Jumat, 13 Juli 2012

MAKALAH GELOMBANG


PENDAHULUAN

A.    Latar Belakang
        Pada zaman yang serba modern ini teknologi menjadi hal penting. Teknologi dapat memudahkanpekerjaan dan memperpendek jarak yang sebenarnya ribuan mil, misalnya dengan menggunakan telepon. Salah satu hal penting yang mendukung keberadaan teknologi adalah sarana, misalnya energi atau gelombang sebagai media.
        Banyak barang elektronik yang memanfaatkan sifat-sifat gelombang, misalnya sifat gelombang yang dapat merambat di ruang hampa digunakan manusia untuk membuat bolam lampu dimana ruang dalam bolam tersebut adalah ruang hampa.
        Banyak alat-alat elektronik di sekitar kita yang teknologinya memanfaatkan gelombang, namun sebagian besar dari kita belum sepenuhnya tahu dan paham. Dan kita akan bahas pemanfaatan gelombang dan gelombang bunyi dalam kehidupan sehari-hari lebih spesifik dalam bab beriktunya.

B.     Rumusan Masalah
        Dari berbagai ulasan yang tertera di latar belakang masalah makalah ini, maka dapat diambil beberapa rumusan masalah yaitu bagaimana sifat dan penerapan gelombang dan gelombang bunyi dalam kehidupan sehari-hari.

C.    Tujuan
        Tujuan dari pembuatan makalah ini adalah untuk mengetahui sifat-sifat gelombang dan gelombang bunyi dalam penerapan teknologi di kehidupan sehari-hari.
PEMBAHASAN

A.    Pengertian Gelombang
        Gelombang adalah osilasi (getaran) yang merambat pada suatu medium atau tanpa medium dengan tidak disertai perambatan bagian-bagian medium itu sendiri. Dalam perambatannya gelombang memindahkan energi dari suatu tempat ke tempat lain.
       
B.     Jenis-jenis Gelombang
        Jenis gelombang dibedakan berdasarkan medium perambatannya dan berdasarkan arah rambatnya. Berdasarkan medium perambatannya gelombang dibedakan menjadi gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik.
1.      Gelombang mekanik.
Gelombang mekanik merupakan gelombang yang merambat pada suatu medium sebagai media perambatannya. Gelombang jenis ini tidak dapat merambat jika tidak ada medium sebagai perantara gelombang. Contoh gelombang mekanik diantaranya gelombang pada tali, gelombang pada permukaan air, dan gelombang bunyi. Gelombang pada tali merambat dengan tali sebagai media perambatannya. Gelombang pada permukaan air merambat dengan air sebagai media perambatannya. Gelombang bunyi dapat merambat melalui udara, zat padat, atau zat cair sebagai media perambatannya.
Ada beberapa sifat gelombang mekanik, diantaranya:
1)      Perambatan getaran di suatu medium mempunyai kelajuan tertentu yang dinamakan cepat rambat gelombang. Kelajuan atau cepat rambat gelombang ini sangat ditentukan oleh sifat mekanik medium.
2)      Partikel dari medium tidak merambat melalui ruang-ruang di medium, tetapi partikel medium bergerak bolak-balik atau turun naik terhadap posisi kesetimbangan partikel tersebut.

3)      Gelombang menyalurkan energi dari satu ruang ke ruang lain di dalam medium. Gelombang memindahkan energi, bukan memindahkan partikel.
2.      Gelombang elektromagnetik.
   Gelombang elektromagnetik merupakan gelombang yang merambat tanpa memerlukan suatu medium sebagai media perambatannya. Oleh karena gelombang elektromagnetik dapat merambat tanpa memerlukan adanya media perambatan, gelombang ini dapat merambat melalui ruang hampa. Contoh gelombang elektromagnetik adalah gelombang cahaya, gelombang radio, radiasi infra merah, radiasi ultraviolet, sinar-X, dan sinar gamma. Itulah sebabnya cahaya matahari mampu sampai ke permukaan bumi, meskipun melewati ruang hampa.
Susunan semua bentuk gelombang elektromagnetik berdasarkan panjang gelombang dan frekuensinya disebut spektrum elektromagnetik. Gambar spectrum elektromagnetik di bawah disusun berdasarkan panjang gelombang (diukur dalam satuan _m) mencakup kisaran energi yang sangat rendah, dengan panjang gelombang tinggi dan frekuensi rendah, seperti gelombang radio sampai ke energi yang sangat tinggi, dengan panjang gelombang rendah dan frekuensi tinggi seperti radiasi X-ray dan Gamma Ray.
Contoh spektrum elektromagnetik
1.      Gelombang Radio
Gelombang radio dikelompokkan menurut panjang gelombang atau frekuensinya. Jika panjang gelombang tinggi, maka pasti frekuensinya rendah atau sebaliknya. Frekuensi gelombang radio mulai dari 30 kHz ke atas dan dikelompokkan berdasarkan lebar frekuensinya. Gelombang radio dihasilkan oleh muatan-muatan listrik yang dipercepat melalui kawat-kawat penghantar. Muatan-muatan ini dibangkitkan oleh rangkaian elektronika yang disebut osilator. Gelombang radio ini dipancarkan dari antena dan diterima oleh antena pula. Kamu tidak dapat mendengar radio secara langsung, tetapi penerima radio akan mengubah terlebih dahulu energi gelombang menjadi energi bunyi.

