1. Getaran
Getraran adalah : gerak bolak-balik benda secara teratur
melalui titik keseimbangan.Salah satu ciri getaran adalah
adanya Amplitudo (simpang terbesar suatu getaran).
Sebuah bandul sederhana mula-mula
diam pada kedudukan O (kedudukan
setimbang). Bandul tersebut ditarik ke
kedudukan A (diberi simpangan kecil).
Pada saat benda dilepas dari kedudukan
A, bandul akan bergerak bolak-balik
secara teratur melalui titik A-O-B-O-A dan
gerak bolak balik ini disebut satu getaran.
Salah satu ciri dari getaran adalah adanya
amplitudo atau simpangan terbesar
Setiap benda yang bergetar selalu memiliki frekuensi dan
periode getar. Periode adalah waktu yang di perlukan benda
untuk melakukan satu kali getaran.Periode dinyatakan dalam
satuan sekon.
Ferkuensi adalah jumlah getran dalam satu sekon. Satuan
ferkuensi adalah hertz (Hz). Periode dan Frekuensi dapat
dinyatakan dalam persamaan matematika serta hubungannya
sebagai berikut :
2. Gelombang
Gelombang adalah getran yang merambat. Gelombang
terjadi karna adanya sumber getaran. Pada perambatanya
gelombang merambatkan energy gelombang,sedangakan
perantaranya tidak ikut merambat.
A. Macam-macam gelombang menurut zat perantaranya
1) Gelombang mekanik : gelombang yang
perambatanya memerlukan medium. Contoh :
gelombang air dan gelombang bunyi.
2) Gelombang elektrik : gelombang yang dalam
perambatanya tidak memerlukan medium. Contoh
gelombang radio dan gelombang cahaya
B. Macam-macam gelombang menurut arah rambat dan
arah getarannya
1) Gelombang transversal : gelombang yang arah
rambatanya tegak lurus terhadap arah getaranya.
Gelombang transversal berbentuk bukit gelombang
dan lembah gelombang yang merambat. Contoh
gelombang pada tali, permukaan air dan gelombang
cahaya. Gambar gelombang transversal :
Ketika tali diberi simpangan, tali akan bergetar dengan arah
getaran ke atas dan ke bawah. Pada tali, gelombang merambat tegak
lurus dengan arah getarnya. Bentukan seperti ini disebut gelombang
transversal. Contoh lain gelombang transversal ada pada permukaan
air. Panjang gelombang transversal sama dengan jarak satu bukit
gelombang dan satu lembah gelombang (a-b-c-d-e pada Gambar 10.2).
Panjang satu gelombang dilambangkan dengan λ (dibaca lambda)
dengan satuan meter. Simpangan terbesar dari gelombang itu disebut
amplitudo (bb' atau dd' pada Gambar 10.2). Dasar gelombang terletak
pada titik terendah gelombang, yaitu d dan h, dan puncak gelombang
terletak pada titik tertinggi yaitu b dan f. Lengkungan c-d-e dan
g-h-i merupakan lembah gelombang. Lengkungan a-b-c dan e-f-g
merupakan bukit gelombang.
Waktu yang diperlukan untuk menempuh satu gelombang disebut
periode gelombang, satuannya sekon (s) dan dilambangkan dengan
T. Jumlah gelombang yang terbentuk dalam 1 sekon disebut frekuensi
gelombang. Lambang untuk frekuensi adalah f dan satuannya hertz
(Hz). Gelombang yang merambat dari ujung satu ke ujung yang lain
memiliki kecepatan tertentu, dengan menempuh jarak tertentu dalam
waktu tertentu pula.
2) Gelombang longitudinal :
gelombang yang arah
getarnya sejajar dengan arah rambatnya.
Gelombang longitudinal berbentuk rapatan dan
renggangan. Contohnya gelombang bunyi. Gambar
gelombang longitudinal
Contoh gelombang longitudinal adalah gelombang bunyi. Satu
gelombang longitudinal terdiri atas satu rapatan dan satu regangan
seperti pada Gambar 10.4. Besaran-besaran yang digunakan pada
gelombang longitudinal sama dengan besaran-besaran pada gelombang
transversal.
