Fisika Umum (MA-301)

• Getaran dan Gelombang• Bunyi

Topik hari ini:Topik hari ini:

Getaran dan Getaran dan GelombangGelombang

Hukum HookeHukum Hooke

► FFss = - k x = - k x FFss adalah gaya pegas adalah gaya pegas k adalah konstanta pegask adalah konstanta pegas

► Konstanta pegas adalah ukuran kekakuan dari pegasKonstanta pegas adalah ukuran kekakuan dari pegas K yang besar menunjukkan pegas kaku dan k yang kecil K yang besar menunjukkan pegas kaku dan k yang kecil

menunjukkan pegas lunak menunjukkan pegas lunak

x adalah perpindahan benda dari posisi x adalah perpindahan benda dari posisi kesetimbangannyakesetimbangannya

Tanda negatif menunjukkan bahwa gaya pegas Tanda negatif menunjukkan bahwa gaya pegas selalu selalu berlawanan arahberlawanan arah dengan perpindahan dengan perpindahan

Gaya pada Hukum HookeGaya pada Hukum Hooke

►Gaya selalu bekerja ke arah posisi Gaya selalu bekerja ke arah posisi kesetimbangankesetimbangan Dinamakan juga Dinamakan juga gaya pemulihgaya pemulih

►Arah dari gaya pemulih sedemikian rupa Arah dari gaya pemulih sedemikian rupa sehingga benda sehingga benda terdorongterdorong atau atau tertariktertarik ke arah posisi kesetimbanganke arah posisi kesetimbangan

Aplikasi Hukum Hooke pada Aplikasi Hukum Hooke pada Sistem Pegas-MassaSistem Pegas-Massa

► Ketika x positif (ke Ketika x positif (ke kanan), F adalah negatif kanan), F adalah negatif (ke kiri)(ke kiri)

► Ketika x = 0 Ketika x = 0 (kesetimbangan), F (kesetimbangan), F adalah 0adalah 0

► Ketika x negatif (ke kiri), Ketika x negatif (ke kiri), F adalah positif (ke F adalah positif (ke kanan)kanan)

Gerak dari Sistem Pegas-Gerak dari Sistem Pegas-MassaMassa► Asumsikan benda awalnya ditarik pada posisi x = A Asumsikan benda awalnya ditarik pada posisi x = A

dan lepaskan dari keadaan diamdan lepaskan dari keadaan diam► Ketika benda bergerak ke arah posisi Ketika benda bergerak ke arah posisi

kesetimbangan, F dan a menurun, tetapi v kesetimbangan, F dan a menurun, tetapi v meningkatmeningkat

► Pada x = 0, F dan a nol, tapi v maksimumPada x = 0, F dan a nol, tapi v maksimum► Momentum benda mengakibatkan benda melewati Momentum benda mengakibatkan benda melewati

posisi kesetimbanganposisi kesetimbangan► Gaya dan percepatan mulai meningkat ketika Gaya dan percepatan mulai meningkat ketika

benda menjauhi posisi kesetimbangan dan benda menjauhi posisi kesetimbangan dan kecepatan menurunkecepatan menurun

► Gerak akan terus menerus dan tidak berhentiGerak akan terus menerus dan tidak berhenti

Gerak Harmonik SederhanaGerak Harmonik Sederhana

►Gerak yang terjadi ketika gaya neto Gerak yang terjadi ketika gaya neto sepanjang arah gerak adalah tipe gaya sepanjang arah gerak adalah tipe gaya hukum Hookehukum Hooke Gayanya berbanding lurus dengan Gayanya berbanding lurus dengan

perpindahan dan berlawanan arahperpindahan dan berlawanan arah

►Gerak dari sistem pegas-massa adalah Gerak dari sistem pegas-massa adalah contoh dari contoh dari gerak harmonik sederhanagerak harmonik sederhana

AmplitudoAmplitudo

►Amplitudo, AAmplitudo, A Amplitudo adalah posisi maksimum benda Amplitudo adalah posisi maksimum benda

relatif terhadap posisi kesetimbanganrelatif terhadap posisi kesetimbangan Ketika tidak ada gaya gesekan, sebuah Ketika tidak ada gaya gesekan, sebuah

benda yang bergerak harmonik sederhana benda yang bergerak harmonik sederhana akan berosilasi antara ±A pada tiap sisi akan berosilasi antara ±A pada tiap sisi dari posisi kesetimbangandari posisi kesetimbangan

