Gelombang Longitudinal: Pengertian, Karakteristik, dan Contohnya

Artikel kali ini akan mengupas tuntas tentang gelombang longitudinal, mulai dari pengertiannya, karakteristik unik yang membedakannya dari jenis gelombang lain, hingga contoh-contoh menarik yang mungkin tidak pernah kamu bayangkan sebelumnya.

Pernahkah kamu merasakan getaran suara saat berbicara? Atau, merasakan gempa yang menggetarkan seluruh permukaan bumi? Nah, fenomena-fenomena tersebut merupakan contoh dari gelombang longitudinal. Penasaran bagaimana cara kerjanya? Yuk, simak artikel ini selengkapnya!

Pengertian Gelombang Longitudinal

Gelombang longitudinal adalah salah satu tipe gelombang yang memiliki arah getaran berimpit dengan arah rambatan gelombang. Hal ini berbeda dengan gelombang transversal, di mana getarannya tegak lurus dengan arah rambat. 

Menurut Kamajaya (2007) dalam bukunya “Cerdas Belajar Fisika”, gelombang longitudinal memiliki ciri khas yaitu arah getarannya sejajar atau berimpit dengan arah rambatan gelombang. Getaran ini dapat terjadi pada berbagai medium, seperti udara, air, dan bahkan batuan padat.

Contoh paling sederhana dari gelombang longitudinal adalah gelombang bunyi. Ketika kita berbicara, pita suara di laring bergetar, menghasilkan gelombang longitudinal yang merambat melalui udara. Getaran ini dapat ditangkap oleh telinga kita sebagai suara.

Gelombang longitudinal memiliki beberapa karakteristik penting, seperti rapatan dan renggangan. Untuk lebih lengkapnya, mari kita simak lebih lanjut uraian karakteristik gelombang longitudinal berikut ini.

Karakteristik Gelombang Longitudinal

Berikut adalah sejumlah karakteristik dari gelombang longitudinal:

• Gelombang longitudinal ditandai dengan daerah-daerah kompresi (penyusutan) dan refraksi (pengenceran). Ini berarti bahwa gelombang tersebut memiliki daerah di mana partikel-partikel mediumnya ditekan bersama-sama (kompresi), menghasilkan peningkatan kepadatan, dan daerah di mana partikel-partikelnya terpisah lebih jauh (refraksi), menghasilkan penurunan kepadatan.
• Arah getaran gelombang longitudinal sejajar dengan arah perambatannya. Artinya, gelombang ini memiliki getaran yang bergerak ke depan dan ke belakang sejalan dengan arah perambatannya.
• Setiap gelombang longitudinal terdiri dari satu fase kompresi dan satu fase rarefaksi. Fase kompresi adalah saat partikel-partikel medium berada paling rapat bersama-sama, sedangkan fase rarefaksi adalah saat partikel-partikel medium terpisah paling jauh.
• Dalam gelombang longitudinal, daerah kompresi adalah tempat di mana partikel-partikel gelombang berada pada jarak terdekat satu sama lain. Ini adalah bagian dari gelombang di mana kepadatan medium meningkat karena partikel-partikelnya ditekan bersama-sama.
• Rarefaksi dalam gelombang longitudinal terjadi ketika partikel-partikelnya berada pada jarak terjauh satu sama lain. Ini adalah bagian dari gelombang di mana partikel-partikel medium terpisah lebih jauh, menghasilkan penurunan kepadatan.
• Jarak antara dua titik berturut-turut dalam gelombang longitudinal disebut panjang gelombang. Panjang gelombang adalah jarak dari satu puncak kompresi (atau satu puncak rarefaksi) ke puncak kompresi (atau puncak rarefaksi) berikutnya dalam gelombang.
• Dalam gelombang longitudinal, jarak dari posisi keseimbangan dalam medium ke puncak kompresi atau pengenceran adalah amplitudo. Amplitudo mengukur seberapa jauh partikel-partikel medium bergerak dari posisi keseimbangan mereka saat gelombang melaluinya.
• Frekuensi dalam gelombang longitudinal adalah jumlah gelombang yang melewati suatu titik dalam satu detik. Ini menggambarkan seberapa sering gelombang berulang dalam satu unit waktu.
• Periode dalam gelombang longitudinal adalah waktu yang dibutuhkan oleh gelombang untuk bergerak melalui satu panjang gelombang. Ini adalah waktu yang dibutuhkan oleh satu gelombang untuk menyelesaikan satu siklus lengkap dari kompresi dan rarefaksi saat bergerak melalui mediumnya.

Dengan memahami karakteristik-karakteristik ini, kita dapat lebih mendalami sifat-sifat fisik dari gelombang longitudinal dan bagaimana gelombang tersebut berinteraksi dengan medium yang mereka lalui. 

Penerapan gelombang longitudinal mencakup berbagai aspek penting dalam kehidupan sehari-hari dan ilmu pengetahuan. Untuk lebih jelasnya, simak ulasan berikut ini.

