Bab 10 Gelombang dan Bunyi 299

Gelombang dan BunyiBAB 10

A. GetaranB. GelombangC. Apakah Bunyi Itu?D. Ciri-ciri Fisik BunyiE. Pemanfaatan Bunyi

Perception Sound Wave in Submarines

Sumber: http://www.sics.se.

300 IPA SMP Kelas VIII

Peta Konsep

Bab 10 Gelombang dan Bunyi 301

Peta Konsep

302 IPA SMP Kelas VIII

Riak-riak air dan bunyi tampaknya dua gejala yang tidak ada keterkaitannya. Dalambab ini kamu akan mempelajari bahwa keduanya memiliki keterkaitan ciri-ciri fisiknya.Setelah mempelajari bab ini, kamu diharapkan mampu mendeskripsikan getaran, yangmenjadi dasar bagi timbulnya gejala gelombang. Selanjutnya kamu akan mempelajari cirifisis gelombang serta berbagai aspek tentang bunyi. Sebagai langkah awal, marilah kitaselidiki apa yang menyebabkan adanya bunyi dengan melakukan Kegiatan Penyelidikanberikut ini.

Pengamatan: Bagaimana panjang penggaris yang menjulur itu mempengaruhi bunyi yang kamudengar? Cobalah menggerakkan penggaris itu sehingga memperoleh bunyi yang berbeda-beda.

Membuat Bunyi dengan Penggaris1. Pegang salah satu ujung penggaris logam tipis, penggaris plastik atau penggaris kayu

dengan kuat di tepi meja. Biarkan ujung lain menjulur sedikit melebihi tepi meja.2. Pelan-pelan tarik ke bawah dan lepaskan ujung penggaris yang bebas. Apakah yang

kamu lihat dan dengar?3. Perpanjanglah ujung penggaris yang menjulur itu, dan ulangi percobaan beberapa kali.

Apakah kamu mendengar bunyi yang berbeda?

Gelombang danBunyi

BAB1 0

Sifat ZatKegiatan Penyelidikan

Sumber: Dok. Penulis.

Dalam buku Jurnal IPA-mu, tulislahparagraf tentang bagaimanamenggerakkan penggaris untukmendapatkan bunyi yang berbeda-beda.

Bab 10 Gelombang dan Bunyi 303

OAB

Seperti yang telah kamu amati dalam KegiatanPenyelidikan, ujung penggaris yang kamu tarik kebawah dan kamu lepaskan tersebut bergetar. Getaranadalah gerak bolak-balik melalui titik kesetimbangan.Perhatikan kursi ayunan yang diduduki seorang anakpada Gambar 10.1. Pada saat kursi ayunan tersebutbelum disimpangkan, posisi kursi ada di titik O. Titik Oini disebut titik kesetimbangan. Apabila kursi itu kamutarik hingga posisi A, lalu kamu lepas, maka kursitersebut akan bergerak bolak-balik melalui titik-titikA,O,B,O,A,O, dan seterusnya. Kursi ayunan tersebutdikatakan bergetar, dan gerak ayunan ini adalah contohgetaran. Contoh getaran yang lain adalah getaran batangpenggaris dan getaran bandul pada ujung pegas.Tunjukkan contoh-contoh lain getaran!

A

Anak dan kursi ayunan akan bergerakbolak-balik, atau bergetar, melalui titik O.

titikkesetimbangan

Gambar 10.1

Sumber: Dok. Penulis.

Getaran A

Kata-kata IPAgetaran

simpanganamplitudoperiodefrekuensiresonansi

304 IPA SMP Kelas VIII

Kursi ayunan yang bergetar memiliki kemampuanuntuk bergerak, yakni bergerak bolak-balik. Setiap bendayang memiliki kemampuan untuk bergerak pastilahmemiliki energi. Jadi pada hakekatnya getaran adalahsuatu perwujudan energi. Energi getaran kursi ayunanitu berasal dari energi yang kamu kerahkan untukmenyimpangkan kursi itu dari titik kesetimbangannya.