Perioda dan FrekuensiPerioda dan Frekuensi

►Prioda, T, adalah waktu yang Prioda, T, adalah waktu yang diperlukan untuk sebuah benda diperlukan untuk sebuah benda bergerak lengkap satu siklus bergerak lengkap satu siklus Dari x = A ke x = - A dan kembali ke x = Dari x = A ke x = - A dan kembali ke x =

AA

►Frekuensi, ƒ, jumlah lengkap siklus Frekuensi, ƒ, jumlah lengkap siklus atau getaran per satuan waktuatau getaran per satuan waktu

Energi dalam Sistem Pegas-Energi dalam Sistem Pegas-MassaMassa

► Benda Benda meluncur tanpa meluncur tanpa gesekan dan gesekan dan menumbuk menumbuk pegaspegas

► Benda Benda menekan pegasmenekan pegas

► Benda didorong Benda didorong kembali oleh kembali oleh pegaspegas

Kecepatan sebagai Fungsi dari Kecepatan sebagai Fungsi dari PosisiPosisi► Kekekalan energi memungkinkan Kekekalan energi memungkinkan

menghitung menghitung kecepatan bendakecepatan benda pada tiap pada tiap posisi dalam geraknyaposisi dalam geraknya

Laju adalah maksimum pada x = 0Laju adalah maksimum pada x = 0 Laju adalah nol pada x = ±ALaju adalah nol pada x = ±A Tanda ± menyatakan bahwa benda dapat Tanda ± menyatakan bahwa benda dapat

bergerek dalam salah satu arahbergerek dalam salah satu arah

22 xAm

kv

Gerak Harmonik Sederhana dan Gerak Harmonik Sederhana dan Gerak Melingkar BeraturanGerak Melingkar Beraturan► Sebuah bola dikaitkan Sebuah bola dikaitkan

pada sabuk yang dapat pada sabuk yang dapat berputar dengan jari-jari berputar dengan jari-jari AA

► Perhatikan bayangan Perhatikan bayangan bola yang muncul pada bola yang muncul pada layarlayar

► Ketika bola berputar Ketika bola berputar dengan kecepatan sudut dengan kecepatan sudut tetap, bayangannya tetap, bayangannya bergerak dalam gerak bergerak dalam gerak harmonik sederhanaharmonik sederhana

Perioda dan Frekuensi Gerak Perioda dan Frekuensi Gerak MelingkarMelingkar► PeriodaPerioda

► FrekuensiFrekuensi

Satuan Hertz, HzSatuan Hertz, Hz

k

m2T

m

k

2

1

T

1ƒ

Frekuensi SudutFrekuensi Sudut

►Frekuensi sudut berkaitan dengan Frekuensi sudut berkaitan dengan frekuensifrekuensi

m

kƒ2

Pembuktian Sifat SinusoidalPembuktian Sifat Sinusoidal

► Eksperimen ini Eksperimen ini menunjukkan sifat menunjukkan sifat sinusoidal dari gerak sinusoidal dari gerak harmonik sederhanaharmonik sederhana

► Sistem pegas-massa Sistem pegas-massa berosilasi dalam gerak berosilasi dalam gerak harmonik sederhanaharmonik sederhana

► Berkas tinta (pada Berkas tinta (pada kertas bergerak) dari kertas bergerak) dari pena yang dikaitkan pena yang dikaitkan pada massa pada massa menunjukkan gerak menunjukkan gerak sinusoidalsinusoidal

Bandul SederhanaBandul Sederhana

► Bandul sederhana Bandul sederhana adalah contoh lain dari adalah contoh lain dari gerak harmonik gerak harmonik sederhanasederhana

► Gayanya adalah Gayanya adalah komponen dari gaya komponen dari gaya berat yang berat yang menyinggung lintasan menyinggung lintasan gerakgerak F = - m g sin θF = - m g sin θ

Bandul Sederhana (lanjutan)Bandul Sederhana (lanjutan)

►Secara umum, gerak dari sebuah Secara umum, gerak dari sebuah bandul bukanlah harmonik sederhanabandul bukanlah harmonik sederhana

►Tetapi, untuk sudut yang kecil, Tetapi, untuk sudut yang kecil, geraknya menjadi harmonik sederhanageraknya menjadi harmonik sederhana Secara umum, sudut < 15° cukup kecilSecara umum, sudut < 15° cukup kecil sin θ = θsin θ = θ F = - m g θF = - m g θ

►Gaya ini memenuhi hukum HookeGaya ini memenuhi hukum Hooke

Perioda dari Bandul Perioda dari Bandul SederhanaSederhana

► Ini menunjukkan bahwa perioda Ini menunjukkan bahwa perioda tidak tidak bergantungbergantung pada amplitudo pada amplitudo

