1

KELAS XI

PEMBAGIAN KELOMPOK

Kelompok 1 Kelompok 2 Kelompok 31. Pandi 1. Indra P 1. Taufik Hidayat2. Alvin 2. Fajar Erriyanto 2. Fajar Nur I3. Irvian 3. M. Achrifan 3. Maulana Malik4. Riana 4. Siti Yuni 4. Shelly N

Kelompok 4 Kelompok 5 Kelompok 61. Andre Putra H 1. Yulianto C 1. Nugroho Catur2. Fahrul Rhamajid 2. Anggrita S 2. Eko Deddy3. Irlan A 3. M. Hafizh 3. Nur Utami 4. Siti Masrokhah

Kelompok 7 Kelompok 81. Deni Setiawan 1. Ari Raharjo 2. Arif Afrizal 2. Anggi P3. Nilam Sania 3. Putra Yandika

4. Viviyana R

Materi yang dipelajari pada semester genap :1. Getaran, Gelombang, dan bunyi2. Listrik Statis dan dinamis3. Listrik Arus Searah

SK 4 : Getaran, gelombang dan bunyiKompetensi Dasar : 1. Prinsip-prinsip gelombang2. Jenis-jenis gelombang3. Menerapkan konsep gelombang dalam kehidupan sehari-hari

1. GETARAN

Getaran Adalah gerak bolak balik melewati titik keseimbangan.

a. Simpangan dan amplitudo getaran

2

Animasi 1. AYUNAN\AYUNAN-SEDERHANA.gif 2. GETARAN-PEGAS\AYUNAN-SEDERHANA-03.gif

Keterangan :a = titik keseimbangan b = titik saat beban berada di bawah titik keseimbanganc = titik saat beban berada di atas titik keseimbangan

Satu getaran melalui (b – a – c – a – b) Simpangan adalah jarak beban ke titik setimbang (b –a , c – a) Amplitudo (A) adalah Simpangan terbesar dari suatu getaran

(Jarak a – b , jarak a – c)

animasi getaran

b. Frekuensi getaran (f)

Frekuensi Adalah banyaknya getaran yang dilakukan benda selama 1 sekon

Periode (T) adalah waktu yang diperlukan untuk menempuh 1 getaran sempurna

Rumus :

Keterangan :f : frekuensi (Hertz = Hz)n : Jumlah getarant : waktu yang diperlukan untuk n kali getaran (s)T : Periode (sekon)

Contoh soal :

3

1. Jika waktu untuk melakukan satu kali putaran 1/50 detik, maka frekuensinya adalah . . . (50Hz)

2. Sebuah ayunan melakukan getaran sebanyak 240 kali dalam waktu 2 menit makan periode ayunan tersebut adalah . . .

3. Periode getaran sebuah bandul 5 sekon, maka frekuensinya adalah . . .

c. PegasAdalah karet/pegas yang mempunyai konstanta k yang mengalami

getaran harmonik karena adanya beban yang mempunyai massa (m)

Rumus :

Keterangan :T : periode getar (s)m : massa benda (Kg)f : frekuensi getar (Hz)k : konstanta karet/pegas (N/m)

animasi pegas

Contoh soal :1. Sebuah benda bermassa 400 Kg ditopang dengan sebuah pegas

dengan konstanta pegas sebesar 50 N/m, kemudian benda digetarkan sehingga melakukan getaran harmonis. Hitunglah periode getaran yang terjadi ?

d. Bandul sederhana

Keterangan :Sebuah benda dengan massa m diikat dengan tali sepanjang l dalam keadaan tergantung. Selanjutnya benda ditarik (tali diberi simpangan) dengan sudut yang kecil kemudian benda dilepas. Benda akan berayun dengan ayunan yang sederhana. Rumus :

Gaya pemulih : Keterangan :m : massa benda (Kg)k : konstanta (N/m)T : Periode (s)

4

f : frekuensi (Hz)l : panjang tali (m)g : percepatan gravitasi (m/s2) g = 10 m/s2

Contoh soal :1. Suatu bandul sederhana menjalani 30 ayunan dalam 1 menit.

