Besaran Pokok dan Besaran Turunan

A. Besaran Pokok (Base Quantities) 

 

Besaran yang digunakan dalam fisika dibedakan menjadi dua, yaitu besaran pokok (Base Quantities) dan besaran turunan (Derived Quantities). Besaran pokok adalah besaran adalah besaran yang satuannya didefinisikan terlebih dahulu dan tidak dapat dijabarkan dari besaran lain. Besaran pokok (base Quantities) ada tujuh buah. Ketujuh besaran pokok tersebut dapat kamu lihat pada tabel berikut ini,

No	Besaran	Satuan	Lambang Satuan
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.	panjang massa waktu suhu kuat arus intensitas cahaya jumlah zat	meter kilogram sekon kelvin ampere kandela mol	m kg s K A cd mol

1.Standar dan Alat Ukur Panjang

Panjang adalah jarak antara dua titik di dalam ruang. Menurut satuan SI, besaran panjang dinyatakan dalam meter. Satu meter sama dengan jarak yang ditempuh oleh cahaya dalam ruang hampa selama 1/299.792.458 sekon. Besaran panjang diukur dengan menggunakan mistar , stikmeter (meteran gulung), jangka sorong, dan mikrometer skrup. Adapun ketelitian dari masing masing alat tersebut adalah sebagai berikut :

• Mistar (ruler)  memiliki ketelitian 1 mm
• stikmeter (measuring tape) memiliki ketelitian 1 mm
• Jangka sorong (Vernier Calipers) ketelitiannya 0,1 mm
• Mikrometer Skrup (micrometer screw gauge) ketelitiannya 0,01 mm

2.  Standar dan Alat Ukur Massa

Massa suatu benda adalah banyak zat yang dikandung benda tersebut. Menurut satuan SI, satuan massa adalah kilogram (kg). Dalam kehidupan sehari hari, kita sering menggunakan istilah berat. Misalnya, berat badan Budi 55 kg. Menurut fisika ungkapan tersebut tidak tepat, karena 55 kg adalah massa badan Budi. Berat dalam fisika memiliki pengertian yang berbeda dengan berat dalam kehidupan sehari hari. Menurut fisika, berat adalah gaya yang dialami oleh suatu benda yang mempunyai massa yang diakibatkan karena adanya gaya tarik bumi. Sesuai dengan pengertian ini, maka berat suatu benda di tempat tempat yang berlainan mungkin berbeda beda tergantung besarnya gaya grafitasi di tempat tersebut.
Satu kilogram didefinisikan sebagai massa dari suatu silinder yang dibuat dari campuran platina-iridium yang disebut kiligram standar, yang disimpan di Lembaga berat dan ukuran Internasional di Paris, Perancis. Alat ukur yang digunakan untuk mengukur besaran massa adalah neraca. Terdapat beberapa jenis neraca, antara lain neraca duduk, neraca elektronik, dan neraca lengan.

3.  Standar dan Alat Ukur Waktu

Satuan standar untuk waktu adalah seko atau detik. Satu sekon didefinisikan sebagai selang waktu yang diperlukan oleh atom cesium-133 untuk melakukan getaran sebanyak 9.192.631.770 kali. Alat ukur yang digunakan untuk mengukur besaran waktu antara lain arloji dan  stopwatch.
4.  Standar dan Alat Ukur Suhu

Suhu merupakan derajat panas dinginnya suatu benda. Satuan standar untuk suhu adalah Kelvin. Satuan lain yang sering digunakan di Indonesia adalah derajat Celcius, sedangkan di Amerika dan Inggris pada umumnya menggunakan derajat fahrenheit. Alat untuk mengukur suhu adalah termometer. Untuk mengetahui lebih jauh tentang suhu, akan dibahas lebih rinci pada artikel berikutnya.

B. Besaran Turunan (Derived Quantities)

Besaran turunan adalah besaran yang satuan satuannya diturunkan dari satuan-satuan besaran pokok. Jumlah besaran turunan sangat banyak, semakin berkembangnya ilmu fisika, dimungkinkan akan muncul lagi besaran turunan yang baru. Contoh besaran turunan yang sekarang dikenal dapat kamu lihat pada tabel berikut ini.

No.	Besaran	Satuan
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.	luas volume kecepatan gaya massa jenis daya usaha	meter persegi meter kubik meter per sekon newton kilogram per meter kubik watt joule

Alat Ukur Besaran Turunan
Pada pembahasan alat ukur sebelumnya, seluruhnya termasuk alat ukur besaran pokok. Bagaimanakan mengukur besaran turunan? Saat ini banyak besaran turunan yang dapat diukur secara langsung, artinya sudah ada alat ukurnya. Misalnya, tekanan udara diukur dengan barometer, gaya diukur dengan dinanometer. dan volume air diukur dengan gelas ukur. Sementara itu untuk mengukur luas atau volume suatu benda yang bentuknya beraturan kita dapat menggunakan rumus matematika. Ayo buka lagi pelajaran Matematika SD yang sudah kamu pelajari :). Lalu bagaimana jika benda yang akan kita ukur bentuknya tidak beraturan, misalnya saja batu? untuk mengukurnya kita dapat menggunakan gelas ukur. Oke deh sampai disini dulu ya pembahasannya, Selamat belajar, SUKSES !

