GELOMBANG
description
Transcript of GELOMBANG
KLASIFIKASI GELOMBANG
Gelombang menurut arah perambatannya:Gelombang LongitudinalGelombang TransversalGelombang menurut kebutuhan medium dalam perambatannya:Gelombang MekanikGelombang Elektromagnetik
KLASIFIKASI GELOMBANG
Gelombang Longitudinal Gelombang dengan arah gangguan sejajar dengan arah
penjalarannya.
Contoh : gelombang bunyi, gelombang bunyi ini analog dengan pulsa longitudinal dalam
suatu pegas vertikal di bawah tegangan dibuat berosilasi ke atas dan ke bawah disebuah ujung, maka sebuah gelombang longitudinal berjalan sepanjang pegas tersebut ,koil – koil pada pegas tersebut bergetar bolak –balik di dalam arah di dalam mana gangguan berjalan sepanjang pegas.
KLASIFIKASI GELOMBANG
Gelombang Transversal Gelombang transversal adalah gelombang dengan
gangguan yang tegak lurus arah penjalaran.
Contoh: gelombang cahaya dimana gelombang listrik dan gelombang medan magnetnya tegak lurus kepada arah penjalarannya.
KLASIFIKASI GELOMBANG
Transversal vs longitudinal
Gelombang Transversal: Perpindahan medium Arah jalar gelombang
Gelombang Longitudinal: Perpindahan medium Arah jalar gelombang
Sifat gelombang
Amplitudo: Perpindahan maksimum A dari sebuah titik pada gelombang.
Panjang gelombang
Amplitudo A
A
Perioda: Waktu T dari sebuah titik pada gelombang untuk melakukan satu osilasi secara komplit.
Sifat gelombang
f = 1/T : Frekuensi, jumlah perioda per detik (Hertz, Hz)
= vT v = T = f
+A
-A+A
-A+A
-A
-A
+A
+A
-A
y
0t
4Tt
42Tt
43Tt
Tt
x
x
x
x
x
Laju: Gelombang bergerak satu panjang gelombang dalam satu perioda T atau panjang gelombang yang terjadi setiap satu satuan waktu
KLASIFIKASI GELOMBANG
Gelombang Mekanik Gelombang mekanik adalah gelombang yang memerlukan
medium tempat merambat.
Contoh gelombang mekanik gelombang pada tali, gelombang bunyi.
GELOMBANG PADA TALI ATAU KAWAT
L
Tc
C = kecepatan gelombangT = tegangan tali [N]L = rapat massa per satuan panjang [kg/m]
KLASIFIKASI GELOMBANG
Gelombang Mekanik
Contoh Sebuah kapal melempar sauh pada suatu lokasi dan
diombang-ambingkan gelombang naik dan turun. Jika jarak antara puncak gelombang adalah 20 meter dan laju gelombang 5 m/s, berapa lama waktu t yang dibutuhkan kapal untuk bergerak dari puncak ke dasar lembah gelombang? t
t + t
Diketahui v = / T, maka T = / v. Jika = 20 m dan v = 5 m/s, maka T = 4 sec
Waktu tempuh dari puncak ke lembah adalah setengah perioda, jadi t = 2 sec
Laju bunyi di udara sedikit lebih besar dari 300 m/s, dan laju cahaya di udara kira-kira 300,000,000 m/s.
Misal kita membuat gelombang bunyi dan gelombang cahaya yang keduanya memiliki panjang gelombang 3 m. Berapa rasio frekuensi gelombang cahaya terhadap
gelombang bunyi?
Contoh
Diketahui v = / T = f (karena f = 1 / T )
Jadi f v
Karena sama untuk kedua gelombang, maka
1,000,000vv
ff
sound
light
sound
light
Solusi
Berapakah frekuensi tersebut?
f v 300 m s3m
100 Hz
Untuk bunyi dengan = 3m :
f v 3 10 m s3m
100 MHz8
Untuk cahaya dengan = 3m :
(radio FM)
Contoh …
Panjang gelombang microwave yang dihasilkan oleh oven microwave kira-kira 3 cm. Berapa frekuensi yang dihasilkan gelombang ini yang menyebabkan molekul air makanan anda bervibrasi?
