GETARAN GETARAN DAN DAN

GELOMBANGELOMBANGG

Kompetensi DasarKompetensi Dasar

Menentukan besaran-besaran Menentukan besaran-besaran frekuensi, amplituda, perioda, dan frekuensi, amplituda, perioda, dan energi pada getaran harmonisenergi pada getaran harmonis

Menentukan besaran-besaran Menentukan besaran-besaran frekuensi, amplitudo, perioda, frekuensi, amplitudo, perioda, panjang gelombang, kecepatan panjang gelombang, kecepatan gelombang pada gelombang gelombang pada gelombang mekanikmekanik

Gerak KipasAyunan

Getaran (Osilasi) : Gerakan berulang pada lintasan yang sama secara periodik

Gelombang dihasilkan oleh getaran

Gelombang bunyi

Gelombang air

Gelombang tali

Gelombang laut

GERAK HARMONIK GERAK HARMONIK SEDERHANASEDERHANA

Ketika massa diujung Ketika massa diujung pegas ditarik dengan pegas ditarik dengan gaya F = kx gaya F = kx

(k = konstanta pegas)(k = konstanta pegas) Akan ada gaya pulih Akan ada gaya pulih

(restoring force) yang (restoring force) yang besarnya:besarnya:F = - k xF = - k x

Simpangan (x) : posisi benda terhadap titik setimbang

Amplitudo (A) : simpangan maksimum

Periode (T) : waktu yang diperlukan untuk menempuh satu getaran penuh

Frekuensi (f) : banyak getaran yang dilakukan tiap satuan waktu

Beberapa Besaran dalam GHS

m

k

Tf

ππω

22

fT

1

Tf

1

Energi GHSEnergi GHS

ETotal = ½ mv2 + ½ kx2

Pada

x = A ETotal = ½ kA2

x = O ETotal = ½ mv2max

Energi total benda pada gerak harmonik sederhana sebanding dengan amplitudo kuadrat

Contoh SoalContoh SoalSebuah balok bermassa 0,25 kg berada pada permukaan yang Sebuah balok bermassa 0,25 kg berada pada permukaan yang licin terhubungkan dengan pegas (k= 180 N/m). Jika pegas licin terhubungkan dengan pegas (k= 180 N/m). Jika pegas ditarik sejauh 15 cm dari posisi kestimbangan dan kemudian ditarik sejauh 15 cm dari posisi kestimbangan dan kemudian dilepaskan. dilepaskan. a. a. tentukan energi total sistem.tentukan energi total sistem.b. b. tentukan kecepatan balok ketika berada di titik tentukan kecepatan balok ketika berada di titik

kesetimbangan.kesetimbangan.

a. Energi Total = ½ kA2 = ½ (180 N/m) (0.15 m)2 = 2.025 J

b. Di titik kesetimbangan energi kinetik maksimum sehingga

m/s 4m/s

25.0

222

2

1 2

m

Ev

Emv

totalmaks

totalmaks

JawabDik : k = 180 N/m A= 0.15 m m= 0,25 kgDit : a. Etotal ? B. Vmaks ?

Persamaan Gerak Persamaan Gerak Harmonik SederhanaHarmonik Sederhana

= kecepatan angular (rad/s)

= 2f =T

2

ω

ωcosω

ωsinω

ωcos

max

2

Av

tAa

tAv

tAx

Getaran TeredamGetaran Teredam Amplitudo semua pegas atau pendulum yang berayun pada kenyataannya perlahan-lahan berkurang terhadap waktu

piston

Silinder oli

Oli

Batangpiston

Getaran PaksaGetaran Paksa

Pada getaran yang dipaksakan, amplitudo getaran bergantung pada perbedaan frekuensi alami benda (fo) dan frekuensi eksternal (f) dan mencapai maksimum ketika f = fo.

Efek Resonansi

Contoh resonansi

Hancurnya kristal karena suara

GelombangGelombang

Gelombang :Gelombang : Getaran / Getaran /

gangguan / gangguan / energi yang energi yang menjalar.menjalar.

Beberapa karakteristik Beberapa karakteristik khusus gelombangkhusus gelombang

Jika melewati batas antara dua Jika melewati batas antara dua medium akan mengalami medium akan mengalami pemantulan dan pembiasanpemantulan dan pembiasan

Jika dua gelombang bertemu dia Jika dua gelombang bertemu dia mengalami interferensimengalami interferensi

Jika melewati suatu halangan Jika melewati suatu halangan (misalnya celah sempit) dia akan (misalnya celah sempit) dia akan mengalami difraksi (lenturan)mengalami difraksi (lenturan)

AA = Amplitudo = Amplitudo

kk = 2 = 2 / / ( ( kk = bilangan = bilangan gelombang)gelombang)

= Panjang gelombang= Panjang gelombang = 2 = 2 f = Frekuensi anguler f = Frekuensi anguler

fv

Persamaan penjalaran gelombang

y = A sin (kx ± t)

