Amplitudo adalah salah satu konsep fundamental dalam fisika, khususnya dalam studi gelombang, osilasi, dan getaran. Secara sederhana, amplitudo didefinisikan sebagai simpangan maksimum suatu gelombang atau osilasi dari posisi setimbangnya (ekuilibrium). Memahami cara menghitung amplitudo sangat penting untuk menganalisis energi yang dibawa oleh gelombang, kekuatan getaran, atau karakteristik sinyal.
Baik Anda sedang berurusan dengan gelombang suara, gelombang elektromagnetik, atau gerakan pegas harmonik sederhana, pengukuran amplitudo selalu menjadi langkah awal analisis. Nilai amplitudo ini biasanya dinyatakan dalam satuan yang sesuai dengan besaran yang diukur, misalnya meter (m) untuk perpindahan, Volt (V) untuk tegangan listrik, atau Pascal (Pa) untuk tekanan gelombang suara.
Bayangkan Anda memiliki tali yang digetarkan naik turun secara periodik. Titik tengah tali saat diam adalah posisi setimbang. Ketika Anda mengayunkan tali, titik tertinggi atau terendah yang dicapai tali dalam satu siklus osilasi adalah batas simpangan maksimumnya. Jarak vertikal dari posisi setimbang ke puncak (atau lembah) inilah yang disebut amplitudo (A).
Dalam analisis gelombang, amplitudo sering kali dikaitkan erat dengan intensitas atau energi gelombang. Sebagai contoh, dalam gelombang suara, amplitudo berhubungan langsung dengan kenyaringan suara. Semakin besar amplitudo gelombang suara, semakin keras suara yang kita dengar.
Ilustrasi visualisasi amplitudo pada gelombang sederhana.
Dalam pengukuran sinyal elektronik menggunakan osiloskop, data sering kali direkam sebagai nilai maksimum yang dicapai sinyal, yang dikenal sebagai nilai puncak ke puncak ($V_{pp}$ atau $Y_{pp}$). Amplitudo sebenarnya ($A$) hanyalah setengah dari nilai puncak ke puncak tersebut, karena amplitudo diukur dari posisi setimbang.
Sebagai contoh, jika osiloskop menunjukkan tegangan puncak-ke-puncak sebesar 10 Volt, maka amplitudonya adalah $10 \text{ V} / 2 = 5 \text{ Volt}$.
Jika Anda memiliki data mentah yang mencakup nilai tertinggi ($Y_{max}$) dan nilai terendah ($Y_{min}$) dari osilasi, Anda dapat menghitung amplitudo dengan mencari nilai tengah (offset DC) terlebih dahulu, kemudian menentukan jarak dari nilai tengah ke nilai ekstrem.
Langkah pertama adalah menentukan posisi setimbang atau nilai tengah (Offset DC, $Y_{DC}$):
Setelah mendapatkan nilai tengah, amplitudo adalah selisih antara nilai maksimum dengan nilai tengah (atau nilai tengah dengan nilai minimum):
Atau secara ekuivalen, menggunakan konsep puncak ke puncak:
Ini adalah metode yang paling umum dan akurat jika Anda memiliki dua titik ekstrem dari suatu periode gelombang.
Dalam konteks mekanika, seperti sistem massa-pegas, amplitudo ($A$) adalah perpindahan maksimum massa dari posisi setimbangnya sebelum massa tersebut berbalik arah. Jika Anda mengetahui energi mekanik total ($E$) sistem dan konstanta pegas ($k$), amplitudo dapat dihitung menggunakan prinsip konservasi energi.
Energi potensial maksimum sama dengan energi total ketika massa berada pada amplitudo maksimum. Energi potensial pegas ($E_p$) adalah:
Maka, untuk mencari amplitudo:
Di sini, $E$ adalah energi total sistem (yang konstan dalam osilasi harmonik ideal) dan $k$ adalah konstanta pegas.
Menghitung amplitudo dengan benar sangat krusial. Kesalahan dalam menentukan amplitudo akan menyebabkan kesalahan fatal dalam perhitungan energi. Misalnya, karena energi berbanding lurus dengan kuadrat amplitudo ($E \propto A^2$), kesalahan kecil pada pengukuran amplitudo akan diperbesar ketika menghitung energi. Oleh karena itu, pastikan Anda selalu mengukur dari titik setimbang yang sebenarnya, bukan hanya mengukur jarak antara dua puncak yang mungkin tergeser karena adanya komponen DC (offset) pada sinyal.
Dalam ilmu akustik, amplitudo menentukan tingkat tekanan suara (Sound Pressure Level/SPL), yang diukur dalam desibel (dB). Amplitudo yang besar berarti tingkat tekanan yang tinggi dan suara yang keras. Sementara dalam gelombang cahaya, amplitudo terkait dengan intensitas cahaya yang dipancarkan oleh sumbernya.
Kesimpulannya, untuk menghitung amplitudo, identifikasi posisi setimbang (atau nilai rata-rata) dari gelombang Anda. Amplitudo adalah jarak maksimum dari titik setimbang ke titik ekstrem (puncak atau lembah). Jika Anda hanya memiliki data puncak-ke-puncak, bagi dua nilai tersebut. Dengan memahami konteks pengukuran Anda (mekanika, listrik, atau gelombang), Anda dapat memilih rumus perhitungan amplitudo yang paling sesuai.