Materi Fisika Kelas 11 - Gelombang Mekanik

Pendahuluan

Gelombang mekanik adalah gelombang yang membutuhkan medium untuk merambat. Tanpa medium, gelombang ini tidak dapat berpindah dari satu tempat ke tempat lainnya.

Contohnya? Gelombang suara! Pernah mencoba berbicara di ruang hampa udara? (Jangan coba-coba, ya! 😂) Suara tidak akan terdengar karena suara butuh medium udara untuk merambat.

Gelombang di air, gelombang pada tali, dan suara adalah beberapa contoh gelombang mekanik yang sering kita temui. Yuk, kita bahas lebih dalam! 🚀

1. Pengertian Gelombang Mekanik

Gelombang mekanik adalah gelombang yang merambat melalui medium seperti udara, air, atau benda padat.

🔹 Ciri-ciri gelombang mekanik:

✅ Membutuhkan medium untuk merambat (tidak bisa di ruang hampa)

✅ Memindahkan energi, bukan materi

✅ Mengalami pemantulan, pembiasan, dan interferensi

2. Jenis-jenis Gelombang Mekanik

Berdasarkan arah rambat dan osilasi (getaran), gelombang mekanik dibagi menjadi tiga:

a) Gelombang Transversal 🌊

Gelombang transversal adalah gelombang yang arah getarannya tegak lurus terhadap arah rambatnya.

📌 Contoh:

• Gelombang pada tali
• Gelombang permukaan air

🔹 Ciri-ciri gelombang transversal:

✅ Memiliki puncak dan lembah

✅ Gelombangnya berbentuk sinusoidal

🔹 Rumus dasar gelombang transversal:

Keterangan:

• \( v \) = kecepatan gelombang (m/s)
• \( f \) = frekuensi (Hz)
• \( \lambda \) = panjang gelombang (m)

b) Gelombang Longitudinal 🔊

Gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah getarannya sejajar dengan arah rambatnya.

📌 Contoh:

• Gelombang suara
• Gelombang pada pegas

🔹 Ciri-ciri gelombang longitudinal:

✅ Memiliki rapatan (bagian gelombang yang merapat) dan regangan (bagian gelombang yang renggang)

✅ Tidak memiliki puncak dan lembah seperti gelombang transversal

🔹 Rumus dasar gelombang longitudinal:

Keterangan:

• \( F \) = tegangan dalam medium (N)
• \( \mu \) = massa per satuan panjang (kg/m)

c) Gelombang Berdasarkan Medium Perambatannya

🔹 Gelombang di udara → Contohnya suara

🔹 Gelombang di air → Contohnya gelombang air

🔹 Gelombang di benda padat → Contohnya gempa bumi

3. Karakteristik Gelombang

1️⃣ Panjang Gelombang (\( \lambda \))

Jarak antara dua titik yang berdekatan dalam satu siklus gelombang.

2️⃣ Frekuensi (\( f \))

Jumlah gelombang yang terjadi dalam satu detik, dengan satuan Hertz (Hz).

3️⃣ Periode (\( T \))

Waktu yang dibutuhkan untuk satu siklus gelombang penuh.

4️⃣ Kecepatan Gelombang (\( v \))

Laju rambat gelombang dalam suatu medium.

4. Hukum Pemantulan dan Pembiasan Gelombang

Ketika gelombang bertemu dengan medium yang berbeda, ia bisa mengalami beberapa peristiwa:

📌 Pemantulan (Refleksi) 🔄

Gelombang kembali ke medium asal setelah bertabrakan dengan penghalang.

• Contoh: gema suara

📌 Pembiasan (Refraksi) 🔄

Gelombang berubah arah saat memasuki medium dengan kerapatan berbeda.

• Contoh: pensil terlihat bengkok dalam air

📌 Interferensi 🔄

Ketika dua gelombang bertemu dan saling memperkuat atau melemahkan.

📌 Difraksi 🔄

Gelombang melewati celah kecil dan menyebar keluar.

5. Contoh Soal dan Pembahasan

Soal 1 - Panjang Gelombang Air

Sebuah gelombang air memiliki frekuensi 5 Hz dan kecepatan 10 m/s. Berapa panjang gelombangnya?

Jawaban:

Gunakan rumus:

Jadi, panjang gelombangnya 2 meter.

Soal 2 - Periode Gelombang

Gelombang bunyi memiliki frekuensi 440 Hz. Berapa periode gelombangnya?

Jawaban:

Jadi, periode gelombang bunyi adalah 0.0023 detik.

Latihan Soal

1. Gelombang tali memiliki panjang gelombang 1,5 m dan kecepatan 6 m/s. Tentukan frekuensinya!
2. Jika gelombang bunyi memiliki periode 0,01 s, berapa frekuensinya?
3. Sebuah gelombang memiliki kecepatan 20 m/s dan panjang gelombang 4 m. Tentukan frekuensi gelombangnya!
4. Apa perbedaan utama antara gelombang transversal dan gelombang longitudinal?

Kesimpulan

✅ Gelombang mekanik membutuhkan medium untuk merambat

✅ Terbagi menjadi gelombang transversal dan longitudinal

✅ Dapat mengalami pemantulan, pembiasan, dan interferensi

✅ Kecepatan gelombang bergantung pada medium perambatannya

Semoga materi ini membantu! 🚀✨