Contoh
34
1 GHz = 109 siklus/secLaju cahaya c = 3x108 m/s
Ingat v = f.
f v 3 10 m s.03m
10 Hz 10GHz8
10
H H
O
Membuat molekul air bergoyangMembuat molekul air bergoyang
Fungsi Gelombang
y(x,t) = Asin(kx-t)A: amplitudo
kx-t : fasa
k: bilangan gelombang
k 2
Jika ∆x=, fasa bertambah 2
: frekuensi angular(2 rads = 360°)
2T2f
Jika ∆t=T, fasa bertambah 2
• Kita menggunakan fungsi sinusoid untuk menggambarkan berbagai gelombang
(a) k = 60 cm-1, T=0.2 s, zm=3.0 mm
z(y,t)=zmsin(ky-t) = 2/T = 2/0.2 s =10s-1
z(y, t)=(3.0mm)sin[(60 cm-1)y -(10s-1)t]
(a) Tuliskan persamaan yang gelombang sinusoidal transversal yang menjalar pada tali dalam arah y dengan bilangan gelombang 60 cm-1, perioda 0.20 s, dan amplitudo 3.0 mm. Ambil arah z sebagai arah transversal. (b) Berapa laju transversal maksimum dari titik pada tali?
Contoh
uz z(y,t)t
zm cos ky t
zm sin 2 (ky t)
(b) Laju
uz,max= zm = 94 mm/s
SoalGelombang sinusoidal dengan frekuensi 500 Hz menjalar dengan laju 350 m/s. (a) Berapa jarak dua titik yang berbeda fasa /3 rad? (b) Berapa beda fasa antara dua pergeseran pada suatu titik dengan perbedaan waktu 1.00 ms ?
f = 500Hz, v=350 mm/s
x, t kx t(a) Fasa
2, 2fx t x tfv
2k
v fk
2 f
2f
vx
x v
2f
350m/s2 500Hz
30.117 m
y(x,t) = Asin(kx-t)
(b) 32 2 500 Hz (1.00 10 ) rad.f t
Soal Pada sebuah kawat, yang mempunyai rapat massa persatuan panjang sebesar 30 gram/m dan mendapat tegangan sebesar 120 N, merambat sebuah gelombang dengan amplituda 10 mm dan frekuensi sebesar 5 Hz.a). Tentukan kecepatan gelombangnyab). Hitung simpangan dan kecepatan partikelnya pada x = 0,5 m dan t = 3 detik
KLASIFIKASI GELOMBANG
Gelombang Elektromagnetik Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang
energi dan momentumnya dibawa oleh medan listrik (E) dan medan magnet (B) yang dapat menjalar melalui vakum atau tanpa membutuhkan medium dalam perambatan gelombangnya.
Sumber gelombang elektromagnetik : Osilasi listrik. Sinar matahari menghasilkan sinar infra merah. Lampu merkuri menghasilkan ultra violet. Inti atom yang tidak stabil menghasilkan sinar gamma.
SIFAT GELOMBANG
REFLEKSI (PEMANTULAN) Menurut Hukum Snellius, gelombang datang, gelombang pantul,
dan garis normal berada pada satu bidang dan sudut datang akan sama dengan sudut pantul, seperti tampak pada gambar berikut:
SIFAT GELOMBANG
REFRAKSI (PEMBIASAN) Pembiasan gelombang adalah pembelokan arah lintasan
gelombang setelah melewati bidang batas antara dua medium yang berbeda
SIFAT GELOMBANG
INTERFERENSI Interferensi gelombang akan terjadi pada dua buah gelombang
yang koheren
SIFAT GELOMBANG
DIFRAKSI Peristiwa difraksi atau lenturan dapat terjadi jika sebuah
gelombang melewati sebuah penghalang atau melewati sebuah celah sempit.
SIFAT GELOMBANG
DISPERSI Dispersi adalah penyebaran bentuk gelombang ketika merambat
melalui suatu medium.
