GELOMBANG

Pengertian Gelombang.Gelombang dapat diartikan sebagai gejala merambatanya suatu getaran di dalam suatu medium. Medium adalah sekumpulan benda yang sling berinteraksi dimana gangguan itu menjalar. Rambatan dari usikan itu merupkan rambatan energi. Rambatan energi ini tidak disertai perpindahan yang permanen dari meteri-materi medium.

Berdasarkan arah getarannya, gelombang dibagi dua:a. Gelombang tranversal

Gelombang yang arah getaranya tegak lurus arah rambat usikan.Cirinya adalah tampak adanya bukit dan lembah. Gelombang ini timbul karena menentang perubahan bentuk dan terjadi pada benda padat.Satu bukit – satu lembah = satu panjang gelombangSimpul ke simpul = setengah panjang gelombangPerut ke perut = setengah panjang gelombangSimpul ke perut = seperempat panjang gelombang

b. Gelombang longitudinalGelombang yang arah getarnya searah dengan arah usikan atau rambatannyaCirinya adalah tampak adanya rapatan dan renggangan. Gelombang ini timbul karena menentang perubahan volume dan terjadi pada gas atau udara.Rapatan ke rapatan = satu panjang gelombangRenggangan ke renggangan = satu panjang gelombangRenggangan ke rapatan = setengah panjang gelombang

Untuk semua jenis gelombang berlaku persamaan dasar yang menunjukan hubungan

antara cepat rambat (v) frekuensi dan panjang gelombang yaitu : v = λ.f atau. .

Persamaan Gelombang berjalanJika ujung suatu tali digetarkan dengan arah ke atas dan ke bawah terus menerus maka akan terjadi gelombang yang merambat sepanjang tali ke kanan. Untuk menentukan besar simpangan (y) adalah :

Tanda akan positif jika gelombang berjalan dari kanan ke kiri dan bertanda negative jika gelombang berjalan dari kiri ke kanan.

Persamaan kecepatannya

Persamaan percepatannya

Tanda (-) arahnya berlawanan dengan arah gerak gelombang.

Fase dititik P adalah :

Gelombang Stasioner.

1

1

Gelombang stasioner (berdiri/ tegak/ diam) adalah gelombang sebagai hasil super posisi dari dua gelombang yang menjalar pada suatu medium yang sama tetapi arahnya berlawanan, bias terjadi pada gelombang transversal dan longitudinal.

Pemantulan pada ujung bebas.Jika ujung bebas, maka gelombang pantulnya tidak mengalami perubahan fasePada ujung bebas terjadi perutPersamaannya.

Persamaan di atas merupakan persamaan getaran selaras dengan amplitude

Letak simpul jika Ap = 0, maka

Letak perut jika Ap = 1, maka . Dengan n = 0, 1, 2, 3… .

Pemantulan pada ujung tetap.Jika ujung tali terikat, maka gelombang pantulnya akan mengalami perubahan sebesar ½Pada ujung terikat selalu terjadi simpul.Persamaan.

Dengan amplitude sebesar

Cepat rambat gelombang

Cepat rambat gelombang transversal pada dawai.Orang yang pertama kali menyelidikinya adalah Melde.Percobaan MeldeKecepatan mermbat gelombang transversal pada dawai berbanding :

- lurus dengan akar gaya tegangan dawai- lurus dengan akar panjang dawai - terbalik dengan akar massa dawai

atau dengan

Cepat rambat gelombang longitudinal pada gas.Menurut Laplace cepat rambat bunyhi dalam gas dirumuskan :

Dimana, P = tekanan = massa jenis gas = konstanta Laplace

Bila diingat atau dan mengingat persamaan gas ideal

PV = nRT atau P = , bila disubtitusikan dalam persamaan diatas maka akan

didapatkan :

2

2

Jadi kecepatan rambat gelombang bunyi pada gas tergantung dari suhu gas dan jenis gas, tidak tergantung pada tekanan dan massa jenis gas.

Cepat rambat gelombang longitudinal dalam zat padat.

dengan E = modulus young dan = massa jenis zat padat

Cepat rambat gelombang longitudinal dalam air.

dengan B = modulus Bulk ( N/m2 )

BunyiSumber bunyi adalah sesuatu yang bergetarNada : sumber bunyi yang teratur frekuensinyaDesah : sumber bunyi yang tidak teratur frekuensinyaAmplitude : mempengaruhi keras lemagnya bunyiFrekuensi : mempengaruhi tinggi rendahnya bunyiTimbre : dua suara atau lebih yang frekuensinya sama tetapi kedengarannya berbedaGaung ; pantulan bunyi yang datangnya sebelum bunyi asal diucapkan sehingga kedengarannya tidak jelasGema : pantulan bunyi yang datangnya sesudah selesai bunyi asal diucapkan.