Amplitudo Suatu GetaranGambar 10.1 dapat disederhanakan menjadi

Gambar 10.2. Titik O adalah titik kesetimbangan.Jarak antara benda yang bergetar dengan titik

kesetimbangan disebut simpangan. Misalkansuatu ketika beban yang bergetar berada di

posisi C, dan jarak CO adalah 3 cm. Makasimpangan getaran pada saat itu adalah 3 cm.

Simpangan terbesar getaran padaGambar 10.2 adalah jarak OA atau OB.Simpangan terbesar ini disebut amplitudosuatu getaran. Misalnya, jarak OB padaGambar 10.2 adalah 5 cm. Maka amplitudogetaran itu 5 cm.

Bagaimana cara yang kamu lakukanuntuk memperbesar amplitudo getaran

itu? Tentu saja kamu harus mengerahkanenergi untuk memperbesar simpangan

maksimum beban itu. Jadi amplitudo suatugetaran berkaitan erat dengan energi getaran

tersebut. Jika amplitudo suatu getaran besar, makaenergi getarannya juga besar. Sebaliknya jika amplitudosuatu getaran kecil, maka energi getarannya juga kecil.

Periode Suatu GetaranPerhatikan lagi bagan getaran ayunan pada Gambar

10.2. Gerakan beban tersebut akan melewati titik-titikA,O,B,O,A,O, dan seterusnya. Yang dimaksud dengan satugetaran adalah satu lintasan tertutup, yakni lintasangerakan yang kembali ke tempat semula. Satu getaran padaGambar 10.2 adalah lintasan beban melalui titik-titik A,O, B, O, A, atau O, B, O, A, O, atau B, O, A, O, B.

Gambar 10.2Bagan getaran ayunan. Menunjukkanapakah jarak OB? jarak OC?

O BAamplitudoCsimpangan

Bab 10 Gelombang dan Bunyi 305

Penggunaan Matematika

Waktu yang diperlukan untuk melakukan satu getarandisebut periode, dilambangkan dengan T. Periode diukurdalam satuan sekon. Misalkan untuk melakukan 1 getarandiperlukan waktu 0,5 sekon, maka T = 0,5 sekon.

Frekuensi Suatu GetaranApabila kamu menggetarkan ujung penggaris yang

menjulur melebihi tepi meja beberapa kali dengan panjangyang berbeda-beda, kamu akan melihat bahwa banyaknyagetaran tiap sekonnya berbeda pula. Banyaknya getaranyang terjadi setiap sekon disebut frekuensi getaran. Besarfrekuensi getaran ujung penggaris tersebut berbeda denganfrekuensi getaran sayap lebah pada Gambar 10.3.

Satuan frekuensi (f) adalah 1/sekon, disebut juga hertzatau Hz, untuk menghormati ilmuwan Jerman HeinrichHertz. Frekuensi 1000 hertz disebut juga 1 kilohertz atau 1kHz.

Hubungan frekuensi dengan periode suatu getaranadalah:

Cermati contoh di bawah ini agar kamu dapat memahamihubungan frekuensi dan periode. Selanjutnya kamukerjakan soal latihan.

Hubungan Frekuensi dan PeriodeSoal Contoh:

Sebuah beban pada pegas bergetar dengan periode0,05 sekon. Berapakah frekuensi getaran tersebut?

Langkah-langkah Pemecahan Masalah

1. Apa yang diketahui? periode (T) = 0,05 s.2. Apa yang tidak diketahui? frekuensi (f )

3. Pilih rumusnya:

4. Penyelesaian: = 1/0,05 Hz = 20 Hz.

f =1

T

Gambar 10.3Pada saat terbang, sayap-sayap lebahbergetar dengan frekuensi yang cukuptinggi, hingga kamu dapat mendengarbunyinya.

Gambar 10.4Gaya yang bekerja pada balok yangbergetar.(a) Balok pada posisi setimbang.(b) Ketika pegas teregang, pegas menarik

balok.(c) Ketika pegas mampat, pegas mendorong

balok.

