TUJUAN UMUM PEMBELAJARAN

A. Standar Kompetensi

Menerapkan konsep dan prinsip gejala gelombang dalam menyelesaiakan masalah.

B. Kompetensi Dasar

1. Mendiskripsikan gejala dan cirri-ciri gelombang secara umum.

KEMAMPUAN PRASARAT

Dalam kehidupan sehari-hari kita sering melihat dipantai adanya gelombang air laut. Ketika

kita melihat disebuah danau yang airnya tenang tiba-tiba diberi gangguan air tesebut. Apa

yang biasa ada lihat? Berikan penjelasan.

PRETES

Kerjakan dengan singkat dan jelas.

1. Berdasarkan arah getarnya gelombang dapat dibedakan menjadi 2 jenis.

Jelaskan.

2. Berdasarkan medium rambatannya gelombang dibedakan menjadi 2. Sebut dan jelaskan

3. Berdasarkan amplitudonya gelombang dibedakan menjadi 2. Sebut dan jelaskan

TUJUAN KHUSUS PEMBELAJARAN

Setelah pembelajaran selesai siswa dapat:

1. Mendiskripsikan gejala dan cirri-ciri gelombang

2. Mengidentifikasi jenis-jenis gelombang

3. Mengidentifikasi karakteristik gelombang transversal dan gelombang longitudinal.

4. Mengidentifikasi karakteristik gelombang mekanik dan gelombang

elektromagnetik.

5. Mengidentifikasi karakteristik gelombang berjalan dan gelombang stasioner.

Modul fisika 3 1

6. Menerapkan konsep gelombang stasioner untuk menyelesaikan maslah.

7. Mengidentifikasi persamaan gelombang berjalan dan gelombang stasioner.

8. Menformulasikan besaran-besaran yang berhubungan dengan cepat rambat

gelombang pada tali berdasarkan hokum Melde.

KEGIATAN BELAJAR

GELOMBANG MEKANIK

A. Pengertian.

Gelombang adalah gejala dari usikan atau gangguan yang merambat dalam suatu medium.

Pulsa atau denyut adalah usikan tunggal.

B. Pembagian jenis gelombang.

Gelombang dapat dikelompokkan menjadi beberapa jenis berdasarkan arah getaarnya,

medium rambatannya dan amplitudonya.

1. Berdasarkan arah getarmya.

Berdasarkan arah getarnya gelombang dapat dibedakan menjadi 2 jenis :

a. Gelombang transversal, yaitu gelombang yang memiliki arah getar tegak

lurus terhadap arah rambatannya.

Contoh : gelombang pada tali, belombang pada permukaan air, gelombang

cahaya, dsb.

b. Gelombang longitudinal, yaitu gelombang yang memiliki arah getar searah

dengan arah rambatannya, Contoh: gelombang pada pegas, gelombang

bunyi, dsb.

2. Berdasarkan medium rambatannya.

Berdasarkan medium rambatannya, gelombang dapat dibedakan menjadi dua jenis,

yaitu:

Modul fisika 3 2

a. Gelombang mekanik, yaitu gelombang yang memerlukan medium dalam

rambatannya. Contoh: gelombang pada tali, gelombang bunyi, dsb.

b. Gelombang elektromagnetik, yaitu gelombang yang tidak memerlukan

medium dalam rambatannya. Contoh: gelombang cahaya, gelombang TV,

gelombang radio, dsb.

3. Berdasarkan amplitudonya.

Berdasarkan amplitudonya, gelombang dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu:

a. Gelombang berjalan, yaitu gelombang yang memiliki amplitude serba sama.

b. Gelombang diam (stasioner), yaitu gelombang yang amplitudonya berbeda-

beda .