►Perioda bergantung pada Perioda bergantung pada panjang panjang bandulbandul dan dan percepatan gravitasipercepatan gravitasi di di tempat bandul tersebuttempat bandul tersebut

g

L2T

Bandul Sederhana Bandul Sederhana Dibandingkan dengan Sistem Dibandingkan dengan Sistem Pegas-MassaPegas-Massa

Osilasi TeredamOsilasi Teredam

►Hanya sistem Hanya sistem idealideal yang dapat yang dapat berosilasi tanpa hentiberosilasi tanpa henti

►Dalam sistem riel, Dalam sistem riel, gesekangesekan selalu selalu menyertai gerakmenyertai gerak

►Gesekan mereduksi energi total sistem Gesekan mereduksi energi total sistem dan osilasinya dinamakan dan osilasinya dinamakan teredamteredam

Osilasi Teredam (lanjutan)Osilasi Teredam (lanjutan)► Gerak teredam Gerak teredam

bervariasi bergantung bervariasi bergantung pada medium (fluida) pada medium (fluida) yang digunakanyang digunakan Dengan fluida yang Dengan fluida yang

viskositasnya rendah, viskositasnya rendah, gerak osilasi tetap gerak osilasi tetap terjaga, tetapi terjaga, tetapi amplitudonya menurun amplitudonya menurun seiring dengan waktu seiring dengan waktu dan gerak akhirnya dan gerak akhirnya berhentiberhenti

►Ini di kenal dengan Ini di kenal dengan osilasi osilasi underdampedunderdamped

Jenis Teredam yang LainJenis Teredam yang Lain

► Dengan viskositas tinggi, benda kembali ke Dengan viskositas tinggi, benda kembali ke titik kesetimbangan setelah dilepaskan dan titik kesetimbangan setelah dilepaskan dan tidak berosilasitidak berosilasi Disebut Disebut critical dampedcritical damped

► Dengan viskositas yang lebih besar lagi, Dengan viskositas yang lebih besar lagi, setelah dilepaskan benda tidak mencapai setelah dilepaskan benda tidak mencapai titik kesetimbangan dan waktunya lebih titik kesetimbangan dan waktunya lebih lamalama Dinamakan Dinamakan over dampedover damped

Gerak GelombangGerak Gelombang

►Gelombang merupakan gangguan yang Gelombang merupakan gangguan yang bergerak (kuliah ini)bergerak (kuliah ini)

►Gelombang mekanik membutuhkanGelombang mekanik membutuhkan Sumber gangguanSumber gangguan Medium yang dapat digangguMedium yang dapat diganggu Mekanisme pengaruh dari bagian suatu Mekanisme pengaruh dari bagian suatu

medium ke bagian medium yang lain yang medium ke bagian medium yang lain yang berdekatanberdekatan

►Semua gelombang membawa energi Semua gelombang membawa energi dan momentumdan momentum

Jenis-jenis Gelombang -- Jenis-jenis Gelombang -- TransversalTransversal► Dalam gelombang tranversal, setiap bagian Dalam gelombang tranversal, setiap bagian

yang diganggu bergerak tegak lurus dengan yang diganggu bergerak tegak lurus dengan arah gerak gelombang arah gerak gelombang

Jenis-jenis Gelombang -- Jenis-jenis Gelombang -- LongitudinalLongitudinal

► Dalam gelombang longitudinal, setiap Dalam gelombang longitudinal, setiap bagian medium yang diganggu mengalami bagian medium yang diganggu mengalami perpindahan yang sejajar dengan gerak perpindahan yang sejajar dengan gerak gelombanggelombang

► Gelombang longitudinal juga disebut Gelombang longitudinal juga disebut gelombang mampatgelombang mampat

Bentuk Gelombang Bentuk Gelombang

► Kurva Kurva merahmerah adalah bentuk adalah bentuk gelombang pada gelombang pada saat tertentusaat tertentu

► Kurva Kurva birubiru adalah adalah bentuk gelombang bentuk gelombang berikutnyaberikutnya

► A adalah A adalah puncakpuncak gelombanggelombang

► B adalah B adalah lembahlembah gelombanggelombang

Gelombang Longitudinal Gelombang Longitudinal Digambarkan sebagai Kurva Digambarkan sebagai Kurva

