Gelombang Mekanik Umum

1. Bab
8
BUKU SISWA Aktif dan Kreatif Belajar Fisika 2 untuk SMA/MA Kelas XI
Peminatan Matematikadan Ilmu-IlmuAlam
Gelombang Mekanik
A. Pengertian Gelombang
B. Karakteristik Gelombang Mekanik
C. Jenis-Jenis Gelombang Mekanik
D. Gelombang pada Permukaan Air
E. Gelombang Seismik
F. Kecempatan Perambatan Gelombang Mekanik
G. Sifat-Sifat Gelombang Mekanik

2. Jika sebuah batu jatuh di permukaan air. Apa yang terjadi dengan permukaan
air tersebut? Anda akan melihat lingkaran-lingkaran kecil terbentuk di tempat
jatuhnya batu. Bagaimana jika terdapat sehelai daun di atas permukaan air,
lingkaran-lingkaran tadi dapat menggerakkan daun tersebut turun naik.
Mengapa daun tersebut bergerak? Coba Anda Jelaskan. Sebelum Anda
mempelajari bab ini, diskusikan bersama teman kelompok Anda mengenai
gerak gelombang. Kemudian, kemukakan hasilnya kepada guru Anda.

3. A. Pengertian Gelombang
Gelombang mekanik adalah gelombang yang
dihasilkan dari perambatan energi mekanik
pada suatu medium yang berasal dari getaran
suatu benda yang mengganggu medium
sekitarnya. Contoh gelombang mekanik, yaitu
gelombang bunyi, gelombang tali, gelombang
pegas, dan gelombang pada permukaan air.
Lakukan Kegiatan 8.1 halaman 175 untuk lebih memahami tentang
gelombang.

4. Berdasarkan sumbernya, gelombang juga dapat dibagi menjadi dua.
1. Gelombang mekanik, yaitu gelombang yang bersumber dari getaran
mekanik, sehingga membutuhkan media dalam merambat. Contohnya
gelombang tali, gelombang permukaan air dan bunyi.
2. Gelombang Elektromagnetik, yaitu gelombang yang bersumber dari
getaran medan listrik dengan medan magnet, sehingga tidak
membutuhkan media dalam merambat. Gelombang ini dinamakan
gelombang elektromagnetik. Contohnya cahaya, gelombang radio dan
sinar-X.
Berdasarkan arah rambat dan arah getarnya, gelombang dapat dibagi
menjadi dua.
1. Pertama, gelombang transversal yaitu gelombang yang arah rambat
tegak lurus pada arah getarnya. Contohnya gelombang air, tali dan
cahaya.
2. Kedua, gelombang longitudinal yaitu gelombang yang arah rambat dan
arah getarnya sejajar. Contohnya gelombang pegas dan bunyi.

5. B. Karakteristik Gelombang Mekanik
1. Panjang Gelombang
Dari gambar didapatkan abc, efg adalah bukit gelombang cde, ghi
adalah lembah gelombang titik b, f adalah puncak gelombang titik d,
h adalah dasar gelombang abcde, bcdef, cdefg, dan seterusnya adalah
satu gelombang. Panjang a–e, b–f, c–g, d–h, dan seterusnya adalah
panjang satu gelombang atau satu l = l.

6. 2. Periode Gelombang
Periode gelombang (T), yaitu waktu yang diperlukan untuk
menempuh satu gelombang. Pada gambar panjang gelombang diatas
yang dimaksud T adalah waktu yang diperlukan gelombang untuk
membentuk satu gelombang atau sepanjang l.
3. Frekuensi Gelombang
Frekuensi gelombang (f), yaitu jumlah gelombang tiap sekon. Yaitu
banyaknya gelombang penuh yang terbentuk dalam 1 sekon,
sehingga frekuensi merupakan kebalikan dari periode, 𝑓=
1
𝑇
.
4. Cepat Rambat Gelombang
Cepat rambat gelombang (v), yaitu jarak yang ditempuh (s)
gelombang tiap satuan waktu (t) dalam sekon. Secara matematis,
cepat rambat gelombang dirumuskan:
𝑣 =
𝜆
𝑇

7. C. Jenis-Jenis Gelombang Mekanik
Menurut arah getaran dan arah perambatannya, gelombang dapat dibedakan
menjadi dua macam, yaitu gelombang transversal dan gelombang
longitudinal.
1. Gelombang Transversal
Gelombang transversal adalah sebuah gelombang yang arah getarannya tegak lurus
terhadap arah perambatan gelombang. Misalnya gelombang yang terjadi pada saat
slinki digetarkan ke samping, gelombang pada tali dan gelombang air. Pada
gelombang transversal, satu panjang gelombang adalah jarak yang sama dengan
satu bukit gelombang ditambah satu lembah gelombang.

