Transcript Document
GELOMBANG Getaran • Gerak bolak balik di sekitar titik setimbang yang periodik disebabkan adanya gaya pemulih Contoh lain 1.5 1 0.5 0 Series1 0 -0.5 -1 -1.5 100 200 300 400 Gelombang: Getaran yang merambat Contoh Gelombang Mekanik Gelombang Suara Gempa Bumi Gelombang pada dawai dll Elektromagnetik Cahaya Sinar X Gelombang Radio dll. Gelombang Mekanik Gelombang adalah suatu fenomena perambatan gangguan (energi dan momentum). Pada penjalarannya memerlukan suatu materi yang disebut medium ( zat padat maupun alir ) Terjadi interaksi di dalam medium (satu bagian medium mengganggu bagian medium di sekitarnya Tidak terjadi pemindahan massa Gelombang Mekanik Gelombang Mekanik Timbul : Perlu usikan sebagai sumber Perlu medium yang dapat diusik Perlu adanya mekanisme penjalaran usikan Karakteristik Gelombang l l Panjang Gelombang: Jarak antara titik-titik identik pada gelombang. Amplitudo: Perpindahan maksimum A dari sebuah titik pada gelombang. Panjang gelombang Amplitudo A A l Perioda: Waktu T dari sebuah titik pada gelombang untuk melakukan satu osilasi secara komplit. Tipe Gelombang Menurut arah gangguan relatif terhadap arah propagasi: Gelombang Transversal: Perpindahan medium Arah jalar gelombang Gelombang Longitudinal: Perpindahan medium Arah jalar gelombang Tipe Gelombang Gelombang Longitudinal Gelombang Transversal Tipe Gelombang Gelombang Air Fungsi Gelombang • Kita menggunakan fungsi sinusoid untuk menggambarkan berbagai gelombang y(x,t) = Asin(kx-wt) A: amplitudo kx-wt : fasa k: bilangan gelombang Jika ∆x=, fasa bertambah 2 k w: frekuensi angular (2 rads = 360°) 2 Jika ∆t=T, fasa bertambah 2 2 w 2f T y Sifat Gelombang +A t0 x l Laju: Gelombang bergerak satu panjang gelombang dalam satu perioda T atau panjang gelombang yang terjadi setiap satu satuan waktu -A +A t T 4 x -A +A t 2T 4 x -A +A = vT v = T = f -A +A f = 1/T : Frekuensi, jumlah perioda per detik (Hertz, Hz) t 3T 4 x t T x -A Energi dan Intensitas Gelombang Energi yang dibawa gelombang sebanding dengan kuadrat amplitudonya. E ~ A2 Intensitas gelombang besarnya energi yang dibawa gelombang per satuan waktu (daya ) per satuan luas E/t I A dimana I adalah intensitas, E/t adalah energi per satuan waktu dan A adalah luas permukaan. Dengan mengingat bahwa energi per satuan waktu adalah daya maka I = daya/A dengan satuan W/m2. Hubungan Energi,amplitudo,jarak dan intensitas Karena E ~ A2 maka I ~ A2 Jika medium isotropik, gelombang dikatakan berbentuk gelombang bola I = daya / luas = P/ 4π r2 , P = konstan I ~ 1 / r2 , sehingga I2 / I1 = r12 / r22 dan A ~ 1/ r maka A2 / A1 = r1 /r2 BUNYI MERUPAKAN GELOMBANG LONGITUDINAL • Getaran-getaran pengeras suara menghasilkan variasi tekanan pada udara. Pulsa hasil perapatan udara bergerak menjauhi sumber tekanan seperti pada gambar disamping. Setelah perapatan lewat molekul-molekul udara kembali ke kedudukan semula. Jadi ketika gelombang merambat secara longitudinal molekulmolekul udara hanya bergetar dan tidak ikut merambat. Melalui medium apa saja, bunyi dapat merambat ? Bunyi merambat