Jenis-jenis gelombang di alam semesta ini ada beragam jenisnya. Jenis gelombang pun dapat dibedakan berdasarkan mediumnya, arah rambat dan arah getar serta berdasarkan amplitudonya. Secara umum, jenis gelombang yang ada di alam merupakan gelombang berjalan.
Pengertian Gelombang Berjalan
Beragam jenis gelombang yang kita kenal dalam kehidupan seperti gelombang elektromagnetik dan gelombang mekanik. Kedua jenis gelombang ini dibedakan berdasarkan medium tempat perambatan gelombang tersebut.
Namun, apapun medium yang digunakan oleh gelombang untuk merambat, semua gelombang tersebut termasuk ke dalam jenis gelombang berjalan selama gelombang merambat dari sumber menuju tujuannya. Gelombang yang bergerak menjauh dari sumbernya adalah gelombang berjalan.
Dalam mempelajari konsep gelombang berjalan, maka dua sifat yang harus dipahami adalah simpangan serta fasenya. Di bawah ini adalah contoh gambar gelombang berjalan dari seutas tali yang diikatkan pada suatu tiang.
Contoh Gambar 1 di atas sebuah tali AB yang dibentangkan secara mendatar yang mana ujung B diikat di tiang sementara ujung A pada tali dipegang. Ketika ujung tali A digetarkan naik dan turun terus menerus maka terbentuk gelombang transversal yang memiliki arah rambat tegak lurus terhadap arah getarnya.
Rambatan gelombang terjadi dari ujung A sebagai sumber menuju ujung B (tujuan). Rambatan gelombang yang terbentuk terdiri dari bukit dan lembah gelombang. Amplitudo adalah jarak yang terbentuk dari bagian tengah lembah atau bukit menuju puncak gelombang.
Amplitudo juga bisa disebut sebagai titik simpangan maksimum atau terbesar yang dilewati gelombang di medium. Nilai simpangan maksimum bisa bernilai positif dan juga negatif.
Gelombang yang terbentuk di atas disebut satu gelombang apabila terdiri dari satu buah bukit dan satu buah lembah.
Sifat-Sifat Gelombang Berjalan
- Besar amplitudo yang dimiliki oleh gelombang berjalan bernilai tetap yakni di setiap titik yang dilalui oleh gelombang akan memiliki besar amplitudo yang sama.
- Sifat dispersi gelombang yakni perubahan bentuk pada gelombang saat gelombang merambat melewati suatu medium. Medium yang dilalui oleh gelombang yang tidak bergantung dengan frekuensi serta panjang gelombang adalah medium dispersive.
- Terjadi pemantulan pada gelombang saat gelombang bertemu dengan suatu benda penghalang yang ada di ujung medium perambatan. Saat gelombang menabrak benda penghalang di depannya, maka sebagian dari gelombang akan dipantulkan.
Sudut yang dibentuk oleh gelombang pantul dengan sudut gelombang datang menuju permukaan pantulan besarnya adalah sama. Sudut ini disebut sebagai sudut datang yang merupakan sudut yang terbentuk dari gelombang datang pada garis tegak lurus dari permukaan pantul.
- Gelombang tidak hanya memantul saja saat melalui dua medium yang berbeda, namun sebagian dari gelombang tersebut juga akan diteruskan. Berkas gelombang yang diteruskan melalui medium berbeda akan mengalami pembelokan yang disebut dengan pembiasan atau refraksi.
Rumus Gelombang Berjalan
Terkait materi gelombang berjalan, maka dua hal penting yang harus dipelajari adalah materi simpangan serta fase gelombang.
- Simpangan Getar Gelombang
Sifat gelombang berjalan adalah pada setiap titik yang dilalui gelombang tersebut mempunyai besar amplitudo yang sama. Sebagai contoh suatu gelombang yang bergerak dari sumber gelombang O menuju titik y yang jarak titik y ke sumber O dilambangkan dengan x.
Maka cara untuk menentukan simpangan getaran di titik y adalah dengan menggunakan waktu perjalanan gelombang. Apabila sumber O bergetar selama t detik maka titik y sudah bergetar selama ty detik dengan formula berikut:
Maka besar simpangan pada titik y akan memenuhi persamaan di bawah ini:
Keterangan:
yy = simpangan yang ada di titik y (m)
A = Amplitudo gelombang (m)
ω = frekuensi sudut
t = waktu gelombang (detik)
k = bilangan gelombang
x = jarak titik gelombang menuju sumber (m)
Besar ω serta k akan memenuhi persamaan di bawah ini:
Apabila persamaan di atas disubstitusi, maka akan didapatkan persamaan simpangan getaran sebagai berikut:
- Fase dan Sudut Fase Gelombang
Fase gelombang adalah bagian atau tahapan dari gelombang berjalan. Besaran fase gelombang bisa dihitung menggunakan rumus di bawah ini:
Keterangan:
Berdasarkan fase gelombang di atas bisa dihitung sudut fasenya sebagai berikut:
Contoh Soal Gelombang Berjalan
- Soal 1
Suatu gelombang merambat dari sumber O melewati titik h. Simpangan getar gelombang pada titik h memenuhi persamaan berikut ini:
Seluruh besaran tersebut dalam satuan SI. Tentukan nilai berikut ini:
a. periode gelombang
b. Frekuensi gelombang
c. Amplitudo gelombang
d. Panjang gelombang
e. Cepat rambat gelombang
Jawab:
Sehingga diperoleh nilai pada gelombang adalah:
- Soal 2
Suatu gelombang merambat dari titik R menuju titik O dengan frekuensi 5 Hz. Jarak RO adalah 150 cm. Apabila cepat rambat gelombang adalah 2 m/s. Tentukan berapakah beda fase gelombang pada titik R dan titik O.
Diketahui:
x = 150 cm = 1,5 m
f = 5 Hz
v = 2 m/s
Jawab:
Panjang gelombang dihitung dengan persamaan berikut:
Beda fase gelombang dihitung menggunakan rumus berikut:
Besar amplitudo yang ada pada gelombang berjalan bernilai tetap. Besar amplitudo yang dilalui oleh gelombang di setiap titiknya sama besar. Setiap gelombang yang bergerak merambat dari satu titik sumber menuju tujuannya merupakan gelombang berjalan.