Gelombang Longitudinal (Longitudinal Waves)

(In Indonesian Languange)

Gelombang Longitudinal

A. Pengertian Gelombang Longitudinal

Gelombang longitudinal adalah gelombang yang memiliki arah getaran yang sama dengan arah rambatan. Artinya arah gerakan medium gelombang sama atau berlawanan arah dengan perambatan gelombang. Gelombang longitudinal mekanis juga disebut sebagai gelombang mampatan atau gelombang kompresi. Contoh-contoh gelombang longitudinal adalah gelombang suara dan gelombang-P seismik yang disebabkan oleh gempa dan ledakan. Persamaan Maxwell mengindikasikan gelombang elektromagnetik berbentuk gelombang transversal dalam ruang hampa, namun gelombang elektromagnetik dalam medium plasma bisa berbentuk transversal, longitudinal, atau campuran keduanya.

Untuk mengetahui lebih jelas skema dari gelombang longitudinal, mari kita perhatikan gambar dibawah ini:

Gambar diatas adalah sebuah pegas yang digetarkan di ujungnya. Jika kita perhatikan gambar diatas kita dapat melihat bahwa arah getarannya searah dengan arah gelombangnya, maka disebut gelombang longitudinal. Serangkaian rapatan dan regangan merambat sepanjang pegas. Rapatan merupakan daerah di mana kumparan pegas saling mendekat, sedangkan regangan merupakan daerah di mana kumparan pegas saling menjahui. Jika gelombang tranversal memiliki pola berupa puncak dan lembah, maka gelombang longitudinal terdiri dari pola rapatan dan regangan. Panjang gelombang adalah jarak antara rapatan yang berurutan atau regangan yang berurutan. Yang dimaksudkan di sini adalah jarak dari dua titik yang sama dan berurutan pada rapatan atau regangan (lihat contoh pada gambar di atas).

B. Macam-Macam Gelombang Longitudinal 

Banyak sekali contoh gelombang longitudinal yang terjadi dalam kehidupan sehari-hari. Salah satu contohnya  adalah gelombang suara di udara. Udara sebagai medium perambatan gelombang suara, merapat dan meregang sepanjang arah rambat gelombang udara. Berbeda dengan gelombang air atau gelombang tali, gelombang suara tidak bisa kita lihat menggunakan mata. Jika seseorang suka mendengarkan musik, biasanya dia memutarnya dengan volume yang keras. Jika anda memiliki waktu coba perhatikan sebuah loudspeaker. Perhatikan gerakan loudspeaker tersebut, pasti bergerak maju mundur. Hal itu akan menghasilkan getaran, dan getaran itulah yang akan menghasilkan rapatan dan regangan pada udara sehingga timbul gelombang suara. Sekarang kita telah mengetahui mengapa sumber bunyi harus bergetar, karena dengan getaran udara akan membentuk gelombang longitudinal yang akan menimbulkan gelombang suara.

1. Gelombang Suara

Gelombang suara adalah pemampatan mekanis atau gelombang longitudinal yang merambat melalui medium. Medium atau zat perantara ini dapat berupa zat cair, padat, gas. Jadi, gelombang bunyi dapat merambat misalnya di dalam air, batu bara, atau udara.Kebanyakan suara adalah merupakan gabungan berbagai sinyal getar terdiri dari gelombang harmonis, tetapi suara murni secara teoritis dapat dijelaskan dengan kecepatan getar osilasi atau frekuensi yang diukur dalam satuan getaran Hertz (Hz) dan amplitudo atau kenyaringan bunyi dengan pengukuran dalam satuan tekanan suara desibel (dB).

a. Kenyaringan dan Desibel

Bunyi kereta lebih nyaring daripada bunyi bisikan, sebab bunyi kereta menghasilkan getaran lebih besar di udara. Kenyaringan bunyi juga bergantung pada jarak kita dari sumber bunyi. Kenyaringan diukur dalam satuan tekanan suara desibel (dB). Bunyi pesawat jet yang lepas landas mencapai tekanan suara sekitar 120 dB. Sedang bunyi desiran daun sekitar 33 dB.

Kebanyakan suara adalah merupakan gabungan berbagai sinyal getaran, tetapi suara murni secara teoritis dapat dijelaskan dengan kecepatan getar osilasi atau frekuensi yang diukur dalam satuan Hertz (Hz) dan amplitudo atau kenyaringan bunyi dengan pengukuran dalam satuan desibel (dB).

