DINAMIKA GELOMBANG (2)

36
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Di alam semesta ini, banyak fenomena-fenomena yang sangat menakjubkan baik yang sudah dapat dikaji dengan ilmu pengetahuan maupun yang belum dapat dikaji dengan ilmu pengetahuan.Misalnya saja fenomena gelombang, ini merupakan fenomena yang sering kita temui di dalam kehidupan kita sehari-hari.Seperti yang telah dipelajari pada Fisika Dasar 4, bahwa berdasarkan sumber getarnya (tanpa disertai dengan medium perantaranya), gelombang dapat diklasifikasikan dalam dua kategori, yaitu gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik.Gelombang mekanik adalah sesuatu yang dapat dibentuk dan dirambatkan dalam zat perantara bahan elastis.Sebagai contoh khusus diantaranya adalah gelombang bunyi dalam gas, dalam zat cair dan dalam zat padat. Gelombang Elektromagnetik perambatan secara transversal antara medan listrik dan medan magnet ke segala arah. Dari penjelasan tersebut kita mengetahui bahwa gelombang bunyi dapat merambat apabila ada suatu medium sebagai penghantar. Gelombang bunyi dapat disebut sebagai gelombang mekanik longitudinal. Medium yang paling dekat dengan gelombang bunyi adalah udara, dimana molekul-molekul udara bergerak mundur dan seterusnya dalam arah yang Dinamika Gelombang 1

description

baca

Transcript of DINAMIKA GELOMBANG (2)

BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar BelakangDi alam semesta ini, banyak fenomena-fenomena yang sangat menakjubkan baik yang sudah dapat dikaji dengan ilmu pengetahuan maupun yang belum dapat dikaji dengan ilmu pengetahuan.Misalnya saja fenomena gelombang, ini merupakan fenomena yang sering kita temui di dalam kehidupan kita sehari-hari.Seperti yang telah dipelajari pada Fisika Dasar 4, bahwa berdasarkan sumber getarnya (tanpa disertai dengan medium perantaranya), gelombang dapat diklasifikasikan dalam dua kategori, yaitu gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik.Gelombang mekanik adalah sesuatu yang dapat dibentuk dan dirambatkan dalam zat perantara bahan elastis.Sebagai contoh khusus diantaranya adalah gelombang bunyi dalam gas, dalam zat cair dan dalam zat padat. Gelombang Elektromagnetik perambatan secara transversal antara medan listrik dan medan magnet ke segala arah. Dari penjelasan tersebut kita mengetahui bahwa gelombang bunyi dapat merambat apabila ada suatu medium sebagai penghantar.Gelombang bunyi dapat disebut sebagai gelombang mekanik longitudinal. Medium yang paling dekat dengan gelombang bunyi adalah udara, dimana molekul-molekul udara bergerak mundur dan seterusnya dalam arah yang sama dengan kecepatan bunyi. Molekul-molekul dalam batang juga melakukan hal yang sama. Mereka mengalami pergeseran dalam arah yang sama dengan kecepatan gelombang. Arah perambatan bunyi sejajar dengan arah getarnya (gelombang longitudinal). Jika terjadi gangguan getaran pada titik tertentu dalam media elastis, gangguan akan ditransmisikan dari satu lapisan ke berikutnya melalui medium, karena elastis gaya pada lapisan yang berdekatan. Media itu sendiri tidak bergerak secara keseluruhan. Dalam sebuah gelombang mekanik energi juga ditransmisikan bentuk satu titik ke titik berikutnya, dengan gerak atau propagasi dari gangguan, tanpa ada gerakan massal yang berkaitan dengan materi itu sendiri. Sebuah medium material diperlukan untuk transmisi gelombang mekanik.Dari penjelasan di atas, banyak ditemukan berbagai permasalahan mengenai gelombang di dalam suatu medium elastis. Demi mengkaji lebih dalam mengenai materi gelombang ini, maka penulis mengangkat makalah yang berjudul Dinamika Gelombang.1.2 Rumusan MasalahBerdasarkan latar belakang yang dipaparkan di atas, maka penulis mengangkat rumusan masalah sebagai berikut.1.2.1 Bagaimanakah kecepatan fasa gelombang dalam berbagai medium elastik?1.2.2 Apa saja sifat-sifat dari gelombang bunyi?1.2.3 Bagaimana kecepatan fasa gelombang bunyi yang ditinjau pada berbagai medium?1.2.4 Bagaimanakah analisis pada gelombang pemukaan air?1.3 Tujuan PenulisanBerdasarkan rumusan masalah yang dipaparkan di atas, maka tujuan penulisan dari makalah ini sebagai berikut.1.3.1 Untuk menganalisis kecepatan fasa gelombang dalam berbagai medium elastis.1.3.2 Untuk menjelaskan sifat-sifat gelombang bunyi.1.3.3 Untuk menganalisis kecepatan fasa gelombang bunyi pada berbagai medium.1.3.4 Untuk menganalisis gelombang pada permukan air.1.4 Manfaat PenulisanManfaat yang dapat diambil dari penulisan makalah ini, sebagai berikut.1.4.1 Bagi PenulisDari pembuatan makalah ini, penulis dapat mengetahui secara rinci mengenai dinamika gelombang.1.4.2 Bagi PembacaMelalui makalah ini, pembaca dapat memperoleh pengetahuan lebih mengenai dinamika gelombang. Selain itu, makalah ini juga dapat dijadikan sebagai bahan pustaka tambahan.1.5 Metode PenulisanMetode yang digunakan dalam penulisan makalah ini adalah metode kajian pustaka, dimana penulis mengumpulkan literatur-literatur yang dapat mendukung penulisan ini. Literatur tersebut berasal dari buku dan artikel yang tersedia di media internet.