C. Sifat-sifat Umum Gelombang.

Gelombang memiliki sifat-sifat sebagai berikut:

1. Dapat mengalami pemantulan (refleksi)

2. DApat mengalami lenturan (difraksi)

3. Dapat mengalami refraksi (pembiasan)

4. Dapat mengalami perpaduan (interferensi)

5. Dapat mengalami polarisasi (terserapnya sebagian arah getar gelombang)

D. Istilah-istilah dalam Gelombang.

Dalam mempelajari gelombang, kita akan menemukan istilah-istilah yang belum pernah

dipelajari. Untuk itu dikemukakan pengertian beberapa istilah-istilah dalam gelombang.

1. Amplitudo (A), yaitu simpangan terjauh.

2. Frekuensi (f), jumlah gelombang yang melewati sebuah titik tiap satu satuan waktu.

3. Periode (T), yaitu waktu yang diperlukan satu buah gelombang untuk melewati

sebuah titik.

4. Panjang gelombang (λ), yaitu jarak yang ditempuh gelombang dalam satu periode

Modul fisika 3 3

5. Cepat rambat gelombang (v), yaitu jarak yang ditempuh gelombang tiap satu satuan

waktu.

Hubungan f dan T.

Atau

Hubungan v, T, f dan λ.

Atau

Keterangan:

v = cepat rambat gelombang

f = frekuensi (Hz)

T = periode (s)

λ = panjang gelombang

Contoh gelombang transversal pada tali.

Keterangan:

Titik B dan F = puncak gelombang

Titik D dan H = lembah gelombang

AE = BF = CG = satu panjang gelombang

Modul fisika 3 4

I

H

G

F

E

D

C

B

A

E. Persamaan Gelombang Berjalan.

Setelah titik O digetarkan t detik, maka simpangan di titik O adalah:

yo = A sin ω t

Titik P berjarak x dari titik O, gelombang berjalan merambat dari O ke P memerlukan

waktu . Ketika titik O telah bergetar t detik, titik P baru bergetar (t - detik.

Simpangan di titik P adalah:

yP = A sin ω tP

yP = A sin ω (t -

yP = A sin (ωt - ω karena ω = , maka dapat ditulsi:

yP = A sin (ωt - karena v.T = λ, maka dapat ditulsi:

yP = A sin (ωt -

dengan k =

Jika gelombang merambat dari arah kanan, maka simpangan di titik P menjadi:

Modul fisika 3 5

O P

x

yP = A sin (ωt –kx)

yP = A sin (ωt + kx)

Keterangan:

yP = simpangan di titik P

A = amplitude

k = konstanta gelombang

T = periode gelombang (s)

f = frekuensi (Hz)

k = konstanta gelombang

k =

Sifat-sifat gelombang berjalan.

- amplitudonya serba sama

- tempat-tempat yang berdekatan pada jarak λ mempunyai fase sama

- tempat-tempat yang berdekatan dengan jarak ½ λ mempunyai fase

berlawanan.

F. Gelombang Stasioner.

Gelombang stasioner merupakan hasil perpaduan antara gelombang datang dan gelombang

pantul.

1. Pemantulan ujung bebas.

Modul fisika 3 6

P

Glb. datang

Glb. pantul

x

O bebas

Pada ujung bebas, gelombang pantul tidak mengalami perubahan fase, sehingga arah getar

gelombang datang sama dengan arah getar gelombang pantul.

Jika titik O telah bergetas t detik, maka :

Simpangan glg. datang di titik P adalah: yP1 = A sin (ωt + kx)

Simpangan glb, pantul di titik P adalah : yP2 = A sin (ωt – kx)

Perpaduan gelombang datang dengan gelombang pantul di titik P, mengasilkan simpangan

sebesar:

yP = yP1 + yP2

yP = A sin (ωt + kx) + A sin (ωt - kx)

2 A cos kx = amplitude gelombang stasioner di titik P

Tempat-tempat simpul dari ujung terikat (titik O) adalah:

x = ¼ λ, 3/4 λ, 5/4 λ, 7/4 λ, …. dst.

Tempat-tempat perut dari ujung terikat (titik O) adalah:

x = 0, ½ λ , λ, 1 ½ λ, 2 λ, …. dst.