C. Hubungan antara Panjang Gelombang, Frekuensi, Cepat
Rambat, dan Periode Gelombang.
Karena gelombang menempuh jarak satu panjang gelombang (λ)
dalam waktu satu periode gelombang (T), maka kecepatan gelombang
dapat ditulis:
D. Pemantulan Gelombang
Pemantulan gelombang adalah peristiwa membaliknya gelombang
setelah mengenai penghalang. gelombang yang mencapai ujung akan memberikan gaya ke atas
pada penopang yang ada di ujung, sehingga penopang memberikan
gaya yang sama tetapi berlawanan arah ke bawah pada tali. Gaya ke
bawah pada tali inilah yang membangkitkan gelombang pantulan yang
terbalik.
E. Macam-macam gelombang menurut amplitudo dan
fasenya
1) Gelombang berjalan adalah gelombang yang
amplitudo dan fasenya sama di setiap titik yang
dilalui gelombng.
2) Gelombng diam (stasioner) adalah gelombang yang
amplitudo dan fasenya berubah (tidak sama) di
setiap titik yang dilalui gelombang.
F. Macam-macam gelombang medium perantaranya
1) gelombang mekanik adalah gelombang yang
didalam perambatannya memerlukan medium
perantara. Hampir semua gelombang merupakan
gelombang mekanik.
2) Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang
didalam perambatannya tidak memerlukan medium
perantara. Contoh : sinar gamma (γ), sinar X, sinar
ultra violet, cahaya tampak, infra merah, gelombang
radar, gelombang TV, gelombang radio.
G. Sifat-sifat gelombang
a. Dipantulkan (Refleksi)
Dalam pemantulan gelombang berlaku hukum
pemantulan gelombang, yaitu :
Besar sudut datangnya gelombang sama dengan
sudut pantul gelombang.
Gelombang datang, gelombang pantul, dan garis
normal terletak pada satu bidang datar.
b. Dibiaskan (refraksi)
Pembiasan gelombang adalah pembelokan arah rambat
gelombang karena melalui medium yang berbeda
kerapatannya.
c. Dipadukan (interferensi)
Perpaduan gelombang terjadi apabila terdapat
gelombang dengan frekuensi dan beda fase saling
bertemu. Hasil interferensi gelombang akan ada 2, yaitu
konstruktif (saling menguatkan) dan destruktif (saling
melemahkan). Interferensi Konstruktif terjadi saat 2
gelombang bertemu pada fase yang sama, sedangkan
interferensi destruktif terjadi saat 2 gelombang bertemu
pada fase yang berlawanan.
d. Dibelokkan/disebarkan (Difraksi)
Difraksi gelombang adalah pembelokkan/penyebaran
gelombang jika gelombang tersebut melalui celah. Geja
difraksi akan semakin tampak jelas apabila celah yang
dilewati semakin sempit.
e. Dispersi Gelombang
Dispersi adalah penyebaran bentuk gelombang ketika
merambat melalui suatu medium. Dispersi tidak akan
terjadi pada gelombang bunyi yang merambat melalui
udara atau ruang hampa. Medium yang dapat
mempertahankan bentuk gelombang tersebut disebut
medium nondispersi.
f. Dispolarisasi (diserap arah getarnya)
Polarisasi adalah peristiwa terserapnya sebagian arah
getar gelombang sehingga hanya tinggal memiliki satu
arah saja. Polarisasi hanya akan terjadi pada gelombang
transversal, karena arah gelombang sesuai dengan arah
polarisasi, dan sebaliknya, akan terserap jika arah
gelombang tidak sesuai dengan arah polarisasi celah
tersebut.
H. Pemanfaatan gelombang
Sangat banyak pemanfaatan dari gelombang dengan
mempertimbangkan berbagai sifat gelombang yang ada di
sekitar kita. Beberapa diantaranya adalah
Gelombang TV dan Radio untuk komunikasi.
Gelombang Micro yang dimanfaatkan untuk memasak
makanan atau yang kita kenal dengan microwave
Gelombang bunyi yang sangat membantu bidang
kesehatan, yaitu Ultrasonik pada peralatan USG
untuk memeriksa ada tidaknya penyakit.
3. Bunyi
Bunyi adalah sesuatu yang dihasilkan dari benda yang
bergetar. Benda yang menghasilkan bunyi disebut sumber
bunyi. Sumber bunyi yang bergetar akan menggetarkan
molekul-molekul udara yang ada disekitarnya. Dengan
demikian, syarat terjadinya bunyi adalah adanya benda yang
bergetar. Perambatan bunyi memerlukan medium. Kita dapat
mendengar bunyi jika ada medium yang dapat merambatkan
bunyi.
Syarat bunyi :
1) Ada benda yang bergetar (sumber bunyi)
2) Ada medium yang merambatkan bunyi, dan
3) Ada penerima yang berada di dalam jangkauan sumber
bunyi
Bunyi memiliki cepat rambat yang terbatas. Bunyi
memerlukan waktu untuk berpindah dari satu tempat ke tempat
lain. Cepat rambat bunyi sebenarnya tidak terlampau besar.
Cepat rambat bunyi jauh lebih kecil dibandingkan denga cepat
rambat cahaya. Bahkan sekarang orang telah mampu
membuat pesawat yang dapat terbang beberapa kali daripada
cepat rambat bunyi. Cepat rambat bunyi sering dirumuskan
sebagai berikut:
Bunyi memiliki sifat :
1. Merupakan gelombang longitudinal
2. Tidak bisa merambat pada ruang hampa
3. Kecepatan rambatnya dipengaruhi oleh kerapatan
medium perambatannya (padat, cair, gas). Paling cepat
pada medium yang kerapatannya tinggi.
4. Dapat mengalami resonansi dan pemantulan.
Bunyi dapat mengalami resonansi. Pengertian resonansi adalah peristiwa ikut
bergetarnya suatu benda akibat getaran benda lain, karena
frekuensinya sama. Bunyi dapat mengalami pemantulan,
proses pemantulan bunyi dimanfaatkan pada :
Penentuan cepat rambat bunyi
Pendeteksian cacat dan retak pada pipa logam
Survei geofisika
Pengukuran ketebalan pelat logam
Pengukuran kedalaman tempat.
Jenis-jenis bunyi berdasarkan besar frekuensinya
1) Bunyi infrasonik: yaitu bunyi yang frekuensinya kurang
dari 20 Hz, dan dapat didengar oleh anjing, jangkrik,
angsa, dan kuda.
2) Bunyi audiosonik, yaitu bunyi yang frekuensinya berada
antra 20 Hz-20.000 Hz dan dapat didengar manusia.
3) Bunyi untrasonik, yaitu bunyi yang frekuensinya lebih dari
20.000 Hz, dapat didengar oleh kelelawar dan lumbalumba.
Jenis-jenis bunyi berdasarkan sifat frekuensinya
1) Nada, yaitu bunyi yang frekuensinya beraturan.
2) Desah, yaitu bunyi yang frekuensinya tidak teratur.
3) Gaung atau kerdam, yaitu bunyi pantul yang sebagian
datang bersamaan dengan bunyi asli, sehingga
menggangu bunyi asli.
4) Gema yaitu, bunyi pantul yang datang setelah bunyi asli,
sehingga memperkuat bunyi asli.
4. Mekanisme Pendengaran Manusia
Proses mendengar pada manusia melalui beberapa tahap.
Perhatikan pada Gambar 10.16! Tahap tersebut diawali dari lubang
telinga yang menerima gelombang dari sumber suara. Gelombang
suara yang masuk ke dalam lubang telinga akan menggetarkan gendang
telinga (yang disebut membran timpani). Getaran membran timpani
ditransmisikan melintasi telinga tengah melalui tiga tulang kecil, yang
terdiri atas tulang martil, landasan, dan sanggurdi. Telinga tengah
dihubungkan ke faring oleh tabung eustachius. Getaran dari tulang
sanggurdi ditransmisikan ke telinga dalam melalui membran jendela
oval ke koklea. Koklea merupakan suatu tabung yang bergulung seperti
rumah siput. Koklea berisi cairan limfa.
