Istilah amplitudo yang sering kamu dengar biasanya berkaitan dengan getaran dan juga gelombang. Rupanya, istilah tersebut memang merupakan sebuah konsep yang penting untuk lebih memahami tentang fenomena getaran. Yuk, pelajari informasi selengkapnya dalam bahasan berikut ini!
Daftar ISI
Mengenal Lebih Jauh Tentang Amplitudo
Dalam bidang ilmu fisika, amplitudo merupakan perpindahan maksimum atau jarak yang dimiliki suatu benda dan gelombang yang bergetar dari titik kesetimbangannya. Singkatnya, istilah tersebut juga dapat berarti ukuran ketinggian gelombang.
Secara grafik gelombang, ukuran ketinggian gelombang dapat Anda lihat sebagai ketinggian dari garis tengah ke puncak, atau dari garis tengah ke palung, disimbolkan dengan (A).
Biasanya, ukuran tersebut dinyatakan dalam satuan panjang, seperti meter (m) atau sentimeter (cm), tergantung pada skala getaran yang sedang Anda amati.
Lalu, apakah Anda pikir ketinggian dari setiap gelombang pasti sama? Jawabannya, tentu saja tidak. Pasalnya, makin tinggi suatu gelombang, maka makin nyaring dan keras suaranya. Lain halnya apabila ketinggian puncak rendah, maka suara yang ada pun makin kecil atau lemah.
Kamu dapat melihat contoh nyatanya pada gerak suatu pendulum. Benda pendulum ini berayun melalui titik keseimbangannya (lurus ke bawah), dan kemudian berayun dari pusat ke jarak maksimum terluar.
Apabila pendulum bergerak sepenuh satu putaran, maka sebanding dengan 2 kali ayunan dari simbol A. Dengan demikian, satu A sama dengan setengah jarak yang dilalui bandul pendulum untuk bergerak dari satu sisi ke sisi yang lain.
Pemahaman konsep dasar tersebut membantu memahami berbagai aspek osilasi, sifat gelombang, dan gerak harmonik. Dengan menggunakan persamaan untuk gerak harmonik sederhana, maka konsep dari simbol (A) ini akan terhubung dengan frekuensi dan periode gerak.
Periode adalah waktu yang dibutuhkan untuk siklus dalam gerak secara lengkap atau menyelesaikan satu osilasi. Lambang dari periode adalah (T), dengan satuan detik. Sedangkan, frekuensi adalah jumlah siklus atau osilasi per satuan waktu. Satuannya adalah hertz (hz) dan lambangnya adalah (f).
Jenis-Jenis Getaran
Getaran dapat tergolong menjadi beberapa jenis berdasarkan berbagai kriteria, di antaranya sumber getaran, arah gerakan, dan sifat osilasi. Kenali dulu beberapa jenis getaran berikut ini agar kamu lebih mudah memahami ragam jenis amplitudo.
1. Getaran Mekanis
Getaran mekanis terjadi saat benda atau medium bergetar dalam respons terhadap gaya fisik atau sentuhan. Beberapa contoh yang termasuk getaran mekanis adalah pada pegas, getaran pada tali gitar, dan getaran pada mobil saat bergerak di jalan yang tidak rata.
2. Getaran Elektromagnetik
Getaran elektromagnetik melibatkan osilasi medan elektromagnetik, seperti gelombang radio dan gelombang cahaya. Dalam peristiwa itu, amplitudo dapat mengukur intensitas medan elektromagnetik tersebut.
3. Getaran Transversal dan Longitudinal
Getaran transversal adalah jenis getaran saat partikel suatu medium bergerak secara tegak lurus terhadap arah perambatan gelombang. Salah satu contohnya adalah gelombang di permukaan air.
Di sisi lain, getaran longitudinal melibatkan gerakan partikel medium sejajar dengan arah perambatan gelombang. Gelombang suara adalah salah satu contoh dari getaran longitudinal.
