Gelombang (fisika) – karakteristik, contoh, jenis, aplikasi

Dalam fisika, gelombang didefinisikan sebagai gangguan dalam ruang yang merambat membawa energi dan dengan ini beberapa sifat lainnya, tanpa ini menyiratkan transportasi massa. Perambatan ini dapat terjadi dalam media material, misalnya di udara atau air, serta di ruang hampa; perambatan cahaya adalah contohnya.

Fenomena gelombang, yang perilakunya dapat digambarkan dengan gelombang, memiliki sifat yang berbeda, namun semuanya dapat dijelaskan dengan istilah yang sama. Keunikan lain dari ini adalah, meskipun mereka dapat dijelaskan dengan cara yang sama, sifat-sifat yang disebarkan ini berbeda, karena setiap fenomena mengangkut jenis energi yang berbeda.

Karakteristik Gelombang

Untuk menggambarkan suatu gelombang, karakteristik tertentu dan perilakunya harus dikenali, agar dapat mempelajarinya dengan baik. Ciri-ciri gelombang yang harus diidentifikasi adalah sebagai berikut:

  • Posisi keseimbangan: Ini adalah titik di mana osilasi terjadi.
  • Amplitudo: Ketinggian maksimum yang dicapai gelombang terhadap titik kesetimbangan.
  • Puncak: Ini adalah titik tertinggi gelombang terhadap titik kesetimbangan. Berbeda dengan amplitudo, puncak membutuhkan lebih banyak informasi untuk dijelaskan; amplitudo adalah angka sederhana (tinggi), sedangkan puncak adalah titik pada gelombang.
  • Lembah: Ini adalah zona gelombang terendah sehubungan dengan titik ekuilibrium, atau dengan kata lain; antitesis dari lambang.
  • Panjang gelombang: Ini adalah jarak antara dua punggungan.
  • Periode: Waktu yang diperlukan gelombang untuk menyelesaikan satu siklus, yaitu: mulai dari suatu titik dan kembali ke titik itu.
  • Frekuensi: Jumlah siklus yang terjadi dalam satu detik. Satuan pengukurannya adalah Hertz.
  • Kecepatan rambat: Ini adalah kecepatan di mana gelombang merambat. Secara matematis dihitung dengan mengalikan panjang gelombang dengan frekuensi.

Jenis Gelombang

Salah satu cara untuk mengkarakterisasi fenomena gelombang yang berbeda adalah dengan mempertimbangkan bentuk perambatannya. Dengan karakterisasi ini, gelombang dapat diklasifikasikan menjadi beberapa macam:

1- Menurut arah di mana mereka menyebar

  • Longitudinal: Mereka adalah gelombang yang gangguannya terjadi dalam arti yang sama dengan perambatannya.
    gelombang-transversal
  • Transversal: Ini adalah gelombang yang gangguannya terjadi tegak lurus dengan arah rambat.

2- Menurut media propagasi

  • Gelombang mekanik: Mereka adalah mereka yang merambat melalui media material, yang bisa padat, cair atau gas. Contoh gelombang jenis ini termasuk suara, yang merambat dari gangguan medan tekanan di udara.
    Gelombang elektromagnetik: Mereka adalah gelombang di mana osilasi medan listrik dan magnet variabel disinkronkan. Gelombang dihasilkan oleh sumber medan elektromagnetik, dan tidak seperti gelombang mekanik, gelombang tidak memerlukan media material untuk merambat. Dalam ruang hampa, gelombang-gelombang ini bergerak dengan kecepatan cahaya; sekitar 300.000 km per detik.
  • Gelombang gravitasi: Riak-riak dalam ruang-waktu dihasilkan oleh gelombang-gelombang ini yang bergerak dengan kecepatan cahaya, berkontraksi dan meregangkan benda-benda yang mereka temui selama perambatannya. Ini disebabkan oleh bintang besar atau lubang hitam yang mengorbit satu sama lain, di mana dalam kasus kedua, lubang hitam bergabung.

