01:26:19
Kompetensi yang diharapkan • Mampu mendeskripsikan gejala dan ciri-ciri gelombang secara umum • Mampu menentukan besaran-besaran gelombang yaitu amplitudo, frekuensi, kecepatan, fasa dan konstanta penjalaran. • Mampu menjelaskan perbedaan gelombang tranversal dan longitudinal • Mampu mencari/membuat fungsi gelombang
Gelombang Mekanik
Fisika I
01:26:19
Gelombang Mekanik (bunyi, air, perlu medium untuk menjalar) Gelombang Elektromagnetik (cahaya, radio, tidak perlu medium)
Gelombang adalah gejala perambatan suatu gangguan melewati suatu ruang, dimana setelah gangguan tersebut lewat keadaan ruang akan kembali ke keadaan semula seperti sebelum gangguan itu datang Gelombang merupakan salah satu cara perpindahan energi Gelombang yang proses perambatannya memerlukan medium dinamakan dengan gelombang mekanik. Sedangkan yang tidak selalu memerlukan medium dalam proses perambatannya dimanakan gelombang elektromagnetik, contoh:
Definisi umum Gelombang
Gelombang Mekanik
Fisika I
01:26:19
Gelombang Longitudinal: Perpindahan vibrasi // Arah penjalaran gelombang
Gelombang Transversal: Perpindahan vibrasi ⊥ Arah penjalaran gelombang
Tipe Gelombang menurut arah vibrasi dan arah propagasinya:
Gelombang Mekanik
Fisika I
Gelombang Mekanik
Perambatan Gelombang Pulsa
Perambatan Gelombang kontinyu
01:26:19
Fisika I
Panjang gelombang
01:26:19
Perioda (T): Waktu dari sebuah titik pada gelombang untuk melakukan satu osilasi secara komplit.
A
Amplitudo A
λ
Panjang Gelombang (λ λ) : Jarak antara titik-titik identik pada gelombang. Amplitudo (A): Perpindahan maksimum dari sebuah titik pada gelombang.
Besaran Fisis Gelombang
Gelombang Mekanik
Fisika I
v = λ/T = λ f
Frekuensi (f): jumlah siklus/osilasi komplit per detik, satuannya: Hz (Hertz)
λ = vT
Laju (v): Kecepatan perambatan gangguan/energi atau panjang gelombang (λ λ) yang terjadi setiap satu satuan waktu (T)
Besaran Fisis Gelombang
Gelombang Mekanik
-A
-A +A
-A +A
x
x
x
4
4
t =T
t = 3T
t = 2T
-A +A
x
4
x
01:26:19 t =0
t =T
λ
Fisika I
-A +A
+A
y
01:26:19
Diketahui v = λ / T, maka T = λ / v. Jika λ = 20 m dan v = 5 m/s, maka T = 4 sec Waktu tempuh dari puncak ke lembah adalah setengah perioda, jadi ∆t = 2 sec
t + ∆t
t
Sebuah kapal melempar perahu sampan pada suatu lokasi dan diombang-ambingkan gelombang naik dan turun. Jika jarak antara puncak gelombang adalah 20 meter dan laju gelombang 5 m/s, berapa lama waktu ∆t yang dibutuhkan kapal untuk bergerak dari puncak ke dasar lembah gelombang?
