Gelombang adalah getaran yang merambat. Bentuk ideal dari suatu gelombang akan mengikuti gerak sinusoide. Selain radiasi elektromagnetik, dan mungkin radiasi gravitasi, yang bisa berjalan lewat ruang hampa udara, gelombang juga terdapat pada medium (yang karena perubahan bentuk dapat menghasilkan gaya pegas) di mana mereka dapat berjalan dan dapat memindahkan energi dari satu tempat ke tempat lain tanpa mengakibatkan partikel medium berpindah secara permanen; yaitu tidak ada perpindahan secara massal.^[1][2] Secara umum, gelombang terbagi menjadi kelompok gelombang berdasarkan arah rambat dan kelompok gelombang berdasarkan medium rambat. Berdasarkan arah rambatnya, gelombang dapat dikelompokkan menjadi gelombang longitudinal dan gelombang transversal. Sedangkan berdasarkan medium perambatannya, gelombang dikelompokkan menjadi gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik.^[3]

Suatu medium disebut:

1. linear jika gelombang yang berbeda di semua titik tertentu di medium bisa dijumlahkan.
2. terbatas jika terbatas, selain itu disebut "tak terbatas".
3. seragam jika ciri fisiknya tidak berubah pada titik yang berbeda.
4. isotropik jika ciri fisiknya "sama" pada arah yang berbeda.

Jenis[sunting | sunting sumber]

Gelombang longitudinal[sunting | sunting sumber]

Gelombang longitudinal merupakan gelombang yang memiliki arah getaran yang sama dengan arah rambatan. Gelombang longitudinal dapat diamati pada getaran pegas.^[4]

Gelombang transversal[sunting | sunting sumber]

Gelombang transversal merupakan gelombang dengan arah getaran yang tegak lurus dengan arah rambat.^[5]

Besaran[sunting | sunting sumber]

Simpangan[sunting | sunting sumber]

Simpangan merupakan jarak perpindahan titik pada medium. Pengukuran jarak dimulai dari posisi keseimbangan. Simpangan suatu titik pada medium selalu berubah-ubah dari nilai minimum hingga nilai maksimum selama gelombang merambat. Nilai maksimum dan minimum dicapai secara periodik.^[6]

Amplitudo[sunting | sunting sumber]

Amplitudo merupakan titik simpangan maksimum titik yang dilewati gelombang dalam medium. Nilai tetap dari simpangan merupakan nilai amplitudo. Nilai simpangan maksimum dapat positif maupun negatif.^[7]

Fitur umum[sunting | sunting sumber]

Sulit untuk membuat suatu definisi tentang semua yang mencakup aspek dari kata gelombang. Sebuah getaran dapat didefinisikan sebagai sebuah gerakan "bolak balik". Namun, sebuah getaran belum tentu sebuah gelombang. Sebuah usaha untuk menetapkan keperluan dan karakteristik yang mencukupi yang memenuhi kriteria sebagai sebuah fenomena yang dapat disebut sebagai sebuah Gelombang yang menghasilkan garis perbatasan kabur.

Kata gelombang kadang dipahami secara intuitif sebagai suatu yang mengacu kepada transportasi spasial gangguan yang secara umum tidak disertai oleh sebuah gerakan dari medium yang menempati suatu ruangan secara keseluruhan. Pada gelombang, energi dari sebuah getaran berpindah jauh dari sumbernya dalam bentuk sebuah gangguan di sekitar mediumnya (Hall 1980, hlm. 8). Namun, gerakan ini bermasalah untuk sebuah gelombang transversal (misalnya, gelombang pada tali), di mana energi bergerak di kedua arah yang sama, atau untuk gelombang elektromagnetik / cahaya dalam hampa udara, di mana konsep medium tidak berlaku dan interaksi dengan suatu target adalah kunci utama untuk pendeteksian dan penerapan praktis sebuah gelombang. Antara lain gelombang air pada permukaan air laut; gelombang cahaya dihasilkan oleh Matahari; microwave digunakan di oven microwave; penyiaran gelombang radio oleh stasiun radio; dan gelombang suara dihasilkan oleh penerima gelombang radio, ponsel dan makhluk hidup (sebagai suara), untuk menyebutkan hanya sedikit fenomena gelombang.