4 Jenis Amplitudo
Ukuran ketinggian gelombang ternyata juga memiliki beberapa jenis seperti halnya getaran. Nah, berikut ini adalah empat klasifikasi ukuran ketinggian gelombang.
1. Peak Amplitude (Ukuran Puncak)
Ukuran puncak umumnya berguna dalam pengukuran sistem audio, dan telekomunikasi. Jenis ini penting karena bermanfaat untuk menunjukkan suatu tingkat guncangan dengan durasi yang pendek.
Akan tetapi, ukuran ketinggian gelombang ini memiliki kekurangan karena hanya menunjukkan tingkat maksimal getaran yang terjadi pada suatu titik dan waktu tertentu saja.
2. Average Amplitude (Ukuran Rerata)
Istilah ukuran ketinggian gelombang rata-rata ini mengacu pada jarak setengah dari amplitudo puncak satu ke puncak lain. Secara garis besar, pehitungan dengan jenis ini didasari pada periode tertentu. Akan tetapi, pengukuran ini memiliki keterbatasan karena nilai sinusoidal yang negatif seolah-olah tidak ada.
3. Peak to Peak Amplitude (Ukuran dari Puncak ke Puncak)
Kategori ukuran puncak ke puncak (disingkat “p–p”) adalah perbedaan antara puncak (nilai A tertinggi) dan lembah (nilai A terendah, yang dapat berada pada posisi negatif).
Peak to peak dari osilasi listrik dapat terukur menggunakan alat pengukur, atau dengan melihat bentuk gelombang pada oscilloscope dengan peralatan yang sesuai.
Selain itu, p-p juga penting karena menunjukkan nilai maksimal dari suatu gelombang. Kegunaannya adalah untuk mengetahui perpindahan bagian mesin akibat gerakan atau tegangan yang terjadi.
4. Root Mean Square Amplitude
Secara umum, Root Mean Square (RMS) berguna dalam rekayasa listrik. RMS didefinisikan sebagai akar kuadrat dari rerata seiring waktu, dari kuadrat jarak vertikal grafik dalam keadaan diam. Perhitungan RMS akan menghitung waktu serta mengkuadratkan nilai negatif getaran sinusoidal, sehingga nilai A lebih akurat.
RMS berguna untuk gelombang kompleks, terutama sinyal non-berulang seperti noise. Misalnya, daya rata-rata yang terbawa oleh gelombang akustik, elektromagnetik, atau listrik, adalah proporsional dengan kuadrat amplitudo RMS.
Rumus untuk Menghitung Ukuran Ketinggian Gelombang
Rumus amplitudo membantu dalam perhitungan fungsi sinus dan kosinus. Fungsi sinus atau kosinus, secara rinci sebagai berikut.
Alternatif rumus di atas adalah rumus getaran harmonik sederhana. Nilai rata-rata dari puncak tertinggi dan puncak terendah dari fungsi sinus atau kosinus. Penulisannya rumusnya ada di bawah ini.
Frekuensi sudut mewakili tingkat di mana objek menyelesaikan satu siklus gerak penuh. Oleh karena itu, frekuensi sudut apabila tidak ada di dalam suatu soal, dapat kamu hitung menggunakan rumus
Sebelumnya, juga telah disinggung tentang periode dan frekuensi. Rumus untuk keduanya ada di bawah ini.
1. Simpangan periode getaran:
Keterangan rumus:
- T = periode waktu (s),
- f = frekuensi (hz),
- n = jumlah perputaran.
Contoh Soal Terkait Amplitudo dan Pembahasannya
Berikut ini adalah beberapa contoh soal yang menerapkan perhitungan simbolik (A).
1. Contoh Soal 1
Asumsikan bahwa pendulum berayun bolak-balik. Frekuensi sudut osilasi adalah ω = π radian / s, dan pergeseran fase adalah φ = 0 radian. Selain itu, waktu t = 8,5 s, dan peripindahan gelombang dari pendulum adalah 14 cm atau x = 0,14 m. Jadi, berapa nilai amplitudo osilasinya?
