GELOMBANG MEKANIK MEKANIK...Gelombang diam/stasioner : gelombang yang amplitudonya berubah-ubah di...
Transcript of GELOMBANG MEKANIK MEKANIK...Gelombang diam/stasioner : gelombang yang amplitudonya berubah-ubah di...
J L . B A N D E N G A N U T A R A N O . 8 0 J A K A R T A U T A R A
2020
GELOMBANG MEKANIK FISIKA LM XI IPS
IIM MALICHATUN
SMAN 111 JAKARTA
KOMPETENSI DASAR:
3. 8 Menganalisis karakterisitik gelombang mekanik
4. 8 Melakukan percobaan tentang salah satu karakteristik gelombang
mekanik berikut presentasi hasilnya
PETA KONSEP
GEJALA GELOMBANG
gelombang adalah getaran yang merambat dan memindahkan energi
jenis-jenis gelombang
berdasarkan arah getar
gelombang transversal
gelombang longitudinal
berdasarkan medium perambatan
gelombang mekanik
gelombang elektromagnetik
berdasarkan amplitudo
gelombang berjalan
gelombang diam
besaran-besaran gelombang
amplitudo (A)
periode (T)
frekuensi (f)
panjang gelombang
cepat rambat gelombang (v)
sifat-sifat umum gelombang
pemantulan (refleksi)
pembiasan (refraksi)
penggabungan (interferensi)
lenturan (defraksi)
penguraian (dispersi)
polarisasi
Kegiatan 1
GEJALA GELOMBANG
Definisi Gelombang
Gelombang adalah getaran yang merambatkan energi dari satu tempat
ketempat yang lain.
Jenis-jenis Gelombang
Berdasarkan arah getar terhadap
arah rambatnya
Gelombang transversal :
gelombang yang arah
getarnya tegak lurus dengan
arah rambatnya.
example : gelombang tali.
Gelombang longitudinal :
gelombang yang arah
getarnya searah dengan arah
rambatnya.
example : gelombang bunyi.
Berdasarkan medium
Gelombang mekanik : gelombang yang membutuhkan medium untuk
merambat.
example : gelombang bunyi, tali, permukaan air.
Gelombang elektromagnetik : gelombang yang tidak membutuhkan
medium/zat perantara untuk merambat.
example : gelombang cahaya.
Berdasarkan amplitudo
gelombang berjalan : gelombang yang amplitudonya tetap di setiap
titiknya.
example : gelombang cahaya, gelombang tali.
Gelombang diam/stasioner : gelombang yang amplitudonya berubah-
ubah di setiap titiknya / gelombang hasil perpaduan dua buah
gelombang berjalan.
Besaran-besaran Gelombang
Puncak gelombang adalah titik tertinggi pada gelombang (misal b dan f).
Dasar gelombang adalah titik-titik terendah pada gelombang (misal d dan
H).
Bukit gelombang adalah lengkungan obc atau efg.
Lembah gelombang adalah cekungan cde atau gHi.
Amplitude (A) adalah simpangan terbesar yang dihitung dari titik
seimbangnya (misal b b1 atau d d1).
Periode (T) adalah waktu yang diperlukan untuk menempuh satu
gelombang penuh.
Panjang Gelombang (Ξ») adalah jarak antara dua puncak berurutan (misal
bf ) atau jarak antara dua dasar berurutan (misal dh).
Frekuensi (f) adalah jumlah gelombang dalam waktu satu detik.
Cepat Rambat Gelombang (v) adalah jarak yang ditempuh gelombang per
satuan waktu.
= panjang gelombang (m)
= periode (s)
= frekuensi (Hz)
= cepat rambat gelombang (m/s)
π = π
π=
π
π»= ππ
A B
1 m
Aktivitas Kegiatan 1
1. Sebuah gelombang transversal yang mempunyai frekuensi 16 hertz
merambat dengan kecepatan 40 m/s. Panjang gelombang tersebutβ¦
2. Perhatikan rambatan gelombang berikut!
Jarak AB adalah 12 m dan dari titik A β B butuh waktu 3 sekon. Tentukan
Cepat rambat gelombang di atas adalah.....