BAB IIPEMBAHASAN

2.1 Gelombang Dalam Medium ElastisGelombang mekanik merambat karena pergeseran suatu bagian medium elastic dari kedudukan setimbangnya. Medium sendiri tidak ikut bergerak bersama gerak gelombang, tetapi hanya berosilasi dalam ruang atau lintasan yang terbatas. Gelombang ini seperti gelombang bunyi di dalam gas, di dalam zat cair dan zat padat; gelombang pada tali, gelombang pada pegas, gelombang permukaan air, dan gelombang seismic pada zat padat, semuanya dapat dibahas melalui hukum Newton, dengan mengidentifikasi gaya-gaya pada medium, sehingga karakteristik atau sifat-sifat perambatan gelombang dapat diselidiki.Gelombang mekanik dapat merambat melalui medium, bila mediumnnya bersifat elastik. Elastik dalam pengertian bahwa bila ada gaya luar, medium tersebut mampu mengembang atau memampat, dan setelah gaya luar dihilangkan, medium mampu mengembalikan atau memulihkan keadaanya seperti semula.Selain melalui turunan fungsi (x,t) = f(x vt) dan hukum kekekalan energy, persamaan gelombang dapat pula dijabarkan melalui penerapan hukum II Newton yang ditunjang dengan hukum kekekalan masa dan hukum Hooke. Dengan cara ini, gelombang dipandang sebagai suatu system osilasi dengan derajat kebebasan N, dengan N menuju tak hingga.2.1.1 Gelombang Pada Pegas Kita perhatikan satu elemen masa pegas yang terletak pada jarak x dari suatu titik acuan. Ketika gelombang merambat setiap unit masa posisinya berubah dari titik kesetimbangannya. Kita nyatakan perpindahan elemen masa di x dengan (x), perpindahan elemen di x-x dengan (x- x), seperti yang ditunjukkan pada gambar 1.

Gambar 1. a)Keadaan setimbang (tanpa gelombang)b) ada gangguan (ada gelombang)Dari gambar ini dapat kita tuliskan:FL = k [ (x) (x-x)]FR = k[(x+x) - (x)]Melalui hukum II Newton, persamaan geraknya dapat dinyatakan dengan:m FR- FLm k[(x+x) + (x-x) - 2(x)](Persamaan 1)suku pertama dan kedua ruas kanan persamaan (1) diekspansikan kedalam deret Taylor sekitar x dengan x 0(x+x) = (x) + x + (x-x) = (x) x + (Persamaan 2)sehingga persamaan (2) menjadi : = (Persamaan 3)Dengan mengingat persamaan umum gelombang, yakni = 0, maka cepat rambat gelombang adalah:v = (Persamaan 4)persamaan (4) dapat dituliskan dalam bentuk:v = v = dengan K : modulus elastisitas pegas. : rapat massa pegasModulus elastisitas K ini merupakan konstanta pegas yang ternormalisasi. Misalnya kita mempunyai pegas dengan panjang dan konstanta pegas k. Pegas mengalami perubahan panjang sebesar , maka:

Tampak bahwa regangan (strain) merupakan besaran yang ternormalisasi. Modulus elastisitas K merupakan konstanta yang bergantung pada bahan dan bentuk pegas, bukan bergantung pada panjang pegas.2.1.2 Gelombang Pada TaliSebuah tali dengan tegangan T, salah satu ujungnya digerakkan naik turun sehingga pada tali merambat gelombang.Bila diperhatikan satu bagian tali sepanjang yang berada pada jarak x, dan menyimpang sejauh dari keadaan setimbangnya, seperti gambar di bawah ini.

Gambar 2. Gelombang pada taliBila rapat massa tali, yakni massa per satuan panjang dinyatakan dengan, maka melalui Hukum II Newton persamaan gerak elemen tali dapat dinyatakan dengan:(Persamaan 5)(Persamaan 6)(Persamaan 7)(Persamaan 8)Dari persamaan (8) dapat disimpulkan bahwa:(Persamaan 9)2.1.3 Gelombang Pada Batang LogamSebuah batang logam uniform, dengan luas penampang A, modulus Young Y, dan rapat massanya . Dari gambar di bawah ini dapat diperhatikan bagian batang setebal , berjarak x dari suatu titik acuan.

Gambar 3.a. Batang logam dalam keadaan setimbang

Ketika gelombang merambat di dalam logam, bagian batang ini mengalami deformasi. Perpindahan pada sisi kiri dan sisi kanan masing-masing dinyatakan dengandan seperti pada gambar 3.b.

Gambar 3.b. Batang logam dengan gelombangPersamaan gerak elemen batang logam dapat dinyatakan dengan:(Persamaan 10)Suku pertama di ruas kiri, diekspansikan ke dalam deret Taylor untuk (Persamaan 11)Sedangkan dari Hukum Hooke:(Persamaan 12)dengan Y: modulus elastisitas logam atau modulus YoungPersamaan (12) disubstitusikan kedalam persamaan (11) diperoleh:(Persamaan 13)Dari persamaan (13) ini, maka cepat rambat gelombang didalam batang logam adalah:(Persamaan 14)Dari Hukum Hooke, dapat diperoleh pula ungkapan gelombang tekanan:(Persamaan 15)Untuk gelombang berbentuk ,maka gelombang tekanan:(Persamaan 16)Dan gayanya:(Persamaan 17)Tampak dari persamaan (16) dan (17), bahwa atau dengan berbeda fase sebesar .

2.1.4 Gelombang Pada Zat Cair Gelombang bunyi memerlukan medium yang kompresif. Gelombang ini dapat merambat di dalam logam, karena logam kompresif secara elastis. Zat cair bersifat kompresif pula, hubungan antara gaya F dengan perubahan volume, seperti Hukum Hooke pada logam. Elemen zat cair setebal , yang berada pada suatu silinder dengan luas penampang A. Elemen zat cair ini berjarak x dari suatu titik acuan, dan rapat massanya . Ketika gelombang merambat, elemen zat cair ini mengalami deformasi. Perpindahan pada sisi kiri dan sisi kanan elemen tersebut masing masing dapat dinyatakan dengan dan , seperti pada gambar 4.

Gambar 4. Silinder zat cair yang dilalui gelombang

Hubungan antara tegangan dengan regangan dinyatakan dengan: (Persamaan 18)Persamaan gerak elemen volume zat cair adalah:

(Persamaan 19)Kemudian persamaan (19) dapat dituliskan dalam bentuk: (Persamaan 20)(Persamaan 21)Substitusi persamaan (21) kedalam persamaan (19), maka diperoleh persamaan gelombang di dalam zat cair:(Persamaan 22)Jelas dari persamaan (22) ini bahwa cepat rambat gelombang di dalam zat cair adalah: (Persamaan 23)2.2 Sifat-sifat Umum Gelombang BunyiDalammembicarakan topik akan gelombang bunyi, terlebih dahulu harus diketahui sifat-sifat umum dari gelombang bunyi tersebut diantaranya.a. Gelombang bunyi memerlukan medium dalam perambatannya Karena gelombang bunyi merupakan gelombang mekanik, maka dalam perambatannya bunyimemerlukan medium. Hal ini dapat dibuktikan saat dua orang astronout beradajauh dari bumi dan keadaan dalam pesawat dibuat hampa udara, astronout tersebuttidak dapat bercakap-cakap langsung tetapi menggunakan alat komunikasi sepertitelepon. Meskipun dua orang astronout tersebut berada dalam satu pesawat.b. Gelombang bunyi mengalami pemantulan (refleksi) Salah satu sifat gelombang adalah dapat dipantulkan sehingga gelombang bunyi juga dapatmengalami pemantulan. Hukum pemantulan gelombang: sudut datang = sudut pantul jugaberlaku pada gelombang bunyi. Hal ini dapat dibuktikan bahwa pemantulan bunyidalam ruang tertutup dapat menimbulkan gaung.Yaitu sebagian bunyi pantul bersamaan dengan bunyi asli sehingga bunyi asliterdengar tidak jelas. Untuk menghindari terjadinya gaung maka dalam bioskop,studio radio dan televisi, dan gedung konser musik dindingnya dilapisi zatperedam suara yang biasanya terbuat dari kain wol, kapas, gelas, karet, atau besi.c. Gelombang bunyi mengalami pembiasan (refraksi)Salah satusifat gelombang adalah mengalami pembiasan. Peristiwa pembiasan dalam kehidupansehari-hari misalnya, pada malam hari bunyi petir terdengar lebih keras daripadasiang hari. Hal ini disebabkan karena pada siang hari lapisan udara atas lebih dingin daripada dilapisan bawah. Karena cepat rambat bunyi pada suhudingin lebih kecil daripada suhu panas maka kecepatan bunyi dilapisan udaraatas lebih kecil daripada dilapisan bawah, yang berakibat medium lapisan ataslebih rapat dari medium lapisan bawah. Hal yang sebaliknya terjadi pada malamhari. Jadi pada siang hari bunyi petir merambat dari lapisan udara ataskelapisan udara bawah.

d. Gelombang bunyi mengalami pelenturan (difraksi)Gelombang bunyi sangat mudah mengalami difraksi karena gelombang bunyi diudara memiliki panjanggelombang dalam rentang sentimeter sampai beberapa meter. Seperti yang kitaketahui, bahwa gelombang yang lebih panjang akan lebih mudah didifraksikan.Peristiwa difraksi terjadi misalnya saat kita dapat mendengar suara mesin mobil ditikungan jalan walaupun kita belum melihat mobil tersebut karena terhalangoleh bangunan tinggi dipinggir tikungan.e. Gelombang bunyi mengalami perpaduan (interferensi)Gelombang bunyi mengalami gejala perpaduan gelombang atau interferensi, yang dibedakanmenjadi dua yaitu, interferensikonstruktif atau penguatan bunyi dan interferensidestruktif atau pelemahan bunyi. Misalnya waktu kita berada diantara duabuah loud-speaker dengan frekuensi dan amplitudo yang sama atau hampir samamaka kita akan mendengar bunyi yang keras dan lemah secara bergantian.