Pembahasan
Jadi, nilai (A) osilasi pendulum pada waktu 8,5 sekon adalah 0,14 m atau 14 cm.
2. Contoh Soal 2
Sebuah pegas mengalami getaran harmonik sederhana dengan amplitudo (A) sejauh 5 cm. Tentukan jarak maksimum yang ditempuh oleh pegas tersebut dari posisi keseimbangan.
Pembahasan
Dalam kasus ini, nilai (A) sudah ada, yaitu 5 cm. Untuk mencari jarak maksimum Xmaks, bisa menggunakan rumus getaran harmonik sederhana.
Xmaks= 2 A
= 2 x 5 cm
= 10 cm
Jadi, jarak maksimum yang dapat pegas tempuh adalah 10 cm.
3. Contoh soal 3
Terdapat sebuah biola yang memiliki senar dan bergetar sebanyak 120 kali dalam waktu 1 menit. Berapa periode getar dari biola tersebut?
Pembahasan
Pada soal ini, nilai n adalah 120, dan t adalah 1 menit atau 60 sekon.
Menggunakan rumus yang telah ada pada penjelasan di atas, maka perhitungannya menjadi:
Penyelesaiannya adalah bahwa periode getar dari sinar biola tersebut jumlahnya 0,5 sekon.
Penerapan Dalam Kehidupan Sehari-Hari
Ukuran ketinggian gelombang nyatanya berperan dalam berbagai aspek kehidupan sehari-hari, lo. Tidak hanya terkait dengan getaran gempa bumi atau suara, tetapi juga bahkan dalam berbagai jenis teknologi.
1. Industri Audio dan Musik
Volume suara dalam sistem audio, amplitudo digunakan untuk mengontrol volume suara. Makin besar nilai (A) dari gelombang suara, maka makin keras suaranya.
2. Telekomunikasi
Dalam penyiaran radio, Modulasi Amplitudo (AM) adalah teknik yang teraplikasikan untuk mengirimkan informasi. Gelombang pembawa diubah sesuai dengan sinyal suara untuk mentransmisikan informasi, sehingga menghasilkan berbagai variasi suara yang dapat Anda dengar.
3. Teknologi Radar
Radar menggunakan sinyal elektromagnetik yang dipantulkan dari objek untuk mengukur seberapa jauh jaraknya.
4. Pendeteksian Gempa Bumi
Seismogram atau alat pendeteksi gempa berguna untuk mengukur kekuatan gempa bumi. Apabila amplitudo lebih tinggi, maka efeknya pun lebih besar.
5. Mengetahui Gelombang Air
Para surfer atau peselancar sering mengamati ukuran ketinggian gelombang laut. Gunanya tak lain adalah untuk mengetahui apakah kondisi gelombang cocok untuk berselancar.
6. Teknologi Medis
Dalam bidang kedokteran, gelombang ultrasonik dalam ultrasonografi (USG) juga berfungsi untuk menghasilkan gambar organ dalam tubuh manusia.
7. Teknologi Radar Cuaca
Radar cuaca menggunakan sinyal pantulan dari partikel air atau debu dalam atmosfer yang menghasilkan gelombang untuk mendeteksi dan memantau badai, hujan, dan fenomena cuaca lainnya.
Apa Pentingnya Memahami Amplitudo?
Amplitudo yang merupakan suatu ukuran jarak maksimum yang ditempuh oleh benda atau medium dalam berosilasi selalu berkaitan erat dengan getaran dan gelombang.
Berdasarkan contoh yang dijelaskan di atas, kamu dapat melihat bahwa ukuran ketinggian gelombang tidak hanya penting dalam urusan perhitungan ukuran tersebut.
Akan tetapi, konsep tersebut bahkan memiliki manfaat dalam mengukur risiko, mendeteksi gerak sebuah peristiwa dan kondisi berbagai hal, termasuk organ tubuh dan fenomena cuaca.