Mungkin itu terlihat bahwa deskripsi dari gelombang berhubungan dekat ke asal fisiknya untuk setiap contoh spesifik dari proses terbentuknya gelombang. Contohnya, akustik dibedakan dari optik dalam gelombang suara terkait ke mekanik daripada ke perpindahan gelombang elektromagnetik disebabkan oleh getaran. Konsep-konsep seperti massa, momentum, inertia, atau elastisitas, oleh karena itu penting dalam menggambarkan akustik (sebagai yang berbeda dari optik) untuk proses terbentuknya gelombang. Perbedaan dalam pengenalan awal karakteristik gelombang tertentu terhadap sifat dari medium yang terlibat. Contohnya, dalam kasus udara: vortex, tekanan radiasi, gelombang kejut dan lain lain; dalam kasus benda padat: gelombang Rayleigh, dispersi; dan sebagainya.

Sifat-sifat yang lain, tetapi, meskipun biasanya digambarkan dalam hal asal, mungkin disamaratakan untuk semua gelombang. Untuk beberapa alasan, teori gelombang mewakili cabang fisika tertentu yang prihatin dengan sifat dari proses terbentuknya gelombang secara bebas dari asal fisik mereka.^[8] Contohnya, berdasarkan asalnya secara mekanik dari gelombang akustik, gangguan yang berpindah dalam ruang waktu bisa ada jika hanya medium yang terlibat bukan kaku tak terbatas maupun lentur yang tak terbatas.

sumber:https://id.wikipedia.org/wiki/Gelombang

Bagian dari seri artikel mengenai
Mekanika klasik
Hukum kedua Newton
Sejarah Garis waktu
tampil Cabang
tampil Dasar
tampil Rumus
tampil Topik inti
tampil Rotasi
tampil Ilmuwan
l b s

Getaran adalah gerak yang terjadi secara bolak-balik di sekitar kesetimbangan. Syarat terjadinya getaran ialah benda mengalami kondisi diam apabila tidak menerima gaya gerak. Selain itu, jarak simpangan terjauh yang timbul secara bolak-balik akibat getaran, selalu sama bila diukur dari titik tengah.^[1]

Jenis getaran[sunting | sunting sumber]

Getaran bebas terjadi bila sistem mekanis dimulai dengan gaya awal, lalu dibiarkan bergetar secara bebas. Contoh getaran seperti ini adalah memukul garpu tala dan membiarkannya bergetar, atau bandul yang ditarik dari keadaan setimbang lalu dilepaskan.

Getaran paksa terjadi bila gaya bolak-balik atau gerakan diterapkan pada sistem mekanis. Contohnya adalah getaran gedung pada saat gempa bumi.

Analisis getaran[sunting | sunting sumber]

Dasar analisis getaran dapat dipahami dengan mempelajari model sederhana massa-pegas-peredam kejut. Struktur rumit seperti badan mobil dapat dimodelkan sebagai "jumlahan" model massa-pegas-peredam kejut tersebut. Model ini adalah contoh osilator harmonik sederhana.

Getaran bebas tanpa peredam[sunting | sunting sumber]

Pada model yang paling sederhana redaman dianggap dapat diabaikan, dan tidak ada gaya luar yang memengaruhi massa (getaran bebas).

Dalam keadaan ini gaya yang berlaku pada pegas F_s sebanding dengan panjang peregangan x, sesuai dengan hukum Hooke, atau bila dirumuskan secara matematis:

dengan k adalah tetapan pegas.

Sesuai Hukum kedua Newton gaya yang ditimbulkan sebanding dengan percepatan massa:

Karena F = F_s, kita mendapatkan persamaan diferensial biasa berikut:

Bila kita menganggap bahwa kita memulai getaran sistem dengan meregangkan pegas sejauh A kemudian melepaskannya, solusi persamaan di atas yang memerikan gerakan massa adalah:

Solusi ini menyatakan bahwa massa akan berosilasi dalam gerak harmonis sederhana yang memiliki amplitudo A dan frekuensi f_n. Bilangan f_n adalah salah satu besaran yang terpenting dalam analisis getaran, dan dinamakan frekuensi alami takredam. Untuk sistem massa-pegas sederhana, f_n didefinisikan sebagai:

Catatan: frekuensi sudut  () dengan satuan radian per detik kerap kali digunakan dalam persamaan karena menyederhanakan persamaan, tetapi besaran ini biasanya diubah ke dalam frekuensi "standar" (satuan Hz) ketika menyatakan frekuensi sistem.

Bila massa dan kekakuan (tetapan k) diketahui frekuensi getaran sistem akan dapat ditentukan menggunakan rumus di atas.

Getaran bebas dengan redaman[sunting | sunting sumber]

Bila peredaman diperhitungkan, berarti gaya peredam juga berlaku pada massa selain gaya yang disebabkan oleh peregangan pegas. Bila bergerak dalam fluida benda akan mendapatkan peredaman karena kekentalan fluida. Gaya akibat kekentalan ini sebanding dengan kecepatan benda. Konstanta akibat kekentalan (viskositas) c ini dinamakan koefisien peredam, dengan satuan N s/m (SI)

Dengan menjumlahkan semua gaya yang berlaku pada benda kita mendapatkan persamaan

Solusi persamaan ini tergantung pada besarnya redaman. Bila redaman cukup kecil, sistem masih akan bergetar, tetapi pada akhirnya akan berhenti. Keadaan ini disebut kurang redam, dan merupakan kasus yang paling mendapatkan perhatian dalam analisis vibrasi. Bila peredaman diperbesar sehingga mencapai titik saat sistem tidak lagi berosilasi, kita mencapai titik redaman kritis. Bila peredaman ditambahkan melewati titik kritis ini sistem disebut dalam keadaan lewat redam.

Nilai koefisien redaman yang diperlukan untuk mencapai titik redaman kritis pada model massa-pegas-peredam adalah:

Untuk mengkarakterisasi jumlah peredaman dalam sistem digunakan nisbah yang dinamakan nisbah redaman. Nisbah ini adalah perbandingan antara peredaman sebenarnya terhadap jumlah peredaman yang diperlukan untuk mencapai titik redaman kritis. Rumus untuk nisbah redaman () adalah

Sebagai contoh struktur logam akan memiliki nisbah redaman lebih kecil dari 0,05, sedangkan suspensi otomotif akan berada pada selang 0,2-0,3.

Solusi sistem kurang redam pada model massa-pegas-peredam adalah

Nilai X, amplitudo awal, dan , ingsutan fase, ditentukan oleh panjang regangan pegas.

Dari solusi tersebut perlu diperhatikan dua hal: faktor eksponensial dan fungsi cosinus. Faktor eksponensial menentukan seberapa cepat sistem teredam: semakin besar nisbah redaman, semakin cepat sistem teredam ke titik nol. Fungsi kosinus melambangkan osilasi sistem, tetapi frekuensi osilasi berbeda daripada kasus tidak teredam.

Frekuensi dalam hal ini disebut "frekuensi alamiah teredam", f_d, dan terhubung dengan frekuensi alamiah takredam lewat rumus berikut.

Frekuensi alamiah teredam lebih kecil daripada frekuensi alamiah takredam, tetapi untuk banyak kasus praktis nisbah redaman relatif kecil, dan karenanya perbedaan tersebut dapat diabaikan. Karena itu deskripsi teredam dan takredam kerap kali tidak disebutkan ketika menyatakan frekuensi alamiah.

sumber:https://id.wikipedia.org/wiki/Getaran