▷ Gelombang mekanik : ciri-ciri, rumus, jenis dan contoh

Artikel ini menjelaskan apa itu gelombang mekanik dalam fisika dan apa saja ciri-cirinya. Nah, kamu akan mengetahui pengertian gelombang mekanik, contoh gelombang mekanik, apa persamaan gelombang mekanik, dan juga apa saja jenis-jenis gelombang mekanik.

Apa itu gelombang mekanik?

Gelombang mekanik adalah salah satu jenis gelombang yang merambat melalui suatu medium material, yaitu gelombang mekanik adalah gelombang yang merambat melalui suatu medium material.

Oleh karena itu, gelombang mekanis menyebabkan gangguan sementara pada medium tempat gelombang tersebut merambat, tanpa diangkut.

Misalnya gelombang bunyi merupakan gelombang mekanik. Gelombang suara merambat melalui udara. Oleh karena itu, ketika mereka berosilasi melalui media material, itu adalah gelombang mekanik.

Salah satu ciri utama gelombang mekanik adalah ia mengangkut energi. Memang benar, energi yang dibawa oleh gelombang mekanik dapat menimbulkan bencana besar, seperti halnya gelombang seismik.

Dalam ilmu fisika, gelombang mekanik disebut juga gelombang material karena memerlukan media material untuk merambat.

Contoh gelombang mekanik

Setelah melihat pengertian gelombang mekanik, kini kita akan melihat beberapa contoh gelombang jenis ini untuk memahami konsepnya secara utuh.

Contoh gelombang mekanik:

Gelombang bunyi merupakan gelombang mekanik.
Gelombang seismik juga merupakan gelombang mekanik.
Gelombang permukaan yang ditimbulkan pada permukaan air akibat tumbukan suatu benda bersifat mekanis.
Gelombang yang merambat melalui pegas merupakan gelombang mekanik.

Ciri-ciri gelombang mekanik

Gelombang mekanik mempunyai ciri-ciri atau bagian-bagian sebagai berikut:

Perpanjangan (y) : adalah jarak antara posisi gelombang dengan posisi setimbangnya.
Amplitudo (A) : adalah jarak antara ekstensi maksimum dan posisi setimbang Anda.
Puncak : masing-masing titik tertinggi gelombang.
Lembah : masing-masing titik terendah gelombang.
Siklus atau osilasi : merupakan lintasan gelombang dari satu titik ke titik ekuivalen berikutnya.
Panjang gelombang (λ) : adalah jarak yang memisahkan dua titik ekuivalen yang berurutan.
Periode (T) : adalah waktu yang diperlukan untuk menyelesaikan satu getaran penuh.
Frekuensi (f) : adalah banyaknya osilasi atau getaran yang dilakukan gelombang per satuan waktu.

$f=\cfrac{1}{T}$

Frekuensi sudut (atau denyut) (ω) : ini adalah kecepatan gelombang melakukan osilasi.

$\omega=\cfrac{2\cdot \pi}{T}=2\cdot \pi \cdot f$

Kecepatan rambat (v) : adalah kecepatan rambat gelombang.

$v=\cfrac{\lambda}{T}=\lambda\cdot f$

ciri-ciri gelombang mekanik, bagian-bagian gelombang mekanik

Rumus gelombang mekanik

Fungsi matematika yang memungkinkan untuk menggambarkan pergerakan gelombang mekanik selalu sebagai berikut:

$y=f(x\pm v\cdot t)$

Emas:

$y$

adalah perpanjangan gelombang.
$x$

adalah jarak dari titik yang diteliti ke asal gelombang.
$v$

adalah kecepatan rambat gelombang.
$t$

adalah momen waktu.

Tanda di depan kecepatan rambat menunjukkan apakah gelombang mekanik bergerak ke kanan (tanda negatif) atau ke kiri (tanda positif).