3. Perhatikan rambatan gelombang berikut!
Jika jarak AB 4,5 m. Tentukan:
a. Besar amplitudo
b. Panjang gelombang
c. Jika cepat rambat gelombang adalah 6 m/s, maka besar periode
d. Frekuensi gelombang
Note:
Tugas di kerjakan di buku latihan dengan menuliskan kembali soal yang
tersedia disertai dengan jawaban. Hasil pekerjaan dikumpulkan dalam format
jpeg, pdf dan word (pilih salah satu). Deadline aktivitas kegiatan 1 paling lambat
Sabtu, 21 maret 2020 pukul 23.00 wib. Jangan lupa disertai dengan nama dan
kelas
Kirim ke email : [email protected]
A B
Kegiatan 2
GELOMBANG BERJALAN
Gelombang Berjalan
Persamaan Gelombang Berjalan
dimana
maka
Keterangan:
Tanda pada konstanta (x) menunjukkan:
( β ) gelombang merambat ke kanan
( + ) gelombang merambat ke kiri
Tanda pada amplitudo (A) menunjukkan:
( + ) titik asal getaran ke atas
( β ) titik asal getaran ke bawah
keterangan:
y = simpangan gelombang (m)
A = amplitudo (m)
= kecepatan sudut (rad/s)
=
= ketetapan gelombang
=
π = Β± π¨ π¬π’π§ ππ Β± ππ
π = ππ π π = ππ π
π = Β± π¨π¬π’π§ ππ ππ Β± ππ π/π
π = π π
Kecepatan dan percepatan simpangan:
keterangan:
= kecepatan gelombang (m/s)
= percepatan gelombang (m/s2)
Contoh Soal
1. Diberikan sebuah persamaan gelombang Y = 0,02 sin (10Οt β 2Οx) dengan t
dalam sekon, Y dan x dalam meter.
Tentukan:
a. amplitudo gelombang
b. frekuensi sudut gelombang
c. tetapan gelombang
d. cepat rambat gelombang
e. frekuensi gelombang
f. periode gelombang
g. panjang gelombang
h. arah rambat gelombang
i. simpangan gelombang saat t = 1 sekon dan x = 1 m
j. persamaan kecepatan gelombang
k. kecepatan maksimum gelombang
l. persamaan percepatan gelombang
Pembahasan :
Bentuk persamaan umum gelombang:
π =ππ
ππ= π¨πππ¨π¬ ππβ ππ
π =ππ
ππ= βπ¨πππ¬π’π§ ππ β ππ = βπππ
ππππ = π¨π
ππππ = π¨ππ
Y = A sin (Οt - kx)
dengan A amplitudo gelombang, Ο = 2Οf dan k = 2Ο/Ξ» dengan demikian :
a. A = 0,02 m
b. Ο = 10Ο rad/s
c. k = 2Ο
d. v = Ο/k = 10Ο/2Ο = 5 m/s
e. f = Ο/2Ο = 10Ο/2Ο = 5 Hz
f. T = 1/f = 1/ 5 = 0, 2 sekon
g. Ξ» = 2Ο/k = 2Ο/2Ο = 1 m
h. ke arah sumbu x positif
i. Y = 0,02 sin(10 Ο- 2Ο) = 0,02 sin(8Ο) = 0 m
j. v = Ο A cos(Οtβkx) = 10Ο(0,02) cos(10Οtβ2Οx) m/s
k. vmaks = ΟA = 10Ο(0,02) m/s
l. a = βΟ2y = β(10Ο)
2 (0,02) sin(10Οt β 2Οx) m/s
2
Aktivitas kegiatan 2
1. Persamaan gelombang berjalan pada seutas tali dinyatakan dengan y = 0,02
sin (20 t β 0,2 x). jika x dan y dalam cm dan t dalam sekon, tentukan:
a. amplitudo
b. ketetapan gelombang
c. panjang gelombang
d. frekuensi gelombang
e. periode gelombang
f. cepat rambat gelombang
2. Gelombang berjalan pada permukaan air dengan data seperti pada gambar
dibawah ini. Jarak AB = 4,5 cm ditempuh dalam selang waktu 0,5 sekon,
maka simpangan titik P memenuhi persamaan...