SinusoidalSinusoidal► Sebuah gelombang longitudinal dapat juga Sebuah gelombang longitudinal dapat juga

digambarkan sebagai kurva sinusoidaldigambarkan sebagai kurva sinusoidal► Mampatan sesuai dengan puncak dan Mampatan sesuai dengan puncak dan

regangan sesuai dengan lembahregangan sesuai dengan lembah

Deskripsi GelombangDeskripsi Gelombang

► Amplitudo adalah Amplitudo adalah perpindahan perpindahan maksimum dari tali maksimum dari tali disekitar titik disekitar titik kesetimbangankesetimbangan

► Panjang gelombang, Panjang gelombang, λ, adalah jarak λ, adalah jarak antara dua titik antara dua titik berturutan yang berturutan yang identikidentik

Laju gelombangLaju gelombang

►v = ƒ λv = ƒ λ Diperoleh dari persamaan laju dasar Diperoleh dari persamaan laju dasar

jarak/waktujarak/waktu

► Ini adalah persamaan umum yang bisa Ini adalah persamaan umum yang bisa digunakan untuk berbagai jenis digunakan untuk berbagai jenis gelombanggelombang

Laju Gelombang pada TaliLaju Gelombang pada Tali

►Laju pada gelombang teregang akibat Laju pada gelombang teregang akibat tegangan, F, adalahtegangan, F, adalah

►Laju hanya bergantung pada sifat dari Laju hanya bergantung pada sifat dari medium yang dilewati gangguanmedium yang dilewati gangguan

L

mdimana

Fv

Interferensi GelombangInterferensi Gelombang

► Dua gelombang yang berjalan dapat Dua gelombang yang berjalan dapat bertemu dan saling melewati satu sama lain bertemu dan saling melewati satu sama lain tanpa menjadi rusak atau berubahtanpa menjadi rusak atau berubah

► Gelombang memenuhi Gelombang memenuhi Prinsip SuperposisiPrinsip Superposisi Jika dua gelombang atau lebih yang merambat Jika dua gelombang atau lebih yang merambat

bergerak melewati medium, gelombang yang bergerak melewati medium, gelombang yang dihasilkan adalah penjumlahan masing-masing dihasilkan adalah penjumlahan masing-masing perpindahan dari tiap gelombang pada setiap perpindahan dari tiap gelombang pada setiap titiktitik

Sebenarnya hanya berlaku untuk gelombang Sebenarnya hanya berlaku untuk gelombang dengan amplitudo yang kecildengan amplitudo yang kecil

Interferensi KonstruktifInterferensi Konstruktif

► Dua gelombang, a dan Dua gelombang, a dan b, mempunyai b, mempunyai frekuensi dan frekuensi dan amplitudo yang samaamplitudo yang sama Berada dalam Berada dalam satu fasesatu fase

► Gabungan gelombang, Gabungan gelombang, c, memiliki frekuensi c, memiliki frekuensi dan amplitudo yang dan amplitudo yang lebih besarlebih besar

Interferensi Konstruktif pada Interferensi Konstruktif pada TaliTali

► Dua pulsa gelombang Dua pulsa gelombang menjalar dalam arah yang menjalar dalam arah yang berlawananberlawanan

► Perpindahan neto ketika dua Perpindahan neto ketika dua pulsa saling overlap adalah pulsa saling overlap adalah penjumlahan dari penjumlahan dari perpindahan setiap pulsaperpindahan setiap pulsa

► Catatan: pulsa tidak berubah Catatan: pulsa tidak berubah setelah interferensisetelah interferensi

Interferensi DestruktifInterferensi Destruktif

► Dua gelombang, a and Dua gelombang, a and b, mempunyai frekuensi b, mempunyai frekuensi dan amplitudo yang dan amplitudo yang samasama

► Perbedaan fasenya 180Perbedaan fasenya 180oo

► Ketika bergabung, Ketika bergabung, bentuk gelombangnya bentuk gelombangnya hilanghilang

Interferensi Destruktif pada Interferensi Destruktif pada TaliTali► Dua pulsa gelombang Dua pulsa gelombang

menjalar dalam arah yang menjalar dalam arah yang berlawananberlawanan

► Perpindahan neto ketika dua Perpindahan neto ketika dua pulsa saling overlap adalah pulsa saling overlap adalah pengurangan dari pengurangan dari perpindahan setiap pulsa perpindahan setiap pulsa

► Catatan: pulsa tidak berubah Catatan: pulsa tidak berubah setelah interferensisetelah interferensi

Pantulan Gelombang – Ujung Pantulan Gelombang – Ujung TerikatTerikat

► Ketika gelombang Ketika gelombang berjalan mencapai berjalan mencapai ujung, beberapa atau ujung, beberapa atau semua gelombang semua gelombang dipantulkandipantulkan