(b)

(c)

(a)

F

F

Sumber: Dok. Penulis.

f =1

T

Soal Latihan:Hitunglah frekuensi sebuahgetaran penggaris j ikaperiodenya 0,02 sekon.

f =1T

306 IPA SMP Kelas VIII

ResonansiPerhatikan orang yang mendorong anak yang sedang

berayun pada Gambar 10.5. Bagaimanakah doronganorang itu, agar amplitudo ayunan bertambah besar?Orang itu harus mendorong ke arah gerak ayunan danmenyesuaikan dorongannya dengan frekuensi ayunan.Peristiwa semacam ini disebut resonansi. Resonansiadalah turut bergetarnya sebuah benda akibat getaranbenda lain. Akibat resonansi berupa membesarnyaamplitudo getaran benda itu.

Peristiwa resonansi berperan penting dalamkehidupan kita. Kamu dapat mendengar bunyi, karenatelingamu beresonansi dengan bunyi itu. Pernahkah

kamu memutar tuner radiomu untuk mencaripemancar radio kesukaanmu? Pada saat ituberarti kamu berupaya agar radiomuberesonansi dengan frekuensi pemancar itu.

Peristiwa resonansi tidak selalumenguntungkan. Pada tahun 1831 sebuahjembatan gantung di Inggris runtuh karenaberesonansi dengan derap sepatu pasukan yangberbaris di atasnya! Perhatikan Gambar 10.10.Jembatan Tahoma di Amerika Serikat runtuhpada tahun 1940 karena jembatan itu beresonansidengan hembusan angin kencang.

Gambar 10.5Agar amplitudo ayunan anak bertambah besar,orang itu harus menyesuaikan dorong-annyadengan frekuensi ayunan itu.

Gambar 10.6Pada tahun 1940 Jembatan Tahoma di AmerikaSerikat runtuh karena jembatan ituberesonansi dengan hembus-an anginkencang

Gaya Pada GetaranTelah kita ketahui bahwa benda yang bergetar akan

bergerak bolak-balik. Kita telah mengetahui pula bahwagaya dapat menyebabkan arah gerak berubah. Gayaseperti apakah yang menyebabkan benda bergetar?

Agar sebuah benda bergetar, pada benda tersebutharus bekerja gaya pemulih. Gaya pemulih adalah gayayang selalu mendorong atau menarik benda ke titikkesetimbangannya. Perhatikan getaran balok pada ujungpegas pada Gambar 10.4. Jika balok berada di kiri titikkesetimbangan, pegas memampat dan mendorong balokke kanan. Sebaliknya jika balok di kanan titikkesetimbangan, pegas meregang dan menarik balok kekiri. Gaya pemulih pada pegas yang bergetar ini berupagaya pegas.

Sumber: Dok. Penulis.

Sumber: http://www.a.abcnews.com/Technology.

Bab 10 Gelombang dan Bunyi 307

MasalahDapatkah kamu menemukan periodedan frekuensi sebuah getaran?Apakah periode sebuah ayunandipengaruhi oleh besaramplitudonya?

HipotesisRumuskan sebuah hipotesisuntuk memperkirakan bagaimanabesar periode ayunan bilaamplitudonya semakin kecil

Alat dan Bahan yang mungkinBandul ayunanPenggarisBenangStopwatch atau arlojiStatif dan klem

Petunjuk KeselamatanHati-hatilah bila menggunakan bendatajam untuk memotong benang. Ikatbandul erat-erat dengan benang.

Sumber: Dok. Penulis.

Merancang Percobaanmu SendiriPeriode dan Frekuensi Getaran SebuahAyunanSeperti yang telah kamu pelajari, setiap getaran memiliki amplitudo danperiode tertentu. Amplitudo suatu getaran menentukan besarnya energigetaran tersebut. Sedangkan periode menunjukkan waktu yang diperlukanuntuk melakukan satu getaran.

Kegiatan 10.1

PERSIAPAN

308 IPA SMP Kelas VIII