Gelombang Waves afdal 1 Istilah gelombang dalam kehidupan

Gelombang (Waves) afdal 1

Istilah gelombang dalam kehidupan sehari-hari Pernyataan: Ketinggian gelombang laut tersebut adalah 3 meter. Tolong geser gelombang radionya. Permukaan jalan bergelombang. Fenomena: Gelombang laut ombak Batu dilempar ke kolam dengan air yang tenang terjadi riak Tali disentakkan terjadi rambatan Seorang teman memanggil dari jauh Kita dapat mendengar suaranya Apakah semua itu gelombang? Jadi, apa yang dimaksud dengan gelombang? afdal 2

Gelombang dalam fisika (Untuk setiap istilah biasanya pengertian sehari-hari sering berbeda dengan pengertian dalam fisika perlu defenisi) Perhatikan fenomena yang terjadi saat sebuah batu dilempar ke dalam air di kolam yang tenang Ketika sebuah batu dilempar ke dalam air terjadi gangguan pada air. Kemudian, gangguan tersebut merambat (lingkaran yang terbetuk bertambah besar) sampai ke pinggir kolam. Jika Anda duduk dipinggir kolam dan memasukkan kaki ke dalam air maka kaki Anda akan merasakan ada sesuatu yang menekan. afdal 3

Perhatikan lebih teliti, apakah air kolam berpindah tempat? Jika ada selembar daun yang mengambang di permukaan air. Awalnya daun diam, beberapa waktu kemudian daun tersebut bergerak turun-naik. Jadi, jelas energi merambat dari posisi batu ke posisi daun. Tetapi, daun tidak mengalami perpindahan total (tidak bergerak ke pinggir kolam). afdal Jadi: Ø Gangguan (energi) yang berasal dari batu berpindah tempat. Ø Tetapi air (sebagi medium) tidak ikut pindah (dapat dilihat dari posisi daun). 4

Energi (gangguan) yang merambat tersebutlah yang disebut gelombang. Jadi, gelombang membawa energi. afdal 5

Dari fenomena berikut, manakah yang merupakan gelombang ? afdal 6

7 Gelombang Getaran Gelombang afdal Getaran Gelombang Bukan gelombang, bukan getaran

Jenis-Jenis Gelombang 1. Berdasarkan medium rambat a. Gelombang mekanik Gelombang yang perambatannya memerlukan medium. Contoh: gelombang tali (medium: tali) gelombang air (medium: air ) gelombang suara (medium: udara) gelombang gempa (medium: bumi) b. Gelombang elektromagnetik Gelombang yang tidak memerlukan medium untuk merambat Contoh: gelombang radio, gelombang TV, gelombang radar dan gelombang cahaya afdal 8

1. Berdasarkan arah rambat dan getarannya Gelombang Transversal Tali disentakkan !! Gelombang transversal adalah gelombang yang arah getarnya tegak lurus dengan arah penjalarannya afdal 9

Gelombang Longitudinal Slinki di dorong-ditarik maju-mundur Gelombang lonngitudinal adalah gelombang yang arah getarnya searah dengan arah penjalarannya afdal 10

Gelombang Longitudinal Garpu Tala Senar Gitar Gelombang Suara Gelombang suara dan gendang telinga afdal 11

Gelombang Transversal Gelombang Longitudinal afdal 12

C. Berdasarkan Dimensi Gelombang 1 -D: Bergerak sepanjang garis lurus Gelombang 2 -D: Bergerak pada permukaan Gelobmang 3 -D: Bergerak secara radial dari suatu sumber ke segala arah D. Menurut Keperiodikan Gelombang pulsa Gelombang periodik afdal 13

E. Menurut Bentuk Muka Gelombang (Wavefront) Gelombang Bidang (Plane waves) Muka gelombang berbentuk bidang datar, dan berkas adalah garis lurus sejajar. Gelombang Bola (Spherical waves) Muka gelombang adalah berbentuk bola dan berkas berupa garis radial yang meninggalkan titik sumber dalam segala arah. afdal 14

Muka Gelombang Puncak Gelombang * Gelombang Bola (Sferis) afdal sinar Gelombang Bidang 15

Gelombang Mekanik afdal 16

Semua gelombang mekanik memerlukan: 1. Sumber gangguan 2. Medium yang dapat diganggu 3. Beberapa mekanisme fisis sehingga medium dapat saling mempengaruhi afdal 17

