GETARAN GERAK HARMONIK GELOMBANG BUNYI GETARAN Contoh gerakan
GETARAN GERAK HARMONIK GELOMBANG BUNYI
GETARAN Contoh : gerakan bandul, getaran benda pada pegas 0 A X X = simpangan ( meter ) A = Amplitud (meter) A = |X | maksimal
GETARAN getaran membran pita suara manusia getaran senar gitar getaran membran loudspeaker
Contoh Animasi dalam getaran Getaran yang terjadi pada membran Gerakan harmonik sederhana sistem benda-pegas
GETARAN • Gerak bolak balik di sekitar titik setimbang secara periodik disebabkan karena adanya gaya potensial
Contoh lain
Gejala Getaran Misalnya: • getaran pada sinar gitar saat dipetik, • getaran beduk saat dipukul, • getaran pada pita suara, • getaran pada bandul yang diayun, • getaran pada mistar yang ditarik • dll. • Getaran = gerak periodik dengan menempuh lintasan yang sama • Gerak periodik = gerak benda secara berulang-ulang dalam selang waktu yang sama
GETARAN Banyaknya getaran setiap satuan waktu (detik) disebut dengan frekuensi getaran (f) Satuan frekuensi adalah getaran/sekon = Hertz(Hz) Waktu yang dibutuhkan untuk 1 getaran disebut period getaran (T) atau
GERAK HARMONIK Gerak harmonik Getaran Gerak tidak harmonik Gerak harmonik memenuhi persamaan Keterangan : = Sudut fase awal ( radian ) = Frekuensi sudut ( radian/sekon) f= frekuensi ( hertz ) t = Waktu ( sekon ) A = Amplitud (meter ) S = Simpangan ( meter )
GERAK HARMONIK Sebuah benda titik P melakukan gerak melingkar dengan jari-jari A. = kecepatan sudut ( rad/s) = frekuensi anguler ( rad/s) = 2 f f = frekuensi (hertz) = konstanta fase (radian ) Proyeksi kedudukan titik P terhadap sumbu Y memenuhi Persamaan gerak harmonik
GERAK HARMONIK Contoh Gerak Harmonik: Ayunan sederhana (bandul sederhana ) Sudut kecil, kira-kira 10 derajat x (-) x (+) A
Bandul Sederhana dalam radian q konstan T L s m Untuk kecil,
FREKUENSI & PERIODE BANDUL
GERAK HARMONIK Ayunan sederhana (bandul sederhana ) Sudut kecil, kira-kira 10 derajat l. 2= g l = 2 f x (-) x (+) A g = percepatan grafitasi bumi ( m/s l = panjang tali (meter) f = frekuensi (hertz) 2) = 2 /T
GERAK HARMONIK Contoh Gerak Harmonik: Getaran benda pada pegas A y y A
GERAK HARMONIK Menurut Hukum Hooke : F= -k. y Getaran benda pada pegas Dan hukum Newton : F = m. a sehingga m. a= -k. y y= Asin ( t+ ) v = dy/dx= -A. . cos ( t+ ) a = dv/dx= -A. 2. sin ( t+ ) F A y y F A a = - 2 y Kedudukan kesetimbangan m. a= -k. y m. 2= k a = - 2 y k = konstanta gaya pegas
GERAK HARMONIK Getaran benda pada pegas = 2 /T F A = 2 f y y F Kedudukan kesetimbangan A k = konstanta gaya pegas (N/m) m = massa benda (kg)
ENERGI GETARAN Energi getaran = energi kinetik + energi potensial Energi getaran = EK + EP EK = ½ m. v 2 EK 0 ½ mvmaks 2 EP = ½ k. x 2 EP ½kx maks 2 0 A = amplitude ( meter ) k = m. 2 ( Newton/meter ) Vmaks = kecepatan maksimal ( m/s) m = massa benda (kg) Energi getaran ½k. A 2 EK = ½ mvmaks 2
Gelombang = getaran yang merambat
Contoh
Gejala Gelombang Misalnya: Gelombang bunyi, gelombang pada air yang beriak.