► Ketika gelombang Ketika gelombang dipantulkan dari ujung dipantulkan dari ujung terikat, pulsa gelombang terikat, pulsa gelombang akan dibalikkanakan dibalikkan

Refleksi Gelombang – Ujung Refleksi Gelombang – Ujung BebasBebas

► Ketika gelombang Ketika gelombang berjalan mencapai berjalan mencapai ujung, beberapa atau ujung, beberapa atau semua gelombang semua gelombang dipantulkandipantulkan

► Ketika gelombang Ketika gelombang dipantulkan dari ujung dipantulkan dari ujung bebas, pulsa gelombang bebas, pulsa gelombang tidak dibalikkantidak dibalikkan

Gelombang BerdiriGelombang Berdiri

►Ketika gelombang berjalan dipantulkan Ketika gelombang berjalan dipantulkan kembali, hal ini akan menciptakan kembali, hal ini akan menciptakan gelombang berjalan dalam dua arahgelombang berjalan dalam dua arah

►Gelombang dan pantulannya Gelombang dan pantulannya berinterferensi berinterferensi sesuai dengan prinsip sesuai dengan prinsip superposisisuperposisi

►Dengan frekuensi yang tepat, Dengan frekuensi yang tepat, gelombang akan terlihat seperti berdirigelombang akan terlihat seperti berdiri Gelombang ini disebut Gelombang ini disebut gelombang berdirigelombang berdiri

Gelombang Berdiri (lanjutan)Gelombang Berdiri (lanjutan)

►SimpulSimpul terjadi ketika dua buah terjadi ketika dua buah gelombang berjalan memiliki besar gelombang berjalan memiliki besar perpindahan yang sama, tetapi perpindahan yang sama, tetapi perpindahannya dalam arah yang perpindahannya dalam arah yang berlawananberlawanan Perpindahan neto adalah nol pada setiap titikPerpindahan neto adalah nol pada setiap titik Jarak antara dua simpul adalah ½λJarak antara dua simpul adalah ½λ

►PerutPerut terjadi ketika gelombang berdiri terjadi ketika gelombang berdiri bergetar dengan amplitudo maksimumbergetar dengan amplitudo maksimum

Gelombang Berdiri pada TaliGelombang Berdiri pada Tali

► Simpul harus terjadi pada ujung-ujung tali Simpul harus terjadi pada ujung-ujung tali karena merupakan titik tetapkarena merupakan titik tetap

F ig 1 4 . 1 6 , p . 4 4 2

S l i d e 1 8

Gelombang Berdiri pada TaliGelombang Berdiri pada Tali

► Frekuensi getaran terendah dinamakan Frekuensi getaran terendah dinamakan frekuensi fundamental / frekuensi nada dasarfrekuensi fundamental / frekuensi nada dasar

F ig 14 .1 8 , p . 4 43

S lide 2 5

F

L

nnn 2

ƒƒ 1

Gelombang Berdiri pada Tali Gelombang Berdiri pada Tali (lanjutan)(lanjutan)

► ƒƒ11, ƒ, ƒ22, ƒ, ƒ33 membentuk deret harmonik membentuk deret harmonik ƒƒ1 1 adalah nada dasar dan juga disebut harmonik adalah nada dasar dan juga disebut harmonik

pertamapertama ƒƒ22 adalah harmonik kedua adalah harmonik kedua

► Gelombang pada tali yang bukan Gelombang pada tali yang bukan merupakan deret harmonik akan teredam merupakan deret harmonik akan teredam secara cepatsecara cepat sehingga, ketika tali diganggu, gelombang yang sehingga, ketika tali diganggu, gelombang yang

terjadi akan memilih frekuensi gelombang berdiriterjadi akan memilih frekuensi gelombang berdiri

BunyiBunyi

Penghasil Gelombang BunyiPenghasil Gelombang Bunyi

►Gelombang bunyi adalah Gelombang bunyi adalah gelombang gelombang longitudinallongitudinal yang merambat melalui yang merambat melalui sebuah mediumsebuah medium

►Sebuah garpu tala dapat digunakan Sebuah garpu tala dapat digunakan sebagai contoh penghasil gelombang sebagai contoh penghasil gelombang bunyibunyi

Penggunaan Garpu Tala Untuk Penggunaan Garpu Tala Untuk Menghasilkan Gelombang BunyiMenghasilkan Gelombang Bunyi

► Garpu talaGarpu tala akan menghasilkan akan menghasilkan sebuah nada yang murnisebuah nada yang murni