Hitung panjang tali bandul sederhana tersebut, jika percepatan gravitasi bumi 10 m/s2. (0,99 m)

2. Sebuah jam kuno memiliki bandul, panjangnya 120 cm. tentukan periode dan frekuensinya. (LKS FISIKA Hal. 14 No. 1)

e. Simpangan, kecepatan dan percepatan getaran harmonik

1) Simpangan

Scan gambar di yudistira hal 65Rumus :

Persamaan umum simpangan :

Keterangan :Y : simpangan benda (m)t : waktu tempuh (s)T : Periode (s)A : Amplitudo (m)

: sudut awal / sudut saat t = 0 : kecepatan sudut (rad/s)

Contoh soal :1. Sebuah getaran mempunyai simpangan maksimum (amplitudo)

sebesar 10 cm dan telah menempuh sudut sebesar 60o maka simpangan getaran terbesar adalah . . .

2) Kecepatan getaran harmonik

Keterangan :V : Kecepatan (m/s)A : Amplitudo (m)

: kecepatan sudut (rad/s)t : waktu tempuh (s)T : Periode (s)

: sudut awal / sudut saat t = 0Y : simpangan benda (m)

Jika = 1Keterangan : Vm : kecepatan maksimum (m/s)

5

3) Percepatan getaran harmonik Rumus :

tanda (-) menunjukkan bahwa arah percepatan berlawanan dengan arah simpangan

Keterangan :a : percepatan (m/s2)

: kecepatan sudut (rad/s)A : Amplitudo (m)T : Periode (s)Y : simpangan benda (m)

jika

Keterangan : am : percepatan maksimum (m/s2)

Contoh soal :1. Sebuah benda melakukan getaran harmonis sederhana yang

memenuhi persamaan y = 6 sin ( ) dengan y dalam meter dan t dalam sekon. Tentukanlah :a. Amplitudo, frekuensi, periode (Buku yudistira Hal. 66)

2. Sebuah partikel melakukan getaran harmonis memenuhi persamaan y = 30 sin 100 t. Tentukanlah amplitudo dan frekuensinya.

3. Suatu benda melakukan gerak harmonis dengan periode 3 sekon dan amplitudo 10 cm. Tentukan kecepatan benda tersebut ketika simpangannya 8 cm.

f. Superposisi getaran harmonik

Superposisi getaran adalah bentuk gelombang paduan dapat ditemukan dengan menjumlahkan masing-masing simpangan.

Misalkan :Persamaan getaran harmonik pertama

Persamaan getaran harmonik pertama

Maka superposisi dua getaran menghasilkan persamaan baru yaitu :

g. Hukum kekentalan energi mekanik getaran harmonik

Getaran harmonis adalah gerak bolak-balik benda secara periodik yang melewati titik keseimbangan.

Energi dari sebuah benda yang bergetar harmonis adalah dalam bentuk energi kinetik dan energi potensial.

6

Penjumlahan kedua energi ini disebut energi total (energi mekanik)

1) Energi potensial Adalah energi yang dimiliki benda karena simpangannya dari titik kesimbangan.

Rumus :

Keterangan :Ep : energi potensial (Joule)k : konstanta (N/m)

: jarak benda ke titik kesetimbangan (m)

2) Energi kinetik Adalah energi yang dimiliki benda karena kecepatannya. Rumus :

Simpangan maksimum (y=0) maka :

Keterangan :Ek : energi kinetik (Joule)Ekm : energi kinetik maksimum (joule)k : konstanta (N/m)A : Amplitudo (m)

: kecepatan sudut (rad/s)Y : simpangan (m)Contoh soal :1. Diketahui konstanta gaya pegas k = 75 N/m, pegas dalam

keadaan tergantung dimana bagian bawahnya digantungi beban yang bermassa 0,75 Kg, maka energi kinetik adalah . . .

