Fisika Dasar Gelombang Mekanik 4c6y21

Fisika Dasar Gelombang Mekanik

21:09:09

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

Fisika Dasar Gelombang Mekanik

21:09:09

Definisi umum Gelombang 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: Gelombang Mekanik (bunyi, air, perlu medium untuk menjalar) Gelombang Elektromagnetik (cahaya, radio, tidak perlu medium)

Fisika Dasar Gelombang Mekanik

21:09:09

Tipe Gelombang menurut arah vibrasi dan arah propagasinya:

Gelombang Transversal: Perpindahan vibrasi ⊥ Arah penjalaran gelombang

Gelombang Longitudinal: Perpindahan vibrasi // Arah penjalaran gelombang

Fisika Dasar Gelombang Mekanik

21:09:09

Panjang Gelombang (λ λ) : Jarak antara titik-titik identik pada gelombang. Amplitudo (A): Perpindahan maksimum dari sebuah titik pada gelombang. Panjang gelombang

λ Amplitudo A A

Perioda (T): Waktu dari sebuah titik pada gelombang untuk melakukan satu osilasi secara komplit.

y

Gelombang Mekanik

+A

-A +A

Frekuensi (f): jumlah siklus/osilasi komplit per detik, satuannya: Hz (Hertz)

-A +A

v = λ/T = λ f

t =0 x

Laju (v): Kecepatan perambatan gangguan/energi atau panjang gelombang (λ λ) yang terjadi setiap satu satuan waktu (T)

λ = vT

λ

t =T

4

x

t = 2T

4

x

-A +A

-A +A

t = 3T

4

x

t =T x

-A

Fisika Dasar Gelombang Mekanik

21:09:09

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? t

t + ∆t

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

Fisika Dasar Gelombang Mekanik

21:09:09

Fungsi Gelombang Sinus Dalam Domain Ruang Panjang gelombang

θ λ

Amplitudo A x

Bilangan gelombang

y = A sin (

2π

λ

x)

y = A sin (k x)

Fisika Dasar Gelombang Mekanik

21:09:09

Fungsi Gelombang Sinus Dalam Domain Waktu

θ

Perioda T Amplitudo A t Frekuensi

2π y = A sin ( t ) T Frekuensi sudut

y = A sin ( 2 π f t )

y = A sin (ω t )

Fisika Dasar Gelombang Mekanik Fungsi Gelombang Sinus Dalam Domain Ruang dan Waktu

y = A sin (k x − ω t ) A = Amplitudo 2π k = = Bilangan gelombang

λ

λ = Panjang gelombang ω = 2 π f = Frekuensi sudut f = Frekuensi

21:09:09

Fisika Dasar Gelombang Mekanik

21:09:09

Laju Gelombang pada tali • Laju gelombang pada tali yang terregang dengan gaya F adalah :

– 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: c=

1

µ 0ε 0

µ0 Permitivitas listrik vakum ε0 Permiabilitas magnetik vakum

Fisika Dasar Gelombang Mekanik

21:09:09

• Laju gelombang dalam fungsi gelombang:

y = A sin (k x − ω t ) Pilih sebuah perpindahan tertentu ⇒ fasa tertentu kx-ωt = konstan y(x,t) = Asin(kx-ωt)

dx ω v= = dt k v>0 Gelombang menjalar ke kanan

y(x,t) = Asin(kx+ωt)

v<0 Gelombang menjalar ke kiri

Fisika Dasar Gelombang Mekanik

21:09:09

Pemantulan dan Transmisi Gelombang Pemantulan gelombang tali pada ujung tetap

Pemantulan gelombang tali pada ujung bebas

Gelombang pantul berlawanan fasa dengan gelombang datar

Gelombang pantul sefasa dengan gelombang datar

Fisika Dasar Gelombang Mekanik Pemantulan dan Transmisi Gelombang Perambatan gelombang dari medium kurang rapat ke medium yang lebih rapat

Peramabatan gelombang dari medium lebih rapat ke medium yang kurang rapat

21:09:09

Fisika Dasar Gelombang Mekanik

21:09:09

Latihan Soal 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? 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?

Fisika Dasar Gelombang Mekanik

21:09:09

Latihan Soal 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. Berapa laju transversal maksimum dari titik pada tali?

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 ?

Fisika Dasar Gelombang Mekanik Latihan Soal 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

21:09:09