam dua dimensi adalah arah kiri-kanan maka arah getarnya adalah atas-bawah.

2. Gelombang Longitudinal

Gelombang Transfersal adalah gelombang yang arah geraknya sama (searah) dengan arah getarnya. Perhatikan bahwa garis merah bergerak ke kiri dan ke kanan, akibatnya partikel – partikel hitam seolah – olah megalami perpindahan dari ujung kiri ke ujung kanan. namun jika diperhatikan dengan seksama, ternyata masing – masing partikel hanya bergerak sedikit, perpindahannya sama besar dengan perpindahan garis merah. Parikel hitam hanya bergerak di sekitar titik setimbang (ekuibrilium)-nya saja. 

Kita tentu saja dapat mengkombinasikan keduanya menjadi getaran kompleks. Bayangkan selembar kertas dua dimensi, jika kita menarik garis di atas kertas tersebut dengan mengkombinasikan gerak pensil kiri-kanan dan atas-bawah, maka gambar yang mungkin adalah lingkaran dan elips. Nah, berdasarkan analogi tersebut dapat kita bayangkan bahwa jika kita membuat kombinasi arah getar kedua jenis gelombang, maka akan terbentuk dua jenis gelombang baru. Yaitu gelombang dengan arah getar lingkaran, dan oval (elips).

Gelombang dengan arah getar berbentuk lingkaran dapat digambarkan dengan flash berikut :

 

Perhatikan lintasan gerak partikel biru, arahnya melingkar searah jarum jam di sekitar titik setimbang. Selain itu meskipun gelombang merambat dari kiri ke kanan, ternyata partikel biru tidak mengikutinya. Contoh nyata untuk gelombang jenis ini adalah gelombang pada permukaan air. Mengapa di sebut “permukaan”? Sebab jika kedalaman air meningkat maka jari – jari lingkaran akan semakin mengecil. Sampai pada titik tertentu, jari – jari lingkaran bernilai nol. Tidak ada jari – jari lingkaran berarti tidak ada panjang gelombang, yang sekaligus juga berarti tidak ada gelombang.

Gelombang unik lainnya dinamakan Gelombang Permukaan Rayleigh

Jika gelombang air bergerak dengan lintasan lingkaran searah jarum jam, maka gelombang Rayleigh bergerak dengan menempuh lintasan elips berlawanan arah dengan jarum jam. Namun jangan luput dari perhatian anda, ketentuan ini hanya berlaku sampai kedalaman tertentu. Setelah melewati batas kedalaman tertentu itu, maka gelombang permukaan Rayleigh akan mengikuti aturan gelombang permukaan air. Dalam flash di atas batas tersebut berada pada titik ke-lima dari atas.

Selanjutnya, mengenai analisa gelombang kita masukkan dalam kategori gerak harmonik sederhana. Namun demikian, bab pegas sengaja tidak dimasukkan karena tulisan ini secara khusus membahas tentang gelombang. Tak lain dengan alas an menghindari materi yang tidak perlu, sebab tujuan awal saya adalah untuk mendeskripsikan landasan mekanika gelombang saja.

Sekarang kita ambil sebuah gelombang secara umum, yaitu osilasi (ayunan) di sekitar titik setimbang. Gambar dalam mode dua dimensi, dan jadilah :

Gerak harmonik sederhana memiliki beberapa atribut seperti Amplitudo, frekuensi, periode.

Amplitudo : Perpindahan maksimum ayunan dari titik setimbangnya. Jika kita sepakat memberi nama perpindahan ini dengan kata “simpangan” maka amplitudo bisa dikatakan sebagai simpangan terbesar. Pada gambar, nampak bahwa simbol untuk simpangan adalah sumbu-y.

Frekuensi : Jumlah gelombang yang ditempuh selama satu detik. Lambing untuk frekuensi biasanya f atau ν (baca : nu). Namun supaya tidak rancu dengan kecepatan yang dilambangkan dengan v, maka kita sepakat untuk menggunakan f saja. Frekuensi memiliki satuan Hertz.

Periode : Waktu yang dibutuhkan untuk menempuh satu siklus gelombang. Jika kita menempuh lintasan merah dari puncak hingga mencapai puncak lagi dan pencatat waktu tempuhnya, itulah periode. Biasanya diberi simbol T untuk periode.

Dengan demikian, berlaku hubungan matematis :

Selain itu, ada pula atribut lain yang khas gelombang. Yaitu panjang gelombang dan bilangan gelombang. Menuirut wikipedia, panjang gelombang didefiniskan sebagai satuan berulang dari sebuag gelombang. Bisa dikatakan, jarak antara dua puncak gelombang. Kita beri lambang λ (lambda) untuk panjang gelombang. Sedangkan bilangan gelombang menyatakan jumlah gelombang persatuan panjang, lambangnya adalah k. Karena analisa gelombang mirip dengan gerak melingkar, dapat kita katakan bahwa satu gelombang penuh sama nilainya dengan 2π. Maka diperoleh hubungan baru :

Cepat rambat gelombang didefinisikan oleh perkalian antara panjang gelombang dan frekuensi, bisa ditulis :

http://hanafi.blog.uns.ac.id/2010/04/05/gelombang-longitudinal-dan-gerakan-gelombang-melintang/