3) Energi mekanik Hukum kekekalan energi mekanik menyatakan jumlah energi potensial dan energi kinetik benda selalu tetap. Rumus :

Keterangan :Em : Energi mekanik (joule)EP : Energi potensial (j)Ek : energi kinetik (j)A : Amplitudo (m)k : konstanta (N/m)

7

Contoh soal :1. Sebuah benda bermassa 0,5 Kg dihubungkan ke ujung

sebuah pegas yang tetapannya 800 N/m. Benda digetarkan pada bidang mendatar tanpa gesekan. a. Berapa energi total sistem dan kecepatan maksimum

benda jika amplitudo getaran 3 cm b. Berapa kecepatan benda ketika simpangannya 2 cm c. Tentukan energi kinetik dan enrgi potensial ketika

simpangannya 2 cm

2. Gelombang

Adalah getaran yang merambat baik melalui medium maupun tanpa medium. a. Jenis gelombang berdasarkan medium rambatnya gelombang

yaitu :1. Gelombang elektromagnetik

Adalah gelombang yang dapat merambat dalam ruang hampa udara. Contoh : Cahaya matahari

2. Gelombang mekanik Adalah gelombang yang memerlukan medium sebagai tempat perambatannya. Contoh : - Gelombang air medium air - Gelombang bunyi medium udara- Gelombang pada slinki medium slinki

Gelombang mekanik dibagi 2 berdasarkan arah getarnya yaitu :1. Gelombang transversal

Adalah gelombang yang arah rambatnya tegak lurus terhadap arah getarnya. Contoh : - Gelombang pada tali - Gelombang pada permukaan air - Gelombang cahaya

Cari animasi/gambar

\

8

Keterangan gambar : Satu gelombang terdiri dari satu bukit gelombang

dan satu lembah gelombangContoh : Bukit A-B-CLembah C-D-E1 gelombang A-C-E , E-G-I

Puncak gelombang B , F , J

Dasar gelombang D, H

Panjang gelombang adaalah jarak antara dua puncak yang berurutan (BF , FJ) / jarak antara dua dasar yang berurutan (DH). 1 Gelombang disebut juga 1 panjang gelombang (Simbol )Contoh : B-D-F , D-F-H

Amplitudo adalah jarak terjauh titik getar dari posisi kesetimbangannya. Contoh : BB’

Latihan soal :LKS FISIKA Hal. 14 No. 8

2. Gelombang longitudinal Adalah gelombang yang arah getarnya sejajar dengan arah perambatannya.

Contoh : Gelombang bunyi

9

Animasi 1

Keterangan gambar :

Satu gelombang pada longitudinal adalah jarak antara rapatan ke rapatan lain terdekat / regangan ke regangan lain terdekat.

Periode (T) gelombang adalah waktu yang diperlukan oleh gelombang untuk menempuh 1 gelombang penuh.

Frekuensi (f) gelombang adalah jumlah gelombang yang melewati suatu titik dalam 1 sekon.

Rumus :

Keterangan :T : Periode (s)f : frekuensi (Hz)

b. Persamaan gelombang

Cepat rambat (v) gelombang adalah jarak yang ditempuh oleh gelombang selama 1 satuan waktu.

Panjang gelombang ( ) adalah jarak yang ditempuh oleh gelombang selama 1 periode.

Rumus :

Keterangan : : panjang gelombang (m)

f : frekuensi (Hz)T : periode (s)v : cepat rambat gelombang (m/s)

Contoh soal :1. Jarak antara rapatan dan renggangan berikutnya dari

gelombang longitudinal adalah 50 cm. Bila cepat rambat gelombangnya 40 m/s. Berapakah :

10

a. Panjang gelombang b. frekuensi gelombang

untuk gelombang pada dawaii Keterangan :FT : Tegangan dawaii

: massa dawaii per satuan panjang

Contoh soal :1. Dalam 15 sekon ada 30 gelombang air laut melintas di depan

pengamat. Jarak antara puncak dan dasar gelombang yang berurutan 5 m. Berapa cepat rambat gelombang air laut tersebut?Yudistira Hal. 72-73

2. LKS Hal. 13 No. 153. LKS Hal 14 No. 2

Berdasarkan amplitudo, gelombang dibedakan menjadi 2 yaitu :1. Gelombang berjalan

Adalah gelombang yang amplitudo setiap titik yang dilalui selalu sama besar. Contoh :Gelombang yang merambat pada tali yang panjang. Persamaan umum simpangan gelombang berjalan :

Cari animasi gelombang berjalan

2. Gelombang stasioner (diam)Adalah gelombang yang amplitudonya berubah-ubah.Contoh : - Gelombang pada senar gitar- Percobaan Melde bertujuan mencari kecepatan gelombang pada

tali

Cari animasi

Ciri-ciri gelombang stationer adalah - Terdiri atas simpul dan perut- Satu panjang gelombang terdiri dari 3 simpul dan 2 perut- Titik simpul tidak bergetar- Semua titik pada gelombang bergetar serentak yang

simpangannya tidak sama.

