Apa itu gelombang?

Jauh dari pantai, seekor camar naik turun setiap kali gelombang lewat, tetapi tidak ikut terbawa gelombang.

Gangguan yang merambat

Jatuhkan batu ke kolam yang tenang, lalu riak berbentuk lingkaran menyebar di permukaannya. Petik senar gitar, dan senar itu bergetar hingga tampak kabur. Berteriaklah melintasi lapangan, dan sesaat kemudian seseorang mendengarmu. Ketiganya merupakan gelombang. OpenStax College Physics memberikan definisi singkat: gelombang adalah gangguan yang merambat, atau bergerak menjauhi tempat asalnya. Di kolam, gangguan itu berupa perubahan bentuk permukaan air. Di udara, berupa perubahan tekanan. Pada senar, berupa simpangan ke samping.

Kata kuncinya adalah gangguan. Polanya bergerak, sedangkan zat perantaranya sebagian besar tetap di tempat. Camar yang mengapung di laut lepas naik saat puncak gelombang datang dan turun saat lembah lewat. Setelah gelombang berlalu, posisinya kurang lebih tetap. OpenStax menjelaskan bahwa pada gelombang air jauh dari pantai, partikel air bergerak dalam lingkaran kecil dan tetap di satu daerah, sementara energinya terus merambat. Jika gelombang mendorongmu di perairan dalam, yang kamu rasakan adalah energinya, bukan aliran air yang melaju melewatimu.

Bagian-bagian gelombang sederhana. Titik jingga menandai puncak (titik tinggi), sedangkan titik ungu menandai lembah (titik rendah). Panjang gelombang λ adalah jarak antara dua puncak bersebelahan. Amplitudo A adalah tinggi puncak dari garis datar.

Puncak, lembah, panjang gelombang, dan amplitudo

Gelombang sederhana yang berulang memiliki titik tinggi yang disebut puncak dan titik rendah yang disebut lembah. Jarak dari satu puncak ke puncak berikutnya, diukur sepanjang arah rambat gelombang, disebut panjang gelombang dan ditulis dengan huruf Yunani λ (lambda). Amplitudo menyatakan seberapa jauh medium menyimpang dari posisi setimbangnya. Jadi, amplitudo sama dengan tinggi puncak dari garis datar, atau setengah jarak dari puncak ke lembah. OpenStax menekankan bahwa amplitudo sama sekali tidak menentukan cepat rambat gelombang. Gelombang besar dan kecil pada tali yang sama merambat dengan kecepatan yang sama.

Dua arah getaran

Gelombang dibagi menjadi dua jenis dasar berdasarkan arah getaran terhadap arah rambatnya. Pada gelombang transversal, medium bergerak tegak lurus terhadap arah rambat gelombang. Sentakkan ujung tali yang diikat pada tiang: sebuah tonjolan merambat sepanjang tali, sementara setiap bagian tali bergerak naik turun. Gelombang pada senar alat musik bersifat transversal, begitu pula cahaya dan gelombang elektromagnetik lainnya. Pada gelombang longitudinal, medium bergerak bolak-balik searah rambat gelombang. Dorong dan tarik ujung pegas panjang, lalu daerah yang kumparannya berdekatan, disebut rapatan, akan merambat sepanjang pegas.

T: gelombang transversal pada tali. Panah merah menunjukkan satu bagian tali bergerak naik turun, sementara gelombang merambat ke kanan. L: gelombang longitudinal pada pegas. Kumparan bergerak ke kiri dan kanan searah rambat gelombang, lalu berkumpul membentuk rapatan.

Bunyi di udara dan air bersifat longitudinal. Fluida hampir tidak memiliki kekakuan terhadap perubahan bentuk ke samping, sehingga hanya dapat meneruskan gangguan berupa rapatan dan renggangan. Zat padat dapat menghantarkan kedua jenis gelombang. Gelombang air laut merupakan gabungan keduanya, sehingga partikel air menempuh lintasan melingkar. Gempa mengirimkan kedua jenis gelombang melalui tanah: menurut OpenStax, gelombang P berupa rapatan merambat dengan kecepatan 4 hingga 7 km/s, sedangkan gelombang S berupa geseran merambat dengan kecepatan 2 hingga 5 km/s. Seismograf merekam gelombang P lebih dahulu. Selang waktu sebelum gelombang S tiba menunjukkan jarak sumber gempa.

Memuat

Seret untuk memutar. Gulir atau rapatkan dan renggangkan dua jari untuk mengatur zoom.

Atas: tali yang menghantarkan gelombang transversal. Bawah: pegas yang menghantarkan gelombang longitudinal dengan panjang gelombang dan frekuensi yang sama. Perhatikan manik merah dan kumparan merah: keduanya tidak ikut merambat bersama gelombang.

Gelombang yang tidak memerlukan medium

Gelombang air, bunyi, dan gelombang gempa merupakan gelombang mekanik: semuanya memerlukan zat perantara untuk merambat. Bunyi tidak dapat melintasi ruang hampa karena tidak ada zat yang dapat dirapatkan. Cahaya, radio, dan gelombang elektromagnetik lainnya berbeda. Gelombang ini terdiri atas medan listrik dan medan magnet yang berubah, serta dapat merambat dalam ruang hampa. Itulah sebabnya cahaya Matahari dapat mencapai kita setelah melintasi 150 juta kilometer ruang angkasa. OpenStax mengingatkan satu kekeliruan umum: radio memperdengarkan bunyi kepadamu, tetapi gelombang radionya sendiri bersifat elektromagnetik, bukan bunyi.