► Ketika garpu bergetar, getarannya Ketika garpu bergetar, getarannya akan menggangu udara akan menggangu udara disekitarnya disekitarnya

► Ketika garpu di tarik ke kanan, Ketika garpu di tarik ke kanan, akan memaksa molekul udara akan memaksa molekul udara disekitarnya saling berdekatandisekitarnya saling berdekatan

► Hal ini menghasilkan daerah Hal ini menghasilkan daerah dengan kerapatan yang tinggi dengan kerapatan yang tinggi pada udarapada udara Daerah ini adalah Daerah ini adalah mampatan mampatan

(commpression)(commpression)

Penggunaan Garpu Tala Penggunaan Garpu Tala (lanjutan)(lanjutan)

► Ketika garpu di tekan ke kiri Ketika garpu di tekan ke kiri (saling berdekatan), (saling berdekatan), molekul-molekul udara di molekul-molekul udara di sebelah kanan garpu akan sebelah kanan garpu akan saling merenggangsaling merenggang

► Menghasilkan daerah Menghasilkan daerah dengan kerapatan yang dengan kerapatan yang rendahrendah Daerah ini disebut Daerah ini disebut regangan regangan

(rarefaction)(rarefaction)

Penggunaan Garpu Tala (lanjutan)Penggunaan Garpu Tala (lanjutan)

► Ketika garpu tala terus bergetar, serangkaian Ketika garpu tala terus bergetar, serangkaian mampatan mampatan (compression)(compression) dan dan regangan (rarefaction)regangan (rarefaction) menjalar dari menjalar dari garpugarpu

► Kurva sinusoidal dapat digunakan untuk menggambarkan Kurva sinusoidal dapat digunakan untuk menggambarkan gelombang longitudinalgelombang longitudinal Puncak sesuai dengan mampatan dan lembah sesuai dengan Puncak sesuai dengan mampatan dan lembah sesuai dengan

reganganregangan

Kategori Gelombang BunyiKategori Gelombang Bunyi

►Gelombang yang dapat didengar Gelombang yang dapat didengar (audible)(audible) Dalam jangkauan pendengaran telinga Dalam jangkauan pendengaran telinga

manusiamanusia Normalnya antara 20 Hz sampai 20.000 HzNormalnya antara 20 Hz sampai 20.000 Hz

►Gelombang InfrasonikGelombang Infrasonik Frekuensinya di bawah 20 Hz Frekuensinya di bawah 20 Hz

►Gelombang Ultrasonik Gelombang Ultrasonik Frekuensinya di atas 20.000 HzFrekuensinya di atas 20.000 Hz

Aplikasi dari Gelombang Aplikasi dari Gelombang UltrasonikUltrasonik

► Dapat digunakan untuk menghasilkan Dapat digunakan untuk menghasilkan gambar dari benda yang kecilgambar dari benda yang kecil

► Secara lebih luas digunakan sebagai alat Secara lebih luas digunakan sebagai alat diagnosa dan pengobatan di bidang medisdiagnosa dan pengobatan di bidang medis Ultrasonik flow meter untuk mengukur aliran darahUltrasonik flow meter untuk mengukur aliran darah Dapat menggunakan alat Dapat menggunakan alat piezoelectrikpiezoelectrik yang dapat yang dapat

mengubah energi listrik menjadi energi mekanikmengubah energi listrik menjadi energi mekanik►Kebalikannya: Kebalikannya: mekanik ke listrikmekanik ke listrik

Ultrasound untuk mengamati bayi di dalam Ultrasound untuk mengamati bayi di dalam kandungankandungan

Cavitron Ultrasonic Surgical Aspirator (CUSA) Cavitron Ultrasonic Surgical Aspirator (CUSA) digunakan dalam proses pembedahan untuk digunakan dalam proses pembedahan untuk mengangkat tumor otakmengangkat tumor otak

Laju Gelombang BunyiLaju Gelombang Bunyi

► Laju gelombang bunyi lebih tinggi dalam zat Laju gelombang bunyi lebih tinggi dalam zat padat daripada dalam gaspadat daripada dalam gas Molekul-molekul dalam zat padat berinteraksi Molekul-molekul dalam zat padat berinteraksi

lebih kuatlebih kuat

► Laju gelombang bunyi lebih rendah dalam zat Laju gelombang bunyi lebih rendah dalam zat cair daripada dalam zat padatcair daripada dalam zat padat Zat cair lebih kompressibleZat cair lebih kompressible

mediuminersialsifat

mediumselastisitasifatv

Laju Gelombang Bunyi di Laju Gelombang Bunyi di UdaraUdara

►331 m/s adalah laju gelombang 331 m/s adalah laju gelombang bunyi pada 0° Cbunyi pada 0° C

