Topik hari ini Getaran dan Gelombang - file.upi. · PDF fileMekanik Gelombang Elektromagnetik...

Click here to load reader

  • date post

    31-Jan-2018
  • Category

    Documents

  • view

    262
  • download

    7

Embed Size (px)

Transcript of Topik hari ini Getaran dan Gelombang - file.upi. · PDF fileMekanik Gelombang Elektromagnetik...

  • Fisika Dasar I (FI-321)

    Topik hari iniTopik hari ini

    Getaran dan GelombangGetaran dan Gelombang

  • GetaranGetaran

    1. Getaran dan Besaran1. Getaran dan Besaran--besarannya besarannya

    2. Gerak harmonik sederhana2. Gerak harmonik sederhana

    3. Tipe3. Tipe--tipe getaran tipe getaran

  • (1) Getaran dan besaran(1) Getaran dan besaran--besarannyabesarannya

    Getaran = Gerak bolak balik di sekitar Getaran = Gerak bolak balik di sekitar titik kesetimbangantitik kesetimbangan

    Getaran terjadi bila sebuah sistem diganggu dari posisi Getaran terjadi bila sebuah sistem diganggu dari posisi kesetimbangan stabilnyakesetimbangan stabilnya

    Karakteristik getaran adalah gerak bersifat Karakteristik getaran adalah gerak bersifat periodikperiodik

    BesaranBesaran--besaran getaranbesaran getaran BesaranBesaran--besaran getaranbesaran getaran Amplitudo (A) = Simpangan maksimum dari kesetimbangan (SI m) Amplitudo (A) = Simpangan maksimum dari kesetimbangan (SI m)

    Periode (T) = Waktu bagi benda untuk melakukan satu getaran Periode (T) = Waktu bagi benda untuk melakukan satu getaran penuh (SI s)penuh (SI s)

    Frekuensi (f) = banyaknya getaran tiap detik (SI Hz) Frekuensi (f) = banyaknya getaran tiap detik (SI Hz)

    Frekuensi sudut (Frekuensi sudut () = 2) = 2f = f = 22/T (SI rad/s)/T (SI rad/s)

  • (2) Gerak harmonik sederhana(2) Gerak harmonik sederhana

    Gerak yang terjadi ketika gaya neto sepanjang arah Gerak yang terjadi ketika gaya neto sepanjang arah gerak adalah gerak adalah tipe gaya hukum Hooketipe gaya hukum Hooke

    Gayanya berbanding lurus dengan perpindahan dan Gayanya berbanding lurus dengan perpindahan dan Gayanya berbanding lurus dengan perpindahan dan Gayanya berbanding lurus dengan perpindahan dan berlawanan arahberlawanan arah

    2 2 22

    2 2 2, , 0, 0,

    d d k dF k m k

    dt dt m dt

    = = + = + =

  • Sistem Pegas MassaSistem Pegas Massa

    k

    xdt

    xdx

    m

    k

    dt

    xd

    dt

    xdmmakxFx

    =

    =+=+

    ===

    2

    22

    2

    2

    2

    2

    2

    00

    ( )+= tAx cosSolusi:

    m

    k=2

    Animasi 11.1

  • Bandul sederhanaBandul sederhana

    g

    L

    ss

    L

    g

    dt

    sdg

    dt

    sd

    dt

    sdmmamgF

    Ls

    t

    =+=+

    ===

    =

    2

    2

    2

    2

    2

    2

    sin00sin

    sin

    Solusi:

    L

    g=2

    ( )+= tAs cosAnimasi 11.4 Animasi 11.5

  • Solusi umum gelombang:Solusi umum gelombang:

    dengan dengan adalah simpangan, adalah simpangan, ((t+t+) adalah fase gerak, ) adalah fase gerak, adalah konstanta fase dan adalah konstanta fase dan

    KecepatanKecepatan benda dituliskanbenda dituliskan

    ( ) ( )t ASin t = +

    ( ) ( )d tv A C os t = = +

    Sedangkan Sedangkan percepatanpercepatan

    Dalam gerak harmonik sederhana, simpangan, kecepatan dan Dalam gerak harmonik sederhana, simpangan, kecepatan dan percepatan tidak tetap tapi percepatan tidak tetap tapi berubah terhadap waktuberubah terhadap waktu. .