Momentum linear & impuls

Momentum linear atau biasa disingkat momentum didefinisikan sebagai hasil kali massa dengan kecepatan.

                                     p = m v
 

Keterangan : 

p = momentum

m = massa (kilogram)

v = kecepatan (meter/sekon)
 

Momentum merupakan besara vektor sehingga selain mempunyai besar, momentum juga mempunyai arah. Arah momentum sama dengan arah kecepatan benda atau arah gerakan benda.
Momentum berbanding lurus dengan massa dan kecepatan. Semakin besar massa, semakin besar momentum. Demikian juga semakin besar kecepatan, semakin besar momentum. Misalnya terdapat dua mobil, sebut saja mobil A dan mobil B. Jika massa mobil A lebih besar dari massa mobil B dan kedua mobil bergerak dengan kecepatan yang sama maka mobil A mempunyai momentum lebih besar daripada mobil B. Demikian juga jika mobil A dan mobil B mempunyai mempunyai massa sama dan mobil A bergerak lebih cepat daripada mobil B maka momentum mobil A lebih besar daripada momomentum mobil B. Apabila sebuah benda bermassa tidak bergerak atau diam maka momentum benda tersebut nol.
Satuan internasional momentum adalah kilogram meter / sekon, disingkat kg m/s.

Impuls

Impuls didefinisikan sebagai hasil kali gaya atau resultan dengan gaya dengan selang waktu.

Teorema Impuls-Momentum

Teorema impuls – momentum diperoleh dengan cara menurunkan persamaan hukum II Newton dalam bentuk momentum.
Keterangan :

Contoh soal.

1. Bola bermassa 1 kg dilempar horisontal dengan kelajuan 2 m/s. Kemudian bola dipukul searah dengan arah mula-mula. Lamanya bola bersentuhan dengan pemukul 1 milisekon dan kelajuan bola setelah meninggalkan pemukul adalah 4 m/s. Berapa besar gaya yang diberikan oleh pemukul pada bola ?
Pembahasan
Diketahui :
 

Arah gerakan bola sama sehingga kelajuan awal dan kelajuan akhir mempunyai tanda yang sama.
Ditanya : gaya F
Jawab :
 

2. Bola bermassa 1 kg dilempar horisontal ke kanan dengan kelajuan 10 m/s. Setelah dipukul, bola bergerak ke kiri dengan kelajuan 20 m/s. Tentukan besar impuls yang bekerja pada bola.
Pembahasan
Diketahui :
m = 1 kg, v_o = 10 m/s, v_t = -20 m/s
Arah gerakan atau arah kecepatan bola berlawanan karenanya kelajuan awal dan kelajuan akhir mempunyai tanda yang berbeda.
Ditanya : impuls (I)
Jawab :
I = m (v_t – v_o) = (1)(-20 – 10) = (1)(-30) = -30 kg m/s.
Tanda negatif menunjukan bahwa arah impuls sama dengan arah kelajuan akhir bola (ke kiri).

3. Seorang siswa memukul bola voli bermassa 0,1 kg yang pada mulanya diam. Tangan siswa tersebut bersentuhan dengan bola voli selama 0,01 detik. Setelah dipukul, bola voli bergerak dengan kelajuan 2 m/s. (a) Berapa besar gaya yang dikerjakan tangan siswa pada bola voli ? (b) Hukum III Newton menyatakan bahwa jika siswa mengerjakan gaya pada bola maka bola juga mengerjakan gaya pada siswa. Berapa besar gaya yang dikerjakan bola pada siswa ? (c) Jika tangan siswa bersentuhan dengan bola voli selama 0,001 sekon, berapa besar gaya yang dikerjakan bola pada tangan siswa ?
Pembahasan
Diketahui :
Ditanya : gaya F
Jawab :
(a) Gaya yang dikerjakan oleh tangan siswa pada bola jika waktu kontak 0,01 sekon

(b) Gaya yang dikerjakan oleh bola pada tangan siswa jika waktu kontak 0,01 sekon
Hukum III Newton : F aksi = – F reaksi
Besar gaya yang dikerjakan bola pada tangan siswa adalah 200 Newton.
(c) Gaya yang dikerjakan oleh bola pada tangan siswa jika waktu kontak 0,001 sekon

Berdasarkan hasil yang diperoleh dapat disimpulkan bahwa gaya yang dikerjakan bola pada tangan siswa lebih besar ketika waktu kontak lebih singkat. Gaya yang lebih besar menyebabkan tangan siswa lebih sakit. Anda dapat membuktikan hal ini ketika bermain bola voli. Jika anda memukul bola voli yang lebih keras, waktu kontak antara tangan anda dengan bola lebih singkat dibandingkan ketika anda memukul bola yang lebih lembut. Perbedaan waktu kontak menyebabkan tangan anda terasa lebih sakit ketika memukul bola yang lebih keras.