Manusia mendengar bunyi saat gelombang bunyi bergetar, yaitu getaran merambat di udara atau medium lain, sampai ke gendang telinga manusia. Ambang frekuensi bunyi yang dapat didengar oleh telinga manusia berkisar getaran frekuensi 20 Hz sampai 20.000 Hz, pada amplitudo getaran dengan berbagai variasi dalam kurva responsnya. Suara di atas 20.000 Hz disebut ultrasonik dan di bawah 20 Hz disebut infrasonik.

b. Gema

Gema terjadi jika bunyi dipantulkan oleh suatu oleh permukaan, seperti tebing pegunungan, dan getaran kembali pada telinga kita segera setelah bunyi asli kita dengar. Kejernihan ucapan dan musik dalam ruangan atau gedung konser tergantung pada cara bunyi bergaung di dalamnya. Suara gema merupakan efek suara pantulan yang mengalami penundaan waktu (delay line) dari pantulan suara setelah suara asli kita dengar.

Bunyi atau suara adalah kompresi mekanikal atau gelombang longitudinal yang merambat melalui medium. Medium atau zat perantara ini dapat berupa zat cair, padat, gas. Jadi, gelombang bunyi dapat merambat misalnya di dalam air, batu bara, atau udara jadi, gema adalah gelombang pantul yang mengalami penundaan waktu reaksi dari gelombang yang dipancarkan bunyi.

c. Gelombang bunyi

Gelombang bunyi terdiri dari molekul-molekul udara yang bergetar merambat ke segala arah. Tiap saat, molekul-molekul itu berdesakan di beberapa tempat, sehingga menghasilkan wilayah tekanan tinggi, tapi di tempat lain merenggang, sehingga menghasilkan wilayah tekanan rendah. Gelombang bertekanan tinggi dan rendah secara bergantian bergerak di udara, menyebar dari sumber bunyi. Gelombang bunyi ini menghantarkan bunyi ke telinga manusia, Gelombang bunyi adalah gelombang longitudinal.

d. Kecepatan bunyi

Bunyi merambat di udara dengan kecepatan 1.224 km/jam. Bunyi merambat lebih lambat jika suhu dan tekanan udara lebih rendah. Di udara tipis dan dingin pada ketinggian lebih dari 11 km, kecepatan bunyi 1.000 km/jam. Di air, kecepatannya 5.400 km/jam, jauh lebih cepat daripada di udara.

e. Resonansi

Suatu benda, misalnya gelas, mengeluarkan nada musik jika diketuk sebab ia memiliki frekuensi getaran alami sendiri. Jika kita menyanyikan nada musik berfrekuensi sama dengan suatu benda, benda itu akan bergetar. Peristiwa ini dinamakan resonansi. Bunyi yang sangat keras dapat mengakibatkan gelas beresonansi begitu kuatnya sehingga pecah. Sehingga karena resonansi benda ikut bergetarnya suatu benda ketika benda lain di dekatnya digetarkan.

C. Rumus Gelombang Longitudinal 

Panjang gelombang (λ) pada gelombang longitudinal ini dari awal sebuah rapatan sampai ke ujung sebuah regangan.
Satu gelombang penuh terbentuk jika pada medium (slinki atau tali) diberi satu getaran ( t=T ). Jarak yang ditempuh gelombang dalam waktu satu periode  dinamakan panjang gelombang λ. Misalkan cepat rambat gelombang adalah v, dengan menggunakan rumus jarak s = vt.

λ = vT atau v =  λ/T

Dan f = 1/T maka  v = λ f

Dengan :
v = cepat rambat gelombang (m/s)
λ = panjang gelombang (m)
f = frekuensi (Hz)
T = periode (s)

(1 gelombang longitudinal   = 1 λ  = 1 rapatan + 1 regangan)

D. Manfaat dari Gelombang Longitudinal (Gelombang Bunyi)

Beberapa manfaat gelombang bunyi dalam hal ini adalahpantulan gelombang bunyi adalah sebagai berikut:

1) Dapat digunakan untuk mengukur kedalaman laut sertaLokasi dan jarak objek dalam air gelombang Bunyi yangdigunakan adalah ultrasonik.

2) Digunakan untuk mendeteksi janin dalam rahim, biasanya menggunakan bunyi infrasonik.

3) Digunakan mendeteksi keretakan suatu logam dan lain-lain.

4) Diciptakannya pengeras suara termasuk manfaat dari bunyi audiosonik.

5) Digunakan untuk kita mendengar suara, musik dan untukmemperlancar komunikasi.

6) Menentukan jarak dari sesuatu tempat.

7) Pemecahan batu karang dalam usus.

 

 ~"~

 (In English Languange)

Longitudinal Waves

A. Definition of Longitudinal Waves

Longitudinal waves are waves that have the same direction with the direction of vibration propagation. It means that the direction of motion medium wave with the same or opposite direction of wave propagation. Mechanical longitudinal wave is also referred to as mampatan wave or compression wave. Examples of longitudinal waves are sound waves and seismic P-waves caused by earthquakes and explosions. Maxwell's equations indicate the wave-shaped transverse electromagnetic waves in a vacuum, but electromagnetic waves in a plasma medium can be shaped transverse, longitudinal, or a mixture of both. 

