Makalah Gelombang Mekanik [PDF]

Citation preview

MAKALAH GELOMBANG KINETIK SMAN 12 KOTA TANGERANG



Kelompok 1 : 1) Bagas Rae Supriya Hardianto 2) Difa Apriliyanto 3) Emilyo Novriansyah Pratama 4) Marselinus Allen Nugraha 5) Moch Rafli Pratomo



SMAN 12 TANGERANG JL. HOS COKROAMINOTO GG BAROKAH I



KEL. LARANGAN UTARA, KEC. LARANGAN, TANGERANG Telp.021 73450827 Web : smanduabelastangerang.co.id e-mail: [email protected]



LEMBAR PENGESAHAN Pembuatan Makalah Tentang "Gelombang Kinetik" Yang bertanda tangan di bawah ini, ketua kelompok 1 menyatakan bahwa telah menyelesaikan tugas membuat makalah "Gelombang Kinetik" dengan benar pada ...... Januari 2022, secara berkelompok yang beranggotakan : No



Nama



1



Bagas Rae Supriya Hardianto



2



Difa Apriliyanto



3



Emilyo Novriansyah Pratama



4



Marselinus Allen Nugraha



5



Moch Rafli Pratomo



Wali Kelas



Guru Pembimbing



Siti Komariyah S. Pdi



Dra Habsah



NIP. 198212282011012002



NIP. 196312312007012181



Ketua Kelompok



Marselinus Allen Nugraha NISN.



KATA PENGANTAR



Puji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa. yang sudah melimpahkan rahmat, taufik, dan hidayah- Nya sehingga kami bisa menyusun tugas Fisika ini dengan baik serta tepat waktu. Seperti yang sudah kita tahu “Gelombang” merupakan salah satu ilmu fisika yang paling banyak penerapannya pada kehidupan sehari-hari. Semuanya perlu dibahas pada makalah ini tentang apa itu Gelombang Mekanik serta segala sesuatu yang menyangkut tentangnya.



Tugas ini kami buat untuk memberikan ringkasan tentang keberadaan Gelombang Mekanik. Mudah-mudahan makalah yang kami buat ini bisa menolong menaikkan pengetahuan kita jadi lebih luas lagi. Kami menyadari kalau masih banyak kekurangan dalam menyusun makalah ini.



Oleh sebab itu, kritik serta anjuran yang sifatnya membangun sangat kami harapkan guna kesempurnaan makalah ini. Kami mengucapkan terima kasih kepada Ibu Habsah, guru mata pelajaran Fisika. Kepada pihak yang sudah menolong turut dan dalam penyelesaian makalah ini. Atas perhatian serta waktunya, kami sampaikan banyak terima kasih.



Tangerang, Januari 2022



Penulis BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pada zaman yang serba modern ini teknologi menjadi hal penting. Teknologi dapat memudahkan pekerjaan dan memperpendek jarak yang sebenarnya ribuan mil, misalnya dengan menggunakan telepon. Salah satu hal penting yang mendukung keberadaan teknologi adalah sarana, misalnya energi atau gelombang sebagai media. Gelombang adalah getaran yang merambat, baik melalui medium ataupun tidak melalui medium. Perambatan gelombang ada yang memerlukan medium, seperti gelombang tali melalui tali dan ada pula yang tidak memerlukan medium yang berarti bahwa gelombang tersebut dapat merambat melalui vakum ( hampa udara ) , seperti gelombang listrik magnet dapat merambat dalam vakum. Perambatan gelombang dalam medium tidak diikuti oleh perambatan media, tapi partikel-partikel mediumnya akan bergetar. Perumusan matematika suatu gelombang dapat diturunkan dengan peninjauan penjalaran suatu pulsa. Dilihat dari ketentuan pengulangan bentuk, gelombang dibagi atas gelombang periodik dan gelombang non periodik. Berdasarkan sumber getarnya, tanpa disertai dengan medium perantaranya, gelombang dapat diklasifikasikan dalam dua kategori, yaitu gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik. Gelombang mekanik adalah sesuatu yang dapat dibentuk dan dirambatkan dalam zat perantara bahan elastis. Sebagai contoh khusus diantaranya adalah gelombang bunyi dalam gas, dalam zat cair dan dalam zat padat. Gelombang Elektromagnetik perambatan secara transversal antara medan listrik dan medan magnet ke segala arah. Gelombang didefinisikan sebagai energi getaran yang merambat. Dalam kehidupan sehari-hari banyak orang berfikir bahwa yang merambat dalam gelombang adalah getarannya atau partikelnya, hal ini sedikit tidak benar karena yang merambat dalam gelombang adalah energi yang dipunyai getaran tersebut. Dari sini timbul benarkan