3- Berdasarkan dimensi penyebarannya

  • Gelombang satu dimensi: Mereka adalah gelombang yang gangguannya dimanifestasikan dalam satu dimensi. Contohnya adalah gelombang sinus yang dapat ditarik ketika senar diguncang, atau gangguan yang dialami senar gitar.
  • Gelombang dua dimensi: Jenis gelombang ini merambat dalam dua arah pada saat yang bersamaan. Karena ini mereka dapat digambarkan sebagai segmen melingkar, sama dengan gangguan yang diamati pada permukaan air yang halus setelah melempar batu.
  • Gelombang tiga dimensi atau bola: Mereka adalah gelombang yang merambat di ruang angkasa ke segala arah. Sebagai contoh, kita dapat mengambil suara, yang merambat dari sumber ke segala arah.

4- Karena periodisitasnya

  • Gelombang periodik: Gelombang yang timbul dari gangguan yang dipancarkan dalam interval waktu yang sama, di mana setiap gangguan identik dengan yang sebelumnya, disebut dengan cara ini.
  • Gelombang non-periodik: Ini adalah pulsa yang dipancarkan secara tidak teratur dan tanpa menunjukkan periodisitas apa pun. Jika pulsa dipancarkan terus menerus, setiap pulsa berbeda dan tidak mungkin menemukan pola di antara mereka.

5- Menurut bentuk propagasi

Dalam kasus gelombang mekanik, perambatannya diuraikan dengan mengambil model di mana partikel-partikel yang membentuk media dihubungkan dengan pegas. Ketika sebuah partikel menerima impuls, ia memperoleh energi dan akibatnya memperoleh gerakan. Gerakan ini mempengaruhi partikel tetangga, dan yang terakhir untuk mereka. Dengan cara ini gangguan menyebar ke seluruh lingkungan.

Dalam kasus gelombang elektromagnetik, prosesnya sedikit lebih kompleks. Sumber medan elektromagnetik memancarkan energi ke segala arah, dari sini gelombang elektromagnetik bertanggung jawab untuk mengangkut energi ini. Pengangkutan energi ini dimungkinkan berkat adanya partikel yang disebut foton: partikel tak bermassa yang bergerak dengan kecepatan cahaya dalam ruang hampa.

Aplikasi Gelombang

Studi tentang gelombang memungkinkan tidak hanya pemahaman tentang fenomena yang secara eksplisit menyajikan perilaku gelombang, tetapi juga memungkinkan untuk mengambil keuntungan dari fenomena yang dapat digambarkan sebagai gelombang karena sifat periodiknya. Pemahaman ini telah menghasilkan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi, yang sebagian besar bertanggung jawab atas kualitas hidup saat ini.

Berikut beberapa penerapan dari gelombang:

  • Listrik: Energi listrik yang mengarah ke industri dan rumah didistribusikan dengan arus bolak-balik, di mana arus listrik bervariasi dalam besar dan arah, menghasilkan perilaku osilasi karena pergerakan siklus muatan yang membentuk jaringan listrik.
  • Sinyal nirkabel: Radio, televisi, sinyal telepon, dan bahkan perangkat dengan teknologi Bluetooth menggunakan pancaran dan penerimaan gelombang elektromagnetik. Setiap sinyal memiliki konfigurasi khusus yang memungkinkan penerima untuk membedakan satu sinyal dari yang lain.
  • Ilmu Pengetahuan Alam: Berbagai fenomena alam digambarkan dalam bentuk gelombang seperti gempa bumi, yang merupakan getaran permukaan bumi yang disebabkan oleh pergerakan lempeng tektonik, atau fenomena di atmosfer, seperti osilasi Madden-Julian atau konfigurasi tertentu seperti itu. sebagai gelombang Rossby yang terjadi di atmosfer lintang menengah-tinggi.

Related Posts