Gelombang Pulsa Cara mudah mendemonstrasikan gelombang adalah dengan menyentakkan salah satu ujung sebuah tali panjang yang teregang dengan ujung lain terikat. Dengan cara ini sebuah denyut (pulsa) terbentuk dan merambat sepanjang tali dengan kelajuan dan ketinggian tertentu. Tali adalah medium tempat gangguan merambat. Sifat medium yang menentukan kelajuan ganguan adalah tegangan densitas tali. afdal Physics for Scientist And Engineers 6 E by Serway And Jewett 18

Arah Getar dan Arah Rambat afdal Perhatikan kembali gelombang pulsa pada tali yang disentak: Energi merambat ke kanan yang ditunjukkan oleh pulsa yang terlihat merambat ke kanan, seperti ditunjukkan oleh panah merah. Sedangkan tali (medium tempat gelombang merambat) bergerak naikturun (bergetar), seperti ditunjukkan oleh panah biru. Physics for Scientist And Engineers 6 E by Serway And Jewett Gelombang yang menyebabkan medium tempatnya merambat bergerak tegak lurus dengan arah perambatan disebut gelombang transversal. 19

Gelombang yang menyebabkan medium tempatnya merambat bergerak sejajar dengan arah perambatan disebut gelombang longitudinal. Physics for Scientist And Engineers 6 E by Serway And Jewett afdal 20

Physics for Scientist And Engineers 6 E by Serway And Jewett Perhatikan sebuah gelombang pulsa pada tali yang bergerak ke kanan (sepanjang sumbu-x) dengan kelajuan v (Gambar a), bentuk dan posisi pulsa pada t = 0. Pada waktu ini, bentuk pulsa dapat dinyatakan dengan fungsi matematik yang dapat ditulis sbg y (x, 0) = f (x). Fungsi ini menyatakan simpangan (y) dari elemen tali yang berada posisi x pada t = 0. Karena kelajuan pulsa adalah v, pulsa telah merambat ke kanan sejauh vt pada waktu t (Gambar b). afdal 21

Sehingga, elemen tali pada x pada waktu ini mempunyai nilai y yang sama dengan nilai y dari elemen tali yang berada pada Secara umum, nilai y untuk semua posisi dan waktu dinyatakan sebagai Jika pulsa merambat ke kiri, nilai simpangan y dari elemen tali dinyatakan sebagai: Fungsi y, disebut fungsi gelombang, yang bergantung pada dua variabel x dan t. afdal 22

Fungsi y, disebut fungsi gelombang, bergantung pada dua variabel x dan t. Arti dari y: Perhatikan elemen tali pada titik P, dikenali dengan nilai tertentu dari koordinat x nya. Ketika pulsa melewati titik P, nilai y naik, mencapai nilai maksimum, kemudian turun ke nol. Fungsi gelombang y(x, t) menyatakan koordinat y – simpangan – dari elemen tali yang berada posisi x pada setiap waktu t. Jika t tetap (misalnya, jika pulsa difoto), fungsinya menjadi y(x), disebut bentuk gelombang (waveform), kurva yang menyatakan bentuk geometri aktual dari pulsa pada waktu t. afdal Physics for Scientist And Engineers 6 E by Serway And Jewett 23

§ § y adalah simpangan sepanjang sumbu y x adalah posisi sepanjang sumbu x t adalah waktu v adalah cepat rambat gelombang t=2 t=0 1 afdal 2 3 4 24

Contoh: Perhatikan fungsi berikut: di mana x dan y diukur dalam centimeter dan t dalam sekon. a) Apakah persamaan di atas menggambarkan sebuah gelombang? b) Apakah pulsa (gelombang) merambat ke kiri atau ke kanan? c) Berapa kelajuan pulsa (kelajuan gelombang)? d) Ke mana arah “partikel” dari tali bergerak dan berapa kelajuannya? afdal 25

b) Apakah pulsa (gelombang) merambat ke kiri atau ke kanan? Bagaimana cara mengetahui arah gerak sesuatu? Lihat perubahan posisi, lihat posisi pada dua waktu yang berbeda. (Dalam hal ini perhatikan posisi pulsa) Physics for Scientist And Engineers 6 E by Serway And Jewett Jadi, gelombang merambat ke kanan afdal Bertanda negatif 26

c) Kelajuan gelombang: Perhatikan pulsa (lihat puncaknya). Pada t = 0 s puncak berada posisi x = 0 cm, dan pada t = 1 s pulsa berada pada x = 3 cm. Jadi kecepatan gelombang adalah v afdal 27

d) Arah dan kelajuan elemen tali (arah getaran medium). Evaluasi perubahan posisi salah satu titik pada tali, misalnya yang berada pada x = 0 cm. Elemen tali bergetar turun-naik (arah vertikal). Pada t = 0 s, titik x = 0 cm berada pada simpangan 2 cm, dan pada t = 1 s berada pada simpangan 0, 25 cm. Jadi kelajuan getaran elemen tali adalah afdal 28

