Home / Fisika / Gelombang Stasioner

Gelombang Stasioner

  • 10 min read
Loading...

Penulis : Deyan Prashna, Departemen Fisika, FMIPA, Universitas Indonesia 2016

Gelombang stasioner merupakan gelombang dengan amplitudo yang berbeda-beda pada setiap perambatannya. Dimana, gelombang ini termasuk kedalam jenis gelombang mekanik. Gelombang stasioner dapat dibedakan menjadi gelombang stasioner dengan ujung terikat dan bebas. Simpangan untuk kedua jenis gelombang stasioner saling berbeda. Dalam perambatannya melalui medium rambat, gelombang stasioner membawa energi.

Apa yang kamu ketahui tentang gelombang? Gelombang ada banyak jenisnya loh… Salah satunya gelombang berjalan. Termasuk dalam kelompok apa gelombang ini? Bagaimana prinsip kerjanya? Apa saja aplikasinya dalam kehidupan ini? Yuk, simak artikel ini agar kamu dapat mengetahui jawabannya.

Pengertian Gelombang Stasioner

Gelombang stasioner merupakan suatu perpaduan gelombang yang koheren dimana memiliki titik puncak amplitudo (puncak gelombang) yang berbeda-beda dalam setiap perambatannya serta arah rambatnya berlawanan (arah gelombang datang dengan pantul saling berlawanan). Bukan hanya mengenai puncak gelombang, tetapi simpul gelombang juga berbeda dalam setiap perambatannya.

Contoh dari gelombang stasioner adalah gelombang pada tali dengan

Loading...
ujung bebas maupun terikat. Sifat atau karakteristik gelombang stasioner sama seperti gelombang berjalan, kamu dapat mengetahuinya dengan membaca artikel gelombang berjalan.

Gelombang stasioner termasuk kedalam gelombang yang dapat dibedakan berdasarkan fase dan amplitudonya. Juga pada gelombang ini, fase gelombang juga berubah-ubah.

Sebab dari gelombang stasioner adalah adanya getaran yang merambat melalui suatu medium dimana dalam setiap perambatannya terdapat energi. Pada medium rambat, partikel penyusun medium juga ikut bergetar.

Dalam getarannya tersebut, energi dari sumber dipindahkan, namun perpindahannya tidak mengikutsertakan partikel penyusun medium. Gelombang stasioner hanya dapat merambat melalui suatu medium.

Oleh karena itu, gelombang ini juga termasuk kedalam jenis gelombang mekanik. Adanya getaran, mengakibatkan adanya interaksi antar partikel penyusun medium.

Semakin rapat susunan partikelnya, maka semakin cepat gelombang merambat, dan sebaliknya. Jadi, dapat dikatakan perambatan gelombang paling cepat terjadi pada medium padat, kemudian cair, setelah itu medium gas.

Medium padat memiliki kerapatan medium yang lebih rapat dibanding cair. Sedangkan medium cair memiliki kerapatan medium yang lebih rendah dari medium padat, namun lebih rapat dari medium gas.

Pada gelombang stasioner, terdapat penjumlahan (superposisi) dari dua gelombang dimana gelombang tersebut terdiri dari gelombang datang dan pantul. Untuk mengetahui mengenai gelombang stasioner, kamu perlu mengetahui bagian-bagian dari gelombang itu sendiri.

Agar kamu dapat dengan mudah memahami rumus yang ada pada gelombang stasioner.

Bagian dan Sifat Gelombang

Gelombang memiliki bagian-bagian yang berbeda-beda, perhatikan gambar berikut.

bentuk gelombang

Gelombang stasioner memiliki parameter yang sama dengan gelombang berjalan, namun terdapat perbedaan pada simpangan, fase dan beda fasenya karena gelombang ini memiliki amplitudo dan fase yang berbeda dalam setiap perambatannya. Untuk lebih jelasnya, kamu dapat membaca artikel gelombang berjalan.

Berdasarkan gambar 1, maka dapat diuraikan pernyataan berikut:

  • Puncak gelombang, merupakan titik amplitudo maksium yang dapat dicapai gelombang.
  • Lembah gelombang, merupakan titik amplitudo minimum yang dapat dicapai gelombang.
  • Amplitudo, merupakan jarak simpangan terjauh dari titik keseimbangan gelombang atau dapat dikatakan simpangan gelombang yang berarah vertikal atau tegak lurus terhadap garis keseimbangan. Garis keseimbangan yang dimaksud berupa garis khayal yang sejajar sumbu-y dan tegak lurus terhadap titik awal gelombang.
  • Panjang gelombang, merupakan jarak antara puncak gelombang dengan lembah gelombang atau dapat dikatakan jarak yang ditempuh gelombang dalam satu getaran.
  • Jarak tempuh gelombang, merupakan jarak yang ditempuh gelombang dalam perambatannya.