medium yang digunakan gelombang tidak ikut merambat? Padahal pada kenyataannya terjadi aliran air di laut yang luas. Menurut aliran air dilaut itu tidak disebabkab oleh gelombang tetapi lebih disebabkan oleh perbedaan suhu pada air laut. Tapi mungkin juga akan terjadi perpindahan partikel medium, ketika gelombang melalui medium zat gas yang ikatan antar partikelnya sangat lemah maka sangat dimungkinkan partikel udara tersebut berpindah posisi karena terkena energi gelombang. Walau perpindahan partikelnya tidak akan bisa jauh tetapi sudah bisa dikatakan bahwa partikel medium ikut berpindah.



1.2  RUMUSAN MASALAH Dari berbagai ulasan yang tertera di latar belakang masalah makalah ini, maka dapat diambil beberapa rumusan masalah yaitu: a.



Apa yang dimaksud dengan gelombang mekanik?



b.



Apa saja jenis-jenis gelombang mekanik?



c.



Apa sifat gelombang mekanik?



d.



Apa saja karakteristik pada gelombang?



e.



Apa rumus gelombang mekanik?



1.3 Tujuan Adapun tujuan dari penulisan makalah ini adalah untuk memenuhi tugas mata pelajaran fisika yang diberikan oleh Ibu Habsah 1.4 Manfaat Makalah ini dibuat dengan harapan dapat bermanfaat bagi seluruh pembaca untuk dapat memahami tentang gelombang mekanik secara lebih mudah



Bab II Pembahasan 2.1 Pengertian Gelombang Mekanik Gelombang mekanik merupakan gelombang yang merambat pada suatu medium sebagai media perambatannya. Gelombang jenis ini tidak dapat merambat jika tidak ada medium sebagai perantara gelombang. Contoh gelombang mekanik diantaranya gelombang pada tali, gelombang pada permukaan air, dan gelombang bunyi. Gelombang pada tali merambat dengan tali sebagai media perambatannya. Gelombang pada permukaan air merambat dengan air sebagai media perambatannya. Gelombang bunyi dapat merambat melalui udara, zat padat, atau zat cair sebagai media perambatannya. Gelombang mekanik adalah sebuah gelombang yang dalam perambatannyamemerlukan medium, yang menyalurkan energi untuk keperluan proses penjalaran sebuah gelombang. Suara adalah salah satu contoh gelombang mekanik yang merambat melalui suatu perubahan tekanan udara dalam ruang (rapat-renggangnya molekul-molekul udara). Tanpa udara, suara tidak dapat dirambatkan. Di pantai bisa dilihat ombak, yang merupakan suatu gelombang mekanik yang memerlukan air sebagai mediumnya. Contoh lain misalnya gelombang pada tali Gelombang mekanik adalah suatu gelombang yang membutuhkan medium untuk berpindah tempat. Gelombang laut, gelombang tali atau gelombang bunyi termasuk dalam gelombang mekanik. Kita bisa menyaksikan gulungan gelombang laut karena gelombang menggunakan laut sebagai perantara. Kita dapat mendengarkan musik karena gelombang bunyi merambat melalui udara hingga sampai ke telinga kita. Tanpa udara kita tidak akan mendengarkan bunyi. Dalam hal ini udara berperan sebagai medium perambatan bagi gelombang bunyi. 2.2 Jenis gelombang Terdapat banyak contoh gelombang dalam kehidupan kita, walaupun secara umum hanya terdapat dua jenis gelombang saja, yakni gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik. Pembagian jenis gelombang ini didasarkan pada medium perambatan gelombang, yaitu :