To know more clearly the scheme of longitudinal waves, let us consider the image below:

 

B. Various Kinds of Longitudinal Waves

There are so many examples of longitudinal waves that occur in everyday life. One example is a sound wave in the air. Air as the medium of sound propagation, docked and stretched along the direction of propagation of the airwaves. In contrast to water waves or waves of string, sound waves we can not see using the eyes. If someone likes to listen to music, play with her usual loud volume. If you have time try to notice a loudspeaker. Note the movement of the loudspeaker, definitely move back and forth. It will produce vibration, and vibration that will produce density and strain in the air so that the resulting sound waves. Now we know why the sound source should vibrate, because the vibration of air will form a longitudinal wave that will cause sound waves.

1. Sound Waves

Sound waves are mechanical compression or longitudinal waves that propagate through the medium. Medium or intermediate substance can be liquid, solid, gas. So, for example, sound waves can propagate in water, coal, or udara. Mostly sound is a combination of various signal consists of waves vibrating in harmony, but the pure sound could theoretically be explained by the speed of oscillation or vibration frequency of vibration is measured in units of Hertz ( Hz) and the amplitude or loudness of the sound by sound pressure measurements in units of decibels (dB).

a. Loudness and Decibels

Trains sound louder than a whisper sound, because the sound of trains produce greater vibrations in the air. Loudness of sound also depends on our distance from the sound source. Loudness of the sound pressure is measured in units of decibels (dB). The sound of a jet takeoff reaches about 120 dB sound pressure. The sound of rustling leaves being about 33 dB. Most of the sound is a composite range of vibration signals, but the pure sound could theoretically be explained by the speed of oscillation or vibration frequency is measured in Hertz (Hz) and amplitude or loudness of the sound measurement in decibels (dB).Humans hear when sound waves vibrate, the vibrations propagating in air or other medium, up to the human eardrum. Threshold frequency sound that can be heard by the human ear vibration frequency range 20 Hz to 20,000 Hz, the vibration amplitude of the variations in the response curve. Sounds above 20,000 Hz are called ultrasonic and below 20 Hz is called infrasound.

b. Echo

Reverberation occurs when sound is reflected by a by a surface, such as mountain climbing, and vibrations in our ears back as soon as we hear the original sound. Clarity of speech and music in a room or a concert hall depends on how sound resonates in them. Sounds echo is reflected sound effects are experiencing a time delay (delay line) of the reflection of the sound after the original sound we hear.
Sound or sound is mechanical compression or longitudinal waves that propagate through the medium. Medium or intermediate substance can be liquid, solid, gas. So, for example, sound waves can propagate in water, coal, air or so, the echo is a reflected wave delayed reaction time of the emitted sound waves.

c. Sound Waves

Sound waves composed of air molecules vibrate propagate in all directions. Each time, the molecules crammed in some places, resulting in a high pressure area, but in other places stretched, resulting in a low pressure region. High and low pressure waves alternately moving in the air, spreading from the sound source. The sound waves to deliver sound to the human ear, the sound waves are longitudinal waves.

d. Speed ​​of Sound

Sound propagating in air with a speed of 1,224 km / h. Sound propagate more slowly if the temperature and the air pressure is lower. In the thin air and cold at an altitude of more than 11 km, the speed of sound of 1,000 km / h. In water, the speed 5,400 km / h, much faster than in air.

e. Resonance

An object, such as glass, the music sounds a tone when you tap because it has its own natural frequency of vibration. If we sing the same frequency of musical notes with an object, that object will vibrate. This event is called resonance. A very loud sound can cause the glass to resonate so strongly that broke. So as resonant objects pulsate join an object when another object nearby vibrated.

C. Longitudinal Waves Formula

Wavelength (λ) on the longitudinal wave from the beginning to the end of a density of a strain.The full wave form when the medium (slinki or rope) were given a single vibration (t = T). Distance traveled in one period of the wave is called the wavelength λ. Suppose the wave propagation speed is v, using the distance formula s = vt.

λ = vT or v = λ / T

And f = 1 / T then v = λ f

With:

v = wave velocity (m / s)

λ = wavelength (m)

f = frequency (Hz)

T = period (s)

(Longitudinal wave 1 = 1 λ = 1 density 1 strain)

D. Benefits  from  Longitudinal Waves (Sound Waves)

Some of the benefits of sound waves in this is usually use reflection sound waves are as follows:
1) Can be used to measure ocean depth and distance and Location object in the water which is used is ultrasonic sound waves.
 
2) Used to detect the fetus in the womb,  infrasonic sound.
 
3) Used a metal detecting cracks and others.
 
4) The creation of Speakers including the benefits of audiosonik sound.
 
5) Used for we hear the sound, music and communication to facilitate.

6) Determine the distance of something place.
 
7) Solving rock in the gut.

 ~"~