Gelombang Mekanik: Definisi dan Jenisnya

Sifat-Sifat Gelombang Mekanik

Gelombang mekanik memiliki beberapa sifat utama yang meliputi:

• Frekuensi (f): Banyaknya getaran yang terjadi dalam satu detik, dinyatakan dalam Hertz (Hz).
• Panjang Gelombang (λ): Jarak antara dua titik berurutan yang memiliki fase sama dalam satu gelombang (misalnya dari puncak ke puncak).
• Amplitudo (A): Jarak maksimum partikel dari posisi keseimbangan.
• Cepat Rambat Gelombang (v): Kecepatan di mana gelombang merambat melalui medium.
  
  

  Rumus-Rumus dalam Gelombang Mekanik

  1. Cepat Rambat Gelombang:

     $$v = f \times \lambda$$
     

     Di mana:

     • $v$ = cepat rambat gelombang (m/s)
     • $f$= frekuensi (Hz)
     • $\lambda$ = panjang gelombang (m)

  2. Hubungan antara periode dan frekuensi:

     $$f = \frac{1}{T}$$

     Di mana:

     • $T$= periode (s)
     • $f$= frekuensi (Hz)

  3. Persamaan Gelombang pada Titik Tertentu:

     $$y(x, t) = A \sin (kx - \omega t)$$
     

     Di mana:

     • $y(x,t)\; =\; posisi\; partikel\; pada\; posisi$$x$ dan waktu $t$
       
     • $A$= amplitudo (m)
     • $k$ = bilangan gelombang $(2\pi / \lambda)$
       
     • $\omega$= kecepatan sudut $(2\pi f)$
       
     • $t$= waktu (s)
       
       

       Contoh Soal Gelombang Mekanik

       Contoh Soal 1

       Soal: Sebuah gelombang mekanik merambat dengan cepat rambat 340 m/s dan frekuensi 170 Hz. Tentukan panjang gelombang dari gelombang tersebut.

       Penyelesaian:

       1. Gunakan rumus cepat rambat gelombang:

          $$v = f \times \lambda$$
          

       2. Masukkan nilai $v = 340 \, \text{m/s}$ dan $f = 170 \, \text{Hz}$, maka:

          $$\lambda = \frac{v}{f} = \frac{340 \, \text{m/s}}{170 \, \text{Hz}} = 2 \, \text{m}$$
          

           Jadi panjang gelombang adalah 2 meter.

       Contoh Soal 2

       Soal: Sebuah gelombang transversal memiliki amplitudo 0,5 m dan frekuensi 10 Hz. Jika panjang gelombangnya 4 m, tentukan cepat rambat gelombang dan periode gelombang tersebut.

       Penyelesaian:

       1. Hitung cepat rambat gelombang dengan rumus:

          $$v = f \times \lambda$$
          

          Di mana $f=10\text{Hz dan }$$\lambda = 4 \, \text{m}$:

          $$v = 10 \, \text{Hz} \times 4 \, \text{m} = 40 \, \text{m/s}$$

       2. Hitung periode gelombang dengan rumus:

          $$T = \frac{1}{f} = \frac{1}{10 \, \text{Hz}} = 0,1 \, \text{s}$$
          

          Jadi cepat rambat gelombang adalah 40 m/s, dan periode gelombangnya adalah 0,1 detik.
          
          Kesimpulan
             Gelombang mekanik adalah gelombang yang memerlukan medium untuk merambat. Terdapat dua jenis utama, yaitu gelombang transversal dan longitudinal. Gelombang ini memiliki sifat-sifat khusus seperti panjang gelombang, frekuensi, amplitudo, dan cepat rambat. Rumus-rumus dasar dalam gelombang mekanik penting untuk memahami karakteristik serta perhitungan terkait frekuensi dan panjang gelombang dalam aplikasinya.
          
          Referensi
           1. Halliday, D., Resnick, R., & Walker, J. (2013). Fundamentals of Physics, Wiley.
          2. Serway, R.A., & Jewett, J.W. (2013). Physics for Scientists and Engineers. Cengage Learning.
          3. Tipler, P.A., & Mosca, G. (2007). Physics for Scientists and Engineers. Freeman and Company.