Setelah mengetahui mengenai bagian-bagian gelombang tersebut, maka perlu juga diketahui simpangan dari gelombang itu sendiri. Simpangan gelombang merupakan jarak lintasan gelombang yang bermula dari titik awal gelombang sampai titik akhir gelombang.

Gelombang dapat mengalami refraksi, difraksi, refleksi, dispersi, interferensi, dan polarisasi. Untuk lebih mengetahui mengenai sifat tersebut, kamu dapat membaca artikel gelombang berjalan.

Agar dapat mengetahui simpangan dari gelombang stasioner, maka gelombang stasioner dapat dikelompokan menjadi dua, yaitu gelombang stasioner ujung tetap dan bebas. Gelombang stasioner pada artikel ini diaplikasikan pada tali.

Contoh aplikasi gelombang stasioner adalah pada fenomena gema dan gaung. Gema merupakan suara pantul yang terdengar setelah suara asli dibunyikan. Sedangkan gaung merupakan suara pantul yang terdengar bersamaan dengan suara asli dibunyikan.

Gelombang Stasioner Ujung Tetap

Gelombang stasioner dengan ujung tetap merupakan gelombang stasioner dengan salah satu medium rambatnya diikatkan pada suatu medium atau benda. Sehingga yang hanya dapat digerakkan adalah ujung medium lainnya.

Medium ini saya aplikasikan pada medium tali dengan satu ujung yang terikat dan ujung lainnya tidak terikat. Sehingga gelombang pantulnya mengalami pembalikan fase sebesar ½.

Perhatikan ilustrasi berikut:

gelombang stasioner pada seutas tali dengan ujung terikat

Pada gambar 2, dapat diketahui bahwa node berbeda beda pada setiap rambatannya dimana hal ini membuktikan bahwa amplitudo dan fase dalam setiap perambatannya itu berbeda. Titik simpul yang berada di ujung akan selalu tetap. Sedangkan titik perut yang berada di ujung selalu terikat. Persamaan simpangannya yaitu:

persamaan simpangan

dengan amplitudo gelombangnya adalah

persamaan amplitudo

dimana 1 merupakan simpangan gelombang stasioner tetap (m), k merupakan bilangan gelombang, x merupakan jarak titik ke sumber getar (m), 2 merupakan kecepatan sudut gelombang (rad/s), t merupakan waktu getar gelombang (s), dan 3 merupakan amplitudo gelombang stasioner tetap.

Rumus titik amplitudo minimum (simpul) dari ujung tetap, sbb:

Rumus titik amplitudo minimum (simpul) dari ujung tetap

dimana letak simpulnya merupakan kelipatan genap dari setengah panjang gelombang.

Sedangkan letak perutnya (titik amplitudo maksimum) dapat ditentukan, sbb:

letak perutnya (titik amplitudo maksimum)

dimana letak perutnya merupakan kelipatan ganjil dari seperempat panjang gelombang.

Dapat disuperposisikan antara gelombang datang dengan gelombang pantul, dengan persamaan sbb:

persamaan gelombang pantul

dimana 5 merupakan simpangan gelombang stasioner ujung terikat pertama (m), dan 6 merupakan simpangan gelombang stasioner ujung terikat kedua (m).

Gelombang Stasioner Ujung Bebas

Gelombang stasioner ujung bebas tidak adanya pembalikan fase sehingga fase gelombang datang sama dengan gelombang pantul dan berarti beda fasenya sama dengan nol. Perhatikan ilustrasi berikut:

gelombang stasioner pada seutas tali dengan ujung bebas

Loading...

Pada gambar 2, dapat diketahui bahwa gelombang pantul tidak mengalami pembalikan fase karena beda fasenya sama dengan nol. Hal itu juga dapat dilihat pada letak node yang selalu sama.

Titik simpul dan perut selalu tetap. Persamaan simpangannya sbb:

persamaan simpangan

dengan amplitudo gelombangnya adalah

amplitudo gelombang

dimana 7 merupakan simpangan gelombang stasioner bebas (m), k merupakan bilangan gelombang, x merupakan jarak titik ke sumber getar (m), 9 merupakan kecepatan sudut gelombang (rad/s), t merupakan waktu getar gelombang (s), dan 9 merupakan amplitudo gelombang stasioner bebas.

Rumus titik amplitudo minimum (simpul) adalah sbb:

10

dimana letak simpulnya merupakan kelipatan ganjil dari setengah panjang gelombang.

Sedangkan, rumus titik amplitudo maksimum (perut) adalah sbb:

rumus titik amplitudo maksimum (perut)

dimana letak simpulnya merupakan kelipatan genap dari seperempat panjang gelombang.

Gelombang stasioner ujung bebas dapat disuperposisikan, dengan persamaan sbb:

Gelombang stasioner ujung bebas

dimana 11 merupakan simpangan stasioner dengan ujung bebas pertama (m), dan 12 merupakan simpangan stasioner dengan ujung terikat kedua (m).