2.      Gelombang mikro
Gelombang mikro (mikrowaves) adalah gelombang radio dengan frekuensi paling tinggi yaitu diatas 3 GHz. Jika gelombang mikro diserap oleh sebuah benda, maka akan muncul efek pemanasan pada benda itu. Jika makanan menyerap radiasi gelombang mikro, maka makanan menjadi panas dalam selang waktu yang sangat singkat. Proses inilah yang dimanfaatkan dalam microwave oven untuk memasak makanan dengan cepat dan ekonomis. Gelombang mikro juga dimanfaatkan pada pesawat RADAR (Radio Detection and Ranging) RADAR berarti mencari dan menentukan jejak sebuah benda dengan menggunakan gelombang mikro. Pesawat radar memanfaatkan sifat pemantulan gelombang mikro. Karena cepat rambat glombang elektromagnetik c = 3 X 108 m/s, maka dengan mengamati selang waktu antara pemancaran dengan penerimaan.
3.      Sinar Inframerah
Sinar inframerah meliputi daerah frekuensi 1011Hz sampai 1014 Hz atau daerah panjang gelombang 10-4 cm sampai 10-1 cm. jika kamu memeriksa spektrum yang dihasilkan oleh sebuah lampu pijar dengan detektor yang dihubungkan pada miliampermeter, maka jarum ampermeter sedikit diatas ujung spektrum merah. Sinar yang tidak dilihat tetapi dapat dideteksi di atas spektrum merah itu disebut radiasi inframerah.
Sinar infamerah dihasilkan oleh elektron dalam molekul-molekul yang bergetar karena benda diipanaskan. Jadi setiap benda panas pasti memancarkan sinar inframerah. Jumlah sinar inframerah yang dipancarkan bergantung pada suhu dan warna benda. 

4.      Cahaya tampak
Cahaya tampak sebagai radiasi elektromagnetik yang paling dikenal oleh kita dapat didefinisikan sebagai bagian dari spektrum gelombang elektromagnetik yang dapat dideteksi oleh mata manusia. Panjang gelombang tampak nervariasi tergantung warnanya mulai dari panjang gelombang kira-kira 4 x 10-7 m untuk cahaya violet (ungu) sampai 7x 10-7 m untuk cahaya merah. Kegunaan cahaya salah satunya adlah penggunaan laser dalam serat optik pada bidang telekomunikasi dan kedokteran.
5.      Sinar ultraviolet 
Sinar ultraviolet mempunyai frekuensi dalam daerah 1015 Hz sampai 1016 Hz atau dalam daerah panjang gelombagn 10-8 m 10-7 m. gelombang ini dihasilkan oleh atom dan molekul dalam nyala listrik. Matahari adalah sumber utama yang memancarkan sinar ultraviolet dipermukaan bumi,lapisan ozon yang ada dalam lapisan atas atmosferlah yang berfungsi menyerap sinar ultraviolet dan meneruskan sinar ultraviolet yang tidak membahayakan kehidupan makluk hidup di bumi.
6.      Sinar X 
Sinar X mempunyai frekuensi antara 10 Hz sampai 10 Hz . panjang gelombangnya sangat pendek yaitu 10 cm sampai 10 cm. meskipun seperti itu tapi sinar X mempunyai daya tembus kuat, dapat menembus buku tebal, kayu tebal beberapa sentimeter dan pelat aluminium setebal 1 cm.
7.      Sinar Gamma
Sinar gamma mempunyai frekuensi antara 10 Hz sampai 10 Hz atau panjang gelombang antara 10 cm sampai 10 cm. Daya tembus paling besar, yang menyebabkan efek yang serius jika diserap oleh jaringan tubuh. 