8. 2. Gelombang Longitudinal
Gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah getarannya
berimpit atau sejajar dengan arah perambatan gelombang.
Misalnya gelombang yang terjadi pada saat slinki digetarkan maju
mundur gelombang bunyi (gelombang tekanan udara).
Gelombang longitudinal berupa rapatan dan renggangan. Jarak
yang sama dengan satu rapatan ditambah satu renggangan disebut
satu panjang gelombang.
Kerjakan Uji
Kompetensi 8.1 di
Buku Siswa Aktif dan
Kreatif Belajar Fisika
2 halaman 178.

9. D. Gelombang pada Permukaan Air
Bentuk gelombang yang dihasilkan oleh permukaan air dapat berupa
lingkaran-lingkaran atau garis lurus-garis lurus, bergantung pada bentuk
benda yang bergetarnya. Muka gelombang didefinisikan sebagai kedudukan
titik-titik yang memiliki fase sama pada suatu gelombang. Jika pusat getaran
gelombang itu merupakan sebuah titik, muka gelombangnya akan berupa
lingkaran-lingkaran Gambar (a). Jika sumber getaran gelombang berupa
garis lurus, getaran-getaran yang dihasilkannya akan merambat dengan bentuk
muka gelombang lurus, seperti pada Gambar (b).

10. Gelombang Seismik
Jika suatu gempa mengguncang lapisan kerak Bumi, guncangan itu
akan diteruskan oleh getaran yang disebut gelombang seismik.
Gelombang ini merambat ke segala arah dan berasal dari sumber
gempa di bawah permukaan tanah.
Dengan menggunakan alat pencatat gempa, yaitu seismograf, para ahli
geologi telah mengelompokkan tiga jenis gelombang seismik. Gelombang
pertama yang akan terdeteksi oleh seismograf adalah gelombang primer
(P). Gelombang ini merupakan gelombang longitudinal yang bergerak
melalui batuan, dengan cara merapatkan dan merenggangkan batuan-
batuan yang dilaluinya. Gelombang berikutnya yang akan terdeteksi oleh
seismograf adalah gelombang sekunder (S). Gelombang ini merambat
menembus batuan dengan arah getaran tegak lurus terhadap arah
perambatannya sehingga dapat menaikkan atau menurunkan batuan-batuan
yang dilaluinya.

11. F. Kecepatan Perambatan Gelombang Mekanik
Panjang gelombang, frekuensi, dan kecepatan gelombang merupakan besaran-
besaran yang berkaitan satu dengan yang lain. Panjang gelombang
menunjukkan jarak antara rapatan yang berurutan atau renggangan yang
berurutan. Sementara itu, frekuensi adalah jumlah tekanan yang melewati satu
titik tertentu per sekon. Kecepatan dimana setiap rapatan tampak bergerak
menyatakan kecepatan gelombang, yang mempunyai bentuk hampir sama
dengan kecepatan gelombang transversal pada tali. Untuk perambatan
gelombang longitudinal pada benda padat, berlaku:
Dengan E adalah modulus elastis bahan, dan ρ adalah massa jenis bahan.
Sementara itu, untuk perambatan gelombang longitudinal dalam zat cair atau
gas adalah:
dengan B menyatakan Modulus Bulk. E dan B mempunyai satuan sama yaitu
newton.m–2.

12. Latihan Soal
1. Pada seuntai tali yang tegangannya 2 N merambat gelombang
transversal dengan kecepatan 40 ms-1. Jika tali tersebut 2 m,
tentukan massa tali tersebut.
2. Dua buah gabus terapung di atas permukaan air berjarak 1,5 m satu
sama lain. Ketika dilewati gelombang, kedua gabus bergerak naik-
turun bersama-sama. Di antara kedua gabus terdapat dua puncak
gelombang. Jika frekuensi gelombang adalah 10 Hz, berapa cepat
rambat gelombang?

13. Pemantulan Gelombang
Tangki riak adalah sebuah tangki berisi
air yang diberikan usikan atau
gangguan sehingga akan menimbulkan
riak gelombang yang merambat ke
dinding tangki.
G. Sifat-Sifat Gelombang Mekanik
Lakukan Kegiatan 8.2 halaman 181 untuk lebih memahami tentang sifat-
sifat gelombang mekanik.
1. Pemantulan Gelombang Air

14. Menurut Hukum Snellius, gelombang datang, gelombang pantul, dan
garis normal berada pada satu bidang dan sudut datang akan sama
dengan sudut pantul, seperti tampak pada gambar berikut.
2. Pembiasan Gelombang Air
Pembelokan arah perambatan suatu gelombang
dapat terjadi jika gelombang tersebut melewati
bidang batas dua medium yang memiliki indeks bias
yang berbeda. Misalnya, gelombang cahaya
merambat dari udara ke air sehingga arah
perambatannya akan mengalami pembelokan.
Pembelokan arah perambatan gelombang disebut
pembiasan gelombang.

