gelombang

GELOMBANG MEKANIK
Sifat-sifat Gelombang
•
•
•
•
Refleksi (Pemantulan)
Refraksi (Pembiasan)
Interferensi (Perpaduan)
Polarisasi
Refleksi
• Reflection adalah perubahan arah muka
gelombang pada antarmuka antara dua medium
berbeda sehingga muka gelombang kembali ke
medium asalnya.
Refleksi
Refraksi
• Refraction adalah perubahan arah gelombang disebabkan oleh
perubahan kelajuannya. Refraksi sering terlihat bila gelombang
melewati satu medium menuju medium lainnya yang memiliki
perbedaan indeks bias.
Refraksi
Interferensi
• Interferensi adalah penjumlahan (superposition) dua
atau lebih gelombang yang menghasilkan pola
gelombang baru.
• interference biasanya mengacu pada interaksi
gelombang yang koheren satu sama lain, baik disebabkan
oleh sumber gelombang yang sama maupun disebabkan
gelombang-gelombang tersebut memiliki frekuensi yang
sama atau hampir sama.
Interferensi
Interferensi Gelombang
• Dua gelombang yang berjalan dapat bertemu dan saling
melewati satu sama lain tanpa menjadi rusak atau
berubah
• Gelombang memenuhi Prinsip Superposisi
– Jika dua gelombang atau lebih yang merambat bergerak
melewati medium, gelombang yang dihasilkan adalah
penjumlahan masing-masing perpindahan dari tiap gelombang
pada setiap titik
– Sebenarnya hanya berlaku untuk gelombang dengan amplitudo
yang kecil
Interferensi Konstruktif
• Dua gelombang, a dan b,
mempunyai frekuensi dan
amplitudo yang sama
– Berada dalam satu fase
• Gabungan gelombang, c,
memiliki frekuensi dan
amplitudo yang lebih besar
Interferensi Konstruktif pada Tali
• Dua pulsa gelombang menjalar dalam
arah yang berlawanan
• Perpindahan neto ketika dua pulsa
saling overlap adalah penjumlahan
dari perpindahan setiap pulsa
• Catatan: pulsa tidak berubah setelah
interferensi
Interferensi Destruktif
• Dua gelombang, a and b,
mempunyai frekuensi dan
amplitudo yang sama
• Perbedaan fasenya 180o
• Ketika bergabung, bentuk
gelombangnya hilang
Interferensi Destruktif pada Tali
• Dua pulsa gelombang menjalar dalam
arah yang berlawanan
• Perpindahan neto ketika dua pulsa
saling overlap adalah pengurangan
dari perpindahan setiap pulsa
• Catatan: pulsa tidak berubah setelah
interferensi
Polarisasi
• Polarization (Brit. polarisation) is a property of
waves that describes the orientation of their
oscillations. For transverse waves, it describes the
orientation of the oscillations in the plane
perpendicular to the wave's direction of travel.
Longitudinal waves such as sound waves in liquids
and gases do not exhibit polarization, because for
these waves the direction of oscillation is by
definition along the direction of travel. Some
media can carry waves with both transverse and
longitudinal oscillations. Such waves do have
polarization.
Gelombang Transversal
Adalah gelombang berjalan dimana osilasi (arah gerak)
gelombang terjadi secara tegak lurus terhadap arah
gerak partikel medium (arah perpindahan energi)
Jika gelombang transversal bergerak dalam arah sumbu
–x, osilasi gelombang terjadi arah ke atas dan ke
bawah dalam bidang y-z.