            Berdasarkan arah rambatnya gelombang dibedakan menjadi 2, yaitu:
1)      Gelombang transversal, adalah gelombang yang arah getarannya tegak lurus terhadap arah perambatannya, misalnya gelombang pada tali, gelombang cahaya.
2)      Gelombang longitudinal, adalah gelombang yang arah getarannya searah dengan arah perambatnya, misalnya gelombang bunyi, gelombang pada slinki yang ditarik atau ditekan.

C.    Sifat-sifat Gelombang
Sifat-sifat fisis gelombang meliputi:
1.      Pemantulan gelombang, adalah pembelokan arah rambat gelombang karena mengenai bisang batas medium yang berbeda. Gelombang pantul memiliki arah yang berlawanan dengan gelombang datang namun mesih berada pada medium yang sama.
2.      Pembiasan gelombang, adalah pembelokan arah rambat gelombang dari daerah dakam ke daerah dangkal. Pada peristiwa pembiasan frekuensi gelombang selalu tetap, tapi panjang gelombang dan cepat rambatnya mengalami perubahan.
3.      Polarisasi gelombang, adalah perubahan arah rambat gelombang setelah melewati medium polaroid. Polarisasi hanya dapat terjadi pada gelombang transversal. Cahaya tak terpolarisasi adalah cahaya murni yang getarannya ke segala arah. Cahaya mengalami polarisasi linear ketika cahaya melewati polaroid menyebabkan arah perambatan selalu sama.
4.      Dispersi gelombang, adalah perubahan bentuk gelombang ketika gelombang merambat melalui suatu medium. Contoh yaitu terurainya gelombang cahaya putih (polikromatis) menjadi warna-warna pelangi ketika melalui prisma kaca. Gelombang yang dapat mempertahankan bentuknya dalam medium non dispersi disebut gelombang nondispersi. Contoh medium nondispersi adalah udara.
5.      Difraksi gelombang, adalah penyebaran arah rambat gelombang ketika melewati celah yang sempit. Ketika gelombang masuk ke celah yang sempit, maka tiap titik pada celah berperan sebagai sumber gelombang baru dengan arah rambat radial.
6.      Interferensi gelombang, adalah pengaruh yang ditimbulkan oleh gelombang hasil superposisi. Jika kedua gelombang yang dipadu memiliki fase yang sama, maka akan dihasilkan gelombang yang saling memperkuat (interferensi konstruktif). Jika gelombang yang dipadu memiliki fase yang berlawanan, maka akan dihasilkan gelombang yang saling melemahkan (interferensi destruktif).

D.    Gejala-gejala Gelombang Bunyi
Gelombang bunyi termasuk gelombang longitudinal. Termasuk gelombang mekanik karena memerlukan media untuk merambat. Sifat-sifat gelombang bunyi sama seperti sifat gelombang secara umum, tapi gelombang bunyi tidak dapat mengalami polarisasi.
Frekuensi Bunyi
Sebagai bentuk gelombang, bunyi memiliki frekwensi. Berdasarkan frekwensinya, gelombang bunyi dibagi menjadi tiga jenis, yaitu audiosonik, ultrasonik, dan infrasonik.
a. Gelombang audiosonik (audible wave). Gelombang audiosonik merupakan gelombang bunyi yang berada pada rentang frekwensi pendengaran kita, yakni berada pada kisaran frekwensi antara 16 Hz hingga 20.000 Hz.
b. Gelombang infrasonik (infrasonic wave). Gelombang infrasonik merupakan gelombang bunyi yang frekwensinya berada di bawah frekwensi gelombang audiosonik, yaitu frekwensinya lebih kecil dari 16 Hz.
c. Gelombang ultrasonik (ultrasonic wave). Gelombang ultrasonik merupakan gelombang bunyi yang frekwensinya berada di atas frekwensi gelombang audiosonik, yaitu frekwensinya lebih besar dari 20.000 Hz.




