Gelombang transversal dan longitudinal
| English | Bahasa Indonesia |
|---|---|
| transverse/trænsˈvɜːs/ | melintang |
| longitudinal/ˌlɒŋɡɪˈtjuːdɪnl/ | longitudinal |
| perpendicular/ˌpɜːpənˈdɪkjʊlə/ | tegak lurus |
| electromagnetic waves/ɪˌlektrəʊməɡˈnetɪk weɪvz/ | gelombang elektromagnetik |
| compressions/kəmˈpreʃnz/ | pemadatan |
| rarefactions/ˌreərɪˈfækʃnz/ | renggangan |
| energy transfer/ˈenədʒi ˈtrænsfɜː/ | transfer energi |
| propagation/ˌprɒpəˈɡeɪʃn/ | propagasi |
Dua cara membuat gelombang
- Getar tali ke atas dan ke bawah — goyangan merambat sepanjang tali.
- Dorong dan tarik ujung slinky secara langsung — alur rapatan merambat di dalamnya sebagai gantinya.
- Keduanya membawa energi, tetapi partikel bergerak dalam arah yang berbeda.
Gelombang transversal
- Partikel bergetar tegak lurus terhadap arah rambat energi.
- Contoh: gelombang pada tali, semua gelombang elektromagnetik, riak air.
Gelombang transversal pada tali
Gelombang transversal
y = a sin(bx + c)
Ubah amplitudo dan panjang gelombang gelombang tersebut.
Dalam gelombang transversal, partikel bergetar:
Transversal = getaran tegak lurus terhadap aliran energi (gelombang tali, cahaya, riak air).
Gelombang longitudinal
- Partikel bergetar sejajar dengan arah rambat.
- Terdiri dari rapatan (terkumpul) dan renggangan (tersebar). Suara adalah gelombang longitudinal.
Gelombang longitudinal pada pegas slinky
Suara yang merambat melalui udara adalah gelombang longitudinal.
Ya — partikel udara bergetar bolak-balik sepanjang arah rambat, menciptakan rapatan dan renggangan.
Pilih semua gelombang yang bersifat transversal.
Cahaya, riak air, dan gelombang tali adalah transversal. Suara dan gelombang slinky yang didorong dari ujungnya adalah longitudinal.
Gelombang longitudinal terdiri dari rapatan dan ____.
Rapatan adalah tempat partikel berkumpul; renggangan adalah tempat mereka tersebar.
Ucapkan sesuai permintaan examiner
- Nilai diberikan untuk dua arah dalam satu kalimat: arah getaran partikel, dan arah transfer energi (arah perambatan).
- Transversal: "getarannya tegak lurus terhadap arah transfer energi."
- Longitudinal: "getarannya sejajar terhadap arah transfer energi."
- "Partikel bergerak naik dan turun" tidak mendapat nilai jika berdiri sendiri — naik dan turun relatif terhadap apa?
Cocokkan setiap istilah dengan definisi yang ditandai oleh penguji.
Setiap opsi ini ditandai dengan kata-kata tetap. "Transfer energi", bukan "pergerakan gelombang", adalah frasa dalam definisi kedua jenis gelombang.
Membaca grafik gelombang longitudinal
- Grafik memplot perpindahan sepanjang arah rambat: positif berarti partikel telah bergerak maju, negatif berarti mundur.
- Dua partikel tepat satu panjang gelombang terpisah memiliki perpindahan yang sama dan bergerak ke arah yang sama.
- Rapatan berada di tempat partikel di belakangnya bergerak maju dan partikel di depannya mundur — grafik memotong nol saat turun ke bawah.
- Ke arah mana partikel sedang bergerak sekarang? Lihat grafik tepat di belakangnya (sisi datangnya gelombang): perpindahan itu menunjukkan ke mana ia akan pergi.
Sebuah gelombang longitudinal merambat ke kanan. Pada grafik perpindahan–jaraknya, partikel P berada pada perpindahan nol di bagian kurva yang naik dari kiri ke kanan. Ke arah manakah P bergerak sekarang?