Medan Magnet

1. Pengertian

Medan Magnet adalah daerah disekitar magnet,magnet terdiri dari dua kutub yaitu utara (U) dan selatan (S). Jika Magnet dipotong beberapa bagian sampai bagian terkecilpun akan memiliki kutub utara (U) dan Selatan (S), magnet juga digunakan pada jarum kompas sebagai penunjuk arah dan dapat juga dihubungkan dengan kumparan solenoida.

2. Sejarah

 
Kata magnet (magnit) berasal dari bahasa Yunani magnítis líthos yang berarti batu Magnesian. agnesia adalah nama sebuah wilayah di Yunani pada masa lalu yang kini bernama Manisa (sekarang berada di wilayah Turki) di mana terkandung batu magnet yang ditemukan sejak zaman dulu di wilayah tersebut. Magnet sudah ditemukan sejak 2500 tahun Sebelum Masehi. Cleopatra, ratu mesir, merupakan orang yang pertama kali menggunakan magnet untuk menjaga kesehatan. Ratu Cleopatra tidur di batu yang mengandung magnet untuk menjaga agar selalu kelihatan awet muda dan cantik. Magnet juga dipakai di Cina dari sekitar 2000 SM, dipadukan dengan reflexology dan akupuntur. Doctor dari Inggris juga Dr William Gilbert membuat penelitian mengenai elektrik dan magnetisme. Dia mengeluarkan satu dari buku pertamanya mengenai terapi magnetic yang disebut “De Magnet”. . Pekerjaannya masih digunakan sebagai dasar dan perawatan magnetic saat ini. Hans Christian Oestred Tahun 1777 asal kopenhagen adalah orang yang pertama kali menemukan jarum yang digunakan sebagai penunjuk arah alias kompas dan relasi magnet dengan arus listrik.  
3. Pembahasan Magnet

Karena magnet dapat dihubungkan dengan arus listrik dan yang dilakukan untuk mengetahui arah medan magnet digunakanlah arus listrik tersebut, yang dapat juga disebut “Kaidah Tangan Kanan”, kaidah tangan kanan sendiri adalah perumpamaan antara arus listrik dan arah medan magnet dengan menggunakan tangan kanan kita sebab itulah disebut dengan kaidah tangan kanan, berikut penjelasanya. a. Ibu Jari (jempol) merupakan arah arus listrik yang mengalir pada penghantar kawat. b. 4 jari tangan kanan lainnya adalah arah medan magnet.

Rumus Perhitungan Medan Magnet

 

B = Medan Magnet (Tesla)

K = Ketetapan (Konstanta) 2 X 10-7  

a = r = Jarak (Meter)

I = Arus Lisitrik (Ampere)

4. Bahan Medan Magnet

Penyusun medan magnet ada tiga (3) jenis, yaitu :

a) Diamagnetik

b) Paramagnetik

c) Feromagnetik

a) Diamagnetik

Adalah bahan resultan atom atau molekulnya adalah 0 (nol) tetapi medan magnet akibat orbit atau putaran tidak 0 (nol). Jika diberi magnet dari luar maka elektron akan mengubah geraknya sehingga arahnya berlawanan dengan medan magnet luar tersebut.

Medan magnet jika dihubungkan dengan selonoida maka akan timbul induksi magnet yang keluar sehingga bahan tersebut tidak dapat ditarik oleh magnet. Contoh : Logam Perak, Logam Emas , Bismut

b) Paramagnetik

Adalah bahan resultan atom atau molekulnya adalah 0 (nol) tetapi pembentuk atom-atom molekulnya adalah 0 (nol), jika medan magnet dihbungkan dengan magnet dari luar maka  atom atau molekul akan berusaha untuk searah dengan medan magnet dari luar, jika bahan ini dihubungkan dengan selonoida akan menghasilkan induksi magnet yang lebih besar karena (Mu >> Mu0).