1) Gelombang mekanik, yaitu gelombang yang perantaranya butuh medium. Misalnya: gelombang air, gelombang bunyi, gelombang slinki, gelombang bunyi, gelombang permukaan air, dan gelombang pada tali. 2) Gelombang elektromagnetik, yaitu gelombang yang perambatannya tidak memerlukan medium. Misalnya gelombang 4 cahaya, cahaya, sinar ultra violet, infra merah, gelombang radar, gelombang radio, gelombang TV, sinar - X, dan sinar gamma (γ) Sedangkan berdasarkan arah rambatan dan getarannya, dibagi menjadi dua, yaitu : 1) Gelombang transversal, yaitu gelombang yang arah rambatannya tegak lurus dengan arah getarannya. Contoh gelombang transversal adalah gelombang tali. Ketika kita menggerakan tali naik turun, tampak bahwa tali bergerak naik turun dalam arah tegak lurus dengan arah gerak gelombang. Istilah-istilah pada gelombang transversal : a. Panjang gelombang (λ) adalah Jarak yang ditempuh getaran dalam satu periode. Pada gelombang transversal, satu gelombang terdiri atas 3 simpul dan 2 perut. Jarak antara dua simpul atau dua perut yang berurutan disebut setengah panjang gelombang atau ½λ. (λ = dibaca lamda) b. Amplitude (A) adalah nilai mutlak simpangan terbesar yang dapat dicapai partikel. c. Periode (T) adalah selang waktu yang diperlukan untuk menempuh dua puncak berurutan atau jarak antara dua dasar berurutan 2) Gelombang longitudinal, yaitu gelombang yang arah rambatannya sejajar dengan arah getarannya (misalnya gelombang slinki). Gelombang yang terjadi pada slinki yang digetarkan, searah dengan membujurnya slinki berupa rapatan dan regangan. Jarak dua rapatan yang berdekatan atau dua regangan yang berdekatan disebut satu gelombang.



Istilah-istilah pada gelombang longitudinal : Panjang gelombang dari gelombang longitudinal. Karena panjang rapatan dan renggangan tidak sama, maka panjang gelombang sebaiknya kita definisikan dengan



istilah pusat rapatan dan pusat renggangan. Pada gelombang longitudinal, satu gelombang (1λ) terdiri dari 1 rapatan dan 1 renggangan. Panjang gelombang didefinisikan sebagai sebagai jarak antara dua pusat rapatan yang berdekatan atau jarak antara dua pusat renggangan yang berdekatan. Jarak antara pusat rapatan dan renggangan yang berdekatan adalah setengah panjang gelombang atau ½ (λ). Sedangkan berdasarkan amplitudonya, dibagi menjadi dua, yaitu gelombang berjalan dan gelombang stasioner 1) Gelombang berjalan yaitu gelombang yang amplitudonya tetap pada titik yang dilewatinya. 2) Gelombang stasioner yaitu gelombang yang amplitudonya tidak tetap pada titik yang dilewatinya, yang terbentuk dari interferensi dua buah gelombang datang dan pantul yang masing-masing memiliki frekuensi dan amplitudo sama tetapi fasenya berlawanan.



2.3 Sifat-sifat Gelombang A) Dispersi Gelombang Ketika Kalian menyentakkan ujung tali naik-turun (setengah getaran), sebuah pulsa transversal merambat melalui tali (tali sebagai medium). 6 Sesungguhnya bentuk pulsa berubah ketika pulsa merambat sepanjang tali, pulsa tersebar atau mengalami dispersi. Jadi, dispersi gelombang adalah perubahan bentuk gelombang ketika gelombang merambat suatu medium. Dalam suatu medium dispersi, bentuk gelombang berubah begitu gelombang merambat.



Kebanyakan medium nyata di mana gelombang merambat dapat kita dekati sebagai medium non dispersi. Dalam medium non dispersi, gelombang dapat mempertahankan bentuknya. Sebagai contoh medium non dispersi adalah udara sebagai medium perambatan dari gelombang bunyi. Gelombang-gelombang cahaya dalam vakum adalah nondispersi secara sempurna. Untuk cahaya putih (polikromatik) yang dilewatkan pada prisma kaca mengalami dispersi sehngga membentuk spektrum warna- warna pelangi. Apakah yang bertanggungjawab terhadap dispersi gelombang cahaya ini? Tentu saja dispersi gelombang terjadi dalam prisma kaca karena kaca termasuk medium dispersi untuk gelombang cahaya. B) Pemantulan gelombang oleh bidang datar Bagaimanakah jika yang mengenai bidang datar adalah muka gelombang ? Ketika gelombang menabrak penghalang atau berada pada ujung dari medium rambatnya, sebagian gelombang akan dipantulkan. Sudut yang dibentuk gelombang datang terhadap permukaan pantulan sama dengan sudut yang dibuat oleh gelombang pantulnya, sesuai dengan hukum pemantulan.



 sinar datang, sinar pantul, dan garis normal terhadap bidang batas pemantul pada titik jatuh, semuanya berada dalam satu bidang,  sudut datang ( θi ) sama dengan sudut pantul ( θr ). Hukum tersebut dinamakan “Hukum Pemantulan



C) Pembiasan Gelombang Pada umumnya cepat rambat gelombang dalam satu medium tetap. Oleh karena frekuensi gelombang selalu tetap, maka panjang gelombang (2=v/f) juga tetap untuk gelombang yang menjalar dalam satu medium. Apabila gelombang menjalar pada dua medium yang jenisnya berbeda, misalnya gelombang cahaya dapat merambat dari udara ke air. Di sini , cepat rambat cahaya berbeda. Cepat rambat cahaya di udara lebih besar daripada cepat rambat cahaya di dalam air. Peristiwa ini ditunjukkan pada gambar berikut.