Fluktuasi tekanan akustik = p
p = P - Po
p = tekanan akustik [Pa]P = tekanan udara sesaat [Pa]Po = tekanan udara kesetimbangan [Pa]Po = 1 atm. = 1.013x105
Pa 105 Pa
GELOMBANG SUARA
SATUAN DESIBEL [dB]
refpplog20dB
pref = tekanan akustik acuan =20 Pa = 20x10-6 Pa = batas ambang telinga manusia (0 dB)
GELOMBANG SUARA
CONTOH-CONTOH SKALA DESIBELType of sound sources Level [dB]Threshold of hearing 0 Rustle of leaves 10 Whisper (at 1 m ) 20City street, no traffic 30 Office, classroom 40 Normal conversation (at 1 m) 50 Jackhammer (at 1 m) 60 Rock group 110 Threshold of pain 120 Jet engine (at 50 m) 130 Saturn rocket (at 50 m) 200
ANALOGI AKUSTIK - LISTRIKLISTRIK AKUSTIKV =Tegangan [Volt]
p =Tekanan akustik [Pa]
I = Arus [Ampere] v =Kecepatan partikel [m/s]Z = impedansi [Ohm]
Z = impedansi = c [Rayl]
= rapat massa [kg/m3]c = kecepatan gelombang [m/s]
W = [Watt] I = Intensitas [W/m2]
Sumber bunyi & pendengar diam
Mobil van dalam keadaan diam
Suara mesin terdengar pada pola titik nada yang tetap
Efek Doppler
Sumber bunyi mendekati pendengar
Mobil van mendekati pendengarPola titik nada mesin meningkat
vv
fvv
vfvf
fvv
fv
ss
ss
1''
'
00
00
v = kecepatan bunyivs = kecepatan
sumber= panjang gel. Awalf0 = frekuensi awal
Sumber bunyi mendekati pendengar…
Mobil van mendekati pendengar
Cahaya dari mobil van terlihat “bluer”
S
cc
D
Frekuensi sumber = f
Panjang gelombang =
= c TPerioda gelombang = T
c = f
Efek Doppler
5 T
4 T
3 T
2 T
T
S = sumberD = detektor
c
c t
c + VD
VD
VD t
SUMBER DIAM DAN DETEKTOR BERGERAK
Panjang gelombang tetapKecepatan berubahJumlah gelombang
tVtc D
cVcf
fcVcVc
t
tVct
'f DDD
D
cVcff D'
SUMBER BERGERAK DAN
DETEKTOR DIAM
VS
’
Panjang gelombang berubah
TVcT S'
TVcTccf
S
''
SVc
cff '
SVccff
'
SUMBER DAN DETEKTOR BERGERAK
S
D
VcVcff
'
+ Detektor mendekati sumber- Detektor menjauhi sumber
- Sumber mendekati detektor
+ Sumber menjahui detektor
Sebuah ambulan menyusul seorang pembalap sepeda sambil membunyikan sirine dengan frekuensi 1600 Hz. Setelah dilewati oleh ambulan pembalap sepeda tadi mendengarkan sirine dengan frekuensi sebesar 1590 Hz. Hitung kecepatan dari ambulan bila kecepatan dari sepeda adalah 8,78 km/jam.
Soal
S
P
VcVcf'f
Jawab :
Sumber (ambulan) bergerak menjauhi dan detektor (pembalap sepeda) bergerak mendekati
s/m44,236001000)78,8(VP
jam/km6,1610003600613,4VS
s/m343c
c)Vc('f
fV PS s/m613,4343)44,2343(15901600VS
SoalSeekor kelelawar yang sedang terbang dengan kecepatan Vk akan memancarkan gelombang akustik berfrekuensi tinggi (ultrasonik). Bila gelombang ultrasonik ini menemui seekor mangsanya yang juga sedang bergerak dengan kecepatan Vm, maka gelombang tersebut akan dipantulkan kembali dan diterima oleh kelelawar. Frekuensi yang dipancarkan dapat diubah-ubah dan biasanya kelelawar akan memancarkan gelombang ultrasonik dengan frekuensi tertentu sedemikian rupa sehingga frekuensi yang diterimanya fkt adalah sebesar 83 kHz, yaitu frekuensi yang telinganya mendengar paling baik (sensitif). Bila kelelawar dan mangsanya saling mendekat dengan kecepatan masing-masing adalah 9 m/s dan 8 m/s,
a). Tentukan frekuensi yang didengar oleh mangsanya (fm)b). Tentukan frekuensi yang dipancarkan oleh kelelawar (fkp)
Sebuah kapal selam Perancis dan sebuah kapal selam Amerika bergerak saling mendekati dengan kecepatan masing-masing sebesar 50 km/jam dan 70 km/jam seperti terlihat pada gambar di bawah ini. Kapal selam Perancis mengirimkan sinyal sonar (gelombang suara di dalam air laut) berfrekuensi 1000 Hz. Bila ternyata terdapat pergeseran frekuensi sebesar 4,5 % pada sinyal sonar yang diterima kembali, tentukan kecepatan gelombang suara di dalam air laut.
Soal
70c50c
50c70c045,1
10001045
f''f
)70c)(50c()70c)(50c(045,1
05,157c4,245c045,0 2
50c70cf'f
70c50c'f''f
jam/km6,1514c