Mu = Permeabilitas

Mu0 = Ruang Hampa Magnet (Vakum)

Contoh : Magnesium (Mg)

c) Feromagnetik

Bahan atau resultan atom atau molekulnya sangat besar jika diberi magnet dari luar maka elektron-elektronnya akan searah dengan magnet luar tersebut dan mempunyai sifat kemagnetan yang tinggi dan sangat besar, sehingga dapat digunakan sebagai sumber magnet permanen dan jika dihubungkan dengan selonoida akan menghasilkan induksi magnet yang besar, karena ( Mu >> Mu0)

Contoh : Logam Besi , Logam Baja , Silikon

TERMODINAMIKA

Termodinamika 
(bahasa Yunani: thermos = 'panas' and dynamic = 'perubahan') adalah fisika energi , panas, kerja, entropi dan kespontanan proses. Termodinamika berhubungan dekat dengan mekanika statistik di mana hubungan termodinamika berasal.
Pada sistem di mana terjadi proses perubahan wujud atau pertukaran energi, termodinamika klasik tidak berhubungan dengan kinetika reaksi (kecepatan suatu proses reaksi berlangsung). Karena alasan ini, penggunaan istilah "termodinamika" biasanya merujuk pada termodinamika setimbang. Dengan hubungan ini, konsep utama dalam termodinamika adalah proses kuasistatik, yang diidealkan, proses "super pelan". Proses termodinamika bergantung-waktu dipelajari dalam termodinamika tak-setimbang.
Karena termodinamika tidak berhubungan dengan konsep waktu, telah diusulkan bahwa termodinamika setimbang seharusnya dinamakan termostatik.
Hukum termodinamika kebenarannya sangat umum, dan hukum-hukum ini tidak bergantung kepada rincian dari interaksi atau sistem yang diteliti. Ini berarti mereka dapat diterapkan ke sistem di mana seseorang tidak tahu apa pun kecual perimbangan transfer energi dan wujud di antara mereka dan lingkungan. Contohnya termasuk perkiraan Einstein tentang emisi spontan dalam abad ke-20 dan riset sekarang ini tentang termodinamika benda hitam.
Menurut Arief MS Termodinamika adalah suatu konsep mekanika perpindahan Energi. Seperti panas, dimana konsep perpindahan panas adalah panas secara spontan akan berpindah dari temperatur tinggi ke temperatur rendah. Pada termodinamika inilah konsep mekanika itu akan di bahas.

Konsep dasar dalam termodinamika

Pengabstrakkan dasar atas termodinamika adalah pembagian dunia menjadi sistem dibatasi oleh kenyataan atau ideal dari batasan. Sistem yang tidak termasuk dalam pertimbangan digolongkan sebagai lingkungan. Dan pembagian sistem menjadi subsistem masih mungkin terjadi, atau membentuk beberapa sistem menjadi sistem yang lebih besar. Biasanya sistem dapat diberikan keadaan yang dirinci dengan jelas yang dapat diuraikan menjadi beberapa parameter. Dari prinsip-prinsip dasar termodinamika secara umum bisa diturunkan hubungan antara kuantitas misalnya, koefisien ekspansi, kompresibilitas, panas jenis, transformasi panas dan koefisien elektrik, terutama sifat-sifat yang dipengaruhi temperatur. [1]

Sistem termodinamika

Sistem termodinamika adalah bagian dari jagat raya yang diperhitungkan. Sebuah batasan yang nyata atau imajinasi memisahkan sistem dengan jagat raya, yang disebut lingkungan. Klasifikasi sistem termodinamika berdasarkan pada sifat batas sistem-lingkungan dan perpindahan materi, kalor dan entropi antara sistem dan lingkungan.
Ada tiga jenis sistem berdasarkan jenis pertukaran yang terjadi antara sistem dan lingkungan:

• sistem terisolasi: tak terjadi pertukaran panas, benda atau kerja dengan lingkungan. Contoh dari sistem terisolasi adalah wadah terisolasi, seperti tabung gas terisolasi.
• sistem tertutup: terjadi pertukaran energi (panas dan kerja) tetapi tidak terjadi pertukaran benda dengan lingkungan. Rumah hijau adalah contoh dari sistem tertutup di mana terjadi pertukaran panas tetapi tidak terjadi pertukaran kerja dengan lingkungan. Apakah suatu sistem terjadi pertukaran panas, kerja atau keduanya biasanya dipertimbangkanh sebagai sifat pembatasnya:
  • pembatas adiabatik: tidak memperbolehkan pertukaran panas.
  • pembatas rigid: tidak memperbolehkan pertukaran kerja.
• sistem terbuka: terjadi pertukaran energi (panas dan kerja) dan benda dengan lingkungannya. Sebuah pembatas memperbolehkan pertukaran benda disebut permeabel. Samudra merupakan contoh dari sistem terbuka.

Dalam kenyataan, sebuah sistem tidak dapat terisolasi sepenuhnya dari lingkungan, karena pasti ada terjadi sedikit pencampuran, meskipun hanya penerimaan sedikit penarikan gravitasi. Dalam analisis sistem terisolasi, energi yang masuk ke sistem sama dengan energi yang keluar dari sistem.