Pada gambar diatas kecepatan gelombang pada medium 2 lebih kecil daripada medium 1. Dalam hal ini, arah gelombang membelok sehingga perambatannya lebih hampir tegak lurus terhadap batas. Jadi, sudut pembiasan ( θ2 ), lebih kecil daripada sudut datang ( θ1 ). Gelombang yang datang dari medium 1 ke medium 2 mengalami perlambatan. Muka gelombang A, pada waktu yang sama t di mana A1 merambat sejauh l1 = v1t, terlihat bahwa A2 merambat sejauh l2 = v2t. Kedua segitiga yang digambarkan memiliki sisi sama yaitu a. Sehingga:



Sehingga dari kedua persamaan tersebut diperoleh :



Perbandingan v1/v2 menyatakan indeks bias relatif medium 2 terhadap medium 1, n, sehingga:



Dari persamaan kedua persamaan diatas akan diperoleh:



Atau D) Difraksi Gelombang Di dalam suatu medium yang sama, gelombang merambat lurus. Oleh karena itu, gelombang lurus akan merambat ke scluruh medium dalam bentuk gelombang lurus juga. Hal ini tidak berlaku bila pada medium diberi penghalang atau rintangan berupa celah. Untuk ukuran celah yang tepat, gelombang yang datang dapat melentur setelah melalui celah tersebut. Lenturan gelombang yang disebabkan olch adanya penghalang berupa celah dinamakan difraksi gelombang. Jika penghalang celah yang diberikan olch lebar, maka difraksi tidak begitu jelas terlihat. Muka gelombang yang melalui celah hanya melentur di bagian tepi celah, seperti ditunjukkan pada gambar sebelah kanan. Jika penghalang celah sempit, yaitu berukuran dekat dengan orde panjang gelombang, maka difraksi gelombang sangat jelas. Celah bertindak sebagai sumber gelombang berupa titik, dan muka gelombang yang melalui celah dipancarkan berbentuk lingkaran-lingkaran dengan celah tersebut sebagai pusatnya seperti ditunjukkan pada gambar sebelah kiri.



E) Interferensi Gelombang Jika pada suatu tempat bertemu dua buah gelombang, maka resultan gelombang di tempat tersebut sama dengan jumlah dari kedua gelombang tersebut. Peristwa ini di sebut sebagai prinsip superposisi linear. Gelombang-gelombang yang terpadu akan mempengaruhi medium. Nah, pengaruh yang ditimbulkan oleh gelombanggelombang yang terpadu tersebut disebut interferensi gelombang Ketika mempelajari gelombang stasioner yang dihasilkan oleh superposisi antara gelombang datang dan gelombang pantul oleh ujung bebas atau ujung tetap, Anda dapatkan bahwa pada titik-titik tertentu, disebut perut, kedua gelombang saling memperkuat (interferensi konstruktif), dan dihasilkan amplitudo paling besar, yaitu dua kali amplitudo semuala. Sedangkan pada titik-titik tertentu, disebut simpul, kedua gelombang saling memperlemah atau meniadakan (interferensi destruktif), dan dihasilkan amplitudo nol. Dengan menggunakan konsep fase, dapat kita katakan bahwa interferensi konstruktif (saling menguatkan) terjadi bila kedua gelombang yang berpadu memiliki fase yang sama. Amplitudo gelombang paduan sama dengan dua kali amplitudo tiap gelombang. Interferensi destruktif (saling meniadakan) terjadi bila kedua gelombang yang berpadu berlawanan fase. Amplitudo gelombang paduan sama dengan nol. Interferensi konstruktif dan destruktif dapat dilihat pada contoh gambar dibawah.



