Apa Itu Gelombang Stasioner?

Apa Itu Gelombang Stasioner?

Bila gelombang mengenai suatu rintangan, atau datang pada ujung media di mana gelombang tersebut berjalan, paling tidak sebagian gelombang akan dipantulkan. Sebuah pulsa gelombang berjalan pada seutas tali akan dipantulkan, jika ujung tali tetap maka gelombangnya kembali ke kanan ke sisi atas jika ujungnya bebas. Bila ujungnya diikat pada penopang maka pulsa yang mencapai ujung tetapnya akan mengerjakan gaya (ke atas) pada penopangnya (Giancoli, 200)

Pada gelombang mekanik seperti gelombang pada tali atau gelombang bunyi diudara, energi dan momentum dipindahkan melalui gangguan dalam medium. Tali biola dipetik atau digesek, dan gangguan terhadap tali dijalarkan sepanjang tali. Pada saat yang bersamaan, tali yang bergetar menghasilkan sedikit perubahan pada tekanan udara disekitarnya, dan perubahan tekanan ini dijalarkan sebagai gelombang bunyi melalui udara. Pada kedua peristiwa diatas gangguan dijalarkan karena sifat-sifat elastik medium. Meskipun ragam fenomena gelombang yang dapat diamati di alam luar biasa banyaknya, banyak ciri yang sama pada semua jenis gelombang, dan ciri-ciri lainnya sama-sama dimiliki oleh sejumlah besar fenomena gelombang (Tipler, 1991)

Jika menggetarkan tali secara kontinu, akan ada gelombang berjalan dalam kedua arah, dan gelombang berjalan sepanjang tali akan berinterferensi dengan gelombang pantul yang dating kembali. Tetapi jika Anda menggetarkan tali pada frekuensi yang tepat, kedua gelombang berjalan akan berinterferensi sedemikian rupa sehingga akan dihasilkan gelombang tegak dengan amplitudo yang besar. Tali secara sederhana berosilasi naik dan turun dengan pola yang tetap. Titik interferensi destruktif, di mana tali dipertahankan tenang, disebut simpul; titik interferensi konstruktif, di mana tali berosilasi dengan amplitudo maksimum, disebut perut. Simpul dan perut dipertahankan dalam posisi yang tetapm untuk frekuensi tertentu. Gelombang tegak adalah hasil interferensi dua gelombang berjalan dalam arah yang berlawanan (Giancoli, 2001)

Seutas tali dengan salah satu ujungnya diikat pada suatu penggetar (vibrator) di A, sedangkan pada ujung yang lain dipentalkan pada sebuah katrol dan diberi beban yang bermassa M. Besar tegangan tali adalah besar gaya berat dari massa beban yang digantungkan. Jika vibrator digetarkan listrik dengan frekuensi f, maka energi gelombang melalui akan bergerak dari A ke B, energi gelombang ini menyebabkan tali menjadi bergelombang. Pantulan gelombang oleh simpul di B menyebabkan adanya gelombang yang arahnya berlawanan dengan gelombang datang dari sumber (titik A). Perpaduan (interferensi) gelombang datang dan gelombang pantul ini menghasilkan gelombang stasioner (Herman, 2015)

Menurut Herman (2015), satu gelombang yang terbentuk jika terdapat tiga simpul atau dua perut. Jika frekuensi penggetar dapat diketahui dan panjang gelombang dapat dihitung maka cepat rambat gelombang pada tali dapat ditentukan. Selain itu,cepat rambat gelombang pada tali dapat ditentukan dengan persamaan:
dengan:

v  = laju rambat gelombang tali (m/s)
F  = gaya tegangan tali (N)
λ  = panjang gelombang (m)
f   = frekuensi getar vibrator (Hz) 

Menurut Young (2001), kita dapat menurukan fungsi gelombang untuk gelombang berdiri dengan menambahkan fungsi gelombang y1(x,t) dan y2(x,t) untuk dua gelombang dengan amplitudo yang sama,periode yang sama,dan panjang gelombang yang sama yang berjalan dalam arah yang berlawanan. Disini y1(x,t) menyatakan gelombang masuk yang berjalan kekiri sepanjang sumbu x positif yang tiba dititik x=0 dan direfleksikan y2(x,t) menyatakan gelombang yang direfleksikan dari ujung tetap dawai akan dibalikkan,sehingga kita memberikan tanda negarif untuk salah satu gelombang itu:

y1(x,t) = A sin (ωt + kx) (berjalan ke kiri)
y2(x,t) = -A sin (ωt - kx) (berjalan ke kanan)

Perubahan tanda bersesuaian dengan perubahan fasa sebesar 1800 atau radian. Di x = 0 gerak dari gelombang masuk adalah A sin ωt, yang dapat juga dituliskan sebagai;
Fungsi gelombang untuk gelombang berdiri iu adalah jumlah dari fungsi-fungsi gelombang individu tersebut:
Menggunakan identitas sinus dari jumlah dan selisih dua sudut: sin (a ± b) = sin a cos b ± cos a sin b. dengan menggunakan ini dan dengan menggabungkan suku-suku, kita mendapat fungsi gelombang untuk gelombang berdiri itu:

y(x,t) = y1(x,t) + y2(x,t) = (2A sin kx) cos ωt,

atau

y(x,t) = (Asw sin kx) cos ωt

Amplitudo gelombang berdiri adalah Asw adalah dua kali amplitudo A dari yang mana saja dari gelombang berjalan yang semula:

Asw = 2A

Demikian artikel penjelasan singkat tentang Apa Itu Gelombang Stasioner, semoga bermanfaat bagi pembaca baik itu kalangan akademisi yang menggeluti bidang ilmu fisika maupun kalangan masyarakat umum untuk menambah wawasan akan bidang ilmu lain.