Materi PPT Gelombang [PDF]

Citation preview

Gelombang Transversal Tim Dosen Fisika ITK Tahap Persiapan Bersama (TPB)



Gelombang pada senar gitar



Riak di permukaan air



1. Jenis Gelombang Mekanik a. Gelombang Transversal pada tali



Gelombang



Gerak dari gelombang Partikel pada tali



b. Gelombang Longitudinal Partikel pada cairan



c. Gelombang pada permukaan cairan Partikel pada permukaan cairan



Gangguan yang menjalar



Jenis gelombang apakah ini?



Gelombang memindahkan energi (bukan materi) dari satu posisi ke posisi lain



2. Gelombang Periodik Gerakan gelombang Puncak



Amplitudo



Gelombang sinusoidal



Lembah



Amplitudo



Gerak Harmonik Sederhana



Lembah Puncak



2. Gelombang Periodik Transversal Kelajuan gelombang



Panjang gelombang Frekuensi



Lembah Puncak



Saat gelombang sinusoidal melewati suatu medium, setiap partikel dalam medium mengalami gerak harmonik sederhana dengan frekuensi yang sama



2. Gelombang Periodik Longitudinal Kelajuan gelombang



Panjang gelombang Frekuensi



Kompresi



Regangan



Kelajuan gelombang



Contoh 1 Gelombang suara adalah gelombang longitudinal di udara. Laju gelombang suara bergantung pada suhu, yaitu 344 m/s pada suhu 20oC. Hitunglah panjang gelombang suara di udara pada suhu 20oC jika frekuensi 262 Hz.



3. Rumusan Matematis Gelombang Posisi partikel pada sumbu y pada waktu t adalah :



Osilasi membangkitkan gelombang



Tiga titik pada tali masingmasing sejauh setengah panjang gelombang



3. Rumusan Matematis Gelombang Amplitudo



Posisi



Bilangan Gelombang



Hasil foto pada waktu tertentu :



Hasil rekaman simpangan di sumbu y pada nilai x tertentu selama 1,5 T:



Waktu



Frekuensi sudut



Contoh 2 Suatu ujung tali jemuran yang terpasang pada tiang kokoh digoyangkan secara vertikal salah satu ujungnya dengan frekuensi 2,00 Hz dan amplitudo 0,075 m. Laju gelombang pada tali jemuran adalah v = 12,0 m/s. Pada t = 0 detik, goyangan tersebut dihentikan pada titik maksimum paling tinggi. Asumsikan tidak ada pantulan gelombang dari ujung jemuran, hitunglah : a.



Amplitudo, frekuensi sudut, periode, panjang gelombang dan bilangan gelombang



b.



Tuliskan fungsi gelombang



4. Kelajuan gelombang Transversal



Tegangan pada tali



Kelajuan gelombang transversal pada tali



Daya rata-rata gelombang sinusoidal pada tali



Massa per unit panjang



Frekuensi sudut gelombang



Massa per unit panjang



Amplitudo gelombang



Tegangan pada tali



Contoh 3 Salah satu ujung tali dipasangkan kotak yang bermassa 20,0 kg dan digantungkan di atas sumur tambang setinggi 80,0 m. Massa tali sebesar 2,00 kg. a.



Hitunglah kelajuan gelombang jika tali mulai diayunkan di ujung atas!



b.



Jika gelombang tersebut menjalar dalam bentuk GHS dengan f = 2,00 Hz, berapa siklus gelombang yang dapat terbentuk di sepanjang tali tersebut?



5. Energi dan daya dari gelombang Daya gelombang sebagai fungsi waktu di x = 0



Daya rata-rata gelombang sinusoidal pada tali



Intensitas :



Frekuensi sudut gelombang Amplitudo gelombang Massa per unit panjang



Gaya tarik pada tali



Rasio Intensitas :



Contoh 4 Suatu ujung tali jemuran yang terpasang pada tiang kokoh digoyangkan secara vertikal salah satu ujungnya dengan frekuensi 2,00 Hz dan amplitudo 0,075 m. Laju gelombang pada tali jemuran adalah v = 12,0 m/s. Pada t = 0 detik, goyangan tersebut dihentikan pada titik maksimum paling tinggi. Asumsikan tidak ada pantulan gelombang dari ujung jemuran, hitunglah : a.



Jika gaya yang diberikan F = 36,0 N dan rapat massa = 0,250 kg/m, hitunglah daya rata-ratanya!



b.



Jika amplitudo berkurang menjadi 7,50 mm, berapakah nilai daya sekarang?



Contoh 5 Sebuah sirine meraung-raung dan memancarkan gelombang suara ke segala arah. Pada jarak 15,0 m, intensitas suara adalah 0,250 W/m2. Hitunglah intensitas suara pada 0,010 W/m2.