Keadaan termodinamika

Ketika sistem dalam keadaan seimbang dalam kondisi yang ditentukan, ini disebut dalam keadaan pasti (atau keadaan sistem).
Untuk keadaan termodinamika tertentu, banyak sifat dari sistem dispesifikasikan. Properti yang tidak tergantung dengan jalur di mana sistem itu membentuk keadaan tersebut, disebut fungsi keadaan dari sistem. Bagian selanjutnya dalam seksi ini hanya mempertimbangkan properti, yang merupakan fungsi keadaan.
Jumlah properti minimal yang harus dispesifikasikan untuk menjelaskan keadaan dari sistem tertentu ditentukan oleh Hukum fase Gibbs. Biasanya seseorang berhadapan dengan properti sistem yang lebih besar, dari jumlah minimal tersebut.
Pengembangan hubungan antara properti dari keadaan yang berlainan dimungkinkan. Persamaan keadaan adalah contoh dari hubungan tersebut.

Hukum-hukum Dasar Termodinamika

Terdapat empat Hukum Dasar yang berlaku di dalam sistem termodinamika, yaitu:

• Hukum Awal (Zeroth Law) Termodinamika

Hukum ini menyatakan bahwa dua sistem dalam keadaan setimbang dengan sistem ketiga, maka ketiganya dalam saling setimbang satu dengan lainnya.

• Hukum Pertama Termodinamika

Hukum ini terkait dengan kekekalan energi. Hukum ini menyatakan perubahan energi dalam dari suatu sistem termodinamika tertutup sama dengan total dari jumlah energi kalor yang disuplai ke dalam sistem dan kerja yang dilakukan terhadap sistem.

• Hukum kedua Termodinamika

Hukum kedua termodinamika terkait dengan entropi. Tidak ada bunyi untuk hukum kedua termodinamika yang ada hanyalah pernyataan kenyataan eksperimental yang dikeluarkan oleh kelvin-plank dan clausius. Pernyataan clausius: tidak mungkin suatu sistem apapun bekerja sedemikian rupa sehingga hasil satu-satunya adalah perpindahan energi sebagai panas dari sistem dengan temperatur tertentu ke sistem dengan temperatur yang lebih tinggi. Pernyataan kelvin-planck: tidak mungkin suatu sistem beroperasi dalam siklus termodinamika dan memberikan sejumlah netto kerja kesekeliling sambil menerima energi panas dari satu reservoir termal.(sumber Fundamentals of engineering thermodynamics (Moran J., Shapiro N.M. - 6th ed. - 2007 - Wiley) Bab5). "total entropi dari suatu sistem termodinamika terisolasi cenderung untuk meningkat seiring dengan meningkatnya waktu, mendekati nilai maksimumnya hal ini disebut dengan prinsip kenaikan entropi" merupakan korolari dari kedua pernyataan diatas (analisis Hukum kedua termodinamika untuk proses dengan menggunakan sifat entropi)(sumber Fundamentals of engineering thermodynamics (Moran J., Shapiro N.M. - 6th ed. - 2007 - Wiley) Bab6).

• Hukum ketiga Termodinamika

Hukum ketiga termodinamika terkait dengan temperatur nol absolut. Hukum ini menyatakan bahwa pada saat suatu sistem mencapai temperatur nol absolut, semua proses akan berhenti dan entropi sistem akan mendekati nilai minimum. Hukum ini juga menyatakan bahwa entropi benda berstruktur kristal sempurna pada temperatur nol absolut bernilai nol.  

SISTEM TERMODINAMIKA

Getaran , Gelombang & Bunyi

Gejala getaran banyak ditemukan dalam kehidupan sehari - hari

Getaran bandul jam dinding, senar gitar yang dipetik, dan pita suara yang bergetar hingga menimbulkan bunyi, merupakan beberapa contoh benda yang melakukan getaran. Apakah yang dimaksud dengan getaran? Apakah ciri-ciri suatu benda mengalami getaran?
Pada bab ini akan dipelajari pengertian getaran dan ciri-ciri suatu getaran, pengertian gelombang, jenis gelombang, dan besaran yang berkaitan. Setelah mempelajari bab ini, kamu diharapkan mampu memahami konsep getaran dan prinsip dasar teori gelombang untuk selanjutnya mempelajari fenomena bunyi yang erat dalam kehidupan sehari-hari.
 