F) Polarisasi Gelombang Pemantulan, pembiasan, difraksi, dan interferensi dapat terjadi pada gelombang tali (satu dimensi), gelombang permukaan air (dua dimensi), gelombang bunyi dan gelombang cahaya (tiga dimensi). Gelombang tali, gelombang permukaan air, dan gelombang cahaya adalah gelombang transversal, sedangkan gelombang bunyi adalah gelombang longitudinal. Nah, ada satu sifat gelombang yang hanya dapat terjadi pada gelombang transversal, yaitu polarisasi. Jadi, polarisasi gelombang tidakdapat terjadi pada gelombang longitudinal, misalnya pada gelombang bunyi. Fenomena polarisasi cahaya ditemukan oleh Erasmus Bhartolinus pada tahun 1969. Dalam fenomena polarisasi cahaya, cahaya alami yang getarannya ke segala arah tetapi tegak lurus terhadap arah merambatnya (gelombang transversal) ketika melewati filter polarisasi, getaran horizontal diserap sedang getaran vertikal diserap sebagian. Cahaya alami yang getarannya ke segala arah di sebut cahaya tak terpolarisasi, sedang cahaya yang melewati polaroid hanya memiliki getaran pada satu arah saja, yaitu arah vertikal, disebut cahaya terpolarisasi linear.



2.4 Karakteristik Gelombang A) . Panjang Gelombang Panjang gelombang (λ) adalah Jarak yang ditempuh getaran dalam satu periode. Pada gelombang transversal, satu gelombang terdiri atas 3 simpul dan 2 perut. Jarak antara dua simpul atau dua perut yang berurutan disebut setengah panjang gelombang atau ½λ.



B).Periode Gelombang Periode gelombang (T), yaitu waktu yang diperlukan untuk menempuh satu gelombang atau selang waktu yang diperlukan untuk menempuh dua puncak berurutan atau jarak antara dua dasar berurutan C) . Frekuensi Gelombang Gelombang (f), yaitu jumlah gelombang tiap sekon. Yaitu berapa banyak satu siklus gelombang penuh (dari titik a-f) yang terbentuk dalam 1 detik. D) . Cepat Rambat Gelombang Cepat rambat gelombang (v), yaitu jarak yang ditempuh gelombang tiap sekon. Secara matematis, cepat rambat gelombang dirumuskan:



2.5 Rumus Gelombang Mekanik Persamaan yang digunakan dalam gelombang adalah sebagai berikut : T = t/n f = n/t dan



T = 1/f f = 1/T Keterangan : T adalah periode (s) t adalah waktu (s) n adalah banyaknya gelombang (kali) f adalah frekuensi (Hz) Untuk menentukan cepat rambat gelombang digunakan persamaan ; v = λ.f atau v = λ/T Keterangan : λ adalah panjang gelombang (m) v adalah cepat rambat gelombang (m/s)



BAB III PENUTUP 3.1 Kesimpulan Gelombang adalah suatu getaran yang merambat, dalam perambatannya gelombang membawa energi. Dengan kata lain, gelombang merupakan getaran yang merambat dan getaran sendiri merupakan sumber gelombang. Jadi, gelombang adalah getaran yang merambat dan gelombang yang bergerak akan merambatkan energi (tenaga). Jenis gelombang : Pembagian jenis gelombang ini didasarkan pada medium perambatan gelombang, yaitu : 1) Gelombang mekanik, yaitu gelombang yang perantaranya butuh medium. Misalnya: gelombang air, gelombang bunyi, gelombang slinki, gelombang bunyi, gelombang permukaan air, dan gelombang pada tali. 2) Gelombang elektromagnetik, yaitu gelombang yang perambatannya tidak memerlukan medium Sedangkan berdasarkan arah rambatan dan getarannya, dibagi menjadi dua, yaitu : 1) Gelombang transversal, yaitu gelombang yang arah rambatannya tegak lurus dengan arah getarannya. 2) Gelombang longitudinal, yaitu gelombang yang arah rambatannya sejajar dengan arah getarannya (misalnya gelombang slinki). Sifat-sifat Gelombang : 1) Dispersi Gelombang 2) Pemantulan gelombang oleh bidang datar 3) Pembiasan Gelombang 4) Difraksi Gelombang



5) Interferensi Gelombang 6) Polarisasi Gelombang 3.2 Saran Adapun saran kami sebagai penulis adalah sebagai berikut : 1) Kami berharap pembaca dapat memaklumi kekurangan kami dan memberikan kritik dan saran membangun apabila terdapat kekurangan pada makalah kami. 2) Kami pun berharap mendapatkan nilai maksimal pada tugas ini jadi tolong jangan sampai revisi.