Rumus :

Keterangan :V : kecepatan gelombang (m/s)m : massa tali (Kg)F : Berat beban (N)

: massa persatuan panjang (Kg/m)l : panjang tali (m)

c. Energi gelombang

11

Gelombang mampu merambat/membawa energi. Ombak besar yang tinggi membawa energi yang besar begitu pula

gelombang bunyi yang melengking membawa energi yang besar pula.

Rumus :

Keterangan :E : Energi (J)A : Amplitudo (m)f : frekuensi (Hz)m : massa benda (Kg)

Sifat-sifat gelombang 1. Refleksi (Pemantulan gelombang)

Adalah pemantulan gelombang oleh suatu zat.

Pemantulan gelombang dapat ditunjukkan terutama pada gelombang transversal pada permukaan air di sebuah kolam yang airnya tenang dan diam.

Animasi refleksi 1 Animasi Refleksi 2

INFO FISIKA :Pemantulan dapat dikatakan sebagai perubahan arah gelombang karena kuatnya bidang batas antara dua medium (terdapat suatu penghalang)

12

2. Refraksi (Pembiasan gelombang)

Ada dua peristiwa yang terkait pembiasan, yaitu : Cahaya datang dari medium kurang rapat menuju

medium lebih rapat (misalnya dari udara ke kaca). Dalam kondisi ini, cahaya dibiaskan mendekati garis normal.

Cahay datang dari medium lebih rapat menuju medium kurang rapat (misalnya dari kaca ke udara). Dalam kondisi ini, cahaya dibiaskan menjauhi garis normal.

13

Animasi refraksi

Rumus :

Keterangan :Sin : Sinus sudut biasSin : sinus sudut datang V2 : Kecepatan pada medium 2V1 : kecepatan pada medium 1

Keterangan :n : indeks bias bahan c : kecepatan cahaya di ruang hampav : kecepatan cahaya di dalam medium yang lebih rapat dari

udara

Contoh soal :1. Sebuah gelombang datang pada bidang batas antara dua

medium dengan sudut datang 300. Gelombang memasuki medium kedua dengan kecepatan 15 m/s dan dibelokkan dengan sudut bias 45o. Tentukan :a. Cepat rambat gelombang yang datangb. Indeks bias medium kedua relatif terhadap medium

pertama(yudistira hal 76)

2. Suatu gelombang dari permukaan air melalui dua daerah kedalaman yang berbeda. Di daerah yang dalam kecepatannya 8 m/s sedang di daerah yang dangkal kecepatannya 4 m/s. Sudut datang dari arah gelombaing ke daerah batas adalah 450. Hitunglah sudut bias dari arah gelombang air itu!

3. Cepat rambat gelombang di suatu medium pertama adalah 300 m/s dan pada medium yang kedua 400 m/s. Berapakah indeks bias antara kedua medium itu untuk gelombang yang merambat dari medium yang pertama ke medium kedua?

3. Difraksi (Pelenturan)

14

Adalah gelombang (lenturan) karena adanya penghalang berupa celah.

Animasi difraksi Animasi Difraksi 2

4. Interferensi (Penyerapan)Adalah Perpaduan dua gelombang/lebih yang koheren (memiliki frekuensi dan fase tetap)

Cari animasi

3. Gelombang bunyi

Bunyi adalah sesuatu yang dapat didengar\Contoh :Pada saat kita berbicara. Tenggorokan kita dalam keadaan bergetar, dengan demikian dapat disimpulkan bahwa bunyi dihasilkan oleh benda yang bergetar.