Gelombang Harmonik Physics for Scientist And Engineers 6 E by Serway And Jewett Bila sentakan diberikan secara berulang (ujung tali diikat pada benda yang bergetar) maka akan terbentuk deretan pulsa yang kontinu, dan menghasilkan gelombang harmonik. afdal 29

Gelombang Sinusoida Salah satu bentuk gelombang harmonik yang penting adalah gelombang sinusoida, yaitu gelombang yang bentuk plotnya seperti plot fungsi sinus atau cosinus. afdal 30

Parameter Gelombang afdal Panjang gelombang ( l ): Panjang yang sama dengan satu bukit dan satu lembah pada gelombang atau jarak antara dua titik berurutan yang mempunyai perilaku identik. Amplitudo (A) Amplitudo adalah perpindahan maksimum dari tali di atas titik setimbang. Frekuensi gelombang ( f ): Banyaknya gelombang yang terjadi dalam satuan waktu. Periode gelombang (T) Selang waktu yang diperlukan oleh suatu titik pada tali untuk dilewati oleh satu gelombang. Cepat rambat gelombang (v) Jarak yang ditempuh oleh gelombang dalam satuan waktu. 31

Fungsi Gelombang Sinus Gambar menunjukkan posisi sebuah gelombang sinus pada t = 0 s. Karena itu adalah gelombang sinus, maka fungsi gelombang saat itu adalah Pernyataan benar bila, Nilai x berikutnya yang mempunyai simpangan nol adalah saat x = l/2. afdal 32

Simpangan akan sama untuk semua x yang memiliki nilai yang merupakan kelipatan dari l. Jika gelombang bergerak ke kanan dengan kelajuan v, maka fungsi gelombang suatu waktu t kemudian adalah Gelombang sinus merambat ke kanan sejauh vt pada waktu t. Gelombang menempuh jarak satu panjang gelombang (l) dalam waktu satu perioda (T), maka afdal 33

Pada suatu waktu t tertentu, y mempunyai nilai yang sama pada posisi x, x+l, x+2 l, dst. Pada setiap nilai x tertentu, nilai y sama pada waktu t, t+T, t+2 T, dst. Dan sebelumnya juga sudah diperoleh: k disebut bilangan gelombang w disebut frekuensi sudut sehingga: Bentuk umum fungsi gelombang f disebut tetapan fasa. afdal 34

afdal 35

Contoh: Sebuah gelombang sinusoidal tranversal dihasilkan pada salah satu ujung tali horizontal panjang oleh sebuah batang yang bergerak naik turun melewati jarak 1, 30 cm. Gerak tersebut berulang secara teratur 125 kali per sekon. a) Jika jarak dua bukit gelombang bersebelahan adalah 15, 6 cm, tentukan amplitudo, frequensi, kelajuan, dan panjang gelombang dari gelombang tersebut. b) Anggap gelombang tersebut bergerak dalam arah x positif dan pada t = 0, bagian tali yang berada pada x = 0 berada posisi kesetimbangannya y = 0 dan bergerak ke bawah. Tentukan persamaan gelombang. afdal 36

Kecepatan dan Percepatan Getar Partikel Kecepatan dan percepatan partikel medium berosilasi disebut transverse velocity dan transverse acceleration dari gelombang transversal. afdal 37

Contoh: Sebuah gelombang sinusoidal tranversal dihasilkan pada salah satu ujung tali horizontal panjang oleh sebuah batang yang bergerak naik turun melewati jarak 1, 30 cm. Gerak tersebut berulang secara teratur 125 kali per sekon. a) Jika jarak dua bukit gelombang bersebelahan adalah 15, 6 cm, tentukan amplitudo, frequensi, kelajuan, dan panjang gelombang dari gelombang tersebut. b) Anggap gelombang tersebut bergerak dalam arah x positif dan pada t = 0, bagian tali yang berada pada x = 0 berada posisi kesetimbangannya y = 0 dan bergerak ke bawah. Tentukan persamaan gelombang. afdal 38