2. Pemantulan ujung terikat.

Modul fisika 3 7

Glb. datang

Glb. pantul

x

P O terikat

yP = 2A cos kx sin ωt Ingat: sin a + sin b = 2 sin ½ (a +b) cos ½ (a – b)

Pada ujung terikat, gelombang pantul mengalami perubahan fase π, sehingga arah getar

gelombang datang berlawanan dengan arah getar gelombang pantul.

Jika titik O telah bergetas t detik, maka :

Simpangan glg. dating di titik P adalah: yP1 = A sin (ωt + kx)

Simpangan glb, pantul di titik P adalah : yP2 = A sin (ωt – kx + π) atau

yP2 = - A sin (ωt - kx)

Perpaduan gelombang datang dengan gelombang pantul di titik P, mengasilkan simpangan

sebesar:

yP = yP1 + yP2

yP = A sin (ωt + kx) - A sin (ωt - kx)

2 A sin kx = amplitude di titik P

Tempat-tempat simpul dari ujung terikat (titik O) adalah:

x = 0, ½ λ , λ, 1 ½ λ, 2 λ, …. dst.

Tempat-tempat perut dari ujung terikat (titik O) adalah:

x = ¼ λ, 3/4 λ, 5/4 λ, 7/4 λ, …. dst.

G. Interferensi Gelombang.

Yang dimaksud dengan interferensi adalah perpaduan antara dua buah gelombang atau

lebih. Misalkan pada contoh di atas, gelombang datang dan gelombang pantul dapat

mengalami perpaduan (interferensi).

Modul fisika 3 8

yP = 2A sin kx cos ωt Ingat: sin a - sin b = 2 cos ½ (a +b) sin ½ (a – b)

Interferensi antara dua buah gelombang atau lebih dapat saling memperkuat (interferensi

konstruktif) dan dapat pula saling memperlemah (interferensi distruktif). Interferensi saling

memperkuat dapat terjadi jika kedua gelombang memiliki fase yang sama, sedangkan

interferensi saling memperlemah terjadi jika kedua gelombang memiliki fase yang

berlawanan.

H. Percobaan Melde.

Percobaan Melde untuk menentukan cepat rambat gelombang pada dawai atau tali

Dari hasil percobaan disimpulkan bahwa:

1. Cepat rambat gelombang berbanding lurus dengan akar tegangan tali (F).

2. Cepat rambat gelombang berbanding terbalik dengan akar massa tali tiap satu

satuan panjang tali.

RANGKUMAN

1. Gelombang didefinisikan sebagai suatu gangguan atau usikan yang merambat di

dalam suatu medium. Di dalam perambatan gelombang tidak terjadi perpindahan

partikel-partikel medium, tetapi hanya memindahkan energi.

2. Berdasarkan arah getarnya gelombang dibedakan menjadi 2 jenis, yaitu gelombang

transversal dan gelombang longitudinal.

Modul fisika 3 9

W

Cepat rambat gelombang pada dawai/tali:

v = cepat rambat glb. pada dawai (m/s)F = tegangan dawai (N)m = massa dawai (kg)l = panjang dawai

3. Berdasarkan medium rambatannya gelombang dapat dibedakan menjadi 2 jenis,

yaitu gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik.

4. Berdasarkan amplitudonya gelombang dapat dibedakan menjadi 2 jenis, yaitu

gelombang berjalan dan gelombang stasioner (gelombang diam),

5. Sifat-sifat gelombang:

- dapat mengalami pemantulan

- dapat mengalami pembiasan

- dapat mengalami lenturan

- dapat mengalami perpaduan

- dapat mengalami polarisasi

6. Persamaan gelombang berjalan.

yP = A sin (ωt - kx) atau

yP = A sin (ωt + kx)

7. Persamaan gelombang stasioner dengan ujung terikat.

yP = 2A cos kx sin ωt

8. Persamaan gelombang stasioner dengan ujung bebas.

yP = 2A sin kx cos ωt

9. Percobaan Melde, menemukan bahwa cepat rambat gelombang pada tali adalah:

a. berbanding lurus dengan akar tegangan tali

b. berbanding terbalik dengan akar massa tali tiap satu satuan panjang

10. Persamaan hasil percobaan Melde.

TEST

Modul fisika 3 10

Kerjakan dengan singkat dan jelas.

