Gelombang Stasioner: Ketika Gelombang Tampak Diam

Pernahkah kamu melihat tali lompat yang diikat di satu ujung dan digetarkan di ujung lainnya, sehingga membentuk pola gelombang yang diam di tempat? Atau mendengar bunyi nyaring pada nada tertentu di dalam pipa? Fenomena ini disebut gelombang stasioner.

1. Apa Itu Gelombang Stasioner?

Gelombang stasioner (standing wave) adalah hasil interferensi dua gelombang dengan frekuensi dan amplitudo yang sama yang bergerak berlawanan arah pada satu medium. Gelombang ini tampak tidak merambat, karena bentuk gelombangnya tetap.

Ciri-cirinya:

Simpul: Titik yang tidak bergerak (amplitudo nol).

Perut: Titik yang *bergerak maksimal* (amplitudo maksimum).

2. Gelombang Stasioner pada Tali dengan Ujung Terikat

Jika salah satu ujung tali diikat, dan ujung lainnya digetarkan, akan terbentuk gelombang stasioner dengan simpul di ujung-ujungnya.

Pola gelombang stasioner tergantung pada jumlah segmen gelombang (harmonik).

Persamaan Panjang Gelombang:

\[L = n \cdot \frac{\lambda}{2}\]

di mana:

\(L\): panjang tali

\(\lambda\): panjang gelombang

\(n\): nomor harmonik (1, 2, 3, ...)

Frekuensi Gelombang:

\(f_n = \frac{n v}{2L}\)

dengan:

\(f_n\): frekuensi harmonik ke-\(n\)

\(v\): cepat rambat gelombang

3. Gelombang Stasioner pada Pipa

Terdapat dua jenis:

Pipa Terbuka di Kedua Ujung: simpul di tengah, perut di ujung.

\(f_n = \frac{n v}{2L} \quad (n = 1, 2, 3, \ldots)\)

Pipa Tertutup Salah Satu Ujung: simpul di ujung tertutup, perut di ujung terbuka.

\(f_n = \frac{n v}{4L} \quad (n = 1, 3, 5, \ldots)\)(hanya bilangan ganjil)

Contoh Soal:

Sebuah dawai panjangnya 1,2 m membentuk gelombang stasioner dengan simpul di kedua ujung. Cepat rambat gelombang pada dawai adalah 300 m/s. Hitung frekuensi untuk mode dasar (harmonik pertama).

Jawaban:

Untuk mode dasar (n = 1),

\[L = \frac{\lambda}{2} \Rightarrow \lambda = 2L = 2(1{,}2) = 2{,}4 \text{ m}\]

Frekuensi:

\[f = \frac{v}{\lambda} = \frac{300}{2{,}4} = 125 \text{ Hz}\]

4. Aplikasi Gelombang Stasioner

Alat musik: dawai gitar, senar biola, tabung angklung, organ pipa
Rekayasa akustik: menentukan frekuensi resonansi ruangan
Teknik mikroskopis: menggunakan gelombang stasioner cahaya

Gelombang stasioner terbentuk akibat interferensi dua gelombang yang berlawanan arah. Fenomena ini penting untuk memahami bagaimana suara dan getaran bekerja dalam ruang terbatas, seperti dawai alat musik dan kolom udara dalam pipa.

fisikaon.com— Belajar Fisika jadi nyata dan menyenangkan!