2.3 Gelombang Bunyi dalam Medium Gas/UdaraKita dapat mendengar bunyi karena adanya gangguan yang menjalar ke telinga kita. Karena gangguan ini, selaput gendang telinga kita bergetar dan getaran ini yang diubah menjadi denyut listrik yang dilaporkan ke otak kita lewat urat syaraf pendengaran. Bunyi dijalarkan sebagai gelombang mekanik longitudinal yang dapat menjalar dalam padat, cair, ataupun gas, namun dalam hal ini khusus dibahas gelombang bunyi dalam medium gas atau udara.Sumber dari gelombang bunyi atau gelombang sonik adalah benda yang bergetar pada frekuensi di dalam daerah pendengaran. Gelombang bunyi ini dapat dihasilkan oleh getaran tali atau semacamnya, oleh kolom udara yang bergetar, atau oleh pelat atau membran yang bergetar. Dalam keadaan bergetar, benda ini berganti-ganti merapatkan udara di sekitarnya pada waktu molekul udara bergerak ke depan, dan merenggangkan udara pada gerak ke arah belakang. Tumbukan antara molekul udara merupakan interaksi yang menjalarkan gangguan ini keluar dari sumber. Setelah masuk telinga, gelombang ini terdengar sebagai bunyi.Udara atau gas pada umumnya tidak dapat melawan perubahan bentuk. Karena itu di dalam medium gas ini tidak mungkin terjadi gelombang geser, shear waves, atau gelombang transversal. Namun demikian, medium ini memiliki respons terhadap kompresi volume. Untuk tekanan p tertentu, besarnya respons ini ditentukan oleh modulus elastis bulk, B, yang didefinisikan sebagai:(Persamaan 24)Atau dapat pula diungkapkan dalam bentuk :(Persamaan 25)Karena , sehingga dari persamaan (25) diatas jelas bahwa B0.2.3.1 Cepat Rambat Gelombang BunyiKita perhatikan elemen volum udara pada posisi x dan tebalnya x dari kolom udara berbentuk silinder seperti gambar 5. Dalam keadaan setimbang (gambar 5a) tekanan pada kedua sisi elemen volum udara sama besarnya. Setelah ada gangguan, tekanan pada kedua sisi berubah (gambar 5b).

Gambar 5.aUdara didalam silinder dalam keadaan setimbang

Gambar 5.bUdara didalam silinder dilalui gelombangDari gambar 5.b melalui hukum II Newton dapat dituliskan persamaan gerak elemen gas adalah:

(Persamaan 26)Gerak gelombang didalam gas bersifat adiabatik, sehingga:

Untuk mengetahui perubahan tekanan terhadap rapat massa, persamaan akhir ini didefernsialkan, diperoleh:

(Persamaan 27)

Maka dari persamaan (24) dan (27), diperoleh hubungan(Persamaan 28)Dalam perambatannya, berlaku kekekalam massa:

Dengan menguraikan ruas kanan kedalam deret Taylor untuk , maka persamaan terakhir menjadi:

Kemudian kita differensialkan terhadap x, dan dengan menerapkan sarat batas awal, diperoleh:(Persamaan 29)Dengan memperhatikan hubungan pada persamaan (28), persamaan (29) disubstitusikan ke dalam persamaan (27)(Persamaan 30)Maka persamaan (26) menjadi:(Persamaan 31)Dari persamaan (31) jelas bahwa cepat rambat gelombang bunyi dalam gelas adalah (Persamaan 32)Melalui persamaan (28) cepat rambat gelombang ini dapat pula dinyatakan sebagai fungsi tekanan.(Persamaan 33)

Atau : , dengan Untuk gas encer (dilute) berlaku hukum Gay-Lussac : , sehingga cepat rambat gelombang dapat dinyatakan sebagai fungsi temperatur sebagai berikut.(Persamaan 34)Atau : , dengan Dengan memperhatikan persamaan , , , dan , maka kita dapat menarik kesimpulan bahwa:(Persamaan 35)

2.3.2 Energi Dan Intensitas Gelombang BunyiDari persamaan (28) kita peroleh hubungan antara gelombang tekanan dan gelombang pergeseran sebagai berikut:(Persamaan 36)Daya atau arus energi gelombang bunyi:(Persamaan 37.a)(Persamaan 37.b)(Persamaan 37.c)Sehingga rapat arus energi atau intensitas gelombang bunyi:(Persamaan 38)Kita juga dapat mencari hubungan antara intensitas sebagai fungsi gelombang tekanan, melalui ungkapan impedansi gelombang sebagai berikut:

(Persamaan 39)Substitusi persamaan (36) ke dalam persamaan (38) dan dengan menggunakan hubungan pada persamaan (39), maka persamaan (38) menjadi:(Persamaan 40)(Persamaan 41)Intensitas gelombang bunyi sering dinyatakan dalam decibel (dB): , yang menyatakan tingkat relatif dan didefinisikan sebagai berikut:(Persamaan 42) (Persamaan 43)Dengan menyatakan intensitas acuan. Intensitas bunyi yang dapat didengar manusia berkisar antara 30 dB sampai -100 dB