Getaran dari jendela oval ditransmisikan ke dalam cairan limfa
dalam ruangan koklea. Di bagian dalam ruangan koklea terdapat organ
korti. Organ korti berisi cairan sel-sel rambut yang sangat peka. Inilah
reseptor getaran yang sebenarnya. Sel-sel rambut ini akan bergerak
ketika ada getaran di dalam koklea, sehingga menstimulasi getaran
yang diteruskan oleh saraf auditori ke otak.
5. Pendengaran pada Hewan
a.Kelelawar
Kelelawar dapat mengeluarkan dan
menerima gelombang ultrasonik dengan frekuensi di atas 20.000 Hz
pada saat ia terbang. Gelombang yang dikeluarkan akan dipantulkan
kembali oleh objek yang akan dilewatinya dan diterima oleh receiver
(alat penerima) yang berada di tubuh kelelawar. Kemampuan kelelawar
untuk menentukan lokasi ini disebut dengan ekolokasi.
Pada saat terbang dan berburu, kelelawar akan mengeluarkan
bunyi yang frekuensinya tinggi, kemudian mendengarkan gema yang
dihasilkan. Pada saat kelelawar mendengarkan gema, kelelawar hanya
akan terfokus pada suara yang dipancarkannya sendiri. Rentang
frekuensi yang mampu didengar oleh makhluk ini terbatas, sehingga
kelelawar harus mampu menghindari efek Doppler yang muncul.
b. Lumba-Lumba
Bagaimana cara kerja sistem sonar pada lumba-lumba? Lumbalumba bernapas melalui lubang yang ada di atas kepalanya. Di bawah
lubang ini, terdapat kantung-kantung kecil berisi udara. Agar dapat
menghasilkan suara berfrekuensi tinggi, lumba-lumba mengalirkan
udara pada kantung-kantung ini. Selain itu, kantung udara ini
juga berperan sebagai alat pemfokus bunyi. Kemudian, bunyi ini
dipancarkan ke segala arah secara terputus-putus.
Gelombang bunyi lumba-lumba akan dipantulkan kembali bila
membentur suatu benda. Pantulan gelombang bunyi tersebut ditangkap
di bagian rahang bawahnya yang disebut “jendela akustik”. Dari bagian
tersebut, informasi bunyi diteruskan ke telinga bagian tengah, dan
akhirnya ke otak untuk diterjemahkan. Dengan cara tersebut, lumbalumba mengetahui lokasi, ukuran, dan pergerakan mangsanya. Lumbalumba juga mampu saling berkirim pesan walaupun terpisahkan
oleh jarak lebih dari 220 km. Lumba-lumba berkomunikasi untuk
menemukan pasangan dan saling mengingatkan akan bahaya.
6. Aplikasi Getaran dan Gelombang dalam Teknologi
a. Ultrasonografi (USG)
Ultrasonografi (USG) merupakan teknik pencitraan untuk
diagnosis dengan menggunakan gelombang ultrasonik. Frekuensi
yang digunakan berkisar antara 1-8 MHz. USG dapat digunakan untuk
melihat struktur internal dalam tubuh, seperti tendon, otot, sendi,
pembuluh darah, bayi yang berada dalam kandungan, dan berbagai
jenis penyakit, seperti kanker.
Bagaimana gelombang bunyi dapat menghasilkan gambar? Proses
pembentukan gambar dari bunyi dilakukan dengan tiga tahapan,
yaitu pemancaran gelombang, penerimaan gelombang pantul, dan
interpretasi gelombang pantul. Alat USG akan memancarkan berkas
gelombang ultrasonik ke jaringan tubuh menggunakan alat pemancar
sekaligus penerima gelombang yang disebut transduser. Gelombang yang dipancarkan akan dipantulkan sebagian oleh
jaringan tubuh dengan besar yang beragam, baik jangka waktu pantulan
dan besar kecilnya gelombang yang dipantulkan. Gelombang yang
dipantulkan oleh jaringan tubuh selanjutnya diterima oleh transduser.
