Gelombang Longitudinal di udara

Matakuliah
Tahun
: K0614 / FISIKA
: 2006
Pertemuan 12
1
Pada pertemuan ini akan dibahas mengenai gelombang,
yang meliputi :
1. macam-macam gelombang
2. parameter gelombang
3. persamaan gelombang
4. kecepatan rambat gelombang dalam medium padat
dan zat alir
5. energi pada gelombang
6. Intensitas bunyi
7. efek Doppler.
2
Gelombang :
Rambatan gangguan atau energi dalam suatu medium.
1. Macam-macam Gelombang
Berdasarkan sumber dan medium tempat gelombang
merambat
- Gelombang Mekanik
Berhubungan dengan energi mekanik , dan hanya
merambat dalam medium elastis
Contoh : gelombang bunyi , gelombang pada tali , dsb
- Gelombang Elektromagnetik
Berhubungan dengan medan listrik dan medan magnit ,
dan tidak memerlukan medium dalam perambatannya
contoh : gelombang radio, cahaya , dsb
3
Berdasarkan arah getaran medium
- Gelombang Transversal
Arah getaran medium yang mengalami gangguan adalah
tegak lurus terhadap arah rambatan.
- Gelombang Longitudinal
Arah getaran medium yang mengalami gangguan adalah
searah dengan arah rambatan gelombang.
KOMPONEN GELOMBANG
- Rambatan gangguan / gelombang
- Gerakan media / getaran gelombang
4
2. Parameter Gelombang :
a. Ym ( = A ) = Amplitudo
b.  = Panjang gelombang
c. T = Waktu Getar
d. V = Kecepatan rambat Gelombang
V=f
e. f = Frekuensi Gelombang ; T = 1/ f
f. k = Bilangan gelombang = 2π/ λ
g.  = frekuensi sudut = 2 f
h.  = sudut fase gelombang
5
3. Persamaan gelombang
Y(x,t) = f( X  Vt )
Y = f(X-Vt) : Gelombang menjalar ke kanan
Y = f(X+Vt): Gelombang menjalar ke kiri
Bentuk umum persamaan gelombang :
Y=Ym Sin (k X - t +  )
4. Kecepatan Rambat Gelombang Dalam Medium Padat
dan Zat alir
- gelombang transversal pada tali :
 = rapat massa persatuan panjang
F = gaya ( tegangan) pada tali
F
V 
6
- Gelombang Longitudinal dalam Zat Alir
V
B

B = Bulk modulus
ρ = rapat massa ( massa persatuan volume)
- Gelombang Longitudinal di udara :
P0 = tekanan undara
ρ0 = rapat massa udara
γ = konstanta kalor jenis udara
 P0
V 
0
- Gelombang longitudinal dalam benda padat ( tegar )
* Benda berbentuk batang
Y = Modulus Young
V Y
ρ
* Benda berbentuk volume
K = modulus geser
V
B 3K
4

7
5. Energi Pada Gelombang
Untuk gelombang berbentuk : y = ym sin ( kx - t )
Daya rata-rata : P = 2 2 ym2 f2  V
Medium berdimensi tiga :
P = 2 2 ym2 f2  AV
INTENSITAS GELOMBANG
Jumlah energi yang dipindahkan persatuan luas
persatuan waktu, atau daya persatuan luas :
I = P/A ;
A = luas penampang
Perbandingan intensitas pada suatu titik berjarak R2
dan R1 dari sumber adalah :
I1 R 22

I2 R12
8
6. Intensitas Bunyi
Bunyi merupakan gelombang mekanik longitudinal di
udara. Gelombang bunyi dapat dinyatakan sebagai :
- Gelombang pergeseran : Y = Ym Cos (kx - t)
Ym = amplitudo pergeseran
- Gelombang tekanan : p = pm Sin(kx - t)
pm = amplitudo tekanan = k  V2 Ym
• Intensitas Gelombang Bunyi
I=P/A
Dinyatakan dalam desibel ( dB ) :
 = 10 log ( I / I0 )
I0 = 10-12 W/m2 ( ambang pendengaran )
9
• Jenis Gelombang Bunyi
Gelombang bunyi terdengar : 20 - 20.000 Hz
Gelombang bunyi ultrasonik : > 20.000 Hz.
Gelombang bunyi infrasonik : < 20 Hz
7. Efek Doppler
Sewaktu sumber bunyi dan atau pendengar bergerak,
pendengar akan merasakan adanya perubahan
frekuensi : bertambah besar jika sumber dan atau
pendengar mendekat dan berkurang jika sumber dan
atau pendengar menjauh .
Frekuensi yang diterima pendengar: fP  VG  VP fS
VG  VS
fS = frekuensi dari sumber
VG = Kecepatan gelombang di udara
VP = Kecepatan pendengar ;
VS = Kecepatan sumber
10