Jika gelombang mekanik merupakan gelombang harmonis , persamaan gelombang mekaniknya adalah y(x,t) = A·sin(k·x ± ω·t + φ ₀ ). Rumus ini digunakan untuk menghitung perpanjangan suatu titik pada gelombang mekanik pada posisi tertentu dan waktu tertentu.

$y(x,t)=A\cdot \text{sin}(k\cdot x\pm w\cdot t+\phi_0)$

Emas:

$y$

adalah perpanjangan gelombang.
$A$

adalah amplitudo gelombang mekanik.
$x$

adalah jarak dari titik yang diteliti ke asal gelombang.
$k$

adalah bilangan gelombang, yang dihitung dengan ekspresi berikut:

$k=\cfrac{2\cdot \pi}{\lambda}$
$\omega$

adalah frekuensi sudut atau pulsasi.
$t$

adalah momen waktu.
$\phi_0$

adalah fase awal gelombang.

Jenis gelombang mekanik

Macam-macam gelombang mekanik adalah :

Gelombang longitudinal : jenis gelombang mekanik yang osilasinya searah dengan rambat gelombang.
Gelombang transversal : jenis gelombang mekanik yang osilasinya tegak lurus terhadap arah rambat gelombang.

Gelombang memanjang

Gelombang longitudinal adalah gelombang mekanik yang gerak osilasi partikel-partikel dalam medium terjadi searah dengan arah rambat gelombang. Artinya, ujung-ujung gelombang longitudinal berosilasi secara longitudinal.

Misalnya gelombang bunyi merupakan gelombang longitudinal, karena pada gelombang jenis ini pergerakan ujung-ujungnya sejajar dengan rambat gelombang.

➤ Lihat : Ciri-ciri gelombang longitudinal

gelombang transversal

Gelombang transversal merupakan gelombang mekanik yang osilasinya tegak lurus terhadap arah rambat gelombang. Artinya, titik-titik gelombang transversal bergerak secara transversal terhadap arah rambat gelombang.

Misalnya, seutas tali yang diikatkan pada salah satu ujungnya yang berosilasi merupakan gelombang transversal. Jika ujung tali diikat dan ujung lainnya digerakan secara vertikal, maka timbul getaran tegak lurus terhadap arah rambat gelombang pada tali, maka gelombang tersebut termasuk gelombang transversal.

➤ Lihat : Ciri-ciri gelombang transversal

Kecepatan rambat gelombang mekanik

Kecepatan rambat adalah kecepatan rambat gelombang mekanik dalam medium. Secara umum cepat rambat gelombang mekanik dihitung dengan menggunakan rumus yang berbentuk sebagai berikut:

$\displaystyle v=\sqrt{\frac{\text{propriété élastique}}{\text{propriété inertielle}}}$

Di bawah ini Anda dapat melihat rumus yang digunakan untuk menghitung kecepatan rambat gelombang mekanik dalam beberapa kasus khusus fisika.

Kecepatan rambat gelombang transversal pada tali

$\displaystyle v=\sqrt{\frac{T}{\mu}}$

Emas:

$T$

adalah tegangan tali.
$\mu$

adalah kerapatan massa linier tali.

Kecepatan rambat gelombang longitudinal pada benda padat

$\displaystyle v=\sqrt{\frac{E}{\rho}}$

Emas:

$E$

adalah modulus Young padatan.
$\rho$

adalah kepadatan padatan.

Kecepatan rambat gelombang longitudinal pada gas (bunyi)

$\displaystyle v=\sqrt{\frac{\gamma \cdot R\cdot T}{M}}$

Emas:

$\gamma$

adalah koefisien adiabatik gas (dalam kasus udara

$\gamma=1,4$

).
$T$

adalah suhu gas yang dinyatakan dalam kelvin.
$R$

adalah gas konstan ideal,

$\displaystyle R=8.31 \ \frac{J}{mol\cdot K}$

.
$M$

adalah massa molekul gas.