Note:
Tugas di kerjakan di buku latihan dengan menuliskan kembali soal yang
tersedia disertai dengan jawaban. Hasil pekerjaan dikumpulkan dalam format
jpeg, pdf dan word (pilih salah satu). Deadline aktivitas kegiatan 2 paling lambat
Kamis, 26 maret 2020 pukul 23.00 wib. Jangan lupa disertai dengan nama dan
kelas
Kirim ke email : [email protected]
Kegiatan 3
GELOMBANG STASIONER
Gelombang Stasioner
Gelombang stasioner adalah gelombang hasil perpaduan atau interferensi
dua gelombang yang berlawanan arah, yaitu gelombang datang dan
gelombang pantul yang memiliki amplitudo dan frekwensi sama. Pada
gelombang stasioner ada titik-titik yang selalu bersimpangan maksimum ( titik
Perut) dan ada titik-titik yang simpanganya selalu nol ( titik simpul).
Persamaan gelombang stasioner ujung terikat
Seutas tali BO , titik B
digetarkan terus menerus dan
titik O diikat. Hasil perpaduan
gelombang datang dan
gelombang Pantul adalah
gelombang stasioner dan
membentuk simpul dan perut.
Gelombang BIRU adalah gelombang datang merambat ke kanan
Gelombang Merah garis putus-putus adalah gelombang pantul merambat
ke kiri dan dibalik (berlawanan fase). Gelombang datang dan gelombang
pantul berselisih fase 1/2 atau gelombang pantul berlawanan dengan
phase gelombang datang ΞΟ = 1/2.
Perpaduan antara gelombang datang dan gelombang pantul adalah:
= = β
= β )
=
ππ = π¨ π¬π’π§ ππ β ππ
ππ = βπ¨π¬π’π§ βππ β ππ ππ = π¨ π¬π’π§ ππ ππ
= =
adalah amplitudo maksimum dengan persamaan variabel sinus,
sehingga ada nilai maksimum dan nilai minimum nol. Dengan demikian
dapat ditentukan titik simpul dan titik perut.
Persamaan gelombang stasioner ujung bebas
Seutas tali BO , titik B digetarkan terus menerus dan titik O bebas.
Gelombang BIRU adalah gelombang datang merambat ke kanan
Titik Simpul
Titik simpul adalah titik yang
amplitudonya selalu nol
π΄π = 2π΄ ππ₯ = 0
ππ₯ = 0
ππ₯ = 0π, π, 2π, β¦ . = ππ
π
ππ₯ = ππ
π = π
ππ = ππ
π
π
n = 0, 1, 2, 3, β¦.
ππ = π¨ π¬π’π§ ππ β ππ
Titik Perut
Titik Perut adalah titik yang
amplitudonya selalu maksimum
π΄π = 2π΄ ππ₯ = 2π΄
ππ₯ = Β± 1
ππ₯ = π
,3π
,5π
, β¦ .=
π+ π
π
ππ₯ =
π+ π
π = ππ π π
π
n = 0, 1, 2, 3, β¦.
Gelombang Merah garis putus-putus adalah gelombang pantul tidak
terjadi pembalikan fase, sehingga beda fasenya = 0
Perpaduan antara gelombang datang dan gelombang pantul adalah:
= = β β
= β β
=
= =
adalah amplitudo maksimum dengan persamaan variabel cosinus
Contoh Soal
1. Persamaan gelombang stasioner:
Y = 0,02 cos (50Ο x) sin (30Οt) meter
Berikut data-data yang bisa diambil dari persamaan di atas:
amplitudo: (amplitudo gelombang stasioner maksimum)
Ap maksimum = 0,02 meter
amplitudo gelombang berjalan
A = 1/2 Ap maksimum= 0,01 meter
ππ = π¨ π¬π’π§ βππ β ππ
Titik Perut
Titik Perut adalah titik yang
amplitudonya selalu maksimum
π΄π = 2π΄ co ππ₯ = 2π΄
co ππ₯ = Β± 1
ππ₯ = 0π,π, 2π, β¦ . = ππ
π
ππ₯ = ππ
π = π
ππ = ππ
π
π
n = 0, 1, 2, 3, β¦.