Hukum MerseneFrekuensi nada dari seutas dawai:

- berbending terbalik dengan panjang dawai- berbanding terbalik dengan akar massa dawai tiap satuan panjang- sebanding dengan akar tegangan dawai

Getaran DawaiNada dasar pada dawai akan terbentuk setengah panjang gelombang.

dimana n = m1, 2, 3 dst dengan nilai perbandingan

fo : f1 : f3 : … = 1: 2: 3 : … dengan n = 1 adalah nada dasar

Getaran pada kolom udara ( pipa organa)- pipa organa terbukaPada pipa organa terbuka pada ujungnya selalu terjadi perut.Nada dasarnya akan terbentuk setengah panjang gelombangPersamaannya sama dengan getarn pada dawaiHukum Bernoulli : pada pipa organa terbuka perbandingan nada dasar terhadap nada-nada diatasnya merupakan bilangan asli.- pipa organa tertutupPada pipa organa tertutup pada ujung yang tertutup selalu terjadi simpul.Nada dasarnya akan terbentuk seperempat panjang gelombang

dengan n = 1, 3, 5 … . dengan n = 1 adalah nada dasar.

3

3

Resonansi.Resonansi adalah ikut bergetarnya suatu benda karma benda lain yang bergetar.Syaratnya adalah frekuensi kedua benda yang bergetar harus samaUntuk mengukur cepat rambat bunyi di udara dapat digunakan dengan percobaan resonansi.

Saat terjadi resonansi pertama , panjang kolom udaranya

Saat terjadi resonansi ke dua, panjang kolom udaranya

Maka

Saat resonansi I ke resonansi II air yang dikeluarkan adalah :

dengan A luas penampang.

LayanganLayangan adalah interferensi 2 getaran tungal yang memunyai perbedaan frekuensi sedikit.Jumlah layangan tiap detik (Δf)

Δf = f2 – f1

Effek Doppler

- Bila frekuensi sumber bunyi yang terdengar sama dengan frekuensi sumber bunyinya bila tidak ada gerakan relative pendengar atau sumber bunyinya.

- Bila gerakan relative itu ada, frekuensi bunyi yang terdengar berbeda dengan frekuensi sumber bunyi. Effek ini dinamakan effek Doppler

Dimana : fp = frekuensi pendengarfs = frekuensi sumberv = kecepatan bunyi udaravp = kecepatan pendengarvs = kecepatan sumber

Perjanjian tanda.1. P di kiri dan S di kanan

- bila P dan S bergerak ke kanan maka vp dan vs bertanda positif (+)- bila P dan S bergerak ke kiri maka vp dan vs bertanda negative (-)

2. P di kanan dan S di kiri- bila P dan S bergerak ke kanan maka vp dan vs bertanda negative (-)- bila P dan S bergerak ke kiri maka vp dan vs bertanda positif (+)

Energi BunyiEnergi pada gelombang

Dipandang dari sudut geometri bahwa yang merambat itu adalah bentuk gelombang, tetapi dipandang dari sudut fisis yang drambatkan gelombang adalah energi.Cirri khas penjalaran energi melalui gelombang adalah penjalaran energi tidak disertai adanya perpindahan medium

4

4

Menghitung energi yang dipindahkan oleh gelombang dalam satuan waktu berarti menghitung daya yang dibawa oleh gelombang karena energi tiap satuan waktu adalah daya.Besarnya energi total adalah : E = ½ mω2A2 = 2π2mf2A2

Dengan E = energi gelombang ( J)A = amplitude ( m)ω = frekuensi sudut ( rad/s)F = frekuensi ( Hz)

Intensitas bunyi.Intensitas bunyi adalah jumlah energi bunyi yang tiap detiknya menembus tegak lurus suatu bidang persatuan bidang tersebut.

Intensitas gelombang sferis (bola)- gelombang sferis mempunyai permukaan gelombang beupa permukaan bola- pada waktu permukaan gelombang mengembang dari titik 1 ke titik 2 maka

luas permukaan bola berubah dari menjadi .- Jika diasumsikan tidak ada kehilangan energi selama penjalaran, maka daya

yang dipindahkan juga tetap besarnya, maka :

P1 = P2

I1 : I2 =

Batas Pendengaran.Intensitas terkecil yang msih dapat menimbulkan rangsangan pendengaran pada telinga umumnya sebesar 10-16 watt/cm2 atau 10-12 watt/m2 pada frekuensi 1000 Hz. Harga ini dinamakan ambang pendengaran.Intensitas terbesar yang masih dapat diterima telinga normal manusia tanpa rasa sakit sebesar 10-4/cm2.

Taraf intensitas bunyi (TI)Taraf intensitas bunyi adalah perbedaan dalam taraf intensitas bunyi dari dua bunyi, yang logaritma-logaritma dari intensitas bunyinya berbeda satu satuan.

sat bell (B) atau

sat desibell (dB)

1B = 10 dB.Kalau ada n buah benda berbunyi bareng maka TI nya adalah

TIn = TI1 + 10 log n

5

5

6

6