Gelombang Harmonik

Pengantar

Gelombang harmonik…. Uh, istilah apalagi neh Sebelumnya gurumuda sudah membahas pulsa gelombang, kali ini gurumuda mengajakmu berkenalan dengan gelombang harmonik. Pulsa gelombang yang telah dibahas sebelumnya, misalnya pulsa gelombang transversal pada tali, biasanya timbul jika kita menggoyang atau menyentakkan tali turun naik (atau naik turun) hanya sekali… adanya sentakan yang kita berikan pada tali menyebabkan timbulnya pulsa atau denyut yang merambat sepanjang tali tersebut… nah, apabila kita menggerakan tali naik turun atau turun naik secara berulang, khususnya jika gerakan kita berupa gerak harmonik sederhana, maka akan timbul gelombang yang merambat sepanjang tali tersebut… bentuk gelombang ini sangat teratur, seperti tampak pada gambar di atas. Gelombang jenis ini dikenal dengan julukan gelombang harmonik. harmonik artinya teraturBtw, kalo dirimu bingun dengan istilah gerak harmonik sederhana, sebaiknya pelajari materi getaran terlebih dahulu…

Untuk membantumu memahami hal ini, silahkan lakukan percobaan besar-besaran berikut… cari seutas tali… kalo dirimu tidak punya tali, pinjam saja punya tetangga setelah dirimu punya tali, pegang salah satu ujung tali… ssttt… talinya dipegang dengan erat, awas talinya kabur Jika dirimu memegang salah satu ujung tali dan menggerakannya naik turun secara teratur maka akan timbul gelombang yang merambat sepanjang tali tersebut… berbeda dengan pulsa yang cuma punya puncak saja, gelombang ini punya puncak dan lembah… untuk memperjelas, silahkan tatap gambar di bawah. Bentuknya kira2 seperti ini

Gambar di atas adalah gambar gelombang harmonik. Gelombang harmonik pada tali biasanya timbul ketika kita menggerakan salah satu ujung tali ke atas dan ke bawah secara berulang dan teratur (gerak harmonik sederhana). Gelombang harmonik memiliki bentuk fungsi sinus jika titik asal dipilih pada sumbu x, sebagaimana tampak pada gambar di bawah. Gelombang harmonik yang memiliki bentuk fungsi sinus dikenal juga dengan julukan gelombang sinusoidal…

Sebaliknya gelombang harmonik juga bisa memiliki bentuk fungsi cosinus jika titik asal dipilih pada sumbu y, sebagaimana tampak pada gambar di bawah.

Perlu diketahui bahwa ketika gelombang merambat sepanjang tali, setiap titik pada tali atau setiap bagian tali tersebut berosilasi ke atas dan ke bawah di sekitar posisi setimbangnya. Untuk kasus ini, posisi setimbang adalah garis sepanjang sumbu x. Bisa dikatakan bahwa setiap titik pada tali atau setiap bagian tali melakukan gerak harmonik sederhana… untuk membantumu memahami hal ini, silahkan tatap gambar di bawah…

Gambar di atas menunjukkan perubahan posisi salah satu titik pada tali ketika gelombang merambat sepanjang tali. Titik yang dimaksud diberi warna hitam… Tampak bahwa posisi titik berubah setiap satuan waktu. Perhatikan bahwa setiap titik atau setiap bagian tali yang lain juga mengalami perubahan posisi sebagaimana titik hitam pada gambar di atas. Jadi titik hitam yang digambarkan di atas hanya mewakili titik atau bagian tali yang lain… gerakan setiap titik pada tali atau setiap bagian tali tegak lurus terhadap panjang tali (sejajar sumbu y), sebaliknya gelombang bergerak sepanjang tali (sejajar sumbu x). Nah, ketika gelombang merambat sepanjang tali dengan laju v, setiap titik pada tali berosilasi di sekitar titik kesetimbangannya dengan frekuensi f.

Sekarang silahkan perhatikan gambar gelombang harmonik sebelumnya. Jarak dari satu puncak ke puncak berikutnya atau jarak dari satu lembah ke lembah berikutnya atau jarak dari satu titik ke titik yang bersangkutan pada pengulangan berikutnya disebut panjang gelombang (lambda). Frekuensi (f), panjang gelombang (lamda) dan laju gelombang (v) memiliki keterkaitan antara satu dengan yang lain. Selama satu periode (T = 1/f), gelombang menempuh jarak satu panjang gelombang (lambda). Untuk memahami arti kalimat ini, cermati gambar di atas perlahan-lahan. Tuh gambar yang banyak gelombangnya Dengan demikian, hubungan antara laju gelombang (v), periode (T), frekuensi (f) dan panjang gelombang (lambda) dinyatakan melalui persamaan di bawah :

Dalam pokok bahasan laju gelombang sudah dijelaskan bahwa laju gelombang transversal dan laju gelombang longitudinal ditentukan oleh sifat-sifat medium yang dilaluinya. Dengan demikian, panjang gelombang dengan sendirinya ditentukan oleh frekuensi sumber gelombang (yang dimaksudkan dengan sumber gelombang di sini adalah benda yang bergetar atau benda yang berosilasi. Setiap gelombang muncul akibat adanya benda yang bergetar. Ingat lagi pokok bahasan pengertian dan jenis-jenis gelombang. Sudah dijelaskan di sana). Semakin besar frekuensi, semakin kecil panjang gelombang sehingga hasil kali antara frekuensi dan panjang gelombang alias laju gelombang tetap sama. Jadi gelombang-gelombang dari semua frekuensi merambat dengan laju yang sama, yang berbeda cuma panjang gelombangnya saja… panjang gelombang ini ditentukan oleh frekuensi sumber gelombang. Frekuensi tuh banyaknya getaran yang terjadi selama satu detik…

Persamaan yang menyatakan hubungan antara laju gelombang, panjang gelombang dan frekuensi atau periode yang telah diturunkan sebelumnya berlaku untuk semua jenis gelombang harmonik, baik gelombang harmonik tersebut berbentuk transversal maupun longitudinal. Oya, gelombang harmonik yang terjadi pada tali atau dawai, sebagaimana dijelaskan sebelumnya hanya digunakan sebagai contoh saja. Ini tidak berarti gelombang harmonik hanya merambat melalui tali saja atau gelombang harmonik hanya berbentuk transversal. Gelombang harmonik juga bisa berbentuk longitudinal. Gelombang harmonik juga bisa merambat melalui medium lain selain tali…

Referensi

Giancoli, Douglas C., 2001, Fisika Jilid I (terjemahan), Jakarta : Penerbit Erlangga

Halliday dan Resnick, 1991, Fisika Jilid I, Terjemahan, Jakarta : Penerbit Erlangga

Tipler, P.A.,1998, Fisika untuk Sains dan Teknik-Jilid I (terjemahan), Jakarta : Penebit Erlangga

Young, Hugh D. & Freedman, Roger A., 2002, Fisika Universitas (terjemahan), Jakarta : Penerbit Erlangga