Perpindahan Energi dan Amplitudo Gelombang

Gelombang adalah suatu fenomena perpindahan energi sepanjang medium tanpa disertai perpindahan materi. Suatu pulsa atau gelombang dapat diperlihatkan menggunakan sebuah slinky, ketika seseorang memegang ujung lilitan dan memberikan pergerakan kedepan dan kebelakang. Hal ini akan menciptakan usikan sepanjang medium, usikan ini selanjutnya melintas dari satu lilitan ke lilitan lain, memindahkan energi sepanjang pergerakannya. Energi disalurkan ke medium oleh orang sewaktu mereka menggerakkan lilitan pertama untuk memberinya energi kinetik. Energi ini ditransferkan dari lilitan ke lilitan sampai ia mencapai ujung slinky. Jika kamu memegang ujung yang berlawanan dari slinky, maka kamu akan merasakan saat energi tiba diujung. Pada kenyataannya, sebuah pulsa berenergi tinggi akan memberikan pengaruh yang lebih besar pada tanganmu ketika telah mencapai ujung medium, ujung terakhir lilitan dari medium akan memindahkan tanganmu searah dengan gerakan dari lilitan. Untuk beberapa alasan, sebuah gelombang laut berenergi tinggi dapat menimbulkan kerusakan parah pada batuan dan dermaga sepanjang pesisir ketika gelombang menghempas.

Jumlah energi yang diangkut oleh gelombang berhubungan dengan amplitudo dari gelombang. Sebuah gelombang berenergi tinggi dikarakteristikkan oleh sebuah amplitudo yang tinggi, sebuah gelombang berenergi rendah dikarakteristikkan oleh sebuah amplitudo yang rendah. Amplitudo sendiri mengacu pada besar perpindahan maksimum dari suatu partikel sepanjang medium dari posisi diamnya. Hubungan logis antara energi dan amplitudo adalah seperti berikut ini: jika slinky ditarik pada arah horizontal dan pulsa transversal diberikan pada slinky , lilitan pertama diberikan sejumlah besar perpindahan. Perpindahan terjadi karena gaya diberikan oleh orang pada lilitan untuk berpindah  dari kedudukan diamnya. Lebih banyak energi yang diberikan pada pulsa, maka lebih banyak kerja yang dia lakukan terhadap lilitan pertama. Semakin banyak kerja yang dilakukan pada lilitan pertama, maka lebih banyak perpindahan yang dihasilkan. Semakin besar perpindahan yang dihasilkan pada lilitan pertama, semakin besar amplitudo yang dimilikinya. Jadi pada akhirnya, amplitudo sebuah gelombang transversal berhubungan dengan energi yang diangkut gelombang/ pulsa tersebut sepanjang medium. Memberikan banyak energi pada sebuah gelombang transversal tidak akan mempengaruhi panjang gelombang, frekuensi ataupun kecepatan gelombang tersebut. Energi yang diberikan pada gelombang hanya akan mempengaruhi amplitudonya.

Jika ada dua buah  yang dijadikan sebagai gelombang. Jika sejumlah energi yang sama diberikan pada masing - masing slinkie, maka tiap gelombang akan memiliki amplitudo yang sama. Tapi bagaimana jika kedua slinkie berbeda? Jika satunya terbuat dari tembaga dan satunya terbuat dari seng? Akankah amplitudo nya tetap sama? Jika sebuah gelombang diberikan pada dua buah slinkie yang berbeda dengan diberikan sejumlah energi yang sama maka amplitudonya tidak akan sama. Pada situasi seperti ini, amplitudo sesungguhnya yang dimiliki gelombang bergantung pada dua faktor: sebuaah faktor inersia dan faktor elastik. Dua materi yang berbeda memiliki masa jenis yang berbeda. Energi yang diberikan pada slinkie pertama dihasilkan oleh gaya pada lilitan. Slinkie yang lebih besar memiliki inersia yang lebih besar yaitu kemampuan untuk bertahan dari pengaruh gaya, peningkatan pertahanan sebab semakin besarnya kecenderungan masa mengakibatkan pengurangan pada amplitudo dari gelombang. Material yang berbeda juga memiliki perbedaan derajat elastisitas. Semakin elastis suatu bahan akan berusaha untuk memberika sedikit perlawanan terhadap gaya yang memungkinkan amplitudo gelombang yang lebih besar untuk melintasinya, menjadi kurang pejal ( atau lebih elastis). jumlah gaya yang sama menimbulkan amplitudo yang lebih besar.

 Energi yang dipindahkan oleh gelombang secara langsung sebanding dengan kuadrat amplitudo gelombang. 

Ini berarti bahwa penggandaan dari amplitudo sebuah gelombang mengindikasikan pengkuadratan energi yang dipindahkan oleh gelombang dan seterusnya.

sumber: www.physicsclassroom.com