Contoh Gelombang Transversal
Gelombang seismik sekunder S
Gelombang Longitudinal
Adalah gelombang berjalan dimana osilasi (arah
gerak) gelombang terjadi secara paralel
(sejajar) terhadap arah gerak partikel medium
(arah perpindahan energi)
Contoh Gelombang longitudinal
Gelombang Seismik P
Persamaan Umum Gelombang
• Posisi gelombang
yx, t   y0 sin t  kx
 t x
y  x, t   y0 sin 2   
T  
Persamaan Umum Gelombang
Sebuah osilator menggetarkan
seutas tali dengan frekuensi getar
200 Hz hingga membentuk
y (mm)
gelombang transversal seperti
ditunjukkan gambar. Dari
keadaaan tersebut, hitunglah: 0,1
1. panjang gelombang
2. amplitudo
2
3. perioda
4. persamaan gelombang
-0,1
4
6
8
10
12
14
16
x (cm)
Amplitudo
• Amplitudo, A, yo
– Amplitudo adalah posisi maksimum benda relatif
terhadap posisi kesetimbangan
– Ketika tidak ada gaya gesekan, sebuah benda yang
bergerak harmonik sederhana akan berosilasi
antara ±A pada tiap sisi dari posisi kesetimbangan
Perioda dan Frekuensi
• Prioda, T, adalah waktu yang diperlukan untuk
sebuah benda bergerak lengkap satu siklus
– Dari x = A ke x = - A dan kembali ke x = A
• Frekuensi, ƒ, jumlah lengkap siklus atau
getaran per satuan waktu
Persamaan Umum Gelombang
• Kecepatan gelombang
dy
2
 t x
vx, t  
 y0
cos 2   
dt ( x c )
T
T  
Persamaan Umum Gelombang
• Percepatan gelombang
dv
 2 
 t x
a  x, t  
  y0 
 sin 2   
dt ( x c )
 T 
T  
2
GELOMBANG
v
Gelombang adalah energi yang
menjalar melalui medium
Muatan yang bergerak periodik
menghasilkan perubahan medan
magnet(B) dan medan listrik (E) yang
menjalar kesegala arah berupa
gelombang. Gelombang ini merambat
tanpa memerlukan medium
GELOMBANG MEKANIK
GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK
karakteristik gelombang transversal dan longitudinal
beserta contohnya
GELOMBANG adalah
getaran yang menjalar
Memformulasikan masalah perambatan gelombang melalui suatu medium
ENERGI YANG BERGERAK
SEDANGKAN MEDIUMNYA TIDAK
Berapa λ = 1 m
Amplitudo = 1 m
Jumlah gelombang = ½ λ
Berapa λ = 0,5 m
Amplitudo = 0,3 m
Jumlah gelombang = 1 λ
Berapa λ = 0,4 m
Amplitudo = 0,1 m
Jumlah gelombang = 4 λ
Jumlah gelombang = 1½ λ
Berapa λ = 1 m
Amplitudo = 1 m
1.KECEPATAN GELOMBANG (V)
2.SIMPANGAN GELOMBANG ( Y )
3.PANJANG GELOMBANG (  )
4.FREKWENSI GELOMBANG ( f )
5.SUDUT FASE (q)
6.FASE GELOMBANG
P
yP
O
B
C
yQ
Q
λ
•
•
•
•
•
•
f = frekuensi (hz)
T = periode gelombang (s)
λ = panjang gelombang (m)
v = cepat rambat gelombang (m/s)
yP = simpangan titik P ( m )
yQ = simpangan titik Q ( m )
V=
λ
=λ.f
T
Y = A sin 2 /T ( t – x/v )
T.v = λ
y = 2 Sin 2{
t
T
-
x
λ
}
SUDUT FASE (q) = 2 /T ( t – x/v )
FASE GELOMBANG = ( t/T – x/v )
Fase gelombang merupakan bilangan
pecahan diperoleh dari hasil perhitungan
rumus di atas. Misal jika hasil 4,5 maka
fase gelombang 0,5
FASE DAN SUDUT FASE GELOMBANG
BILANGAN
PECAHAN
simpul
simpul
simpul
Jumlah gelombang = 1
Jumlah simpul
=3
Jumlah perut/lembah = 1/1
Jumlah gelombang = 1,5
Jumlah simpul
=4
Jumlah perut/lembah = 2/1
simpulsimpul simpul simpul simpul
Jumlah gelombang = 2
Jumlah simpul
=5
Jumlah perut/lembah = 2/2
Jumlah gelombang = 2,5
Jumlah simpul
=6
Jumlah perut/lembah = 3/2
PERCOBAAN MELDE
• 1) Gelombang Stasioner pada Dawai
• Untuk menentukan kecepatan perambatan
gelombang pada dawai, Melde melakukan
percobaan dengan memakai alat seperti pada
gambar berikut ini.
• Dari hasil percobaan Melde mendapat suatu
kesimpulan sebagai berikut.
• a) Untuk panjang dawai yang tetap maka
kcepatan perambatan gelombang berbanding
terbalik dengan massa dawai.
• b) Untuk massa dawai tetap, cepat rambat
gelombang berbanding lurus dengan akar
panjang dawai.
• c) Cepat rambat gelombang dalam dawai
berbanding lurus dengan akar tegangan dawai.
• Persamaannya dapat ditulis sebagai berikut.