melalui ketiga wujud zat. • Padat • Cair • Gas Bunyi tidak dapat merambat melalui vakum (hampa udara) Bunyi merambat melalui suatu medium dengan cara memindahkan energi kinetik dari satu molekul ke molekul lainnya dalam medium, tersebut. Medium mana bunyi dapat merambat lebih cepat ? “ Rambatan bunyi dalam medium zat padat lebih cepat jika dibandingkan dengan rambatan pada zat cair atau gas “ Kecepatan bunyi dalam medium Bagaimana hubungan antara cepat rambat , jarak tempuh dan waktu? s v t • V = cepat rambat bunyi diudara • S= jarak yang ditempuh • t. = waktu tempuh Soal : Pada suatu saat terjadi kilat, 10 sekon kemudian terdengar guntur, bila cepat rambat bunyi diudara 340 m/s dan cepat rambat cahaya 3x 108 m/s. Tentukanjarak tempat asal kilat dari pengamat ? JAWABAN • S = v.t = 340 m/s x 10 s = 3400 m FREKUENSI DAN TINGGI NADA • Bunyi yang frekuensinya teratur disebut nada. • Tinggi rendahnya suatu nada bergantung pda frekuensi. • Telinga manusia hanya mampu mendengar bunyi yang frekuensinya dari 20 Hz sampai 20.000 Hz. Jangkauan fgrekuensi tersebut disebut Frekunsi Audio • Bunyi yang memiliki frekuensi dibawah 20 HZ disebut infrasonik, sedang diatas 20.000 Hz disebut ultrasonik. Kelelawar dapat mendengar bunyi dengan frekuensi 100.000 HZ. AMPLITUDO DAN KUAT NADA Kuat lemahnya nada bunyi bergantung besar kecilnya amplitudo. Contoh : • Petikan senar gitar. Makin kuat memetik senar, maka nada bunyi makin kuat. • Pukulan garpu tala, makin kuat memukul, makin kuat bunyinya. Intensitas Gelombang Bunyi dalam decibel (dB) Energi yang dibawa gelombang persatuan waktu persatuan luas (watt/m2) 10-12 W/m2 ≤ telinga manusia ≤ 1 W/m2 TI (dB) = 10 log (I/Io) dimana Io = 10-12 W/m2, merupakan batas ambang pendengaran pada frekuensi 1000 Hz Intensitas suara untuk berbagai sumber Intensitas (watt/m2) Keterangan 0 1 10-12 Batas ambang pendengan pada 1000 Hz 10 1 10-11 desiran daun 20 1 10-10 Bisik-bisik pada jarak 1 meter 30 1 10-9 Rumah yang tenang 40 1 10-8 Musik yang lembut 50 1 10-7 Suasana kantor 60 1 10-6 Percakapan biasa 70 1 10-5 Kantor yang gaduh, suara lalu lintas 80 1 10-4 Suara radio yang keras 90 1 10-3 Suara kereta api bawah tanah/terowongan 100 1 10-2 Suara mesin pabrik, sirine pada jarak 30 meter 110 1 10-1 dapat merusak telinga dalam 30 menit 120 1 Concert musik rock 140 1 102 Suara pesawat udara pada jarak 30 meter 160 1 10-3 dapat memecahkan gendang telinga Tingkat suara (dB) Ultrasonik sebagai pelengkap diagnosis 1. A Skanning ( Amplitudo ) 2. B Skanning Bright scanning ( diperoleh gambaran 2 dimensi) 3. M Skanning Modulation scanning Informasi yang diperoleh gerakan . - memp[elajari gerakan jantung dan vulva - aliran darah Daya ultrasonik Diagnostik ( 1 – 5 ) MHz P : 0,01 W/cm2 Pengobatan P : 1 W/cm2 Merusak jaringan kanker P : 1000 W/cm2 Efek gelombang ultrasonik Mekanik Membentuk emulsi asap dan disintegrasi benda padat Panas Kimia Proses oksidasi dan hidrolisis Biologis - pelebaran pembuluh darah - peningkatan permeabilitas membran sel dan kapiler sehingga peningkatan aktivitas sel. - keletihan