Lihat tepat di belakang P (di sebelah kirinya): perpindahan di sana negatif, jadi P sedang menuju perpindahan negatif — bergerak mundur. Partikel pada perpindahan nol tidak pernah diam; ia berada pada kecepatannya maksimal.
Dua grafik
- Perpindahan–jarak (potongan seluruh gelombang) → baca panjang gelombang.
- Perpindahan–waktu (satu titik sepanjang waktu) → baca periode.
- Keduanya terlihat seperti kurva sinus, baik untuk jenis gelombang apa pun.
Grafik perpindahan-waktu menunjukkan amplitudo dan periode gelombang
Pasangkan setiap grafik dengan apa yang terbaca darinya.
Tangkapan momen terhadap jarak menunjukkan panjang gelombang; satu titik yang diperhatikan selama waktu menunjukkan periode.
Apa yang dapat dibaca dari grafik perpindahan–jarak? Pilih semua yang berlaku.
Periode berasal dari grafik perpindahan-WAKTU. Membaca panjang gelombang dari grafik waktu adalah salah satu kesalahan paling umum dalam topik ini.
Amplitudo sebuah gelombang digandakan. Dengan faktor berapa intensitasnya meningkat?
Intensitas berbanding lurus dengan kuadrat amplitudo, sehingga menggandakan amplitudo menguadratkan intensitasnya. Intensitas juga merupakan daya per satuan luas tegak lurus terhadap arah rambat.
Contoh soal: gelombang suara pada grafik
Grafik perpindahan–jarak gelombang suara (bergerak ke kanan) menunjukkan partikel X dan Y $1.5$ panjang gelombang terpisah, dipisahkan oleh $0.24\ \text{m}$. Frekuensinya adalah $2.0\ \text{kHz}$. Partikel Z berada pada perpindahan nol pada bagian grafik yang menurun dari kiri ke kanan.
- Panjang gelombang: $1.5\lambda = 0.24$, sehingga $\lambda = 0.16\ \text{m}$.
- Kecepatan: $v = f\lambda = 2000 \times 0.16 = 320\ \dfrac{\text{m}}{\text{s}}$.
- Z sekarang: tepat di belakang Z (ke kirinya) perpindahan bernilai positif, jadi Z bergerak maju, searah dengan rambat gelombang.
- Z seperempat periode kemudian: seluruh pola telah bergeser sejauh $\dfrac{\lambda}{4}$, sehingga Z mengambil perpindahan yang sebelumnya berada $\dfrac{\lambda}{4}$ di belakangnya — sebuah puncak, $+A$. Sketsa grafik baru sebagai grafik lama yang digeser ke kanan sebesar $\dfrac{\lambda}{4}$.
- Cek: partikel pada perpindahan nol sedang melewati posisi setimbang, yaitu tempat kecepatannya maksimum — jadi masuk akal bahwa ia mencapai perpindahan maksimum seperempat periode kemudian.
Pada grafik perpindahan–jarak, dua partikel yang terpisah tepat sejauh dua panjang gelombang memiliki pemisahan $0.68\ \text{m}$. Gelombang tersebut memiliki frekuensi $1.0\ \text{kHz}$. Berapakah kecepatannya, dalam m/s?
$2\lambda = 0.68$, sehingga $\lambda = 0.34\ \text{m}$ dan $v = f\lambda = 1000 \times 0.34 = 340\ \dfrac{\text{m}}{\text{s}}$ — kecepatan suara di udara.
Grafik perpindahan gelombang longitudinal terlihat persis seperti gelombang transversal, tetapi partikelnya tidak bergerak naik turun. Sumbu vertikal adalah perpindahan sepanjang garis rambat. Katakan "maju dan mundur", dan ingatlah bahwa gelombang merambat sementara partikel hanya bergetar di sekitar posisi tetap.
Anda telah memahaminya
- transversal: getaran tegak lurus terhadap transfer energi (tali, cahaya, riak)
- longitudinal: getaran sejajar dengan transfer energi — rapatan & renggangan (suara)
- pada grafik gelombang longitudinal, positif = maju; lihat tepat di belakang partikel untuk melihat ke mana ia pergi
- perpindahan–jarak menunjukkan $\lambda$; perpindahan–waktu menunjukkan $T$