A. Pengertian Getaran

Pernahkah kamu melihat jam dinding yang memakai bandul? Jarum jam tersebut bergerak akibat adanya gerak bolak-balik bandul. Gerakan bandul itu disebut getaran. Marilah kita selidiki apa sebenarnya getaran itu.
Jadi, getaran adalah gerak bolak-balik melalui titik setimbang. Satu getaran didefinisikan sebagai satu kali bergetar penuh, yaitu dari titik awal kembali ke titik tersebut. Satu kali getaran adalah ketika benda bergerak dari titik A-B-C-B-A atau dari titik B-C-B-A-B. Bandul tidak pernah melewati lebih dari titik A atau titik C karena titik tersebut merupakan simpangan terjauh.
Simpangan terjauh itu disebut amplitudo. Di titik A atau titik C benda akan berhenti sesaat sebelum kembali bergerak. Contoh amplitudo adalah jarak BA atau jarak BC. Jarak dari titik setimbang pada suatu saat disebut simpangan.

 
B. Ciri - Ciri Getaran
 
Getaran merupakan jenis gerak yang mudah kamu jumpai dalam kehidupan sehari-hari, baik gerak alamiah maupun buatan manusia. Semua getaran memiliki ciri-ciri tertentu. Apa ciri-ciri getaran itu?
Waktu yang dibutuhkan untuk menempuh satu kali getaran disebut periode getar yang dilambangkan dengan (T). Banyaknya getaran dalam satu sekon disebut frekuensi (f). Suatu getaran akan bergerak dengan frekuensi alamiah sendiri. Hubungan frekuensi dan periode secara matematis ditulis sebagai berikut:
dengan: T = periode (s)
f = banyaknya getaran per sekon (Hz)
Satuan periode adalah sekon dan satuan frekuensi adalah getaran per sekon atau disebut juga dengan hertz (Hz), untuk menghormati seorang fisikawan Jerman yang berjasa di bidang gelombang, Hendrich Rudolf Hertz. Jadi, satu hertz sama dengan satu getaran per sekon.
 
C. Pengertian Gelombang

Pernahkah kamu pergi ke pantai? Tentu sangat menyenangkan, bukan? Demikian indahnya ciptaan Tuhan. Di pantai kamu bisa melihat ombak. Ombak tersebut terlihat bergelombang dari tengah menuju pantai dan semakin lama semakin kecil, lalu akhirnya menerpa pesisir pantai. Jadi, apa sebenarnya ombak itu?
Ketika kamu mengikuti upacara pengibaran bendera di sekolahmu, kamu melihat bendera berkibar diterpa angin. Pernahkah kamu memerhatikan bagaimana gerak bendera tersebut? Peristiwa ombak laut ataupun berkibarnya bendera merupakan contoh dari gelombang. Jadi, apa sebenarnya gelombang itu?
Pada saat kamu menggerakkan tali ke atas dan ke bawah, dikatakan bahwa kamu memberikan usikan pada tali. Jika usikan itu dilakukan terus menerus, akan terjadi getaran. Setelah memberi usikan atau getaran, kamu akan melihat ada sesuatu yang merambat pada tali. Sesuatu itu disebut gelombang. Jadi, gelombang adalah getaran yang merambat atau usikan yang merambat.

D. Gelombang mekanik memerlukan medium untuk merambat

 
Gelombang merupakan salah satu konsep Fisika yang sangat penting untuk dipelajari karena banyak sekali gejala alam yang menggunakan prinsip gelombang. Sebagai makhluk yang paling pandai, manusia memiliki kewajiban untuk selalu mempelajari gejala alam ciptaan Tuhan untuk mengambil manfaat bagi kehidupan manusia. Kamu dapat berkomunikasi dengan orang lain sebagian besar dengan memanfaatkan gelombang suara atau gelombang bunyi.Kamu dapat mendengarkan radio atau menonton televisi karena adanya gelombang radio.

Berdasarkan medium perambatannya

Gelombang dapat dibedakan menjadi dua bagian, yaitu gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik. Gelombang mekanik adalah gelombang yang dalam perambatannya memerlukan medium, misalnya gelombang tali, gelombang air, dan gelombang bunyi. Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang dapat merambat tanpa medium, misalnya gelombang radio, gelombang cahaya, dan gelombang radar. Dari kedua jenis gelombang tersebut, yang akan kamu pelajari adalah gelombang mekanik. Apakah yang dirambatkan oleh gelombang tersebut?
Pada saat kamu menggetarkan tali, gelombang akan merambat pada tali ke arah temanmu, tetapi karet gelang yang diikatkan pada tali tidak ikut merambat bersama gelombang. Jika demikian, bagian-bagian tali tidak ikut merambat bersama gelombang. Jadi apakah yang dirambatkan oleh gelombang? Jika kamu meminta temanmu untuk menggetarkan salah satu ujung tali, kamu akan merasakan sesuatu pada temanmu akibat merambatnya gelombang tersebut. Tentu kamu masih ingat pelajaran pada bab terdahulu bahwa sesuatu yang memiliki kemampuan untuk melakukan usaha disebut energi. Jadi, yang dirambatkan oleh gelombang adalah energi. Berdasarkan arah perambatannya, gelombang mekanik dibedakan menjadi dua jenis, yaitu gelombang transversal
dan gelombang longitudinal.