Gelombang Mekanik Ø Gelombang Suara Ø Gempa Bumi Ø Gelombang pada dawai Ø dll Elektromagnetik Ø Cahaya Ø Sinar X Ø Gelombang Radio Ø dll.
Gelombang mekanik • gelombang yang pada perambatannya memerlukan medium • dibulan astronot tidak dapat mendengarkan bunyi , karena tidak ada udara sebagai medium perambatan bunyi • gelombang mekanik tidak dapat merambat tanpa medium
GELOMBANG Gelombang transversal arah getar tegak lurus dengan arah rambat Gelombang Mekanik arah rambat arah getar Gelombang longitudinal arah getar segaris dengan arah rambat arah getar arah rambat
GELOMBANG Gelombang transversal A * S S = sumber gelombang = panjang gelombang A = amplitud gelombang arah rambatan arah getar
GELOMBANG Gelombang longitudinal rapatan renggangan Panjang gelombang = jarak yang ditempuh oleh gelombang selama selang waktu 1 period getaran partikel medium yang dilalui gelombang Period getaran partikel medium yang dilalui gelombang disebut dengan period gelombang
Besaran gelombang Beberapa besaran gelombang mekanik: panjang gelombang, amplitudo, cepat rambat gelombang, frekuensi, periode dan energi gelombang. • panjang gelombang ( ) = jarak yang ditempuh gelombang dalam satu periode • satu panjang gelombang untuk gelombang transversal = satu bukit dan satu lembah gelombang
• satu panjang gelombang untuk gelombang longitudinal = jarak antara dua rapatan atau dua renggangan yang berdekatan amplitudo (A) = simpangan gelombang yang paling jauh amplitudo hanya terjadi pada gelombang transversal • cepat rambat gelombang (v) = Jarak yang ditempuh gelombang dalam satuan waktu
GELOMBANG Cepat rambat gelombang = jarak tempuh gelombang setiap satuan waktu ( sekon) Bila S = karena 1/T = f berarti t = T S = jarak tempuh (meter) t = waktu ( detik ) v = cepat rambat gelombang ( meter/detik ) = panjang gelombang (meter) f = frekuensi (hertz) T = period (detik) Frekuensi gelombang adalah banyaknya gelombang yang melewati suatu titik setiap detik
Contoh Soal Sebuah gelombang transversal memiliki periode 4 detik. Jika jarak antara dua buah titik yang berurutan dan sama fasenya adalah 8 cm, maka cepat rambat gelombang itu adalah ; A. 1 cm/s D. 4 cm/s B. 2 cm/s E. 5 cm/s C. 3 cm/s
Contoh Soal : Sebuah gelombang merambat di udara dengan kecepatan 360 m/s. Jika panjang gelombang bunyi 25 cm, hitung frekuensinya? Diketahui v = 360 m/s λ = 25 cm = 0, 25 m Ditanyakan f…. . ? Jawab :
BUNYI
Pengertian Bunyi Ø Bunyi timbul karena adanya sumber yang bergetar dengan getarannya yang merambat merupakan suatu gelombang. Ø Gelombang bunyi merupakan gelombang mekanis yang dapat merambat melalui berbagai medium (padat, cair, dan gas/udara). Ø Gelombang bunyi merambat di udara dalam bentuk gelombang longitudinal
Syarat – syarat terdengarnya bunyi ØAdanya sumber bunyi ØAdanya medium atau zat perantara ØAdanya telinga atau alat pendengaran ØGetaran mempunyai frekuensi tertentu (20 Hz – 20. 000 Hz)
Macam – macam bunyi berdasarkan frekuensinya ØInfrasonik : bunyi yang frekuensinya kurang dari 20 Hz. Bunyi ini bisa didengar oleh jengkerik ØAudiosonik : bunyi yang frekuensinya antara 20 Hz sampai 20. 000 Hz. Bunyi ini dapat didengar oleh manusia ØUltrasonik : bunyi yang frekuensinya lebih dari 20. 000 Hz. Bunyi ini dapat didengar oleh kelelawar, lumba – lumba, anjing, dan kucing.
