GETARAN GETARAN DAN DAN

GELOMBANGGELOMBANG

Gerak KipasAyunan

Getaran (Osilasi) : Gerakan berulangpada lintasan yang sama

Gelombang dihasilkan oleh getaranGelombang bunyi

Gelombang air

Gelombang tali

Gelombang laut

TujuanTujuan InstruksionalInstruksional

MenentukanMenentukan besaranbesaran--besaranbesaran frekuensifrekuensi, , amplitudaamplituda, , periodaperioda, , dandan energienergi padapada getarangetaranharmonisharmonisMenentukanMenentukan besaranbesaran--besaranbesaran frekuensifrekuensi, , amplitudaamplituda, , periodaperioda, , panjangpanjang gelombanggelombang, , kecepatankecepatan gelombanggelombang padapada gelombanggelombang mekanikmekanik

GERAK HARMONIK GERAK HARMONIK SEDERHANASEDERHANA

KetikaKetika massamassa diujungdiujung pegaspegasditarikditarik dengandengan gayagaya F = F = kxkx(k = (k = konstantakonstanta pegaspegas))AkanAkan adaada gayagaya pulihpulih (restoring (restoring force) yang force) yang besarnyabesarnya::F = F = -- k xk 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

mk

Tf ===

ππω

22

EnergiEnergi GHSGHS

ETotal = ½ mv2 + ½ kx2

Pada

x = A → ETotal = ½ kA2

x = O → ETotal = ½ mv2max

Energi total benda pada gerakharmonik sederhana sebandingdengan amplitudo kuadrat

ContohContoh SoalSoalSebuahSebuah balokbalok bermassabermassa 0,25 kg 0,25 kg beradaberada padapada permukaanpermukaan yang yang licinlicin

terhubungkanterhubungkan dengandengan pegaspegas (k= 180 N/m). (k= 180 N/m). JikaJika pegaspegas ditarikditariksejauhsejauh 15 cm 15 cm daridari posisiposisi kestimbangankestimbangan dandan kemudiankemudian dilepaskandilepaskan. .

aa. . tentukantentukan energienergi total total sistemsistem..

bb. . tentukantentukan kecepatankecepatan balokbalok ketikaketika beradaberada di di titiktitik kesetimbangankesetimbangan..

a. Energi Total = ½ kA2 = ½ (180 N/m) (0.15 m)2 = 2.0 J

b. Di titik kesetimbangan energi kinetik maksimum sehingga

( ) m/s 4m/s25.0222

21 2

===

=

mE

v

Emv

totalmaks

totalmaks

PersamaanPersamaan GerakGerak HarmonikHarmonikSederhanaSederhana

ω = kecepatan angular (rad/s)

ω= 2πf =Tπ2

( )( )( )

ωωcosω

ωsinωωcos

max

2

AvtAa

tAvtAx

=−=

−==

GetaranGetaran TeredamTeredam Amplitudo semua pegas ataupendulum yang berayun padakenyataannya perlahan-lahanberkurang terhadap waktu

piston

Silinder oli

Oli

Batangpiston

GetaranGetaran PaksaPaksa

Pada getaran yang dipaksakan, amplitudogetaran bergantung padaperbedaan frekuensi alamibenda (fo) dan frekuensieksternal (f) dan mencapaimaksimum ketika f = fo.

Efek Resonansi

Contoh resonansi

• Runtuhnya jembatan Tacoma Narrows• Hancurnya kristal karena suara

GelombangGelombang

GelombangGelombang ::GetaranGetaran / / gangguangangguan / / energienergi yang yang menjalarmenjalar..

BeberapaBeberapa karakteristikkarakteristik khususkhususgelombanggelombang

JikaJika melewatimelewati batasbatas antaraantara duadua medium medium akanakanmengalamimengalami pemantulanpemantulan dandan pembiasanpembiasanJikaJika duadua gelombanggelombang bertemubertemu diadia mengalamimengalamiinterferensiinterferensiJikaJika melewatimelewati suatusuatu halanganhalangan ((misalnyamisalnya celahcelahsempitsempit) ) diadia akanakan mengalamimengalami difraksidifraksi ((lenturanlenturan))

ContohContoh SoalSoal

Suara orang yang sedang mengobrol di suatu ruang dapat Suara orang yang sedang mengobrol di suatu ruang dapat terdengar oleh orang yang berada di luar ruangan manakala ruang terdengar oleh orang yang berada di luar ruangan manakala ruang tersebut tidak tertutup rapattersebut tidak tertutup rapat((betulbetul))