15. Pembiasan gelombang air pada
tangki riak
persamaan pembiasan
gelombang adalah

16. Untuk mengamati perubahan-perubahan yang terjadi pada
pembiasan dari medium dengan indeks bias n1 ke medium lain
yang memiliki indeks bias n2, perhatikan gambar berikut.
Perubahan panjang
gelombang, 𝜆2 lebih pendek
daripada 𝜆1 .
Perubahan kecepatan
gelombang, v2 lebih kecil
daripada v1.
Dari kedua gambar tersebut dapat diturukan
persamaan pembiasan gelombang sebagai berikut.

17. 3. Difraksi Gelombang Air
Peristiwa difraksi atau lenturan dapat terjadi jika sebuah gelombang
melewati sebuah penghalang atau melewati sebuah celah sempit. Pada
suatu medium yang serba sama, gelombang akan merambat lurus. Akan
tetapi, jika pada medium tersebut gelombang terhalangi, bentuk dan
arah perambatannya dapat berubah.
Gelombang permukaan air
di bendungan yang
mengalamidifraksi oleh
celah sempit.
Skema pola difraksi
gelombang melalui
celah sempit.

18. 4. Interferensi Gelombang Air
Untuk mengamati interferensi dari dua buah gelombang dapat digunakan sebuah
tangki riak (ripple tank). Di dalam sebuah tangki yang berisi air dibangkitkan dua
gelombang permukaan. Kedua gelombang tersebut akan merambat sehingga satu
sama lain akan bertemu. Pertemuan kedua gelombang tersebut akan mengalami
interferensi. Jika pertemuan kedua gelombang saling menguatkan, disebut
interferensi maksimum atau interferensi konstruktif. Peristiwa ini terjadi jika pada
titik pertemuan tersebut kedua gelombang sefase (frekuensi sama dan simpangan
sama). Akan tetapi, jika pertemuan gelombang saling melemahkan, disebut
interferensi minimum atau interferensi destruktif. Peristiwa ini terjadi jika pada titik
pertemuan tersebut kedua gelombangnya berlawanan fase (frekuensi sama dan
simpangan berlawanan).
Dua gelombang sefase. Dua gelombang berlawanan fase.

19. Jika dua gelombang sefase dan dua gelombang berlawanan fase
mengalami interferensi, akan didapatkan seperti pada gambar berikut.
a) Interferensi
maksimum dua
gelombang
sefase.
b) Interferensi
minimum dua
gelombang
berlawanan
fase.
Kerjakan Uji Kompetensi 8.3 di Buku
Siswa Aktif dan Kreatif Belajar Fisika 2
halaman 185.

20. Kerjakan Tugas Projek di Buku Siswa Aktif dan Kreatif Belajar Fisika 2
halaman 185.
Latihan Soal
1. Gelombang laut dari daerah dalam bergerak menuju daerah
yang lebih dangkal. Ketika berada di tempat dalam, kecepatan
gelombangnya adalah 2 ms-1 dan jarak dua puncak gelombang
berurutan 3 m. Jika jarak dua puncak gelombang berurutan di
tempat dangkal 2 m, berapa kecepatan gelombang di tempat
dangkal?
2. Lukislah pemantulan gelombang lurus oleh bidang cekung pada
gambar berikut.

21. Kesimpulan
Temukan informasi lebih
lanjut mengenai
gelombang mekanik di:
• http://fisikazone.com/g
elombang-mekanik/
• http://www.rumus-
fisika.com/2013/12/gel
ombang-mekanik-
memerlukan-medium-
untuk-merambat.html

22. Kuis
1. Gelombang air bergerak dari tempat dangkal ke tempat dalam masing-
masing dengan kelajuan 4 2 ms-1 dan 8 ms-1. Jika gelombang datang
dengan sudut 30˚ maka dengan sudut bias berapa gelombang tersebut akan
membelok
2. Diketahui dua sumber getar yang terpisah sejauh 20 cm masing-masing
bergetar dengan persamaan simpangan 𝑦1 = 0,06 sin 𝜋𝑡 meter dan
𝑦2 = 0,02 sin 𝜋𝑡 meter. Jika kedua sumber getar tersebut menghasilkan
gelombang jalan pada tali dengan kelajuan 3 ms-1, bagaimana persamaan
simpangan sebuah titik pada tali yang berjarak 12 cm dari sumber pertama
dan 8 cm dari smber kedua.
Kerjakan Uji Kompetensi Bab 8 di Buku
Siswa Aktif dan Kreatif Belajar Fisika 2
halaman 186 - 190.

23. “Perjuangkanlah pendapat-pendapat Anda, tetapi jangan berpikir
bahwa pendapat Anda pasti benar, atau satu-satunya kebenaran.”
Charles A. Dana

24. Sumber Gambar
• www.media.merchantcircle.com
• www.ribbonstory.com
• www.fungsi.web.id
• www. widehdwalls.com
• www.coretanseadanya.com
• www.telkomsolution.com
• www. pixshark.com
• www.kovtunpic.com
• www.youtube.com/watch?v=-
8a61G8Hvi0