Selanjutnya transduser akan mengubah gelombang yang diterima
menjadi sinyal listrik, kemudian dihantarkan menuju komputer.
Komputer selanjutnya akan memeroses dan mengubah sinyal listrik
menjadi gambar.
b. Sonar
Sonar (Sound Navigation and Ranging) dapat digunakan untuk
menentukan kedalaman dasar lautan yang diperoleh dengan cara
memancarkan bunyi ke dalam air. Gelombang bunyi akan merambat
menurut garis lurus hingga mengenai sebuah penghalang, misalnya
dasar laut. Ketika gelombang bunyi mengenai penghalang, sebagian
gelombang itu akan dipantulkan kembali ke kapal sebagai gema. Waktu
yang dibutuhkan gelombang bunyi untuk bergerak turun ke dasar dan
kembali ke atas diukur dengan cermat.
Data waktu dan cepat rambat bunyi di air laut dapat digunakan
untuk menghitung jarak kedalaman laut dengan menggunakan
persamaan:
c. Terapi Ultrasonik
Terapi ultrasonik merupakan terapi yang menggunakan gelombang
ultrasonik untuk keperluan medis. Metode yang digunakan yaitu
dengan memancarkan gelombang dengan frekuensi tinggi (800-
2.000 kHz) pada jaringan tubuh. Beberapa bentuk terapi ultrasonik
misalnya terapi fisik, yang biasa digunakan untuk menangani keseleo
pada ligamen, keseleo pada otot, tendonitis, inflamasi sendi, dan
osteoartritis. Selain itu, tingginya energi gelombang ultrasonik, juga
dapat digunakan untuk memecah endapan batu pada penderita batu
ginjal atau yang dikenal dengan lithotripsi.
d. Pembersih Ultrasonik
Pernahkah kamu mendengar pembersih ultrasonik? Pembersih
ultrasonik merupakan alat yang menggunakan gelombang ultrasonik
dengan frekuensi antara 20-400 KHz dan cairan pembersih tertentu
(dapat juga menggunakan air biasa), untuk membersihkan suatu
benda. Benda-benda yang biasa dibersihkan menggunakan alat
pembersih ultrasonik seperti, perhiasan, lensa, jam tangan, alat bedah,
alat musik, alat laboratorium, dan alat-alat elektronik tertentu.
Pembersih ultrasonik akan menghasilkan gelembung-gelembung
cairan pembersih yang terbentuk akibat adanya gelombang ultrasonik
bertekanan tinggi. Pergerakan gelembung cairan menghasilkan gaya
yang besar untuk melepaskan kotoran seperti debu, minyak, cat,
bakteri, dan jamur yang melekat pada suatu benda. Gelembung cairan
mampu masuk ke dalam lubang-lubang kecil yang sulit dibersihkan
dengan cara biasa, sehingga untuk membersihkannya tidak perlu
dilakukan pembongkaran.
e. Sonifikasi
Sonifikasi (sonification) adalah proses pemberian energi gelombang
ultrasonik pada suatu bahan (larutan atau campuran), sehingga
bahan tersebut dapat dipecah menjadi bagian yang sangat kecil. Di
dalam laboratorium, sonifikasi dilakukan dengan bantuan alat yang
disebut sonikator. Pada alat pembuatan kertas, juga terdapat alat yang
memancarkan gelombang ultrasonik pada serat selulosa, sehingga
tersebar lebih merata dan menjadikan kertas lebih kuat.
f. Pengujian Ultrasonik
Pengujian ultrasonik (ultrasonic testing) merupakan teknik
pengujian yang berdasarkan pada penyaluran gelombang ultrasonik
pada objek atau material yang diuji. Gelombang yang digunakan
memiliki frekuensi sekitar 0,1 - 15 Mhz. Dengan menggunakan teknik
pantulan gelombang ultrasonik yang dipancarkan ke dalam benda,
kerusakan pada bagian dalam benda, ketebalan, dan karakteristiknya
dapat dideteksi, misalnya kerusakan akibat korosi pada logam.
0 komentar:
Posting Komentar