Gelombang Mekanik
Fisika I
θ
y = A sin (
λ
λ
2π
x)
A x
01:26:19
Amplitudo
y = A sin (k x)
Bilangan gelombang
Panjang gelombang
Fungsi Gelombang Sinus Dalam Domain Ruang
Gelombang Mekanik
Fisika I
T
Perioda
Frekuensi sudut
2π y = A sin ( t ) T
θ
A
01:26:19
Frekuensi
Amplitudo
y = A sin (ω t )
y = A sin ( 2 π f t )
t
Fungsi Gelombang Sinus Dalam Domain Waktu
Gelombang Mekanik
Fisika I
Arah rambat
Bilangan gelombang
amplitudo
Frekensi sudut
Sudut fasa
r r Φ = k • x −ωt +φ
Arah getar
tetapan fasa waktu
r r r y (r , t ) = A sin(k • x − ωt + φ )
2
0
-2
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
-2
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
0
1
1
2
T
2
λ
3
3
x
t
4
4
Fungsi Gelombang Sinus Dalam Domain Ruang dan Waktu
Gelombang Mekanik
y y
5
5
y(t)
y(x)
6
6
A
01:26:19
Fisika I
01:26:19
• Untuk gelombang yang menjalar ke arah z dan arah getar ke x: x(z,t)=Acos(kz-ω ωt+φ φ) • Untuk gelombang yang menjalar ke arah x dan arah getar ke y: y(x,t)=Asin(kx-ω ωt+φ φ) • Untuk gelombang yang menjalar ke arah y dan arah getar ke z: z(z,t)=Acos(ky-ω ωt+φ φ) • Untuk gelombang yang menjalar ke arah z dan arah getar ke y: y(z,t)=Asin(kz-ω ωt+φ φ)
Contoh Fungsi Gelombang
Gelombang Mekanik
Fisika I
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
0
1
2
3 x
α:Faktor redaman (m -1)
4
z(x, t ) = Ae−αx sin(kx − ωt )
5
y(x)
6
01:26:19
Fisika I
Secara alamiah, semakin jauh dari sumber, amplitudo gelombang akan berkurang, gelombang dikatakan terredam
Fungsi Gelombang Terredam
Gelombang Mekanik
y
01:26:19
c=
µ 0ε 0
1
µ0 Permitivitas listrik vakum ε0 Permiabilitas magnetik vakum
– µ dinamakan dengan rapat massa tali persatuan panjang • Laju gelombang hanya tergantung pada sifat medium yang dilewati oleh gangguan dan tidak bergantung pada besaran sumber gelombang. Contoh lain: gelombang cahaya, laju gelombang cahaya di ruang vakum besarnya:
• Laju gelombang pada tali yang terregang dengan gaya F adalah :
Laju Gelombang pada tali
Gelombang Mekanik
Fisika I
y(x,t) = Asin(kx+ωt)
y(x,t) = Asin(kx-ωt)
kx-ωt = konstan
01:26:19
Gelombang menjalar ke kiri
v<0
Gelombang menjalar ke kanan
v>0
dx ω v= = dt k
Pilih sebuah perpindahan tertentu ⇒ fasa tertentu
y = A sin (k x − ω t )
• Laju gelombang dalam fungsi gelombang:
Gelombang Mekanik
Fisika I
Pemantulan gelombang tali pada ujung bebas
Gelombang pantul sefasa dengan gelombang datar
Gelombang pantul berlawanan fasa dengan gelombang datar
01:26:19
Pemantulan gelombang tali pada ujung tetap
Pemantulan dan Transmisi Gelombang
Gelombang Mekanik
Fisika I
Peramabatan gelombang dari medium lebih rapat ke medium yang kurang rapat
Perambatan gelombang dari medium kurang rapat ke medium yang lebih rapat
Pemantulan dan Transmisi Gelombang
Gelombang Mekanik
01:26:19
Fisika I
01:26:20
Panjang gelombang microwave yang dihasilkan oleh oven microwave kira-kira 3 cm. Berapa frekuensi yang dihasilkan gelombang ini yang menyebabkan molekul air makanan anda bervibrasi?
Laju bunyi di udara nilainya sekitar 300 m/s, dan laju cahaya di udara kira-kira 300,000,000 m/s. Misal kita membuat gelombang bunyi dan gelombang cahaya yang keduanya memiliki panjang gelombang 3 m. Berapa rasio frekuensi gelombang cahaya terhadap gelombang bunyi? Berapa frekuensi gelombang suara dan gelombang bunyi tersebut?
Latihan Soal
Gelombang Mekanik
Fisika I
01:26:20
Gelombang sinusoidal dengan frekuensi 500 Hz menjalar dengan laju 350 m/s. (a) Berapa jarak dua titik yang berbeda fasa π/3 rad? (b) Berapa beda fasa antara dua pergeseran pada suatu titik dengan perbedaan waktu 1.00 ms ?
Berapa laju transversal maksimum dari titik pada tali?
Tuliskan persamaan yang gelombang sinusoidal transversal yang menjalar pada tali dalam arah +x dengan bilangan gelombang 60 cm-1, perioda 0.20 s, dan amplitudo 3.0 mm. Ambil arah y sebagai arah transversal.
Latihan Soal
Gelombang Mekanik
Fisika I
01:26:20
Sebuah gelombang menjalar searah sumbu z positip dengan panjang gelombang 2 m dan kecepatan 100 m/detik. Amplitudo gelombang 20 cm dengan arah getar gelombang searah sumbu x. Pada saat t = 0 dan z = 0, nilai x = 0. Tentukan fungsi persamaan gelombang tersebut
Persamaan gelombang dinyatakan dalam fungsi: y(t)=10sin2π π(x-50t+ 1/6). Tentukan a. Arah perambatan gelombang b. Kecepatan rambat gelombang c. Frekuensi gelombang d. Amplitudo gelombang e. Panjang gelombang f. Periode gelombang g. Tetapan fasa awal
Gelombang Mekanik
Fisika I
