Pengantar Gelombang bunyi harmonik

Dalam pokok bahasan gelombang harmonik, gurumuda sudah menjelaskan mengenai gelombang transversal harmonik yang merambat melalui dawai (tali). Gelombang transversal harmonik pada dawai bisa terjadi jika salah satu ujung dawai digerakkan naik turun secara teratur. Yang dimaksudkan dengan teratur di sini adalah jumlah getaran yang terjadi selama suatu selang waktu tertentu selalu sama. Di samping itu, amplitudo atau simpangan maksimum dari setiap getaran juga selalu sama.

Contohnya  seperti ini… misalnya dirimu ingin membuat gelombang harmonik yang merambat melalui dawai. Dirimu harus menggerakkan salah satu ujung dawai ke atas dan ke bawah secara teratur (ujung tali yang lain diikat saja pada penopang). Misalnya dalam 1 detik dirimu menggerakkan ujung dawai ke atas dan ke bawah sebanyak 2 kali. Agar terjadi gelombang harmonik pada dawai maka setiap 1 detik, dirimu harus menggerakkan ujung dawai ke atas dan ke bawah sebanyak 2 kali… kalau detik pertama dirimu menggerakkan ujung dawai ke atas dan ke bawah sebanyak 2 kali, detik kedua juga demikian, tapi kalau  pada detik ketiga ujung tali cuma digerakkan ke atas dan ke bawah sebanyak 1 kali saja, maka gelombang transversal yang merambat pada tali tidak harmonik alias tidak teratur lagi… jadi setiap detik harus ada dua kali gerakan ke atas dan ke bawah (setiap detik terjadi dua getaran). Ini Cuma contoh saja… kalau dirimu mau menggerakkan ujung dawai ke atas dan ke bawah sebanyak 3 kali dalam 1 detik maka setiap 1 detik harus ada 3 kali gerakan ke atas dan ke bawah… Ini syarat pertama.

Syarat kedua agar terjadi gelombang harmonik pada dawai adalah besarnya amplitudo atau simpangan dari setiap getaran harus selalu sama. Mula-mula tali direntangkan terlebih dahulu sehingga bentuknya menjadi lurus… Pada posisi ini setiap bagian tali dikatakan berada dalam posisi seimbang (Amplitudo atau simpangannya sama dengan nol). Selanjutnya dari posisi seimbang, ujung tali digerakkan ke atas sejauh 10 cm, misalnya, lalu digerakkan kembali ke posisi seimbang. Setelah tiba di posisi seimbang, ujung tali digerakkan ke bawah sejauh 10 cm, lalu digerakkan kembali ke posisi seimbang. Dalam hal ini, amplitudo atau simpangan = 10 cm. nah, agar terjadi gelombang harmonik alias gelombang teratur sepanjang dawai maka dirimu harus menggerakan tali ke atas dan ke bawah sejauh 10 cm. Tidak boleh berubah… Dengan kata lain, amplitudo atau simpangan dari setiap getaran harus selalu sama. Ini syarat kedua…

Jika kedua syarat di atas dipenuhi maka akan timbul gelombang harmonik yang merambat sepanjang tali. Mudah-mudahan penjelasan tidak singkat sebelumnya bisa membantumu memiliki gambaran mengenai gelombang harmonik pada dawai. Bentuk gelombang harmonik pada dawai tampak seperti pada video di bawah….

Perlu diketahui bahwa gelombang harmonik tidak berbentuk transversal saja, sebagaimana gelombang harmonik yang terjadi pada tali. Gelombang harmonik juga berbentuk longitudinal. Perbedaannya hanya pada arah simpangan… pada gelombang transversal, simpangan partikel yang dilalui gelombang adalah tegak lurus dengan arah perambatan gelombang. Kalau gelombang transversal merambat ke kanan maka arah simpangan partikel yang dilalui gelombang transversal adalah ke atas dan ke bawah…  misalnya gelombang pada tali, sebagaimana tampak pada video di atas. Sebaliknya pada gelombang longitudinal, arah simpangan partikel yang dilalui gelombang sejajar dengan arah perambatan gelombang. Jika gelombang longitudinal merambat ke kanan maka arah simpangan partikel adalah ke kiri dan ke kanan, seperti ditunjukkan pada video di bawah…

Sebagaimana gelombang tranversal harmonik, gelombang longitudinal harmonik juga bisa terjadi jika memenuhi kedua syarat seperti yang telah dijelaskan sebelumnya. Syarat pertama, dalam selang waktu tertentu, jumlah getaran yang dialami oleh partikel yang dilalui gelombang longitudinal harus selalu sama. Syarat kedua, amplitudo alias simpangan maksimum dari setiap getaran yang dialami oleh partikel juga harus selalu sama.

Gelombang bunyi harmonik

Salah satu contoh gelombang longitudinal harmonik adalah gelombang bunyi harmonik. Gelombang bunyi harmonik bisa terjadi akibat adanya suatu benda yang bergetar secara teratur. Istilah kerennya benda tersebut melakukan gerak harmonik sederhana… beberapa contoh benda yang bisa menimbulkan gelombang bunyi harmonik adalah garputala atau speaker. Ketika garputala atau speaker melakukan gerak harmonik sederhana, garputala atau speaker tersebut menggetarkan molekul udara di sekitarnya… karena garputala atau speaker bergetar secara teratur (harmonik sederhana) maka molekul udara yang berada di sekitarnya juga tentu saja ikut2an bergetar secara teratur (harmonik sederhana). Molekul-molekul udara yang bergetar tersebut selanjutnya menggetarkan molekul-molekul udara yang ada di sampingnya… molekul-molekul udara tersebut selanjutnya menggetarkan lagi molekul udara yang ada di sampingnya. Demikian seterusnya…  akibatnya timbul gelombang bunyi harmonik yang merambat sepanjang udara… perlu diketahui bahwa molekul-molekul udara tidak ikut merambat, molekul-molekul udara hanya bergetar alias bergerak maju mundur saja…. Yang merambat adalah getaran yang teratur tersebut (getaran yang merambat = gelombang).

Referensi :

Giancoli, Douglas C. 2001. Fisika Jilid I (Terjemahan). Jakarta : Penerbit Erlangga.

Halliday dan Resnick. 1991. Fisika Jilid I  (Terjemahan). Jakarta : Penerbit Erlangga.

Tipler, P.A. 1998. Fisika untuk Sains dan Teknik-Jilid I (Terjemahan). Jakarta : Penebit Erlangga.

Young, Hugh D. & Freedman, Roger A. 2002. Fisika Universitas (Terjemahan). Jakarta : Penerbit Erlangga.