Ringkas Getaran & Gelombang SMP — Fisika Penyegaran SMP

Setelah ini kamu bisa menghitung periode-frekuensi getaran dan menerapkan rumus cepat rambat gelombang $v = \lambda f$ pada gelombang tali.

Bandul jam dinding berdetak tetap — kiri, kanan, kiri, kanan — menandai detak yang sama berulang. Bila kamu menggoyang ujung tali, sebuah lembah dan bukit merambat menjauh. Itulah inti getaran dan gelombang SMP: getaran adalah gerak bolak-balik periodik, gelombang adalah getaran yang merambat. Sebelum masuk getaran harmonis kelas 11, kamu perlu mengenang dulu konsep periode, frekuensi, panjang gelombang, dan cepat rambat. Coba lihat sendiri di bawah.

Geser slider frekuensi di bawah, lalu perhatikan kurva getaran makin berdesak saat frekuensi naik.

Getaran: gerak bolak-balik periodik

Getaran adalah gerak bolak-balik melewati titik setimbang. Contoh klasiknya bandul: bandul berayun kiri-kanan secara berulang dengan waktu yang sama untuk satu siklus penuh. Waktu untuk menempuh satu getaran penuh (dari titik balik ke titik balik berikutnya yang searah) disebut periode, sedangkan banyaknya getaran tiap sekon disebut frekuensi.

Periode ( $T$ ) adalah waktu satu getaran penuh, satuannya sekon (s). Frekuensi ( $f$ ) adalah banyak getaran tiap sekon, satuannya hertz (Hz). Keduanya saling berkebalikan.

Hubungan periode dan frekuensi sangat sederhana:

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

Arti tiap simbol: $T$ periode (sekon), $f$ frekuensi (hertz). Frekuensi tinggi berarti periode pendek, dan sebaliknya.

Pada alat di bawah, geser slider frekuensi dan amati periode (kebalikan frekuensi) berubah berlawanan — bila frekuensi naik 2×, periode turun setengahnya. Inilah inti relasi $T = 1/f$ .

Gelombang tali: getaran yang merambat

Bila kamu menggoyang ujung tali, simpangan merambat menjauh sepanjang tali. Inilah gelombang. Gelombang tali yang kamu pelajari di SMP disebut gelombang transversal — arah getarnya tegak lurus arah rambat. Yang membedakan gelombang dari getaran biasa adalah adanya panjang gelombang $\lambda$ : jarak dua puncak (atau dua lembah) berurutan.

$v = \lambda \cdot f$

Arti tiap simbol: $v$ cepat rambat gelombang (m/s), $\lambda$ panjang gelombang (m), $f$ frekuensi (Hz).

Pada grafik di bawah, gelombang sinus $y = A\sin(2\pi x / \lambda)$ memperlihatkan bentuk tali pada suatu saat. Geser slider panjang gelombang $\lambda$ dan amati jarak antar puncak berubah — puncak menjadi lebih renggang bila $\lambda$ besar.

Bayangkan kereta mainan yang menyusun bukit-lembah sepanjang rel. Panjang gelombang = jarak dari satu bukit ke bukit berikutnya. Bila kereta makin panjang antar bukit (λ besar) tetapi kecepatannya tetap, maka bukit yang lewat tiap detik makin sedikit — frekuensi turun. Itulah kenapa $v = \lambda f$ mengunci ketiganya.

Coba dulu di kertas, baru buka.

Soal. Sebuah gelombang merambat sepanjang tali dengan panjang gelombang 2 m dan frekuensi 5 Hz. (a) Berapa cepat rambat gelombangnya? (b) Berapa periode gelombangnya?

Cepat rambat gelombang $v = \lambda \cdot f$ . Diketahui $\lambda = 2$ m dan $f = 5$ Hz.

Substitusi: $v = 2 \times 5 = 10$ m/s. Inilah laju gelombang merambat sepanjang tali.

Periode adalah kebalikan frekuensi: $T = \dfrac{1}{f} = \dfrac{1}{5} = 0{,}2$ s. Berarti tiap getaran penuh butuh waktu 0,2 sekon.

Jebakan: menyamakan periode dan frekuensi. Yang benar: periode adalah waktu satu getaran (sekon), frekuensi adalah banyak getaran tiap sekon (hertz). Keduanya saling berkebalikan: bila frekuensi naik 2×, periode turun setengahnya.

Jebakan: menyamakan amplitudo dengan panjang gelombang. Yang benar: amplitudo adalah simpangan maksimum dari titik setimbang (tegak lurus arah rambat, satuannya meter), sedangkan panjang gelombang $\lambda$ adalah jarak dua puncak berurutan (sepanjang arah rambat, satuannya meter).

Jebakan: mengira cepat rambat gelombang naik bila frekuensi dinaikkan. Yang benar: untuk gelombang pada medium yang sama, $v$ biasanya tetap — bila $f$ naik, $\lambda$ mengecil sehingga hasil kali $\lambda f$ tetap. Jangan asumsi $v$ berubah hanya karena $f$ berubah tanpa data mediumnya.

Getaran = gerak bolak-balik periodik melalui titik setimbang.
Periode $T$ (sekon) dan frekuensi $f$ (hertz) berbanding terbalik: $T = 1/f$ .
Gelombang = getaran yang merambat; transversal bergetar tegak lurus arah rambat.
Panjang gelombang $\lambda$ = jarak dua puncak berurutan.
Cepat rambat $v = \lambda f$ ; satuannya m/s.