Apa Itu Amplitudo Getaran? Pengertian, Jenis, dan Cara Hitung

Dalam bidang ilmu fisika, getaran adalah fenomena berulang yang terjadi pada suatu objek atau sistem. Nah, amplitudo getaran adalah salah satu konsep penting dalam memahami karakteristik getaran tersebut. 

Oeh karena itu, artikel ini akan membahas secara mendalam tentang pengertian, jenis, rumus, dan cara menghitung amplitudo getaran. Simak selengkapnya, ya!

Pengertian dan Konsep Amplitudo Getaran

Amplitudo getaran adalah besaran yang menggambarkan jarak maksimum yang ditempuh oleh sebuah objek atau partikel dari posisi kesetimbangannya ketika mengalami getaran. Sederhananya, amplitudo merupakan “besar” dari getaran tersebut. 

Ketika objek bergetar, amplitudo menunjukkan seberapa jauh objek tersebut bergerak dari posisi keseimbangannya. Amplitudo getaran dapat diukur pada berbagai fenomena, seperti getaran gelombang pada tali, getaran pada pegas, atau bahkan getaran atom dalam material. 

Oleh sebab itu, keberadaan amplitudo getaran adalah penting karena dapat memberikan informasi tentang kekuatan atau energi dalam suatu getaran. Amplitudo ini bisa Anda ukur dalam satuan panjang, seperti meter atau sentimeter.

Jenis-Jenis Amplitudo Getaran

Amplitudo getaran dapat terbagi menjadi beberapa jenis, tergantung pada konteks dan bidang aplikasinya. Berikut adalah beberapa jenis umum amplitudo getaran:

1. Amplitudo Getaran Mekanis

Pertama, jenis amplitudo getaran mekanis terjadi pada objek-objek yang bergerak dalam mode mekanik atau fisik. Contohnya adalah amplitudo pada getaran tali, pegas, atau alat musik seperti gitar atau biola. Amplitudo pada fenomena ini memiliki satuan panjang, misalnya meter (m) atau sentimeter (cm).

2. Amplitudo Getaran Gelombang

Sementara amplitudo getaran gelombang terjadi pada fenomena gelombang, seperti gelombang air, gelombang suara, atau gelombang elektromagnetik. Pada gelombang, amplitudo mengukur seberapa tinggi atau kuat gelombang tersebut bergerak dari posisi kesetimbangannya. 

Sama seperti jenis pertama, amplitudo gelombang juga memiliki satuan tinggi atau panjang. Misalnya meter (m) pada gelombang air atau gelombang suara.

Contoh Amplitudo Getaran

Contoh pertama yang memiliki konsep amplitudo getaran adalah pada pegas. Ketika pegas Anda regangkan dan lepas, amplitudo getarannya adalah jarak maksimum yang ujung pegas capai dari posisi awalnya.

Lalu, contoh kedua adalah pada gelombang air di lautan. Amplitudo gelombang air adalah ketinggian maksimum dari permukaan laut ketika terjadi gelombang. Semakin tinggi amplitudo, semakin besar pula gelombangnya.

Macam-macam Pengukuran Jenis Amplitudo Getaran

Terdapat beberapa metode pengukuran untuk berbagai jenis amplitudo getaran yang dapat memberikan informasi yang berbeda terkait dengan besar dan kekuatan dari getaran tersebut. Berikut adalah penjelasan mengenai empat jenis pengukuran amplitudo getaran yang umum:

1. Nilai Peak to Peak (Puncak ke Puncak)

Nilai peak to peak dari amplitudo getaran adalah besaran amplitudo yang terukur dari puncak positif tertinggi hingga puncak negatif terendah dalam satu siklus lengkap suatu getaran. Besaran nilai ini menggambarkan selisih antara nilai amplitudo maksimum dan minimum dalam satu siklus. 