Titik simpul
Titik simpul adalah titik yang
amplitudonya selalu nol
π΄π = 2π΄ co ππ₯ = 0
co ππ₯ = 0
ππ₯ = π
,3π
,5π
, β¦ .=
π+ π
π
ππ₯ =
π+ π
π = ππ π π
π
n = 0, 1, 2, 3, β¦.
ππ = βπ¨ π¬π’π§ ππ ππ
tetapan gelombang
k = 50Ο
panjang gelombang
k = 2Ο/Ξ»
50Ο = 2Ο/Ξ»
Ξ» = 2Ο/50Ο = 0,04 meter
frekuensi sudut
Ο = 30Ο
frekuensi
2Οf = 30Ο
f = 15 Hz
2, Menentukan letak perut dan simpul dari ujung bebas
Menentukan letak perut dari ujung bebas
Posisi perut pertama adalah nol, sehingga x P1 = 0 meter
Posisi perut kedua adalah 2/4 (setengah) gelombang dari ujung bebas,
sehingga x P2 = (2/4)(0,04) meter
Posisi perut ketiga adalah 4/4 (satu) gelombang dari ujung bebas, sehingga
x P3 = (4/4)(0,04) meter dan seterusnya.
Menentukan letak simpul dari ujung bebas
Posisi simpul pertama adalah 1/4 (seperempat) gelombang dari ujung
bebas, sehingga x S1 = (1/4)(0,04) meter
Posisi simpul kedua adalah 3/4 (tiga perempat) gelombang dari ujung bebas,
sehingga x S2 = (3/4)(0,04) meter
Posisi simpul ketiga adalah 5/4 (satu seperempat) gelombang dari ujung
bebas, sehingga x S3 = (5/4)(0,04) meter
Posisi simpul keempat adalah 7/4 (satu tiga perempat) gelombang dari ujung
bebas, sehingga x S4 = (7/4)(0,04) meter
dan seterusnya.
Aktivitas Kegiatan 3
1. Tali sepanjang 100 cm yang ujungnya bebas digetarkan sehingga memiliki
persamaan y = 0,5 cos (0,2 x) sin (8 t). Jika x dan y dalam cm dan t dalam
sekon,tentukan posisi:
a. Perut pertama
b. Perut kedua
c. Perut ketiga
d. Simpul pertama
e. Simpul kedua
2. Akibat adanya pemantulan, terbentuk gelombang stasioner, y = 0,4 sin
(0,6Οx) cos (8Οt) meter. Dari persamaan di atas, tentukan :
a. Amplitudo
b. Ketetapan gelombang
c. Panjang gelombang
d. Frekuensi sudut (Ο)
e. Cepat rambat gelombang
3. Suatu gelombang merambat sepanjang tali yang dipantulkan oleh ujung
bebas sehingga terbentuk gelombang stasioner. simpangan di titik A yang
berjarak x dari titik pantul memiliki persamaan ya = 2 cos (6 Ο x) sin (3 Ο t).
jika x dalam meter dan t dalam sekon. Tentukan :
a. Amplitudo
b. Ketetapan gelombang
c. Panjang gelombang
d. Frekuensi sudut (Ο)
e. Cepat rambat gelombang
Note:
Tugas di kerjakan di buku latihan dengan menuliskan kembali soal yang
tersedia disertai dengan jawaban. Hasil pekerjaan dikumpulkan dalam format
jpeg, pdf dan word (pilih salah satu). Deadline aktivitas kegiatan 3 paling lambat
Selasa, 31 maret 2020 pukul 23.00 wib. Jangan lupa disertai dengan nama dan
kelas
Kirim ke email : [email protected]