GELOMBANG MEKANIK Sifatsifat Gelombang Refleksi Pemantulan Refraksi Pembiasan

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 180 o • 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

Persamaan Umum Gelombang Sebuah osilator menggetarkan seutas tali dengan frekuensi getar 200 Hz hingga membentuk gelombang transversal seperti y (mm) 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

Persamaan Umum Gelombang • Percepatan gelombang

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 ( l ) 4. FREKWENSI GELOMBANG ( f ) 5. SUDUT FASE (q) 6. FASE GELOMBANG

P y. P O B C y. Q Q λ • • • f = frekuensi (hz) T = periode gelombang (s) λ = panjang gelombang (m) v = cepat rambat gelombang (m/s) y. P = simpangan titik P ( m ) y. Q = simpangan titik Q ( m )

V= λ =λ. f T Y = A sin 2 p /T ( t – x/v ) T. v = λ y = 2 Sin 2 p{ t T - x λ } SUDUT FASE (q) = 2 p /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 Jumlah gelombang = 1 Jumlah simpul =3 Jumlah perut/lembah = 1/1 Jumlah gelombang = 1, 5 Jumlah simpul =4 Jumlah perut/lembah = 2/1 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

• 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∏R 2

Taraf Intensitas Bunyi •

• TI =Taraf intensitas bunyi (desi. Bell disingkat d. B) • I = Intensitas bunyi (W/m 2) • I 0 =Intensitas ambang pendengaran manusia (10 -12 W/m 2

• Untuk n buah sumber bunyi identik, misalnya ada n sirine yang dinyalakan bersama-sama, maka besarnya taraf intensitas bunyi dinyatakan sebagai : • TIn = TI 1 + 10 logn • TI 1 adalah taraf intensitas bunyi untuk satu buah sumber.

• Seorang anak berteriak di tanah lapang, dan menghasilkan taraf intensitas 60 d. B, 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 = TI 1 + 10 log n = 60 d. B +(10 log 10) d. B = 60 d. B + 10 d. B = 70 d. B.

• Taraf intensitas bunyi sebuah air dari jarak 1 meter adalah 60 d. B. Tentukan taraf intensitasnya jika diamati dari jarak 10 meter. • Jawab • Diketahui: TI 1 = 60 d. B; r 1 = 1 m; r 2 = 10 m • TI 2 = TI 1 – 20 log r 1/r 2 • = (60 d. B) – 20 log (10 m/1 m) d. B = (60 d. B) - (20 d. B) = 40 d. B

• 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 -12 Wm 2 pada 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