1. Suatu gelombang harmonic pada tali memiliki persamaan simpangan: yP = 0,2 sin

(2πx - 10πt), dengan y dan x dalam m dan t dalam s. Hitunglah:

a. Amplitudo gelombang

b. Panjang gelombang

c. Frekuensi gelombang

d. Periode gelombang

e. Cepat rambat gelombang

2. Seutas tali panjangnya 4 m yang salah satu ujungnya terikat digetarkan sehingga

terbentuk gelombang stasioner. Jika pada tali terbentuk gelombang dengan 8 perut,

frekuensi 20 Hz dan amplitude 10 cm, tentukanlah:

a. Panjang gelombang

b. Cepat rambat gelombang

c. Simpangan di titik P yang berjarak 3,75 m dari ujung terikat pada saat t = 1/5 s.

3. Pada percobaan Melde menggunakan beban yang beratnya 20 N dan kawat

panjangnya 2 m serta massanya 40 gram. Hitunglah cepat rambat gelombang pada

kawat terwebut.

SUMBER MEDIA YANG DIGUNAKAN

Power suplay, vibrator, tali, katrol penjepit, beban dan Pesona edukasi.

TEST AKHIR

Kerjakan dengan memilih salah satu jawaban yang ada anggap benar.

1. Dalam perambatannya gelombang memindahkan …

a. materi

Modul fisika 3 11

b. frekuensi

c. energi

d. amplitude

e. sudut fase

2. Bi bawah ini yang termasuk gelombang longitudinal adalah …

a. cahaya

b. gelombang radio

c. gelombang pada tali

d. belombang cahaya

e. gelombang bunyi

3. Gelombang bunyi termasuk gelombang:

1) gelombang mekanik

2) gelombang elektromagnetik

3) gelombang longitudinal

4) gelombang transversal

Pernyataan yang benar adalah …

a. 1, 2 dam 3

b. 1 dan 3

c. 2 dan 4

d. 4 saja

e. Semua benar

4. Sifat gelombang yang hanya dimiliki oleh gelombang transversal adalah …

a. pemantulan

b. interferensi

c. disperse

Modul fisika 3 12

d. difraksi

e. polarisasi

5. Persamaan gelombang transversal yang merambat pada tali : y = 8 sin (0,02 πx +

4πt), y dan x dalam cm dan t dalam s. Gelombang tersebut memiliki frekuensi …

a. 0,02 Hz

b. 0,02π Hz

c. 2 Hz

d. 2π Hz

e. 4 Hz

6. Dua buah gelombang masing-masing memiliki persamaan:

yP1 = 0,04 sin (πx - 2πt) cm

yP1 = 0,04 sin (πx + 2πt) cm

Jika kedua gelombang tersebut berinterferensi, amplitude gelombang hasil nterferensi

adalah ….

a. 0,0016 cos πx

b. 0,02 cos πx

c. 0,04 cos πx

d. 0,08 cos πx

e. 0,16 cos πx

7. Gelombang pada tali merambat dengan kecepatan v. Jika tegangan tali diperbesar

menjadi 4 kali semula, maka kecepatan rambat gelombang menjadi …

a. nol

b. 2v

c. 4v

d. 8v

Modul fisika 3 13

e. 16v

8. Suatu gelombang mempunyai fungsi : y = 0,4 sin π(x – 4t) m. Panjang gelombang

tersebut adalah …

a. 0,4 m

b. 2 m

c. 4 m

d. 4π m

e. 8π m

9. Pada soal no. 8, cepat rambat gelombangnya adalah …

a. 0,4π m/s

b. π m/s

c. 4 m/s

d. 4π m/s

e. 8π m/s

10. Sebuah kabel bermassa 100 kg , panjangnya 100 m dan tegangannya 40000 N

digetarkan sehingga menghasilkan gelombang dengan panjang gelombang 0,4 m.