Berdasarkan frekuensinya bunyi digolongkan menjadi :a) Bunyi infrasonik

Adalah bunyi yang frekuensinya dibawah 20 Hz dapat didengar hewan seperti jangkrik

b) Bunyi Audio Adalah bunyi yang frekuensinya antara 20 Hz – 20.000 Hz dapat di dengar oleh manusia

c) Bunyi ultrasonik yaitu bunyi yang frekuensinya diatas 20.000 Hz dapat didengar hewan seperti kalelawar

a. Cepat rambat bunyi Adalah jarak yang ditempuh bunyi dalam satu detik

Rumus :

Keterangan :V : cepat rambat bunyi (m/s)s : jarak tempuh bunyi (m)

INFO FISIKA :Sumber bunyi pada dasarnya merupakan benda yang bergetar

15

t : waktu yang diperlukan (s)

1. Cepat rambat bunyi di udara Tabung resonansi dapat digunakan untuk menentukan cepat

rambat bunyi di udara. Rumus :

Keterangan :V : cepat rambat bunyi (m/s) : panjang gelombang (m)

f : frekuensi (Hz)

2. Cepat rambat bunyi di gasMenurut teori Laplace peristiwa rambatan bunyi dalam gas merupakan peristiwa Adiabatik.

Keterangan :v : cepat rambat gelombang (m/s) : tetapan laplace

R : konstanta RydbergT : Suhu (Kelvin)M : massa molor

Contoh soal :1. Berapakah besar cepat rambat bunyi di udara pada tekanan 1

atm ? diketahui 1,29 Kg/m3 dan 1 atm = 1,01 x 105 Pa. (Erlannga hal 90 No. 2)

Cepat rambat bunyi dalam gas berbanding terbalik dengan akar massa I mol :

Cepat rambat bunyi dalam gas berbanding lurus dengan akar suhu mutlaknya.

Pada siang hari udara panas mengembang ke atas, akibatnya gelombang bunyi yang merambat di bawa ke atas oleh udara, sehingga bunyi tidak dapat di dengar di tempat jauh.

Pada malam hari udara dingin, udara panas tidak mengembang ke atas, sehingga bunyi yang merambat dapat di dengar dari tempat yang jauh.

Contoh soal :1. Kilatan cahaya halilintar tampak di langit, sepuluh sekon

kemudian terdengar bunyi guruhnya. Jika suhu udara pada waktu itu 270C, tentukanlah jarak halilintar sampai ke pengamat! (cepat rambat bunyi di udara pada suhu 170 C sebesar 340 m/s dan dianggap kilat dan guntur terjadi bersama-sama)

2. Kecepatan rambat bunyi dalam gas hidrogen pada suhu 250 K adalah 1.350 m/s. Jika tetapan laplace untuk hidrogen dan

16

oksigen dianggap sama, berapa kecepatan rambat bunyi dalam oksigen pada suhu 360 K?

3. Kilatan cahaya halilintar tampak di langit, dua puluh detik kemudian suara gunturnya terdengar. Jika suhu udara pada saat itu 270 C, tentukanlah jarak halilintar sampai ke pengamat. (cepat rambat bunyi di udara dengan suhu 150 C sama dengan 340 m/s)

3. Cepat rambat bunyi dalam zat padat

Rumus :

Keterangan :v : cepat rambat bunyi (m/s)E : modulus young batang (N/m2)

: massa jenis batang (Kg/m3)m : massa (Kg)

Contoh soal :1. Tentukan cepat rambat gelombang dalam batang logam jika

modulus young logam 2 x 1011 N/m2 dan luas penampang 2,5 cm2, panjang batang logam itu 125 meter sedangkan masssanya 1,8 Kg!(Yudistira Hal 82)

2. Berapakah besar cepat rambat gelombang dalam suatu logam yang memiliki modulus Young 2 x 1011 N/m2 dan bermassa jenis 4,5 g/cm3?(Erlangga 3 Hal. 90)

b. Intensitas bunyi Adalah jumlah energi bunyi yang tiap detiknya menembus tegak lurus bidang seluas satu satuan luas.

atau ……… (1)

Keterangan :I : Intensitas bunyi (watt/m2)P : daya bunyi (watt)A : Luas bidang (m2)

Perubahan intensitas bunyi akibat perubahan jarak dari sumber bunyi memenuhi hubungan :

……………… (2)

Keterangan :I1 : Intensitas awal (watt/m2)I2 : intensitas akhir (wat t/m2)r1 : jarak awal (m)r2 : jarak akhir (m)

Contoh soal :1. LKS HAL. 23 No. 3

17

Pengukuran intensitas bunyi dilakukan dengan alat-alat akustik dan tidak berpengaruh oleh pendengaran manusia.