Jadi, nilai peak to peak berguna untuk mengetahui rentang amplitudo penuh dari suatu getaran. Misalnya, jika suatu gelombang berkisar dari 3 meter hingga -2 meter dalam satu siklus, maka nilai peak to peak dari gelombang tersebut adalah 3 meter – (-2 meter) = 5 meter.

2. Nilai Puncak (Peak)

Sedangkan nilai puncak adalah besaran amplitudo yang terukur dari posisi keseimbangan hingga mencapai nilai amplitudo maksimum (positif atau negatif) dalam satu siklus. 

Pengukuran ini memberikan informasi tentang tinggi maksimum suatu getaran dari posisi keseimbangan. Misalnya, jika suatu getaran memiliki nilai amplitudo maksimum positif sebesar 4 meter, maka nilai puncak dari getaran tersebut adalah 4 meter.

3. Nilai Rata-rata (Average)

Selain itu, terdapat nilai rata-rata atau besaran amplitudo yang terukur dengan menghitung rata-rata nilai amplitudo pada setiap titik dalam satu siklus getaran. Pengukuran ini menggambarkan amplitudo rata-rata selama satu siklus dan tidak memperhatikan arah positif atau negatif dari getaran tersebut.

Misalnya, jika suatu getaran memiliki amplitudo positif sebesar 3 meter dan amplitudo negatif sebesar 1 meter dalam satu siklus. Maka nilai rata-rata dari getaran tersebut adalah (3 meter + 1 meter) : 2 = 2 meter.

4. Nilai RMS (Root Mean Square)

Terakhir, nilai RMS pada amplitudo getaran adalah besaran amplitudo yang terukur dengan menghitung akar kuadrat dari rata-rata kuadrat nilai amplitudo pada setiap titik dalam satu siklus getaran. 

Fungsinya yaitu untuk mendapatkan nilai efektif dari amplitudo getaran, yang mana mencerminkan besaran energi dari getaran tersebut. 

Misalnya, jika suatu gelombang memiliki amplitudo positif sebesar 2 meter dan amplitudo negatif sebesar 3 meter dalam satu siklus. Maka nilai RMS dari getaran tersebut adalah √((2 meter^2 + 3 meter^2)/2) = √(13/2) ≈ 1.8 meter.

Cara Menghitung Amplitudo Getaran

Ada beberapa cara yang dapat Anda gunakan untuk menghitung amplitudo getaran, tergantung pada jenis getarannya. Antara lain:

1. Menggunakan Pengukuran Fisik

Pada getaran mekanis, pengukuran amplitudo getaran yang tepat adalah dengan mengukur jarak maksimum yang objek atau partikel tempuh dari posisi keseimbangannya. Pengukuran ini bisa Anda lakukan dengan penggaris atau alat ukur lainnya.

2. Menggunakan Sensor atau Perangkat Elektronik

Sementara pada getaran gelombang atau fenomena yang sulit diukur secara langsung, Anda dapat menggunakan sensor atau perangkat elektronik yang sesuai untuk mengukur amplitudo secara akurat. Contohnya adalah pada gelombang suara atau gelombang elektromagnetik, 

Rumus-Rumus Terkait Amplitudo Getaran

Nah, tibalah pada bagian yang membahas rumus-rumus amplitudo getaran. Simak berbagai rumusnya di bawah ini:

1. Rumus Hubungan Amplitudo dan Simpangan

Pertama, cara mengetahui nilai amplitudo getaran adalah melalui persamaan simpangan. Sebagaimana yang Anda tahu, persamaan simpangan yaitu: 

y = A sin ω t

Keterangan:

• y = Simpangan (m)
• A = Amplitudo (m)
• ω = Kecepatan sudut (rad/s)
• t = Waktu (s)

2. Rumus Amplitudo Getaran Mekanis

Untuk getaran mekanis, perhitungan rumus amplitudo getaran (A) yang tepat adalah dengan menggunakan persamaan trigonometri berikut:

A = ½ (X_maks – X_min)

Keterangan: 

• A = Amplitudo
• X_max= Posisi maksimum objek pada getaran mekanis
• X_min= Posisi minimum objek pada getaran mekanis