Tabel cepat rambat bunyi di dalam beberapa zat (medium) Nama zat Cepat rambat bunyi (m/s) Gas karbon 267 Udara pada suhu 0 o C 332 Udara pada suhu 15 o C 340 Udara pada suhu 25 o C 347 Alkohol 1213 Air pada suhu 15 o C 1440 Emas 2030 Alumunium 5000 Baja 5100 Besi 5120 vpadat > vcair > vgas Cepat rambat bunyi tergantung pada jenis medium perantaranya dan suhu medium tersebut.
• Mengapa suara yang didengar pada malam hari lebih jelas dibandingkan dengan siang hari?
Istilah dan terminologi Sumber titik (Point source): ukuran sumber emisi kecil dibandingkan jarak antara sumber dan pengamat. Muka gelombang (Wave front): permukaan dengan fasa sama. Arah gelombang (Rays): tegak lurus terhadap wave front, arah penjalaran.
Intensitas Bunyi Sumber Titik Luas Wavefront pada jarak r dari sumber: A = 4 pr 2
Skala Decibel Bagaimana mengukur bunyi? Level bunyi dapat berubah sesuai besaran orde (orders of magnitude). Tingkat bunyi b didefinisikan sebagai: decibel Catatan: Jika I berubah jadi 10 kali, bertambah 1. 10 -12 W/m 2, ambang pendengaran manusia
I = 10 – 10 W/m 2 β = 10 log 100 = 20 d. B Di udara terbuka, pengurangan intensitas I ~ 1/r 2 I 1. r 12 = I 2. r 22 (r = jarak dengan sumber) Tingkat intensitas sebuah pesawat jet pada jarak 30 m adalah 140 d. B. Berapakah tingkat intensitasnya pada jarak 300 m ?
• Apa perbedaan tinggi rendahnya bunyi dengan kuat lemahnya bunyi? • Tinggi rendah bunyi bergantung pada frekuensi getaran sumber bunyi • Kuat bunyi bergantung pada besarnya amplitudo
• Faktor-faktor yang memengaruhi kuat bunyi adalah: 1) amplitudo, 2) jarak sumber bunyi dari pendengar, 3) jenis medium.
Efek Doppler terjadi saat terdapat gerak relatif antara sumber dan detektor/pengamat. Efek Doppler: perubahan frekuensi (bertambah atau berkurang) yang disebabkan oleh gerak dari sumber dan/atau detektor Untuk pembahasan berikut, laju diukur relatif terhadap udara, medium tempat menjalarnya gelombang bunyi
Detektor Bergerak, Sumber Diam Jika detektor bergerak mendekati sumber: v. D adalah LAJU, selalu positif Secara umum: + : mendekati S -: menjauhi S
Sumber Bergerak, Detektor Diam
Sumber Bergerak, Detektor Diam Jika sumber bergerak mendekati detektor : v. S adalah LAJU, selalu positif Secara umum: -: mendekati D +: menjauhi D
Efek Doppler secara umum Secara umum + : mendekati S -: menjauhi S +: menjauhi D -: mendekati D Semua laju diukur relatif terhadap medium : udara
Laju Supersonik Jika v. S>>v, persamaan Doppler tidak lagi berlaku: Laju Supersonik Wavefront berbentuk Kerucut Mach (Mach Cone) Gelombang Kejut = sonic boom akan dihasilkan: perubahan besar dari tekanan udara
Supersonik Laju sumber = Laju bunyi (Mach 1 - sound barrier ) Laju sumber > Laju bunyi (Mach 1. 4 - supersonik )
Peluru dengan Mach 1. 01
Peluru (Mach 2. 45)
Menembus Sound Barrier F-18 – tepat saat mencapai kecepatan supersonik
- Slides: 60