Penerapan Gelombang Longitudinal

Gelombang longitudinal memiliki berbagai peran penting dalam kehidupan sehari-hari, di antaranya adalah:

Komunikasi Suara

Gelombang longitudinal memungkinkan manusia untuk berkomunikasi melalui suara. Saat seseorang berbicara, pita suara menghasilkan getaran yang menciptakan gelombang tekanan dalam medium udara.

Gelombang ini merambat melalui udara sebagai gelombang longitudinal, yang kemudian ditangkap oleh telinga pendengar dan diubah menjadi sinyal saraf yang diterjemahkan oleh otak sebagai suara. 

Tanpa adanya gelombang longitudinal, tidak akan ada bunyi yang dapat didengar oleh manusia, sehingga komunikasi verbal menjadi mustahil.

Pendeteksian dan Pemetaan Medis

Di bidang medis, gelombang ultrasonik, yang merupakan salah satu bentuk gelombang longitudinal, digunakan secara luas untuk mendeteksi dan memetakan struktur internal tubuh manusia. Teknologi ultrasonografi memanfaatkan gelombang suara frekuensi tinggi yang dipantulkan oleh organ dan jaringan dalam tubuh untuk menghasilkan gambar. 

Proses ini sangat penting dalam diagnosis dan pemantauan berbagai kondisi medis, termasuk kehamilan, penyakit organ dalam, dan cedera jaringan.

Selain peran dalam kehidupan sehari-hari, gelombang longitudinal juga mempunyai berbagai penerapan penting dalam bidang ilmiah, antara lain:

Seismologi

Dalam ilmu seismologi, gelombang longitudinal yang dihasilkan oleh gempa bumi, dikenal sebagai gelombang P (primer), digunakan untuk memahami struktur dan pergerakan bumi. Gelombang ini bergerak melalui kerak bumi dengan cara memampatkan dan meregangkan material yang mereka lewati.

Studi terhadap gelombang P membantu ilmuwan menentukan lokasi episentrum gempa, memetakan interior bumi, dan memahami dinamika pergerakan lempeng tektonik.

Penelitian Material

Gelombang ultrasonik juga digunakan dalam penelitian material untuk memeriksa dan menguji kekuatan serta struktur benda-benda tertentu. Teknik ini, yang dikenal sebagai pengujian ultrasonik, melibatkan pengiriman gelombang suara frekuensi tinggi melalui material dan menganalisis pola pantulan atau transmisi gelombang tersebut. 

Pengujian ultrasonik dapat mendeteksi cacat, retakan, atau ketidaksempurnaan dalam material, sehingga sangat penting dalam kontrol kualitas dan keamanan industri, termasuk penerbangan, konstruksi, dan manufaktur.

Dengan berbagai penerapan ini, gelombang longitudinal membuktikan diri sebagai fenomena fisika yang sangat berharga dan serbaguna, baik dalam kehidupan sehari-hari maupun dalam pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi. Selain itu, terdapat banyak contoh dari gelombang longitudinal yang dapat ditemukan dalam berbagai situasi di sekitar kita. 

Simak ulasan berikut ini untuk tahu lebih lanjut beberapa contoh gelombang longitudinal.

10 Contoh Gelombang Longitudinal

Berikut ini adalah 10 contoh gelombang longitudinal beserta penjelasannya:

1. Suara Tepuk Tangan

Saat seseorang bertepuk tangan, suara yang dihasilkan adalah gelombang longitudinal. Tindakan bertepuk tangan memampatkan partikel udara di antara tangan, menciptakan gelombang tekanan yang merambat ke telinga pendengar sebagai suara tepukan. Fenomena ini menunjukkan bagaimana energi mekanik dapat diubah menjadi gelombang suara.

2. Getaran Drum

Ketika drum dipukul, membrannya bergetar dan menghasilkan gelombang suara. Pukulan pada drum menyebabkan membran berosilasi, mengompresi dan meregangkan udara di sekitarnya. Ini menghasilkan gelombang longitudinal yang dapat didengar sebagai suara drum. Getaran ini bisa bervariasi dalam frekuensi dan amplitudo tergantung pada gaya dan lokasi pukulan.

3. Guntur Petir

Guntur, suara yang dihasilkan oleh petir, adalah contoh gelombang longitudinal yang merambat melalui udara. Ketika petir menyambar, pemanasan cepat dan ekspansi udara menghasilkan gelombang suara yang dikenal sebagai guntur. Gelombang ini bergerak melalui medium udara, menggetarkan partikel udara sejajar dengan arah perambatannya.

4. Ledakan Sonik

Ledakan sonik, yang terjadi ketika pesawat melebihi kecepatan suara, merupakan gelombang kejut yang bersifat longitudinal. Perpindahan medium udara searah dengan arah perambatan gelombang menghasilkan suara ledakan yang khas. Gelombang ini dapat menyebabkan getaran kuat pada struktur di sekitarnya.

5. Getaran Erupsi Gunung Berapi

Erupsi gunung berapi menghasilkan gelombang seismik, termasuk gelombang longitudinal atau gelombang P (primer). Gelombang ini merambat melalui permukaan bumi, memampatkan dan meregangkan material yang dilewati. Analisis gelombang P membantu ilmuwan dalam memahami proses geologis dan memprediksi aktivitas vulkanik.

