▷ Gelombang harmonik

Artikel ini menjelaskan apa itu gelombang harmonik dalam fisika dan apa saja ciri-cirinya. Anda juga akan menemukan contoh gelombang harmonik dan apa persamaan gelombang harmonik. Selain itu, Anda akan dapat melihat hubungan antara gelombang harmonik dan konsep fisika lainnya.

Apa itu gelombang harmonik?

Gelombang harmonik adalah gelombang yang berosilasi secara terus menerus dan berkala, yaitu grafik gelombang harmonik berulang pada setiap selang waktu yang tetap. Oleh karena itu, gelombang harmonik ditentukan oleh fungsi sinus atau kosinus.

Misalnya, gelombang yang dihasilkan oleh getaran sebuah tali adalah gelombang harmonik, karena tali tersebut berosilasi secara vertikal secara berkala. Selain itu, gelombang harmonik yang dihasilkan dapat digambarkan dengan fungsi sinusoidal.

Ciri-ciri gelombang harmonik

Gelombang harmonik 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 osilasi gelombang.

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

Bilangan gelombang (k) : Didefinisikan sebagai banyaknya siklus yang dilakukan sepanjang 2π meter.

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

Kecepatan rambat (v) : ini adalah kecepatan rambat gelombang.

$v=\cfrac{\lambda}{T}=\cfrac{\omega}{k}$

ciri-ciri gelombang harmonik, bagian-bagian gelombang harmonik

Contoh gelombang harmonik

Setelah kita melihat pengertian gelombang harmonik dan apa saja ciri-cirinya, kita akan melihat beberapa contoh gelombang jenis ini untuk menyelesaikan asimilasi konsepnya.

Contoh gelombang harmonis:

Gelombang bunyi merupakan gelombang harmonik.
Gelombang yang dihasilkan ketika seutas tali bergetar.
Gelombang yang timbul pada permukaan genangan air apabila batu dilempar.
Gelombang dihasilkan oleh gerakan harmonik sederhana .

Rumus gelombang harmonik

Persamaan gelombang harmonisnya adalah y(x,t) = A sin(k x ± ω t + φ ₀ ). Rumus ini digunakan untuk menghitung perpanjangan suatu titik pada gelombang harmonik 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 harmonik.
$x$

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

adalah bilangan gelombang.
$\omega$

adalah frekuensi sudut atau pulsasi.
$t$

adalah momen waktu.
$\phi_0$

adalah fase awal gelombang.

Catatan: Perlu diingat bahwa ada beberapa cara untuk menyatakan persamaan gelombang harmonik, sehingga dapat juga dinyatakan dengan fungsi kosinus. Namun, ekspresi yang paling banyak digunakan adalah fungsi yang dijelaskan dalam artikel ini.

Fase gelombang harmonik

Fase (atau sudut fase) gelombang harmonik adalah keadaan getaran suatu titik pada gelombang. Sederhananya, fase gelombang harmonik menunjukkan letak titik tertentu dalam siklus gelombang.

Fase gelombang dinyatakan dalam radian (rad) atau derajat (º). Oleh karena itu, perbedaan fasa antara dua titik ekivalen adalah 2π rad atau 360º.

Selain itu, fase awal gelombang menentukan situasi keadaan getaran awal gelombang. Jadi, bergantung pada nilai fase awal, nilai perpanjangan awal gelombang akan menjadi salah satu nilai tersebut. Misalnya, jika kita mendefinisikan gelombang harmonik menggunakan fungsi sinus dan fase awalnya adalah nol, ini berarti perpanjangan gelombang pada awalnya adalah y=0.

Fase gelombang harmonik juga digunakan untuk membandingkan keadaan getaran dua gelombang harmonik yang berbeda. Oleh karena itu, Anda harus mengetahui dua konsep yang terkait dengan fase gelombang harmonik:

Dua gelombang harmonik sefase jika mempunyai keadaan getar yang sama, yaitu mempunyai pergeseran fasa sebesar 0º (atau 0 rad). Dalam hal ini titik ekuivalen kedua gelombang terjadi pada waktu yang sama, misalnya puncak dan lembah gelombang terjadi secara bersamaan.
Dua gelombang harmonik berada dalam antifase ketika keadaan getarannya berlawanan, oleh karena itu keduanya berbeda fase 180º (atau π rad). Misalnya, jika dua gelombang harmonik berada dalam antifase, puncak gelombang yang satu akan terjadi ketika lembah gelombang lainnya terjadi.

Gelombang harmonik dan gelombang berdiri

Terakhir, kita akan melihat apa perbedaan antara gelombang harmonik dan gelombang berdiri, karena keduanya adalah jenis gelombang yang sering membingungkan dalam fisika.

Gelombang berdiri adalah gangguan osilasi yang puncaknya berosilasi secara vertikal tetapi tidak bergerak secara longitudinal. Selanjutnya gelombang berdiri merupakan hasil interferensi antara dua gelombang yang mempunyai sifat yang sama tetapi arah rambatnya berlawanan, yaitu gelombang berdiri dihasilkan ketika dua gelombang harmonik yang serupa tetapi dengan satu arah rambat yang berlawanan saling tumpang tindih.

Oleh karena itu, perbedaan utama antara gelombang harmonik dan gelombang berdiri adalah gelombang harmonik merambat secara longitudinal, sedangkan gelombang berdiri berosilasi secara vertikal tetapi tidak merambat secara longitudinal. Selain itu, gelombang berdiri terbentuk dari superposisi dua gelombang harmonik.

➤ Lihat: Apa itu gelombang berdiri?