    Ciri khas lain dari gerak harmonik sederhana adalah Ciri khas lain dari gerak harmonik sederhana adalah percepatan percepatan sebuah benda sebanding dan berlawanan arah dengan simpangansebuah benda sebanding dan berlawanan arah dengan simpangan. .

    ( ) ( )d tv A C os td t

    = = +

    ( ) ( )2 2indv ta A S tdt

    = = + =

  • ( ) ( )t ASin t = + t+ = fase gerak = sudut fase

    1 2 3 4 5 6

    -0.5

    0.5

    1

    1 2 3 4 5 6

    -1

    1

    2

    1 2 3 4 5 6

    -0.5

    0.5

    1

    A

    T

    -1

    1 2 3 4 5 6

    -2

    -1

    1

    2

    -2

    1 2 3 4 5 6

    0.5

    1

    1.5

    2

    -1

    1 2 3 4 5 6 7

    -1

    -0.5

    0.5

    1

    ( ) ( )t Sin t = ( ) ( )2t Sin t = ( ) ( )2 / 4t Sin t = +

    ( ) ( )2t Sin t = ( ) ( )/ 2t Sin t = ( ) ( )2 / 4t Sin t =

  • Energi Gerak Harmonik SederhanaEnergi Gerak Harmonik Sederhana Karena gerak harmonik sederhana tipe gayanya hukum Hooke atau Karena gerak harmonik sederhana tipe gayanya hukum Hooke atau

    gaya pegas maka gerak harmonik sederhana dapat digambarkan dari gaya pegas maka gerak harmonik sederhana dapat digambarkan dari sistem bendasistem benda--pegas pegas

    Bila sebuah benda berosilasi pada sebuah pegas, energi kinetik benda Bila sebuah benda berosilasi pada sebuah pegas, energi kinetik benda dan energi potensial sistem bendadan energi potensial sistem benda--pegas berubah terhadap waktu. pegas berubah terhadap waktu. Sementara jumlah kedua energi adalah tetap (dengan mengganggap Sementara jumlah kedua energi adalah tetap (dengan mengganggap tidak ada gesekan). tidak ada gesekan). Energi potensial pegas dituliskan:Energi potensial pegas dituliskan:

    dengan dengan adalah simpangan diukur dari posisi setimbangnya. adalah simpangan diukur dari posisi setimbangnya.

    Energi kinetik benda bergerak adalahEnergi kinetik benda bergerak adalah

    Energi total adalah jumlah energi potensial dan energi kinetikEnergi total adalah jumlah energi potensial dan energi kinetik

    21

    2U k=

    21

    2K mv=

  • Benda meluncur tanpa gesekan dan Benda meluncur tanpa gesekan dan menumbuk pegasmenumbuk pegas

    Benda menekan pegasBenda menekan pegas

    Benda didorong kembali oleh pegasBenda didorong kembali oleh pegas

    2 21 1

    2 2E k mv= +Energi Total E

    Saat simpangannya maksimum Saat simpangannya maksimum =A, =A, kecepatannya nol maka energi kecepatannya nol maka energi total/energi pada gerak harmonik total/energi pada gerak harmonik sederhanasederhana

    Energi total pada gerak Energi total pada gerak harmonik sederhana sebanding harmonik sederhana sebanding dengan kuadrat amplitudodengan kuadrat amplitudo

    21

    2E kA=

    Animasi 11.2

  • (3) Tipe(3) Tipe--tipe Getarantipe GetaranGerak harmonik sederhana (GHS)Gerak harmonik sederhana (GHS)Gaya yang bekerja pada sistem hanya ada gaya balik. Sebuah benda yang Gaya yang bekerja pada sistem hanya ada gaya balik. Sebuah benda yang bergerak harmonik sederhana akan berosilasi antara bergerak harmonik sederhana akan berosilasi antara A dari posisi A dari posisi kesetimbangan dengan frekuensi alamiah kesetimbangan dengan frekuensi alamiah