2.4 Gelombang Permukaan AirDalam pembahasan gelombang pada permukaan air ini, kita batasi dengan menganggap didalam air berlaku sifat-sifat sebagai berikut:a. Non viskosViskositas, yang disebabkan oleh gesekan internal, diabaikan.b. Amplitudo gelombang relatif lebih kecil dibandingkan panjang gelombangnya.c. Gaya-gaya yang bekerja hanyalah gaya gravitasi dan tegangan permukaan.d. InkompresibelVolume tidak berubah karena perubahan tekanan, jadi rapat massanya konstan.Selain itu dipandang sebagai air ideal, dengan sifat-sifat:a. Berlaku hukum kekekalan massa:(Persamaan 44)Persamaan (44) mengungkapkan bahwa perubahan rapat massa (dalam volume terbatas) terhadap waktu, sama dengan arus v yang mengalir dari permukaan volume tersebut.Kemudian dari anggapan inkompresibel : , maka persamaan 1 menjadi: (Persamaan 45)Untuk memperoleh persamaan ini, kita subtitusikan hubungan:

Yang mengandung pengertian bahwa menyatakan perpindahan sebuah titik pada fluida dari kedudukan setimbangnya. Dari persamaan 2 tersebut, maka: konstan(Persamaan 46)b. Tidak ada gelembung (Persamaan 47)Dengan menerapkan teorema Gauss (divergensi) persamaan (47) dapat kita tuliskan menjadi:

(Persamaan 48)c. Tidak ada pusaran(Persamaan 49)Dengan menerapkan teorema Stokes (rotasi) persamaan (49) dapat kita tuliskan menjadi:(Persamaan 50)

(Persamaan 51)2.4.1 Penerapan Syarat BatasSekarang kita akan membahas kasus pada gelombang berdiri, untuk itu kita perhatikan bentuk gelombang berdiri sederhana seperti gambar 6. Gambar ini memperlihatkan penampang suatu tempat dengan panjang tak hingga, lebarnya L, dan berisi air dengan kedalaman h. Untuh mudahnya, kia ambil pusat sumbu x tepat dipermukaan air dalam keadaan setimbang, dan sumbu y tepat ditengah-tengah wadah.

Gambar 6. Penampang gelombang berdiri pada permukaan air

Syarat batas di x = 0 :y = 0, maka y mengandung faktor sin (kx).y = cos (t) sin (kx) f(y) (Persamaan 52)Syarat batas di x = :x= 0, maka y mengandung faktor cos (kx).x= cos (t) cos (kx) g(y) (Persamaan 53)dengan f(y) dan g(y) masing-masing menyatakan amplitudo gelombang berdiri sebagai fungsi dari y.Substitusi persamaan dan persamaan kedalam persamaan menghasilkan:(Persamaan 54)Substitusi persamaan (52) dan persamaan (53) kedalam persamaan (51) menghasilkan: (Persamaan 55)Dari kedua persamaan (54) dan (55) ini, kita dapat menentukan fungsi-fungsi f(y) dan g(y), untuk maksud terlebih dahulu persamaan (54) kita diferensialkan terhadap y.

(Persamaan 56)Kemudian persamaan (56) kita subtitusikan ke dalam persamaan (55):

(Persamaan 57)Solusi dari persamaan (57) ini adalah: (Persamaan 58)Syarat batas di y = - h : y = 0, maka f(-h) = 0

(Persamaan 59)Maka persamaan gelombang dalam arah x dan y pada persamaan (52) dan persamaan (53) menjadi:y = cos (t) sin (kx) f(y)(Persamaan 60)x = cos (t) cos (kx) g(y)(Persamaan 61)Sekarang kita tinjau kasus khusus sebagai berikut:a. Bila h>>, makay = A ekycos (t) sin (kx)(Persamaan 62)x= A eky cos (t) cos (kx)(Persamaan 63)Pada keadaan ini disebut gelombang air yang dalam.b. Bila h>>, makay = 2Ak (y + h) cos (t) sin (kx)(Persamaan 64)x = 2A cos (t) cos (kx)(Persamaan 65)Persamaan (65) dan (64) ini diperoleh dengan mengekspansi suku-suku didalam tanda kurung kurawal pada persamaan (60) dan (61), ke dalam deret Taylor.2.4.2 Hubungan Dispersi Gelombang Permukaan Air Sekarang kita akan mencari hubungan dispersi pada gelombang permukaan air, yakni hubungan antara frekuensi sudut dengan bilangan gelombang k. Untuk maksud tersebut, tinjau elemen permukaan air seperti ditunjukkan pada gambar 7.Melalui hukum Newton, dari gambar ini kita dapat tuliskan persamaan gerak elemen air ini sebagai berikut:

Dari hukum hidrostatika, kita mempunyai hubungan:

Sehingga kita dapat menuliskan:

(Persamaan 66)

Gambar 7. Elemen air dengan gelombang di permukaannyaKemudian persamaan (60) dan (61) kita substitusikan ke dalam persamaan (62), kita peroleh:

Syarat batas di y = 0, maka:

Dari persamaan terakhir, diperoleh hubungan dispersi: (Persamaan 63)2.4.3 Gelombang Gravitasi dan Gelombang RiakDari persamaan (3.66) diatas, dapat ditinjau beberapa kasus khusus sebagai berikut:a. Bila h >>, maka = 0, sehingga persamaan (63) menjadi:

atau: (Persamaan 64)Gelombang ini disebut dengan gelombang gravitasi.Dari persamaan (64) ini tampak bahwa cepat rambat gelombang bergantung pada panjang gelombang , jadi gelombang gravitasi bersifat dispersif.b. Bila h dan efek tegangan permukaan tidak diabaikan, maka , sehingga persamaan (67) menjadi

atau(Persamaan 68)

BAB IIIPENUTUP

3.1 KesimpulanAdapun kesimpulan dari makalah ini adalah sebagai berikut.3.1.1 Gelombang dalam medium elastik dalam pengertian bahwa bila ada gaya luar, medium tersebut mampu mengembang atau memampat, dan setelah gaya luar dihilangkan, medium mampu mengembalikan atau memulihkan keadaanya seperti semula. Hal ini dapat ditemui dalam gelombang pada pegas, gelombang pada tali, gelombang pada batang logam, gelombang pada zat cair.3.1.2 Sifat-sifat umum dari gelombang bunyi tersebut diantaranya : Gelombang bunyi memerlukan medium dalam perambatannya, 2. Gelombang bunyi mengalami pemantulan (refleksi), 3. Gelombang bunyi mengalami pembiasan (refraksi), 4. Gelombang bunyi mengalami pelenturan (difraksi), 5. Gelombang bunyi mengalami perpaduan (interferensi). 3.1.3 Bunyi dapat merambat dalam berbagai medium, khususnya udara. Sumber dari gelombang bunyi atau gelombang sonik adalah benda yang bergetar pada frekuensi di dalam daerah pendengaran.3.1.4 Gelombang pada permukaan air berlaku sifat-sifat sebagai berikut: 1. Non viskos, Viskositas yang disebabkan oleh gesekan internal, diabaikan. 2. Amplitudo gelombang relatif lebih kecil dibandingkan panjang gelombangnya. 3. Gaya-gaya yang bekerja hanyalah gaya gravitasi dan tegangan permukaan. Dan 4. Inkompresibel, Volume tidak berubah karena perubahan tekanan, jadi rapat massanya konstan.3.2 Saran Melalui penulisan makalah ini, adapun saran yang dapat diberikan adalah sebagai mahasiswa yang merupakan calon pendidik nantinya diharapkan dapat memahami materi terkait dengan konsep dinamika gelombang sehingga dapat membantu dalam menerapakkannya dalam kehidupan sehari-hari.DAFTAR PUSTAKAAnonim. 2011. Sifat-Sifat Umum Gelombang Bunyi. Tersedia pada http://kuliahitukeren.blogspot.com/2011/06/sifat-sifat-umum-dari-gelombang-bunyi.html. Diunduh tanggal 24 Maret 2015.Anonim.2011.Gelombang Bunyi. Tersedia pada http://vickygelombang-bunyi.blogspot.com/. Diunduh tanggal 24 Maret 2015.Suardana, I Kade. 2002. Gelombang dan Optik (Bagian Gelombang Mekanik). IKIPN Singaraja (Buku Ajar).Sutrisno. 1979. Fisika Dasar Gelombang dan Optik. Bandung : ITB.

Dinamika Gelombang 1