Harga ambang intensitas bunyi (I0) = 10-16 watt/cm2 = 10-12

watt/m2

Intensitas terbesar rata-rata yang masih dapat diterima telinga manusia tanpa menimbulkan rasa sakit = 10-4 watt/cm2 = 1 watt/m2

Taraf intensitas bunyi (TI) adalah perbandingan antara logaritma intensitas bunyi (I) dengan logaritma ambang intensitas bunyi (I0).

Rumus :………. (3)

Keterangan :TI : taraf intensitas bunyi dalam (dB )I : intensitas bunyi.Io : intensitas ambang pendengaran = 10-12 watt/m2

Contoh soal : 1. LKS Hal. 22 No. 18

Jika terdapat n sumber bunyi maka taraf intensitasnya menjadi : ……………………. (4)

Keterangan :TI = taraf intensitas bunyi (dB)n = jumlah sumber bunyi

Contoh soal :1. Taraf intensitas dari bunyi satu sepeda motor 70 dB. Berapa

taraf instensitas 10 sepeda motor yang sejenis jika ke-10 sepeda motor tersebut bersama-sama menghasilkan bunyi yang sama?

Latihan : 2. LKS Fisika Hal. 23 No. 203. LKS Fisika Hal. 20 No. 4

Apabila taraf intensitas bunyi di suatu titik yang berjarak r1 dari sumber bunyi TI1, dan yang berjarak r2 adalah TI2 maka :

…………….. (5)

Keterangan :TI1 = taraf intensitas bunyi pada jarak r1 dari sumber bunyi (dB)r1 = jarak pertama dari sumber bunyiTI2 = taraf intensitas bunyi pada jarak r2 dari sumber bunyi (dB)r2 = jarak kedua dari sumber bunyi

Contoh soal :1. Sebuah pesawat jet menimbulkan bunyi dengan instensitas

140 dB pada jarak 100 m. Berapakah taraf intensitasnya pada jarak 10 Km?

Latihan :

18

1. Sebuah sumber bunyi mempunyai taraf intensitas 25 dB. Jika 40 buah sumber bunyi yang sama berbunyi secara serentak, berapa taraf intensitas yang dihasilkan?(Yudistira hal 88-89)

2. LKS Hal. 21 No. 2 (Essay)

c. Pelayangan bunyiAdalah gejala menguat / melemahnya gelombang bunyi akibat interferensi 2 sumber gelombang bunyi yang frekuensinya berbeda sedikit.

d. Efek doppler

Adalah suatu gejala berubahnya frekuensinya yang di dengar karena sumber bunyi relatif bergerak terhadap pendengarnya.

Contoh :Ketika ambulans mendekat suara terdengar meninggi, dan akan terdengar merendah ketika menjauh.

ANIMASI FLASH\U_efekdoppler.swf

Rumus :

Keterangan :fp : frekuensi yang ditangkap pendengar (Hz)fs : frekuensi sumber bunyi (Hz)v : kecepatan rambat bunyi (340 m/s)vp : kecepatan pendengar (m/s)vs : kecepatan sumber bunyi (m/s)

Perjanjian tanda :Vp (+) , jika pendengar mendekati sumber Vp (-) , jika pendengar menjauhi sumberVs (+), jika sumber menjauhi pendengar Vs (-) , jika sumber mendekat pendengar

Contoh soal :1. Sebuah mobil bergerak menjauhi pendengar dengan kecepatan 20

m/s, sambil membunyikan klakson berfrekuensi 200 Hz. Hitung frekuensi yang ditangkap pendengar yang diam jika cepat rambat bunyi 340 m/s.

2. Sebuah kereta api bergerak dengan kecepatan 100 m/s menuju pendengar yang diam. Frekuensi yang ditangkap pendengar 50 Hz. Berapa frekuensi yang ditangkap pendengar yang bergerak dengan kecepatan 100 m/s mendekati kereta api jika kereta api diam ?

19

3. Sebuah mobil pemadam kebakaran bergerak dengan membunyikan sirine berfrekuensi 600 Hz. Seseorang menangkap bunyi sirine dengan frekuensi 500 Hz dalam keadaan diam di warung. Berapakah kecepatan mobil kebakaran tersebut jika bergerak menjauhi warung?(Yudistira hal 90)

Referensi Buku :1. LKS Kharisma Kls XI2. Yudistira3. LKS Matra Kls XI4. Erlangga 3