1. Gelombang Transversal

Pada saat kamu menggetarkan slinki ke arah samping, ternyata arah rambat gelombangnya ke depan, tegak lurus arah rambatnya. Gelombang seperti ini disebut gelombang transversal. Jadi, gelombang transversal adalah gelombang yang arah getarnya tegak lurus terhadap arah rambatannya. Contoh lain dari gelombang transversal adalah gelombang pada permukaan air, dan semua gelombang elektromagnetik, seperti gelombang cahaya, gelombang radio, ataupun gelombang radar.
Sumber getaran untuk gelombang air berada pada tempat batu jatuh sehingga gelombang menyebar ke segala arah. Dari gambar tersebut tampak bahwa semakin jauh dari sumber, gelombang semakin kecil. Hal tersebut disebabkan energi yang dirambatkan semakin berkurang.

2. Gelombang Longitudinal

Gelombang transversal merupakan gelombang yang arah getarnya tegak lurus dengan arah rambatan. Bagaimanakah arah getar pada gelombang longitudinal?
Pada saat kamu mendorong slinki searah dengan panjangnya, gelombang akan merambat ke arah temanmu berbentuk rapatan dan renggangan. Jika kamu perhatikan, arah rambat dan arah getarnya ternyata searah. Gelombang seperti itu disebut gelombang longitudinal. Jadi, gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah getarnya sejajar dengan arah rambatannya.
Gelombang bunyi dan gelombang pada gas yang ditempatkan di dalam tabung tertutup merupakan contoh gelombang longitudinal. Pernahkah kamu memompa ban sepeda atau menggunakan alat suntik mainan? Pada saat kamu menggunakan pompa, kamu mendorong atau menekan alat tersebut. Partikel-partikel gas dalam pompa membentuk pola rapatan dan renggangan sehingga mendorong udara keluar.

E. Panjang Gelombang

Kamu sudah mengetahui bahwa pola gelombang transversal berbentuk bukit dan lembah gelombang, sedangkan pola gelombang longitudinal berbentuk rapatan dan renggangan. Panjang satu bukit dan satu lembah atau satu rapatan dan satu renggangan didefinisikan sebagai panjang satu gelombang. Pada pembahasan tentang getaran kamu sudah mengetahui tentang periode getaran.
Besaran tersebut identik dengan periode gelombang. Periode gelombang adalah waktu yang dibutuhkan untuk menempuh satu panjang gelombang. Jadi, satu gelombang dapat didefinisikan sebagai yang ditempuh panjang satu periode. Panjang gelombang dilambangkan dengan lamda. Satuan panjang gelombang dalam SI adalah meter (m). Marilah kita pelajari panjang gelombang transversal dan panjang gelombang longitudinal.

1. Panjang Gelombang Transversal

Jika kamu menggerakkan slinki tegak lurus dengan arah panjangnya, terbentuklah bukit dan lembah gelombang. Pola tersebut adalah pola gelombang transversal. Bukit gelombang adalah lengkungan a-b-c sedangkan lembah gelombang adalah lengkungan c-d-e. Titik b disebut puncak gelombang dan titik d disebut dasar gelombang. Kedua titik ini disebut juga perut gelombang.
Adapun titik a, c, atau e disebut simpul gelombang. Satu panjang gelombang transversal terdiri atas satu bukit dan satu lembah gelombang. Jadi, satu gelombang adalah lengkungan a-b-c-d-e atau b-c-d-e-f. Satu gelombang sama dengan jarak dari a ke e atau jarak b ke f. Amplitudo gelombang adalah jarak b-b’ atau jarak d-d’. Kamu dapat menyebutkan panjang gelombang yang lain, yaitu jarak f-j atau jarak i-m.


2. Panjang Gelombang Longitudinal
Jika kamu menggerakkan slinki searah dengan panjangnya dengan cara mendorong dan menariknya, akan terbentuk pola-pola gelombang. Satu panjang gelombang adalah jarak antara satu rapatan dan satu renggangan atau jarak dari ujung renggangan sampai ke ujung renggangan berikutnya.

F. Cepat Rambat Gelombang
Gelombang yang merambat dari ujung satu ke ujung yang lain memiliki kecepatan tertentu, dengan menempuh jarak tertentu dalam waktu tertentu pula. Dengan demikian, secara matematis, hal itu dituliskan sebagai berikut.