•
•
•
= massa tiap satuan panjang
Newton (N) dan μ dalam kg/m.
• Jadi, kecepatan perambatan gelombang pada
dawai adalah berbanding lurus dengan akar
tegangan kawat dan berbanding terbalik
dengan akar massa kawat per satuan panjang.
Contoh soal
• Seutas dawai yang panjangnya 1 meter dan
massanya 25 gram ditegangkan dengan gaya
2,5 N. Salah satu ujungnya digetarkan
sehingga terjadi gelombang stasioner.
Tentukan cepat rambat gelombang tersebut
• Intensitas didefinisikan sebagai energi yang
dipindahkan tiap satuan luas tiap satuan
waktu. Karena energi tiap satuan waktu kita
ketahui sebagai pengertian daya, maka
intensitas bisa dikatakan juga daya tiap satuan
luas. Secara matematis :
• I=
𝑃
𝐴
• I = Intensitas bunyi (W/m2)
• A = luas penampang
• P = daya sumber bunyi (Energi tiap waktu atau
daya (W))
• Jika sumber bunyi memancarkan ke segala
arah sama besar (isotropik), luas yang
dimaksud sama dengan luas permukaan bola,
yaitu
• A = 4∏R2
• Sehingga
• I=
𝑃
4∏𝑅2
• Intensitas bunyi terendah yang umumnya
didengar manusia memiliki nilai 10-12 W/m2.
Biasanya disebut sebagai intensitas ambang (I0).
Jangkauan intensitas bunyi ini sangat lebar
berkaitan dengan kuat bunyi, sehingga secara
tidak langsung kuat bunyi sebanding dengan
intensitasnya
Taraf Intensitas Bunyi
• Hubungan antara kuat bunyi dan intensitas
bunyi diberikan oleh Alexander Graham Bell
• Taraf Intensitas Bunyi adalah logaritma
perbandingan intensitas bunyi terhadap
intensitas ambang. Secara matematis, taraf
intensitas bunyi didefinisikan sebagai :
• TI = 10 log
𝐼
𝐼𝑜
• TI =Taraf intensitas bunyi (desiBell disingkat
dB)
• I = Intensitas bunyi (W/m2)
• I0 =Intensitas ambang pendengaran manusia
(10-12 W/m2
• Untuk n buah sumber bunyi identik, misalnya
ada n sirine yang dinyalakan bersama-sama,
maka besarnya taraf intensitas bunyi
dinyatakan sebagai :
• TIn = TI1 + 10 logn
• TI1 adalah taraf intensitas bunyi untuk satu
buah sumber.
• Jika didengar di dua titik yang jaraknya
berbeda, besar intensitas bunyi di titik ke-2
bisa dinyatakan sebagai :
• 𝑇𝐼2 = 𝑇𝐼1 + 20
𝑟1
𝑙𝑜𝑔
𝑟2
• Seorang anak berteriak di tanah lapang, dan
menghasilkan taraf intensitas 60 dB, diukur
dari jarak 10 meter. Jika ada 10 orang anak
berteriak dengan intensitas bunyi yang sama
dan di ukur dari dan diukur dari jarak 10
meter, hitunglah taraf intensitas anak-anak
tersebut.
Penyelesaian:
•
•
•
•
TIn = TI1 + 10 log n
= 60 dB +(10 log 10) dB
= 60 dB + 10 dB
= 70 dB.
• Taraf intensitas bunyi sebuah air dari jarak 1
meter adalah 60 dB. Tentukan taraf
intensitasnya jika diamati dari jarak 10 meter.
• Jawab
• Diketahui: TI1 = 60 dB; r1 = 1 m; r2 = 10 m
• TI2 = TI1 – 20 log r1/r2
• = (60 dB) – 20 log (10 m/1 m) dB = (60 dB) (20 dB) = 40 dB
• Batas intensitas bunyi yang bisa didengar
telinga manusia normal antara lain sebagai
berikut:
• 1) Intensitas terkecil yang masih dapat
menimbulkan rangsangan pendengaran pada
telinga manusia adalah sebesar 10-12Wm2pada frekuensi 1.000 Hz dan disebut
intensitas ambang Pendengaran.
• 2) Intensitas terbesar yang masih dapat
diterima telinga manusia tanpa rasa sakit
adalah sebesar 1 Wm-2. Jadi, batasan
pendengaran terendah pada manusia adalah
10-12 Wm-2 dan batasan pendengaran tertinggi
pada manusia adalah 1 Wm-2