►T adalah T adalah suhu mutlak suhu mutlak (T = t(T = tcc + + 273) K273) K

K

T

s

mv

273)331(

Intensitas Gelombang BunyiIntensitas Gelombang Bunyi

► IntensitasIntensitas dari gelombang adalah laju aliran dari gelombang adalah laju aliran energi yang melewati luas tertentu, A, arahnya energi yang melewati luas tertentu, A, arahnya tegak lurus dengan arah penjalaran gelombangtegak lurus dengan arah penjalaran gelombang

► P adalah daya, laju energi yang di transferP adalah daya, laju energi yang di transfer

► Satuannya adalah Satuannya adalah W/mW/m22

A

P

tA

EI

Jenis Intensitas Gelombang Jenis Intensitas Gelombang BunyiBunyi

► Ambang PendengaranAmbang Pendengaran Bunyi terendah yang bisa didengar manusiaBunyi terendah yang bisa didengar manusia Sekitar Sekitar 1 x 101 x 10-12-12 W/m W/m22

► Ambang Rasa SakitAmbang Rasa Sakit Bunyi terkeras yang masih bisa di toleransi Bunyi terkeras yang masih bisa di toleransi

manusiamanusia Sekitar Sekitar 1 W/m1 W/m22

► Telinga adalah detektor yang sensitif teradap Telinga adalah detektor yang sensitif teradap gelombang bunyigelombang bunyi

Efek DopplerEfek Doppler

► Efek Doppler muncul ketika terdapat gerak Efek Doppler muncul ketika terdapat gerak relatif antara sumber gelombang dan relatif antara sumber gelombang dan pengamatpengamat Ketika sumber dan pengamat saling mendekat, Ketika sumber dan pengamat saling mendekat,

pengamat mendengar frekuensi yang lebih tinggi pengamat mendengar frekuensi yang lebih tinggi daripada frekuensi sumberdaripada frekuensi sumber

Ketika sumber dan pengamat saling menjauh, Ketika sumber dan pengamat saling menjauh, pengamat mendengar frekuensi yang lebih pengamat mendengar frekuensi yang lebih rendah daripada frekuensi sumberrendah daripada frekuensi sumber

► Meskipun Efek Doppler biasanya terjadi Meskipun Efek Doppler biasanya terjadi pada gelombang bunyi, fenomena tersebut pada gelombang bunyi, fenomena tersebut terjadi juga pada gelombang yang lainterjadi juga pada gelombang yang lain

Efek Doppler, Kasus 1Efek Doppler, Kasus 1

► Pengamat mendekati Pengamat mendekati sumber yang diamsumber yang diam

► Untuk pergerakan ini, Untuk pergerakan ini, pengamat merasakan pengamat merasakan penambahan jumlah penambahan jumlah muka gelombangmuka gelombang

► Frekuensi yang Frekuensi yang terdengar bertambahterdengar bertambah F ig 1 4 .8 , p . 4 3 5

S lid e 1 2

Efek Doppler, Kasus 2Efek Doppler, Kasus 2

► Pengamat menjauhi Pengamat menjauhi sumber yang diamsumber yang diam

► Pengamat Pengamat merasakan lebih merasakan lebih sedikit muka sedikit muka gelombang per gelombang per detikdetik

► Frekuensi yang Frekuensi yang terdengar lebih terdengar lebih rendahrendah

F ig 1 4 .9 , p . 4 3 6

S lid e 1 3

Efek Doppler, Akibat Efek Doppler, Akibat Pengamat yang BergerakPengamat yang Bergerak

► Frekuensi yang terdengar, ƒ’, bergantung Frekuensi yang terdengar, ƒ’, bergantung pada frekuensi bunyi sebenarnya dan lajupada frekuensi bunyi sebenarnya dan laju

► vvoo positif jika pengamat bergerak mendekati positif jika pengamat bergerak mendekati sumber dan negatif jika pengamat bergerak sumber dan negatif jika pengamat bergerak menjauhi sumbermenjauhi sumber

v

vv oƒƒ'

Efek Doppler, Sumber yang Efek Doppler, Sumber yang BergerakBergerak

► Ketika sumber Ketika sumber bergerak mendekati bergerak mendekati pengamat (A), panjang pengamat (A), panjang gelombang yang gelombang yang muncul lebih pendek muncul lebih pendek dan frekuensinya dan frekuensinya bertambahbertambah