G. Pemantulan Gelombang

Pada saat kamu berteriak di lereng sebuah bukit, kamu akan mendengar suaramu kembali setelah beberapa saat. Hal ini membuktikan bahwa bunyi dapat dipantulkan. Bunyi merupakan salah satu contoh gelombang mekanik.
Berdasarkan uraian sebelumnya dan dari hasil diskusimu, dapat disimpulkan bahwa salah satu sifat gelombang adalah dapat dipantulkan. Dalam kehidupan sehari-hari, kamu sering melihat pemantulan gelombang air kolam oleh dinding kolam, ataupun gelombang ombak laut oleh pinggir pantai. Dapat diterimanya gelombang radio dari stasiun pemancar yang sedemikian jauh juga menunjukkan bahwa gelombang radio dapat dipantulkan atmosfer bumi.
Sebuah gelombang merambat pada tali, jika ujung tali diikat pada suatu penopang, gelombang yang mencapai ujung tetap tersebut memberikan gaya ke atas pada penopang. Penopang memberikan gaya yang sama tetapi berlawanan arah ke bawah pada tali. Gaya ke bawah pada tali inilah yang membangkitkan gelombang pantulan yang terbalik. Ujung yang bebas tidak ditahan oleh sebuh penopang. Gelombang cenderung melampaui batas. Ujung yang melampaui batas memberikan tarikan ke atas pada tali dan inilah yang membangkitan gelombang pantulan yang tidak terbalik.

Bunyi merupakan gelombang mekanik yang dalam perambatannya arahnya sejajar dengan arah getarnya (gelombang longitudinal).

Syarat terdengarnya bunyi ada 3 macam:

1. Ada sumber bunyi
2. Ada medium (udara)
3. Ada pendengar

Sifat-sifat bunyi meliputi :

• Merambat membutuhkan medium

• Merupakan gelombang longitudinal

• Dapat dipantulkan

Karakteristik Bunyi ada beberapa macam antara lain  :

Nada adalah bunyi yang frekuensinya teratur.

Desah adalah bunyi yang frekuensinya tidak teratur.

Warna bunyi adalah bunyi yang frekuensinya sama tetapi terdengar berbeda.

Dentum adalah bunyi yang amplitudonya sangat besar dan terdengar mendadak.

Cepat rambat bunyi

Karena bunyi merupakan gelombang  maka bunyi mempunyai cepat rambat yang dipengaruhi oleh 2 faktor yaitu :

1. Kerapatan partikel medium yang dilalui bunyi. Semakin rapat susunan partikel medium maka semakin cepat bunyi merambat, sehingga bunyi merambat paling cepat pada zat padat.
2. Suhu medium, semakin panas suhu medium yang dilalui maka semakin cepat bunyi merambat. Hubungan ini dapat dirumuskan kedalam persamaan matematis (v = v0 + 0,6.t) dimana v0 adalah cepat rambat pada suhu nol derajat dan t adalah suhu medium.

Bunyi bedasarkan frekuensinya dibedakan menjadi 3 macam yaitu

• Infrasonik adalah bunyi yang frekuensinya kurang dari 20 Hz. Makhluk yang bisa mendengan bunyii infrasonik adalah jangkrik.
• Audiosonik adalah bunyi yang frekuensinya antara 20 Hz sampai dengan 20 kHz. atau bunyi yang dapat didengar manusia.
• Ultrasonik adalah bunyi yang frekuensinya lebihdari 20 kHz. makhluk yang dapat mendengar ultrasonik adalah lumba-lumba.

Persamaan yang digunakan dalam bab bunyi sama dengan pada bab gelombang yaitu v = s/t

BUNYI PANTUL

Bunyi pantul dibedakan menjadi 3 macam yaitu :

1. Bunyi pantul memperkuat bunyi asli yaitu bunyi pantul yang dapat memperkuat bunyi asli. Biasanya terjadi pada keadaan antara sumber bunyi dan dinding pantul jaraknya tidak begitu jauh (kurang dari 10 meter)
2. Gaung adalah bunyi pantul yang terdengar hampir bersamaan dengan bunyi asli. Biasanya terjadi pada jarak antara 10 sampai 20 meter.
3. Gema adalah bunyi pantul yang terdengar setelah bunyi asli. Biasanya terjadi pada jarak lebih dari 20 meter

Perbedaanantara Nada dengan Desah, Nada adalah bunyi yang mempunyai frekuensi teratur sedangkan Desah adalah bunyi yang mempunyai frekuensi tidak teratur.

Beberapa manfaat gelombang bunyi dalam hal ini adalah pantulan gelombang bunyi adalah

1. dapat digunakan untuk mengukur kedalaman laut disini yang digunakan adalah bunyi ultrasonik
2. mendeteksi janin dalam rahim, biasanya menggunakan bunyi infrasonik
3. mendeteksi keretakan suatu logam dan lain-lain.
4. diciptakannya speaker termasuk manfaat dari bunyi audiosonik.

Persamaan yang digunakan dalam bunyi sama dengan dalam gelombang yaitu v = s/t. Untuk bunyi pantul digunakan persamaan v = 2.s/t