Latar belakangGelombang gempa memungkinkan ahli geologi melihat bagian dalam Bumi. Richard Dixon Oldham mempelajari rekaman seismograf dari gempa besar di berbagai belahan dunia. Ia menemukan bahwa gelombang yang melewati pusat Bumi berperilaku seolah telah melintasi cairan. Kemudian, Inge Lehmann menggunakan rekaman yang lebih teliti, sebagian berasal dari jaringan seismograf yang turut ia bangun, dan menunjukkan bahwa inti Bumi memiliki bagian dalam padat yang dikelilingi bagian luar cair. Belum ada pengeboran yang mencapai lebih dari beberapa kilometer ke bawah; gambaran inti Bumi diperoleh dari gelombang.

Gelombang	Gangguan yang merambat menjauhi tempat asalnya sambil membawa energi
Puncak dan lembah	Titik tertinggi dan terendah gelombang
Panjang gelombang λ	Jarak antara puncak-puncak bersebelahan
Amplitudo	Simpangan terbesar dari posisi setimbang
Gelombang transversal	Osilasi tegak lurus terhadap arah rambat: medium pada gelombang tali, medan listrik dan magnet pada cahaya
Gelombang longitudinal	Medium bergerak searah rambat gelombang (bunyi di udara)
Gelombang mekanik	Memerlukan medium berupa zat; bunyi tidak dapat melintasi ruang hampa

Apa yang dibawa gelombang dari satu tempat ke tempat lain?
- Energi
- Air atau udara itu sendiri
- Massa
- Tidak membawa apa pun
Seekor camar mengapung di laut lepas saat gelombang lewat di bawahnya. Bagaimana camar itu bergerak?
- Sebagian besar naik turun dan tetap di sekitar tempat yang sama
- Bersama gelombang menuju pantai
- Hanya ke samping
- Tidak bergerak
Gelombang pada senar gitar bersifat…
- Transversal
- Longitudinal
- Bukan keduanya
- Hanya berupa gelombang bunyi
Bunyi yang merambat melalui udara bersifat…
- Longitudinal
- Transversal
- Elektromagnetik
- Gabungan yang tidak memerlukan udara
Manakah yang dapat merambat melalui ruang hampa di angkasa?
- Gelombang radio
- Bunyi
- Gelombang air
- Gelombang S gempa
Jarak dari puncak hingga dasar lembah sebuah gelombang pada tali adalah 60 cm. Berapa amplitudonya?
Kamu membuat gelombang lebih besar pada tali yang sama tanpa mengubah ketegangannya. Cepat rambatnya…
- Tetap sama
- Menjadi dua kali lipat
- Menjadi setengahnya
- Turun menjadi nol
Saat terjadi gempa, gelombang mana yang lebih dahulu mencapai seismograf yang jauh?
- Gelombang P (rapatan)
- Gelombang S (geseran)
- Keduanya selalu tiba bersamaan
- Keduanya tidak mencapainya
Contoh rekaan: gelombang P merambat dengan kecepatan 6 km/s dan gelombang S dengan kecepatan 3.5 km/s. Gelombang S tiba 20 s setelah gelombang P. Berapa jarak sumber gempa?

Poin penting

Gelombang adalah gangguan yang merambat; gelombang membawa energi, bukan mediumnya.
Panjang gelombang λ: dari puncak ke puncak. Amplitudo: dari posisi setimbang ke puncak.
Transversal: getaran tegak lurus (tali, cahaya). Longitudinal: getaran searah rambat (bunyi di udara).
Gelombang mekanik memerlukan medium; gelombang elektromagnetik tidak.

Sumber kursus ini (11)

OpenStax College Physics 2e (openstax.org/books/college-physics-2e): 16.9 Waves (disturbance that propagates, gull example λ 10.0 m, T 5.00 s, v = 2.00 m/s, transverse and longitudinal, amplitude independent of speed)
16.10 Superposition and Interference (constructive, destructive, standing waves, f1 = v/2L, beats fB = |f1 − f2|, 256 Hz fork with 2 beats -> 254 or 258 Hz)
17.2 Speed of Sound (Table 17.1: air 331 m/s at 0 °C, helium 965, fresh water 1480, sea water 1540, steel 5960, vulcanized rubber 54; v = 331 m/s × √(T/273 K); 343 m/s at 20 °C; audible range 20 to 20 000 Hz; P-waves 4 to 7 km/s, S-waves 2 to 5 km/s; Oldham and Lehmann)
17.3 Sound Intensity (I0 = 10⁻¹² W/m², Table 17.2, factor 10 = 10 dB, factor 2 = 3 dB, 85 dB for 8 h footnote, bel named for Bell)
17.5 Sound Interference and Resonance (noise-cancelling headphones 30 dB or more, closed tube λ = 4L and f_n = n v/4L with n odd, open tube f_n = n v/2L, 128 Hz tube at 22 °C = 0.672 m, ninth harmonic 1.15 kHz, trumpet vs clarinet overtones)
24.1 (Maxwell; Hertz from 1887)
24.3 The Electromagnetic Spectrum (c = fλ, Table 24.1, three rules of thumb, AM 540 to 1600 kHz, FM 88 to 108 MHz, microwave oven 2.45 GHz, visible 400 to 750 nm, UV 400 to about 10 nm, UV-A 320 to 400, UV-B 290 to 320, UV-C 220 to 290 nm, 99% of surface UV is UV-A, X-rays below 0.01 nm)
27.3 Young's Double Slit (1801, d sin θ = mλ, 0.0100 mm and 633 nm example)
NASA science.nasa.gov/ems (Introduction, Visible Light: 380 to 700 nm; atmospheric windows)
NIST, c = 299 792 458 m/s exact (nist.gov/si-redefinition/meter)
ISO 16:1975 (A = 440 Hz, iso.org/standard/3601.html).

Diperiksa: 2026-10-17