    Gerak harmonik teredam (GHT)Gerak harmonik teredam (GHT)Gaya yang bekerja pada sistem adalah gaya balik dan gaya gesek fluida. Jenis Gaya yang bekerja pada sistem adalah gaya balik dan gaya gesek fluida. Jenis gerak ini tidak harus bergerak bolak balik bergantung pada kekuatan gaya balik gerak ini tidak harus bergerak bolak balik bergantung pada kekuatan gaya balik dan jenis fluidadan jenis fluidadan jenis fluidadan jenis fluida

    -- GHT GHT under dampedunder dampedJika sistem berada dalam fluida yang viskositasnya rendah (encer), Jika sistem berada dalam fluida yang viskositasnya rendah (encer),

    gerak osilasi tetap terjaga, tetapi amplitudonya menurun seiring dengan waktu gerak osilasi tetap terjaga, tetapi amplitudonya menurun seiring dengan waktu dan gerak akhirnya berhenti dengan frekuensi dan gerak akhirnya berhenti dengan frekuensi teredamteredam< < alamiahalamiah

    -- GHTGHT critically dampedcritically dampedJika sistem berada dalam fluida yangJika sistem berada dalam fluida yang viskositas tinggi, benda kembali viskositas tinggi, benda kembali

    ke titik kesetimbangan setelah dilepaskan dan tidak berosilasike titik kesetimbangan setelah dilepaskan dan tidak berosilasi-- GHTGHT over dampedover dampedJika sistem berada dalam fluida yang viskositas yang lebih besar lagi, Jika sistem berada dalam fluida yang viskositas yang lebih besar lagi,

    setelah dilepaskan benda tidak mencapai titik kesetimbangan dan waktunya setelah dilepaskan benda tidak mencapai titik kesetimbangan dan waktunya lebih lamalebih lama

  • Grafik simpangan terhadap waktu

    0.5

    1

    GHS

    GHT CD

    GHT OD

    2.5 5 7.5 10 12.5 15 17.5

    -1

    -0.5

    Sim

    pang

    an

    waktu

    GHT UD

    GHT CD

    Animasi 11.6

  • Gerak harmonik teredam terpaksa Gerak harmonik teredam terpaksa (resonansi) (resonansi)

    F = gaya balik + gaya gesek + gaya luarF = gaya balik + gaya gesek + gaya luar

    Gaya luar biasanya periodik Gaya luar biasanya periodik luarluarGaya luar biasanya periodik Gaya luar biasanya periodik luarluar

    Jika Jika luar luar alamiahalamiah akan terjadi resonansiakan terjadi resonansi

    Pada saat resonansi, sistem akan bergetar dengan Pada saat resonansi, sistem akan bergetar dengan suatu amplitudo yang jauh lebih besar daripada suatu amplitudo yang jauh lebih besar daripada amplitudo gaya luar. amplitudo gaya luar.

  • Contoh dari ResonansiContoh dari Resonansi

    Bandul A digetarkanBandul A digetarkan

    Bandul yang lain mulai Bandul yang lain mulai bergetar karena getaran bergetar karena getaran pada tiang yang lenturpada tiang yang lenturpada tiang yang lenturpada tiang yang lentur

    Bandul C berosilasi Bandul C berosilasi pada amplitudo yang pada amplitudo yang besar karena besar karena frekuensinya sama frekuensinya sama dengan bandul Adengan bandul A

    Fig 14.19, p. 445

    Slide 28

  • PR GetaranPR GetaranBuku Tipler Jilid IBuku Tipler Jilid I

    Hal 468Hal 468--469 no. 61, 65, 67 & 72469 no. 61, 65, 67 & 72

  • GelombangGelombang

    (1) Gelombang dan Besaran(1) Gelombang dan Besaran--besarannya besarannya

    (2) Klasifikasi Gelombang (2) Klasifikasi Gelombang

    (3) Sifat(3) Sifat--sifat gelombangsifat gelombang

  • Gelombang : Gangguan yang merambatGelombang : Gangguan yang merambat