► Ketika sumber Ketika sumber bergerak menjauhi bergerak menjauhi pengamat (B), panjang pengamat (B), panjang gelombang yang gelombang yang muncul lebih panjang muncul lebih panjang dan frekuensinya dan frekuensinya berkurangberkurang

Efek Doppler, Sumber Bergerak Efek Doppler, Sumber Bergerak (lanjutan)(lanjutan)

► – – vvss ketika ketika sumber bergerak sumber bergerak mendekati pengamatmendekati pengamat dan dan + v+ vss ketika ketika sumber bergerak menjauhi pengamatsumber bergerak menjauhi pengamat

svv

vƒƒ'

Efek Doppler, Pengamat dan Efek Doppler, Pengamat dan Sumber Sama-sama BergerakSumber Sama-sama Bergerak

► Ketika sumber dan pengamat sama-sama Ketika sumber dan pengamat sama-sama bergerakbergerak

► vvoo dan v dan vss positif jika bergerak saling mendekat positif jika bergerak saling mendekat Frekuensi yang terdengar lebih tinggiFrekuensi yang terdengar lebih tinggi

► vvoo dan v dan vss negatif jika bergerak saling menjauh negatif jika bergerak saling menjauh Frekuensi yang terdengar lebih rendahFrekuensi yang terdengar lebih rendah

s

o

vv

vvƒƒ'

Apa yang terjadi ketika laju sumber Apa yang terjadi ketika laju sumber sama dengan laju gelombang!sama dengan laju gelombang!

Terjadi “Barrier” gelombang

Apa yang terjadi ketika laju sumber Apa yang terjadi ketika laju sumber lebih besar dari laju gelombang!lebih besar dari laju gelombang!

Terjadi gelombang “Bow”

Speedboat terjadi gelombang “Bow” 2-DPesawat supersonik terjadi gelombang “Bow” 3-D shock wave

Interferensi Gelombang Interferensi Gelombang BunyiBunyi

► Interferensi gelombang bunyiInterferensi gelombang bunyi Interferensi KonstruktifInterferensi Konstruktif terjadi ketika terjadi ketika

perbedaan lintasan antara dua perbedaan lintasan antara dua gelombang adalah nol atau gelombang adalah nol atau kelipatan kelipatan bulatbulat

►Beda lintasan = nλBeda lintasan = nλ

Interferensi DestruktifInterferensi Destruktif terjadi ketika terjadi ketika perbedaan lintasan antara dua perbedaan lintasan antara dua gelombang adalah setengah kelipatan gelombang adalah setengah kelipatan bulatbulat

►Beda lintasan = (n + ½)λBeda lintasan = (n + ½)λ

Getaran TerpaksaGetaran Terpaksa

►Sebuah sistem dengan gaya Sebuah sistem dengan gaya pengendali akan mengakibatkan pengendali akan mengakibatkan getaran yang terjadi sesuai dengan getaran yang terjadi sesuai dengan frekuensinyafrekuensinya

►Ketika frekuensi gaya pengendali Ketika frekuensi gaya pengendali sama dengan frekuensi alami sistem, sama dengan frekuensi alami sistem, sistem dikatakan berada dalam sistem dikatakan berada dalam resonansiresonansi

Contoh dari ResonansiContoh dari Resonansi► Bandul A digetarkanBandul A digetarkan► Bandul yang lain Bandul yang lain

mulai bergetar mulai bergetar karena getaran pada karena getaran pada tiang yang lenturtiang yang lentur

► Bandul C berosilasi Bandul C berosilasi pada amplitudo yang pada amplitudo yang besar karena besar karena panjangnya, dan panjangnya, dan frekuensinya sama frekuensinya sama dengan bandul Adengan bandul A

Fig 14.19, p. 445

Slide 28

Contoh Resonansi yang lain!

TelingaTelinga

► Bagian luar telinga terdiri Bagian luar telinga terdiri atas saluran telinga (atas saluran telinga (ear ear canalcanal) yang berakhir ) yang berakhir pada gendang telinga pada gendang telinga ((eardrumeardrum))

► Bagian di belakang Bagian di belakang gendang telinga gendang telinga termasuk bagian tengah termasuk bagian tengah telingatelinga

► Tulang belulang di bagian Tulang belulang di bagian tengah telinga tengah telinga mengirimkan bunyi ke mengirimkan bunyi ke bagian dalam telingabagian dalam telinga

F ig 14 .27 , p . 452

S lide 41