Baca Juga:

• Apa Itu Energi Kinetik? Rumus, Dimensi dan Manfaat
• Materi Teori Atom: Pengertian dan Perkembangan
• Apa itu Sains? Pengertian, Karakteristik dan Contoh

6. Woofer (Pengeras Suara Bass)

Woofer, bagian dari sistem pengeras suara, bekerja dengan memindahkan partikel udara masuk dan keluar untuk menghasilkan gelombang suara bass. Gerakan ini menciptakan gelombang longitudinal yang merambat melalui udara. Woofer dirancang untuk menangani frekuensi rendah, memberikan kedalaman dan kekuatan pada suara musik.

7. Getaran Akibat Pergerakan Lempeng Bumi

Getaran akibat pergerakan lempeng bumi, yang dikenal sebagai gelombang P (primer), adalah contoh lain dari gelombang longitudinal. Gelombang ini muncul saat energi dilepaskan selama gempa bumi, merambat melalui kerak bumi, dan memampatkan serta meregangkan material yang dilewati. Studi gelombang P sangat penting dalam seismologi untuk memahami dinamika bumi.

8. Gelombang Ultrasonik

Gelombang ultrasonik adalah contoh gelombang longitudinal dengan frekuensi di atas batas pendengaran manusia, sekitar 20 kHz atau lebih tinggi. Gelombang ini digunakan dalam berbagai aplikasi, seperti pencitraan medis dan pembersihan ultrasonik. Getaran yang dihasilkan oleh sumber ultrasonik merambat melalui medium, menggetarkan partikel-partikel di sepanjang arah rambatan.

9. Suara melalui Mikrofon

Ketika seseorang berbicara melalui mikrofon, gelombang suara yang dihasilkan adalah contoh nyata dari gelombang longitudinal. Getaran suara menyebabkan partikel udara bergetar searah dengan arah perambatan gelombang, masuk ke mikrofon, dan diubah menjadi sinyal listrik untuk diproses dan diperkuat.

10. Suara Hewan

Hewan menghasilkan suara melalui getaran yang menciptakan gelombang longitudinal. Misalnya, saat seekor burung berkicau atau ikan berkomunikasi di bawah air, getaran suara mereka merambat melalui udara atau air sebagai gelombang longitudinal. Ini memungkinkan komunikasi antar hewan dan adaptasi mereka terhadap lingkungan.

Dengan memahami berbagai contoh ini, kita dapat melihat betapa luas dan pentingnya peran gelombang longitudinal dalam berbagai aspek kehidupan dan ilmu pengetahuan.

Rumus Gelombang Longitudinal

Berikut ini adalah beberapa contoh rumus gelombang longitudinal yang bisa kamu jadikan referensi:

Contoh Soal 1

Diketahui gelombang longitudinal memiliki panjang gelombang 4 m. Jika frekuensi pada gelombang tersebut 200 Hz, maka coba hitunglah berapa cepat rambat gelombang tersebut?

Penyelesaian

Diketahui:

• λ = 4 m
• f = 200 Hz

Ditanyakan: v = …?

Jawaban:

v = λ x f

v = 4 m x 200 Hz

v = 800 m/s.

Jadi, cepat rambat gelombang tersebut adalah 800 m/s.

Contoh Soal 2

Sebuah slinki/pegas dapat menghasilkan gelombang longitudinal dengan jarak antara pusat renggangan dan pusat rapatan yang berdekatan, yaitu 40 cm. Jika pada frekuensi gelombang tersebut 30 Hz, maka coba hitunglah cepat rambat gelombang tersebut?

Penyelesaian

Diketahui:

• ½ λ = 40 cm
• f = 30 Hz

Ditanyakan: v = … ?

Jawaban:

Jarak antara pusat rapatan dan renggangan yang berdekatan adalah setengah dari panjang gelombang ½ λ, maka ½ λ sama dengan 40 cm.

λ = 80 cm sama dengan 0,8 m

v = λ x f

v = 0,8 m x 30 Hz sama dengan 24 m/s.

Jadi, cepat rambat gelombang tersebut adalah 24 m/s.

Kesimpulan

Nah, itulah pembahasan lengkap dari deepublihstore.com mengenai gelombang longitudinal, mulai dari pengertiannya, karakteristik-karakteristik utamanya, hingga berbagai contohnya dalam kehidupan sehari-hari dan pengetahuan ilmiah.

Gelombang longitudinal sangatlah penting dalam banyak aspek kehidupan sehari-hari dan ilmu pengetahuan. Dari gelombang suara yang memungkinkan komunikasi sehari-hari, hingga gelombang ultrasonik dalam teknologi medis dan gelombang seismik dalam studi geologi.

Semoga artikel ini bermanfaat dan dapat meningkatkan pemahaman kita tentang fenomena gelombang dalam dunia fisika.

Sumber:

https://kumparan.com/berita-hari-ini/cara-menghitung-gelombang-longitudinal-dan-contoh-soalnya-221oa3JYGJS di akses 17 Mei 2024