6. Interferensi Gelombang dan Superposisi



Batang tidak memberikan gaya apapun pada tali



Tali memberikan gaya ke atas pada dinding



Dinding memberikan gaya ke bawah pada tali



7. Gelombang berdiri dan frekuensi harmonik 𝐿 = 0,5 𝜆



𝐿=𝜆 Frekuensi Harmonik :



𝐿 = 1,5 𝜆



Contoh 6 Senar gitar yang tidak dibunyikan berada pada keadaan setimbang dan diam, digambarkan pada satu sumbu-x. Salah satu ujung senar, yaitu pada x = 0, diikat kuat sehingga tidak dapat bergeser. Gelombang sinusoidal dengan amplitudo 0,750 mm dan frekuensi 440 Hz menjalar sepanjang senar pada arah –x dengan kelajuan 143 m/detik. Gelombang tersebut kemudian dipantulkan oleh ujung yang terikat dan superposisi gelombang sumber dan pantulan menyebabkan terbentuknya gelombang berdiri.



a.



Tentukan persamaan yang dapat digunakan untuk menghitung perpindahan titik pada senar dari sumbu-x sebagai fungsi posisi dan waktu (fungsi gelombang)



b.



Tentukan titik simpul



c.



Hitunglah amplitudo gelombang berdiri dan kecepatan serta percepatan maksimum



Contoh 7 Suatu alat musik menggunakan senar sepanjang 5,00 m dan kedua ujungnya diikat kuat, tidak dapat bergeser. Senar tersebut memiliki rapat massa linier 40,0 g/m dan memiliki frekuensi harmonik pertama 20,0 Hz. Hitunglah: a.



Tegangan tali



b.



Frekuensi dan panjang gelombang harmonik kedua



TERIMA KASIH INSTITUT TEKNOLOGI KALIMANTAN www.itk.ac.id



Gelombang Longitudinal Tim Dosen Fisika ITK Tahap Persiapan Bersama (TPB)



1. Gelombang suara : Fluktuasi tekanan medium Grafik perpindahan y terhadap x pada t = 0



Laju gelombang longitudinal pada fluida



Posisi awal



Saat y < 0 partikel bergeser ke kiri



Perpindahan partikel medium pada t = 0 Posisi perpindahan



Laju gelombang longitudinal pada batang padat Laju gelombang suara pada gas ideal



Saat y > 0 partikel bergeser ke kanan



Grafik fluktuasi tekanan p terhadap x pada t = 0 detik



Regangan : tekanan negatif



Kompresi: tekanan positif



1. Gelombang suara : Fluktuasi tekanan medium



Fluktuasi tekanan terhadap waktu dari alat musik clarinet dengan frekuensi fundamental, f1 = 233 Hz



Kandungan harmonik suara clarinet



Fluktuasi tekanan terhadap waktu dari rekaman Alto dengan frekuensi fundamental, f1 = 523 Hz



Kandungan harmonik suara Alto



Contoh 1 Sebuah kapal menggunakan sistem sonar untuk menentukan lokasi objek bawah laut. Tentukan laju gelombang suara di dalam air dan tentukan panjang gelombang dari gelombang dengan frekuensi 262 Hz!



2. Intensitas Satuan: • Intensitas gelombang : Watt/m2 •



Tingkat intensitas suara: 1 desibel (dB) = 0,1 bel (B)



Intensitas gelombang sinusoidal pada fluida Rapat Fluida



Amplitudo tekanan



Tingkat Intensitas Gelombang Suara



Intensitas gelombang suara Intensitas acuan : 10-12 W/m2 Log 10



Contoh 2 Sebuah kapal menggunakan sistem sonar (frekuensi 262 Hz) untuk menentukan lokasi objek bawah laut. Tentukan intensitas gelombang suara dalam air jika tekanan maksimum 3,0 x 10-2 Pa, rapat massa air 1,20 kg/m3 dan kelajuan gelombang suara v = 344 m/detik



3. Gelombang Berdiri Tabung Ruben



Tarian Api



Cymatic



4. Beat



5. Efek Doppler



Contoh 3 Sirene mobil polisi memancarkan gelombang sinusoidal dengan frekuensi fS = 300 Hz. Laju gelombang suara 340 m/detik dan tidak ada angin. a.



Hitunglah panjang gelombang sirine jika mobil polisi diam



b.



Tentukan panjang gelombang sirine di bagian depan dan belakang mobil polisi jika mobil tersebut bergerak dengan kelajuan 30 m/detik



Contoh 4 Sebuah sirine bergerak menjauhi pendengar dengan kelajuan 45 m/detik relatif terhadap udara dan pendengar bergerak menuju sirine dengan kelajuan 15 m/detik relatif terhadap udara. Berapakah frekuensi yang ditangkap oleh pendengar tersebut?



TERIMA KASIH INSTITUT TEKNOLOGI KALIMANTAN www.itk.ac.id