SEBABSEBABBunyi merupakan suatu gelombang. Jika bunyi melewati suatu Bunyi merupakan suatu gelombang. Jika bunyi melewati suatu celah maka dia akan mengalami difraksicelah maka dia akan mengalami difraksi((betulbetul))PernyataanPernyataan betulbetul dandan alasanalasan betulbetul dandan berhubunganberhubungan sebabsebab akibatakibat

JAWAB : A

AA = = AmplitudoAmplitudokk = = 22ππ / / λλ ( ( kk = = bilanganbilangan gelombanggelombang))λλ = = PanjangPanjang gelombanggelombangω = 2 = 2 ππ f = f = FrekuensiFrekuensi anguleranguler

fv λ=

Persamaan penjalaran gelombang

y = A sin (kx ± ωt)

Kecepatangelombang

ContohContoh SoalSoal

Sebuah gelombang transversal memiliki periode Sebuah gelombang transversal memiliki periode 4 detik. Jika jarak antara dua buah titik yang 4 detik. Jika jarak antara dua buah titik yang berurutan dan sama fasenya adalah 8 cm, maka berurutan dan sama fasenya adalah 8 cm, maka cepat rambat gelombang itu adalah ;cepat rambat gelombang itu adalah ;

A. 1 cm/sA. 1 cm/s B. 2 cm/sB. 2 cm/s C. 3 cm/sC. 3 cm/sD. 4 cm/sD. 4 cm/s E. 5 cm/sE. 5 cm/s

JAWAB : B

TipeTipe GelombangGelombang

1.Gelombang transversal : 1.Gelombang transversal : araharah gerakgerak medium medium ⊥⊥araharah gerakgerak gelombanggelombang..ContohContoh : : gelombanggelombang talitali

2.2. GelombangGelombang longitudinal : longitudinal : ArahArah gerakgerak medium // medium // araharah gerakgerak gelombanggelombang..

ContohContoh : : gelombanggelombang bunyibunyi, , gelombanggelombang padapada pegaspegas..

BunyiBunyi

SumberSumber bunyibunyi : : GetaranGetaran //vibrasivibrasiInfrasonic : < 20 hertzInfrasonic : < 20 hertzAudiosonicAudiosonic : 20 : 20 –– 20.000 hertz20.000 hertzUltrasonic : > 20.000 hertzUltrasonic : > 20.000 hertzIntensitasIntensitas yang yang dapatdapat didengardidengar : : 1010--1212 -- 1 W/m21 W/m2

Tingkat Intensitas bunyi

0

log10)(IIdBdalam =β

I = Intensitas Sumber

Io = Intensitas ambang

= 10-12 W/m2

I = 10 I = 10 ––1010 W/m2 W/m2 →→ ββ = 10 log 100 = 20 dB= 10 log 100 = 20 dB

Di Di udaraudara terbukaterbuka, , penguranganpengurangan intensitasintensitasI I αα 1/r1/r2 2 II11rr11

22 = I= I22rr2222

(r (r jarakjarak dengandengan sumbersumber))

Tingkat Tingkat intensitasintensitas sebuahsebuah pesawatpesawat jet jet padapada jarakjarak 30 m 30 m adalahadalah 140 dB. 140 dB. BerapakahBerapakah tingkattingkat intensitasnyaintensitasnya padapada jarakjarak300 m ?300 m ?

EfekEfek DopplerDoppler

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ ±=

s

o

vvvv

ffm

'

Fenomena Frekuensi (f’) yang didengar berbeda denganfrekuensi sumber (f) ketika sumber dan atau pendengarbergerak

Tanda atas ketika mendekat dantanda bawah ketika menjauh

vo = kecepatan pendengar

vs = kecepatan sumber

v = kecepatan bunyi (=340 m/s)

ContohContoh SoalSoal

Cepat rambat bunyi di udara pada suhu tertentu 300 Cepat rambat bunyi di udara pada suhu tertentu 300 m/s. Jika pendengar diam, sedangkan sumber bunyi m/s. Jika pendengar diam, sedangkan sumber bunyi bergerak menjauhi pendengar dengan kecepatan 60 bergerak menjauhi pendengar dengan kecepatan 60 m/s, frekuensi bunyi 108 hertz, maka frekuensi yang m/s, frekuensi bunyi 108 hertz, maka frekuensi yang didengar pendengar,didengar pendengar,

A. 90 hertzA. 90 hertz B. 91 hertzB. 91 hertz C. 92 hertzC. 92 hertzD. 93 hertzD. 93 hertz E. 94 hertzE. 94 hertz

TERIMAKASIHTERIMAKASIH