Kecepatan gelombang

ContohContoh11. . Persamaan gelombang yang merambat Persamaan gelombang yang merambat

pada tali dinyatakan sebagai : y (x,t) = pada tali dinyatakan sebagai : y (x,t) = 0,033 Sin (2,2 x – 3,5 t). Jika y dan x 0,033 Sin (2,2 x – 3,5 t). Jika y dan x dinydinyaatakan di dalam satuan meter, maka takan di dalam satuan meter, maka hitunglah : hitunglah :

a)a) Amplitudo sumber getar Amplitudo sumber getar

b)b) PPanjang gelombang yang terjadi anjang gelombang yang terjadi

c)c) FFrekuensi sumber penggetar rekuensi sumber penggetar

d)d) Perioda gelombang yang merambat Perioda gelombang yang merambat

e)e) Kecepatan rambat gelombang Kecepatan rambat gelombang

PenyelesaianPenyelesaian

Dari persamaan umum : y (x,t) = A Sin ( k x – t ) = A Sin ( k x – k t ) maka :

a. Persamaan y (x,t) = 0,033 Sin (2,2 x – 3,5 t) akan memberi Amplitudo A sebesar 0,033 m

b. Dari persamaan y (x,t) = A Sin ( k x – t) dan y (x,t) = 0,033 Sin (2,2 x – 3,5 t) diperoleh nilai k = 2,2 m-1 sehingga atau

c. Dari . Nilai diperoleh dari persamaan : y (x,t) = A Sin ( k x – t ) dan y (x,t) = 0,033 Sin (2,2 x – 3,5 t). maka frekuensi sumber penggetar sebesar 0,57 Hz.

d. Perioda gelombang T = 1/f = 1/ 0,57 = 1,79 s e. Kecepatan rambat gelombang : v = f = (2,86 m)(0,57 s-1 ) =

1,63 m/s

v

2

v

f2k

m86,2m2,2

2

k

21

Hz57,02

5,3

2ff2

T

2

Tipe Tipe GelombangGelombang1. Gelombang transversal : 1. Gelombang transversal :

arah gerak medium arah gerak medium arah gerak gelombang.arah gerak gelombang.

Contoh : gelombang taliContoh : gelombang tali

2.2. Gelombang longitudinal : Gelombang longitudinal : Arah gerak medium // arah gerak Arah gerak medium // arah gerak gelombang.gelombang.

Contoh : gelombang bunyi, gelombang Contoh : gelombang bunyi, gelombang pada pegas.pada pegas.

BunyiBunyi

Sumber bunyi : Getaran /vibrasiSumber bunyi : Getaran /vibrasi Infrasonic : < 20 hertzInfrasonic : < 20 hertz Audiosonic : 20 – 20.000 hertzAudiosonic : 20 – 20.000 hertz Ultrasonic : > 20.000 hertzUltrasonic : > 20.000 hertz

Intensitas yang dapat didengar : Intensitas yang dapat didengar :

1010-12-12 1 W/m2 1 W/m2

I = Intensitas Sumber (Wm-2)

Io = Intensitas ambang (Wm-2)

= 10-12 W/m2

TI = taraf intensitas bunyi atau intensitas relatif (dB)

Taraf Intensitas Bunyi logaritma perbandingan antara intensitas bunyi (I) dengan intensitas ambang pendengaran (Io):

0

log10I

ITI

TI pada jarak r dari sumber bunyi jika taraf intensitas TI pada jarak r dari sumber bunyi jika taraf intensitas bunyi pada jarak rbunyi pada jarak r11 dan r dan r22 dari sumber berturut-turut TI dari sumber berturut-turut TI11 dan TIdan TI22, maka persamaan menyatakan hubungannya:, maka persamaan menyatakan hubungannya:

Contoh : Sebuah jet menimbulkan bunyi 140 dB, pada jarak 100 m. Berapakah taraf intensitasnya pada jarak 10 km?  Jawab: Pada jarak r1 = 100 m = 102 m TI1 =140 dB Pada jarak r2 = 10 km = 104

m TI2 = …..?TI2 dapat dihitung dengan rumus:

2

4

22

2

112 10

10log140log10

r

rTITI = 140+10

log 10-4

TI2 = 140 + 10 (-4) = 100 dB.

2

2

112 log10

r

rTITI

Efek DopplerEfek Doppler

s

s

p

pf

vv

vvf

Fenomena Frekuensi (f’) yang didengar berbeda dengan frekuensi sumber (f) ketika sumber dan atau pendengar bergerak

Tanda atas ketika mendekat dan tanda bawah ketika menjauhvp = kecepatan pendengarvs = kecepatan sumberv = kecepatan bunyi (=340 m/s)

suatu peristiwa yang disebabkan adanya relatif antara sumber bunyi dan pendengar. Frekuensi bunyi yang diterima pendengar bergantung pada jumlah getaran yang datang ke telinga tiap satuan waktu.

Contoh SoalContoh Soal Sebuah sumber bunyi dengan frekuensi 720 Hz Sebuah sumber bunyi dengan frekuensi 720 Hz

bergerak menjauhi seorang pendengar yang bergerak menjauhi seorang pendengar yang berada dalam keadaan diam di tempat. Bila berada dalam keadaan diam di tempat. Bila kecepatan gelombang bunyi di udara 340 m/s kecepatan gelombang bunyi di udara 340 m/s dan sumber bergerak dengan kecepatan 20 m/s. dan sumber bergerak dengan kecepatan 20 m/s. Berapakah besar frekuensi yang didengar oleh Berapakah besar frekuensi yang didengar oleh pendengar tersebut?pendengar tersebut?

Dik : vs = +20 m/s ; v = 340 m/s ; fs = 720 Hz ; vp = 0Dit : fp ? Jawab

Hz.f.vv

vvf

s

s

p

p680720

20340

0340

TERIMAKASIHTERIMAKASIH