3. Rumus Amplitudo Getaran Gelombang

Sedangkan pada gelombang, pengukuran amplitudo (A) dapat menggunakan persamaan trigonometri berikut:

A = ½ (y_maks – y_min)

Keterangan: 

• A = Amplitudo
• y_max= Posisi maksimum gelombang pada getaran gelombang
• y_min= Posisi minimum gelombang pada getaran gelombang

Contoh Soal Amplitudo Getaran dan Pembahasan

Selanjutnya, simak 3 contoh soal dan pembahasannya di bawah ini agar Anda bisa memahami materi amplitudo getaran dengan lebih dalam:

1. Contoh Soal 1

Sebuah tali diikatkan pada suatu benda yang digantungkan pada langit-langit. Saat benda digetarkan, amplitudo getaran tali yang dihasilkan adalah 5 cm. Hitunglah nilai peak to peak dari getaran tersebut.

Pembahasan:

Nilai peak to peak adalah selisih antara nilai amplitudo maksimum dan minimum dalam satu siklus getaran. Dalam hal ini, karena tali digetarkan dengan amplitudo 5 cm, maka nilai peak to peak dari getaran tersebut adalah:

2 x 5 cm = 10 cm.

Jadi, nilai peak to peak dari getaran tali tersebut adalah 10 cm.

2. Contoh Soal 2

Sebuah tali panjang bergetar dengan amplitudo 10 cm. Tentukan jarak maksimum yang ditempuh oleh titik pada tali tersebut ketika bergetar.

Pembahasan: 

Diketahui: 

Amplitudo (A) = 10 cm = 0.1 m (konversi cm ke m)

Rumus amplitudo getaran mekanis:

A = ½ (X_maks – X_min)

Dalam getaran mekanis pada contoh soal ini, X_max adalah jarak maksimum yang ditempuh oleh tali saat bergetar. Sedangkan X_min adalah jarak minimum yang ditempuh oleh tali saat bergetar. Maka, untuk menentukan X_max rumusnya adalah:

X_max = 2A + X_min

Nilai X_min = 0 karena tali tidak sampai melilit dan kembali ke arah atas

Substitusi nilai yang diketahui:

X_max = 2 x 0,1 + 0 = 0,2 m

Jadi, jarak maksimum yang ditempuh oleh titik pada tali saat bergetar adalah 0.2 meter.

3. Contoh Soal 3

Sebuah pegas yang memiliki panjang 20 cm diregangkan dan dilepaskan. Setelah dilepaskan, pegas tersebut bergetar dengan amplitudo 8 cm. Hitunglah nilai rata-rata dari amplitudo getaran pegas tersebut.

Pembahasan:

Nilai rata-rata amplitudo adalah rata-rata dari nilai amplitudo pada setiap titik dalam satu siklus getaran. Dalam hal ini, karena pegas bergetar dengan amplitudo 8 cm, maka nilai rata-rata amplitudo dari getaran pegas tersebut adalah 8 cm.

Sudah Paham Pengukuran dan Rumus Amplitudo Getaran?

Itulah pembahasan lengkap mengenai amplitudo getaran beserta 4 jenis pengukuran dan rumusnya. Secara ringkas, fungsi dari adanya amplitudo getaran adalah dapat memberikan informasi tentang besar dan kekuatan dari getaran tersebut. 

Lalu, dalam prakteknya, pengukuran berbagai jenis amplitudo getaran dapat berguna untuk memahami karakteristik dan sifat dari getaran tersebut. Setiap jenis pengukuran memberikan informasi yang berbeda terkait dengan besaran dan kekuatan dari getaran.

Dengan pemahaman yang mendalam tentang berbagai jenis amplitudo dan perannya dalam berbagai bidang, para ilmuwan, insinyur, dan peneliti dapat menganalisis fenomena alam dan mengembangkan teknologi yang inovatif. Karena amplitudo menjadi ukuran kunci untuk mengukur pergerakan objek.