Bilangan gelombang, k, dapat dnyatakan sbb:

rumus Bilangan gelombang

Kesimpulan

Jadi, dapat dikatakan bahwa gelombang stasioner memiliki titik amplitudo dan fase yang berbeda dalam setiap perambatannya. Gelombang ini termasuk kedalam gelombang mekanik karena membutuhkan medium dalam perambatannya.

Prinsip kerja gelombang ini sama seperti gelombang pada umumnya dimana gelombang bermula dari adanya getaran, kemudian getaran tersebut merambat dalam medium rambat melalui interaksi partikel penyusun mediumnya. Contoh aplikasinya pada gema dan gaung.

Selain itu, juga pada gelombang bunyi yang melewati medium lentur.

Demikian, pembahasan mengenai gelombang stasioner. Semoga dapat menjawab pertanyaan kamu mengenai gelombang stasioner dan semoga pembahasan artikel ini mudah dimengerti.

Sekian, terimakasih.

Pertanyaan Umum

  1. Apa yang dimaksud dengan gelombang stasioner?

Jawab:

Gelombang stasioner merupakan suatu perpaduan gelombang yang koheren dimana memiliki titik puncak amplitudo (puncak gelombang) yang berbeda-beda dalam setiap perambatannya serta arah rambatnya berlawanan (arah gelombang datang dengan pantul saling berlawanan). Pada gelombang ini bukan hanya puncak gelombang yang berbeda, tetapi simpul gelombang juga berbeda dalam setiap perambatannya.

2. Sebutkan bagian-bagian dari gelombang stasioner beserta ilustrasinya!

Jawab:

Ilustrasi gelombang stasioner sbb:

jarak tempuh gelombang

berikut penjelasannya:

  • Puncak gelombang, merupakan titik amplitudo maksium yang dapat dicapai gelombang.
  • Lembah gelombang, merupakan titik amplitudo minimum yang dapat dicapai gelombang.
  • Amplitudo, merupakan jarak simpangan terjauh dari titik keseimbangan gelombang atau dapat dikatakan simpangan gelombang yang berarah vertikal atau tegak lurus terhadap garis keseimbangan. Garis keseimbangan yang dimaksud berupa garis khayal yang sejajar sumbu-y dan tegak lurus terhadap titik awal gelombang.
  • Panjang gelombang, merupakan jarak antara puncak gelombang dengan lembah gelombang atau dapat dikatakan jarak yang ditempuh gelombang dalam satu getaran.
  • Jarak tempuh gelombang, merupakan jarak yang ditempuh gelombang dalam perambatannya.

3. Bagaiamana dengan fase dari gelombang stasioner ujung terikat dan bebas?

Jawab:

Pada gelombang stasioner dengan ujung terikat, gelombang pantulnya mengalami pembalikan fase sebesar ½ sehingga terdapat beda fase. Sedangkan pada gelombang stasioner dengan ujung bebas, fase yang dibalikkan pada gelombang pantulnya tidak mengalami perbedaan dengan gelombang datang.

Sehingga beda fasenya sama dengan nol.

Contoh Soal Latihan

  1. Berapa besar bilangan gelombang yang dapat diperoleh dari gelombang stasioner dengan panjang gelombang 10 mm?

Jawab:

  1. Dengan merujuk soal nomor 1, berapa besar simpangan yang terbentuk dari gelombang beramplitudo 2 cm dengan titik getar, 17 , sejauh 15 cm jika kecepatan sudutnya, 18 , sebesar 10 rad/s dalam waktu getar, t, selama 15 sekon? Perlu diketahui bahwa gelombang stasionernya dengan ujung terikat.

Jawab:

16

2. Dengan merujuk soal nomor 2, maka berapa besar simpangan yang terbentuk jika gelombang stasionernya memiliki ujung yang bebas?

Jawab:

Daftar Pustaka

  • Viandari, Eka. 2019. Gelombang Berjalan dan Stasioner – Fisika Kelas 11. Diperoleh dari https://www.google.com/amp/s/www.quipper.com/id/blog/mapel/fisika/gelombang-berjalan-dan-stasioner-fisika-kelas-11/amp/ (diakses pada 21 Juni 2020).
  • Rumah Belajar – Kemendikbud. 2016. Gelombang Stasioner. Diperoleh dari https://sumberbelajar.belajar.kemdikbud.go.id/sumberbelajar/tampil/Gelombang-Stasioner-2016-/menu4.html (diakses pada 21 Juni 2020).
  • Rahmah, Azzahra. 2019. Gelombang Stasioner – Pengertian, Jenis, Materi, Rumus, Contoh Soal. Diperoleh dari https://rumus.co.id/gelombang-stasioner/ (diakses pada 21 Juni 2020).

Baca juga

Loading...
Loading...