Transcript Document 9650497

Matakuliah : K0635 - FISIKA
Tahun
: 2007
GELOMBANG
Pertemuan 19-20
GELOMBANG
Gelombang adalah rambatan gangguan atau energi
dalam suatu medium.
1. Macam-macam Gelombang :
(1) Berdasarkan sumber dan medium tempat gelombang
merambat
- Gelombang Mekanik :
Berhubungan dengan energi mekanik , dan hanya
merambat dalam medium elastis
Contoh: gelombang bunyi, gelombang pada
tali,gelombang pada permukaan air
3
Bina Nusantara
- Gelombang Elektromagnetik
Berhubungan dengan medan listrik dan medan magnit
, dan tidak memerlukan medium dalam perambatannya
(dapat merampat di ruang hampa/vakum) . contoh :
gelombang radio, cahaya.
(2) Berdasarkan arah getaran medium
- Gelombang Transversal :
Arah getaran medium yang mengalami gangguan
adalah tegak lurus terhadap arah rambatan.
- Gelombang Longitudinal :
Arah getaran medium yang mengalami gangguan
adalah searah dengan arah rambatan gelombang.
4
Bina Nusantara
2. Parameter Gelombang :
(1) Amplitudo = Ym ( = A ) : simpangan maksimum
(2) Panjang gelombang (  ) : Jarak antara dua titik
yang berbeda fasa 2 π
(3) Periode/ waktu getar = T : Waktu untuk 1 getaran
(4) f = Frekuensi Gelombang ; Banyaknya geteran
untuk satu satuan waktu
(5) Kecepatan rambat Gelombang = V ,
V=f
(6) k = Bilangan gelombang : Banyaknya gelombang
persatuan panjang
(7) Frekuensi sudut =  = 2 f
(8) Sudut fase gelombang = 
Bina Nusantara
3. Persamaan Gelombang
Gerak gelombang merupakan gabungan dari :
rambatan gangguan ( rambatan gelombang) dan
gerakan ( getaran ) medium / gelombang.
Gerakan medium dapat dinyatakan sebagai :
Y(x,t) = f( X  Vt )
dimana : Y = f(X-Vt) : gelombang menjalar ke kanan
Y = f(X+Vt): gelombang menjalar ke kiri
Persamaan gelombang, yang menyatakan persamaan
gerakan(getaran) medium, adalah
 2 y  V2  2 y
 t2
x 2
( Pers. Differensial gelombang )
Bina Nusantara
Solusi dari persamaan differensial tersebut adalah :
Y = Ym Sin (kX- t +  )
Ym = amplitudo
k = bilangan gelombang
 = 2πf = frekuensi sudut
 = konstanta fasa
Bina Nusantara
4. Kecepatan Rambat Gelombang
(1) Gelombang transversal pada tali :
V = √ (F/μ )
 = rapat massa tali persatuan panjang
F = gaya (tegangan ) pada tali
(2) Gelombang Longitudinal dalam Zat Alir
V = √ ( B/ρ)
Bina Nusantara
B = Bulk modulus
3) Gelombang Longitudinal di udara :
Pada medium udara (gas) ; B = γ P0
γ = konstanta kalor jenis gas
P0 = tekanan dalam keadaan seimbang
V = √ ( γ P0/ρ0)
(4) Gelombang longitudinal Pada Medium Padat
– Benda berbentuk batang
VP = √ ( Y/ρ)
Y = Modulus Young
Benda berbentuk volume
VP = √ {( B + ¾ G ) /ρ )}
G = modulus geser
Bina Nusantara
(5) Gelombang Transversal (shear wave ) Pada Medium
Padat
VS = √ G / ρ
Madium cair dan gas tidak dapat menahan gaya
tangensial, sehingga modulus geser G = 0.
Pada medium padat :
σ = Poisson ratio
Bina Nusantara
V
P  2(1 )
1 2 )
V
S
5. Intensitas (Energi) Gelombang
Gelombang dalam perambatannya membawa energi.
Untuk gelombang berbentuk :
y = ym sin ( kx - t )
Daya : P = ym2 k  F cos2 ( kx - t )
Medium berdimensi tiga , daya rata-rata :
P = 2 2 ym2 f2  AV
 = rapat massa persatuan volume
Intensitas gelombang merupakan :
jumlah energi yang dipindahkan persatuan luas
persatuan waktu, atau daya persatuan luas:
I= P/A;
A = luas penampang
Bina Nusantara
Perbandingan intensitas pada suatu titik berjarak R2
dan R1 dari sumber adalah : I2 / I1 = R1/R2)2
6. Pemantulan dan Pembiasan gelombang
Dalam rambatan gelombang, setiap menemui
bidang batas antara dua medium, energi gelombang
akan terbagai menjadi dua bagian. Sebagian energi
akan dipantulkan ke dalam medium pertama, dan
sebagian lagi diteruskan ( ditransmisikan) ke dalam
medium 2. Gelombang yang ditransmisikan akan
mengalami pembiasan (pembelokan arah) sesuai
dengan Hukum Senellius.
Bina Nusantara
Didefinisikan Koefisien refleksi : R = AP / Ad
AP = amplitudo gelombang pantul
Ad = amplitudo gelombang datang
Untuk gelombang datang normal bidang batas :
R = AP / Ad = ( Z2 – Z1 ) / ( Z2 + Z1 )
Z = ρV = impedansi akustik
Dalam rambatannya, energi gelombang juga akan
berkurang karena adanya absorbsi oleh medium dimana
gelombang merambat. Absorbsi ini disebabkan oleh
adanya gesekan antar partikel . Besarnya kehilangan
energi ini bergantung pada sifat-sifat fisis medium
dimana gelombang merambat.
Bina Nusantara
7. Resonansi
Bila pada tali, yang keduanya ujungnya terikat,
dirambatkan gelombang periodik, maka pada tali
akan terjadi gelombang berdiri, yang merupakan
superposisi antara gelombang datang dan
gelombang pantul. Persamaan gelombang berdiri
tersebut adalah :
Y = 2 Ym Cos(ω t) Sin(k x)
Bila amplitudo gelombang berdiri lebih besar dari
amplitudo gelombang datang disebut terjadi
Resonansi
Frekuensi resonansi tali atau kawat yang kedua
ujungnya terikat dan panjangnya L adalah :
fn = ( n/ 2L) V
Bina Nusantara
Frekuensi tersebut disebut juga sebagai frekuensi
alami (natural frekuensi)
Suatu sistem yang bergetar / berosilasi pada /dekat
frekuensi alaminya akan mempunyai simpangan
yang besar
Bina Nusantara