Frekuensi gelombang tersebut adalah …

a. 100 Hz

b. 300 Hz

c. 500 Hz

d. 700 Hz

e. 800 Hz

11. Jika pada soal no. 10, tegangan tali diperkecil menjadi ¼ kali semula, maka

frekuensinya menjadi …

a. 50 Hz

Modul fisika 3 14

b. 150 Hz

c. 250 Hz

d. 350 Hz

e. 480 Hz

12. Sebuah gelombang stasioner memiliki persamaan: y = 2 A cos kx sin ωt. Amplitudo

dari gelombang tersebut adalah …

a. A

b. 2A

c. A cos kx

d. 2A cos kx

e. 2 cos kx

13. Sebuah gelombang berjalan dengan persamaan simpangan sebagai berikut: y = 0,2

sin π (50t – x) m. Dari persamaan tersebut, pernayataan yang benar adalah …

a. frekuensi gelombangnya 50 Hz

b. panjangng lombangnya 1 m

c. cepat rambat gelombang 50 m/s

d. dua titik yang berjarak 10 m sefase

e. amplitudo gelombang 0,01 m

14. Gelombang stasioner dapat terjadi karena interferensi gelombang datang dan

gelombang pantul ujung terikat. Titik simpul yang ke-11 berjarak 1,5 m dari ujung

bebasnya. Jika frekuensi gelombang itu 50 Hz maka cepat rambat gelombangnya adalah

a. 15 m/s

b. 32 m/s

c. 48 m/s

d. 64 m/s

Modul fisika 3 15

e. 72 m/s

15. Tali panjangnya 5 m bertegangan 2 N digetarkan sehingga terbentuk gelombang

stasioner. Jika massa tali 0,625 kg, maka cepat rambat gelombang pada tali tersebut

adalah …

a. 4 m/s

b. 5 m/s

c. 6 m/s

d. 10 m/s

e. 40 m/s

UMPAN BALIK

Setelah anda selesai menjawab pertanyaan pada evaluasi periksalah jawaban anda

setelah divalidasi bersama-sama dengan guru di kelas, atau melihat kembali materi

pada modul ini. Gunakan rumus berikut ini untuk mengetahui ketuntasan belajar anda.

skor yang anda peroleh

Target penguasaan = x 100 %

skor maksimal

Tingkat penguasaan yang anda peroleh:

90 % - 100 % baik sekali

80 % - 89 % baik

70 % - 79 % cukup

< 69 % kurang

Apabila anda mencapai tingkat penguasaan 80 % atau lebih, anda telah tuntas

mempelajari kegiatan belajar dan dapat mempelajari kegiatan belajar selanjutnya. Jika

Modul fisika 3 16

tingkat penguasaan anda kurang dari 80 % anda harus mempelajari kembali kegiatan

belajar ini, terutama bagian yang belum anda kuasai.

RANCANA REMIDIAL

Remidial dirancang ketika siswa yang sudah melakukan test akhir belum memenuhi

KKM wajib mengikuti remidial disamping tugas yang diberikan yang digali melalui

media internet

DAFTAR PUSTAKA

1. Badan Standar Nasional pendidikan. 2006. Kurikulum 2006 KTSP: Mata Pelajaran

Fisika untuk Sekolah Menengah Atas dan Madrasah aliyah. Jakarta: Departemen

Pendidikan Nasional

2. Departemen Pendidikan dan Kebudayaan Dirjen Pendidikan Tinggi. Soal-soal Ujian

Masuk Perguruan Tinggi Negeri tahun 1987 sesuai dengan tahun 1998.

3. Alonso, M. Dan E.D. Finn.1980. Fundamental University Physics. New Cork: Addison

Wesley Longmen.

4. Halliday and Resnick. 1991. Fisika Jilid 1 ( Terjemahan ). Jakarta: Penerbit Erlangga.

Modul fisika 3 17