E.     Contoh Penerapan Gelombang dan Gelombang Bunyi dalam Kehidupan Sehari-hari :
1.      Radio
Radio energi adalah bentuk level energi elektromagnetik terendah, dengan kisaran panjang gelombang dari ribuan kilometer sampai kurang dari satu meter. Penggunaan paling banyak adalah komunikasi, untuk meneliti luar angkasa dan sistem radar. Radar berguna untuk mempelajari pola cuaca, badai, membuat peta 3D permukaan bumi, mengukur curah hujan, pergerakan es di daerah kutub dan memonitor lingkungan. Panjang gelombang radar berkisar antara 0.8 – 100 cm.
2.      Microwave
Panjang gelombang radiasi microwave berkisar antara 0.3 – 300 cm. Penggunaannya terutama dalam bidang komunikasi dan pengiriman informasi melalui ruang terbuka, memasak, dan sistem PJ aktif. Pada sistem PJ aktif, pulsa microwave ditembakkan kepada sebuah target dan refleksinya diukur untuk mempelajari karakteristik target. Sebagai contoh aplikasi adalah Tropical Rainfall Measuring Mission’s (TRMM) Microwave Imager (TMI), yang mengukur radiasi microwave yang dipancarkan dari Spektrum elektromagnetik Energi elektromagnetik atmosfer bumi untuk mengukur penguapan, kandungan air di awan dan intensitas hujan.
3.      Infrared
Kondisi-kondisi kesehatan dapat didiagnosis dengan menyelidiki pancaran inframerah dari tubuh. Foto inframerah khusus disebut termogram digunakan untuk mendeteksi masalah sirkulasi darah, radang sendi dan kanker. Radiasi inframerah dapat juga digunakan dalam alarm pencuri. Seorang pencuri tanpa sepengetahuannya akan menghalangi sinar dan menyembunyikan alarm. Remote control berkomunikasi dengan TV melalui radiasi sinar inframerah yang dihasilkan oleh LED ( Light Emiting Diode ) yang terdapat dalam unit, sehingga kita dapat menyalakan TV dari jarak jauh dengan menggunakan remote control.

4.      Ultraviolet
Sinar UV diperlukan dalam asimilasi tumbuhan dan dapat membunuh kuman-kuman penyakit kulit.
5.      Sinar X
Sinar X ini biasa digunakan dalam bidang kedokteran untuk memotret kedudukan tulang dalam badan terutama untuk menentukan tulang yang patah. Akan tetapi penggunaan sinar X harus hati-hati sebab jaringan sel-sel manusia dapat rusak akibat penggunaan sinar X yang terlalu lama.
6.      Alat musik
Pada alat musik seperti gitar sumber bunyinya dihasilkan oleh benda yang bergetar, yaitu senar. Jika senar dipetik dengan amplitodu (simpangan) yang besar maka bunyi yang ditimbulkan akan lebih keras. Dan jika ketegangan senar di diregangkan maka suara lengkingannya akan semakin tinggi. Begitu pula pada kendang dan alat musik yang lain. Suara timbul karena sumber suara digetarkan.
7.     kacamata tunanetra, dilengkapi dengan alat pengirim dan penerima ultrasonik memanfaatkan pengiriman dan penerimaan ultrasonik. Perhatikan bentuk kaca tuna netra pada gambar berikut.
8.      Mengukur kedalaman laut, untuk menentukan kedalaman laut (d) jika diketahui cepat rambat bunyi (v) dan selang waktu (t), pengiriman dan penerimaan pulsa adalah :


9.      Alat kedokteran, misalnya pada pemeriksaan USG (ultrasonografi). Sebagai contoh, scaning ultrasonic dilakukan dengan menggerak-gerakan probe di sekitar kulit perut ibu yang hamil akan menampilkan gambar sebuah janin di layar monitor. Dengan mengamati gambar janin, dokter dapat memonitor pertumbuhan, perkembangan, dan kesehatan janin. Tidak seperti pemeriksaan dengan sinar X, pemeriksaan ultrasonik adalah aman (tak berisiko), baik bagi ibu maupun janinnya karena pemerikasaan atau pengujian dengan ultrasonic tidak merusak material yang dilewati, maka disebutlah pengujian ultrasonic adalah pengujian tak merusak (non destructive testing, disingkat NDT). Tehnik scanning ultrasonic juga digunakan untuk memeriksa hati (apakah ada indikasi kanker hati atau tidak) dan otak. Pembuatan perangkat ultrasound untuk menghilangkan jaringan otak yang rusak tanpa harus melakukan operasi bedah otak. “Dengan cara ini, pasien tidak perlu menjalani pembedahan otak yang berisiko tinggi. Penghilangan jaringan otak yang rusak bisa dilakukan tanpa harus memotong dan menjahit kulit kepala atau sampai melubangi tengkorak kepala.

















4 komentar: