Contoh Soal Getaran dan Gelombang

By | September 13, 2017

Materi tentang getaran dan gelombang merupakan salah satu materi penting yang perlu dipelajari. Karena, materi getaran dan gelombang sering keluar pada ujian nasional. Halaman ini memuat pengertian getaran gelombang dan contoh soal getaran dan gelombang. Sobat idschool dapat mempelajari istilah yang sering digunakan pada pembahsan getaran dan gelombang. Pada bagian akhir, sobat idschool akan ditunjukkan bentuk contoh soal getaran dan gelombang. Soal ini diambil dari naskah asli ujian nasional. Jadi, simak pembahasannya sampai akhir, oke?

Getaran dapat diartikan sebagai gerak bolak-balik secara berkala melalui titik seimbangnya. Getaran dari sebuah benda dapat menimbulkan bunyi. Seperti pada kejadian saat lonceng digetarkan sehingga lonceng tersebut dapat menghasilkan bunyi. Contoh lain akibat dari getaran yang dapat menimbulkan bunyi dalam kehidupan sehari-hari adalah sinar gitar yang dipetik, bandul jam yang bergoyang, bedug yang dipukul, dan lain sebagainya.

Sedangkang gelombang termasuk dalam salah satu jenis getaran. Gelombang bisa bergerak tanpa melalui media seperti di ruang hampa. Kesimpulannya, gelombang dapat diartikan sebagai getaran berulang yang bisa merambat melalui media atau tanpa media. Gelombang juga dapat ditemukan pada medium yang menjadi perantaranya. Hal ini dapat terlihat pada perubahan bentuk yang menimbulkan gaya pegas. Geombang pada pegas dapat berjalan dan memindahkan energi dari suatu tempat ke tempat yang lain, tanpa membuat pertikel medium berpindah secara permanen.

Bayangkan sebuah penggaris plastik yang digetarkan. Penggaris tersebut akan bergerak dan akan menempuh jarak tertentu. Ujung penggaris yang dilepas dari titik E akan bergerak ke atas dan ke bawah melalui titik C. Gerakan tersebut biasa disebut dengan getaran. Ujung penggaris yang menempuh jarak dari titik E dan kembali ke titik E lagi telah melakukan getaran sebanyak 1 (satu) getaran. Gerakan penggaris dari E ke A dengan rute E – D – C – B – A merupakan gerakan \frac{1}{2} (setengah) getaran.

 
Rumus Getaran dan Gelombang

 
Dalam satu buah getaran terdapat istilah simpangan, amplitudo, periode, dan frekuensi. Penjelasannya dapat dilihat pada daftar di bawah.

  1. Simpangan: jarak yang dapat ditempuh mistar dari titik setimbangnya.
    Contoh: C – B atau C – D
  2. Amplitudo: simpangan terbesar.
    Contoh: C – A
  3. Periode: selang waktu yang diperlukan untuk menempuh satu getaran.
  4. Frekuensi: banyaknya getaran yang dapat ditempuh dalam satu sekon.

 
 

Getaran pada Ayunan Sederhana dan Pegas

Getaran pada Ayunan Sederhana
Sebuah bandul yang digantung berada pada keadaan diam di titik A. Bandul tersebut kemudian diayunkan dari titik C sehingga bergerak ke arah kanan dan kiri seperti terlihat pada gambar di bawah.
 
Getaran Bandul
 
Keterangan:
Titik A adalah titik setimbang.
Jarak titik A – C dan titik A – B adalah Amplitudo
Gerakan bandul:

    \[ \textrm{Gerak} \; A - C = \frac{1}{4} \; \textrm{getaran} \]

    \[ \textrm{Gerak} \; A - C - A = \frac{1}{2} \; \textrm{getaran} \]

    \[ \textrm{Gerak} \; A - C - A - B = \frac{3}{4} \; \textrm{getaran} \]

    \[ \textrm{Gerak} \; A - C - A - B - A = 1 \; \textrm{getaran} \]

 
Getaran pada Pegas
Dalam keadaan diam, sebuah pegas yang diberi beban dapat dilihat seperti gambar A. Tandai tempat beban dalam keadaan diam dengan titik P. Tariklah pegas ke arah bawah sehingga benda berada di titik Q. Lepaskan tarikan sehingga pegas akan bergerak naik-turun. Tandai dengan titik R saat benda mencapai tinggi maksimum. Untuk lebih jelasnya perhatikan gambar di bawah.
 
Getaran Pegas
 
Keterangan:
Titik P disebut titik setimbang.
Jarak titik P – Q dan titik P – R adalah Amplitudo
Keterangan gerakan pegas:

    \[ \textrm{Gerak} \; P - Q = \frac{1}{4} \; \textrm{getaran} \]

    \[ \textrm{Gerak} \; P - Q - P = \frac{1}{2} \; \textrm{getaran} \]

    \[ \textrm{Gerak} \; P - Q - P - R = \frac{3}{4} \; \textrm{getaran} \]

    \[ \textrm{Gerak} \; P - Q - P - R - P = 1 \; \textrm{getaran} \]

Besarnya nilai massa dan konstanta pegas mempengaruhi nilai periode (T) dan frekuensi (f) suatu getaran pegas. Rumus periode dan frekuensi getaran pegas dinyatakan dalam rumus berikut.

    \[ T = 2 \pi \sqrt{\frac{m}{k}} \]

atau

    \[ f = \frac{1}{2 \pi} \sqrt{\frac{k}{m}} \]

 
Keterangan:
T   = periode (s)
f   = frekuensi (Hz)
m   = massa beban (kg)
k   = konstanta pegas kg/s^{2}
\pi   = \frac{22}{7} atau 3,14

 
 

Persamaan Periode dan Frekuensi pada Getaran

  1. Periode (T)
    Periode adalah waktu yang diperlukan untuk melakukan satu kali getaran.
    Persamaan Periode:

        \[ T = \frac{t}{n} \]

     
    Keterangan:
    T   = periode (s)
    t   = waktu (s)
    n   = banyaknya getaran

  2. Frekuensi (f)
    Frekuensi adalah banyaknya getaran yang terjadi selama 1 sekon.
    Persamaan Frekuensi:

        \[ f = \frac{n}{t} \]

     
    Keterangan:
    f   = frekuensi (Hz)
    t   = waktu (s)
    n   = banyaknya getaran

  3. Hubungan antara frekuensi (f) dan periode (T)

        \[ f = \frac{1}{T} \; \textrm{atau} \; T = \frac{1}{f} \]

     
    Keterangan:
            f = frekuensi (Hz)
            T   = periode (s)

  4.  
     

    Contoh Soal dan Pembahasan

    Contoh Soal Getaran dan Gelombang (SOAL UN IPA Fisika SMP 2016)
    Perhatikan gambar bandul matematis berikut!
     
    Contoh Soal Getaran Bandul
     
    Waktu yang dibutuhkan untuk bandul bergerak dari titik A ke C dan kembali lagi ke A disebut ….
    A.     frekuensi
    B.     periode
    C.     amplitudo
    D.     simpangan
     
    Pembahasan:
    Periode: waktu yang dibutuhkan untuk satu kali getaran.
    Frekuensi: banyaknya getaran dalam satu detik.
    Amplitudo: simpangan terbesar.
    Simpangan: posisi benda terhadap titik kesetimbangan.
     
    Benda bergerak dari A ke C dan kembali ke A, berarti benda menempuh 1 gelombang. Sehingga waktu yang diperlukan benda untuk bergerak dari A ke C dan kembali ke A disebut periode.
     
    Jawaban: B
    Baca Juga: Hukum pascal: rumus, aplikasi alat, dan contohsoal
     
    Contoh Soal Akibat Getaran, Resonansi
    Perhatikan gambar berikut!
    Contoh Soal Resonansi
     
    Jika bandul C diayun, maka bandul yang turut berayun adalah ….
    A.     A dan E
    B.     B dan D
    C.     A dan B
    D.     D dan E
     
    Pembahasan:
    Resonansi terjadi saat nilai frekuensinya sama. Nilai suatu frekuensi dapat sama jika memiliki panjang talin yang sama. Bandul A, C, dan E memiliki panjang tali yang sama. Jadi, jika bandul C diayun maka bandul A dan E akan ikut berayun.
     
    Jawaban: A

     
    Sekian pembahasan mengenai pengertian getaran dan gelombang, serta contoh soal getaran dan gelombang. Terimakasih telah mengunjungi idschool(dot)net, semoga bermanfaat!