Transcript GETARAN DAN GELOMBANG

GETARAN
DAN
GELOMBANG
Kompetensi Dasar


Menentukan
besaran-besaran
frekuensi,
amplituda, perioda, dan energi pada getaran
harmonis
Menentukan
besaran-besaran
frekuensi,
amplitudo, perioda, panjang gelombang,
kecepatan gelombang pada gelombang mekanik
Getaran (Osilasi) : Gerakan berulang
pada lintasan yang sama
secara
periodik
Ayunan
Gerak Kipas
Gelombang dihasilkan oleh getaran
Gelombang bunyi
Gelombang air
Gelombang tali
Gelombang laut
GERAK HARMONIK
SEDERHANA


Ketika massa diujung pegas
ditarik dengan gaya F = kx
(k = konstanta pegas)
Akan ada gaya pulih (restoring
force) yang besarnya:
F=-kx
Beberapa Besaran dalam GHS
Simpangan (x) : posisi benda terhadap titik
setimbang
Amplitudo (A) : simpangan maksimum
1
Periode (T) : waktu yang diperlukan
T
untuk menempuh satu getaran penuh
f
Frekuensi (f) : banyak getaran yang
dilakukan tiap satuan waktu
2π
ω  2πf 

T
k
m
f 
1
T
Energi 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 Soal
Sebuah balok bermassa 0,25 kg berada pada permukaan yang licin
terhubungkan dengan pegas (k= 180 N/m). Jika pegas ditarik sejauh
15 cm dari posisi kestimbangan dan kemudian dilepaskan.
a. tentukan energi total sistem.
b. tentukan kecepatan balok ketika berada di titik kesetimbangan.
Jawab
Dik : k = 180 N/m
A= 0.15 m
m= 0,25 kg
Dit : a. Etotal ? B. Vmaks ?
a. Energi Total = ½ kA2 = ½ (180 N/m) (0.15 m)2 = 2.025 J
b. Di titik kesetimbangan energi kinetik maksimum sehingga
1 2
mvmaks  Etotal
2
vmaks 
2 Etotal

m
22
m/s  4 m/s
0.25
Persamaan Gerak Harmonik
Sederhana
x  A cosωt 
v   Aω sinωt 
a   Aω 2 cosωt 
vmax  Aω
 = kecepatan angular (rad/s)
= 2f = 2
T

Getaran Teredam
Amplitudo semua pegas atau
pendulum yang berayun pada
kenyataannya perlahan-lahan
berkurang terhadap waktu
Silinder oli
Batangpiston
Oli
piston

Getaran 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
Gelombang
Gelombang :
Getaran / gangguan /
energi yang menjalar.
Beberapa karakteristik khusus
gelombang



Jika melewati batas antara dua medium akan
mengalami pemantulan dan pembiasan
Jika dua gelombang bertemu dia mengalami
interferensi
Jika melewati suatu halangan (misalnya celah
sempit) dia akan mengalami difraksi (lenturan)
Persamaan penjalaran gelombang
y = A sin (kx ± t)
A = Amplitudo
k = 2 / 
( k = bilangan gelombang)
 = Panjang gelombang
 = 2  f = Frekuensi anguler
Kecepatan
gelombang
v  f
Contoh
1.
a)
b)
c)
d)
e)
Persamaan gelombang yang merambat pada tali
dinyatakan sebagai : y (x,t) = 0,033 Sin (2,2 x – 3,5 t).
Jika y dan x dinyatakan di dalam satuan meter, maka
hitunglah :
Amplitudo sumber getar
Panjang gelombang yang terjadi
Frekuensi sumber penggetar
Perioda gelombang yang merambat
Kecepatan rambat gelombang
Penyelesaian

( k x – kvt )
Dari persamaan umum : y (x,t) = A Sin ( k x – t ) = A Sin
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 k  2 f  2
2
2
v





2
,
86
m
atau
1
k
2 ,2 m
c. Dari  
2
 2f
T
f 

3 ,5

 0 ,57 Hz . Nilai  diperoleh
2
2
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
Tipe Gelombang
1. Gelombang transversal :
arah gerak medium  arah
gerak gelombang.
Contoh : gelombang tali
2. Gelombang longitudinal :
Arah gerak medium // arah gerak gelombang.
Contoh : gelombang bunyi, gelombang pada pegas.
Bunyi



Sumber bunyi : Getaran /vibrasi
Infrasonic : < 20 hertz
Audiosonic : 20 – 20.000 hertz
Ultrasonic : > 20.000 hertz
Intensitas yang dapat didengar :
10-12  1 W/m2
Taraf Intensitas Bunyi
logaritma perbandingan antara
intensitas bunyi (I) dengan
intensitas ambang pendengaran
(Io):
I
TI  10 log
I0
I = Intensitas Sumber (Wm-2)
Io = Intensitas ambang (Wm-2)
= 10-12 W/m2
TI = taraf intensitas bunyi
atau intensitas relatif (dB)
TI pada jarak r dari sumber bunyi jika taraf intensitas bunyi pada jarak
r1 dan r2 dari sumber berturut-turut TI1 dan TI2, maka persamaan
menyatakan hubungannya:
TI 2
r
 TI 1  10 log  1
 r2



2
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:
 r1
TI 2  TI 1  10 log 
 r2
2

 102
  140  log 4
 10

TI2 = 140 + 10 (-4) = 100 dB.



2
= 140+10 log 10-4
Efek Doppler
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.
Fenomena Frekuensi (f ’) yang didengar berbeda dengan frekuensi
sumber (f) ketika sumber dan atau pendengar bergerak
vv
f 
vv

p
p
s


f

s
Tanda atas ketika mendekat dan
tanda bawah ketika menjauh
vp = kecepatan pendengar
vs = kecepatan sumber
v = kecepatan bunyi (=340 m/s)
Contoh Soal
Sebuah sumber bunyi dengan frekuensi 720 Hz
bergerak menjauhi seorang pendengar yang berada dalam
keadaan diam di tempat. Bila kecepatan gelombang bunyi
di udara 340 m/s dan sumber bergerak dengan kecepatan
20 m/s. Berapakah besar frekuensi yang didengar oleh
pendengar tersebut?

Dik : vs = +20 m/s ; v = 340 m/s ; fs = 720 Hz ; vp = 0
Dit : fp ?
Jawab
vv
340  0
f 
.f 
.720  680Hz
vv
340  20
p
p
s
s
TERIMAKASIH