Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

GELOMBANG Pertemuan 23-24 Matakuliah: D0684 – FISIKA I Tahun: 2008.

Presentasi serupa


Presentasi berjudul: "GELOMBANG Pertemuan 23-24 Matakuliah: D0684 – FISIKA I Tahun: 2008."— Transcript presentasi:

1

2 GELOMBANG Pertemuan Matakuliah: D0684 – FISIKA I Tahun: 2008

3 Bina Nusantara Gelombang adalah rambatan gangguan atau energi dalam suatu medium. 1. Macam-Macam Gelombang : Berdasarkan sumber dan medium tempat gelombang merambat (1) Gelombang Mekanik : Berhubungan dengan energi mekanik, dan hanya merambat dalam medium elastis Contoh: gelombang bunyi, gelombang pada tali,gelombang pada permukaan air 3

4 Bina Nusantara (2) Gelombang Elektromagnetik Berhubungan dengan medan listrik dan medan magnet dan tidak memerlukan medium dalam perambatannya (dapat merampat di ruang hampa/vakum). contoh : gelombang radio, cahaya. Berdasarkan arah getaran medium (1) Gelombang Transversal : Arah getaran medium yang mengalami gangguan adalah tegak lurus terhadap arah rambatan. (2) Gelombang Longitudinal : Arah getaran medium yang mengalami gangguan adalah searah dengan arah rambatan gelombang. 4

5 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 = 

6 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 ( Pers. Differensial gelombang )

7 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) B = Bulk modulus (3) Gelombang Longitudinal di udara : Pada medium udara (gas) ; B = γ P 0 γ = konstanta kalor jenis gas P 0 = tekanan dalam keadaan seimbang V = √ ( γ P 0 /ρ 0 )

8 Bina Nusantara (4) Gelombang longitudinal Pada Medium Padat - Benda berbentuk batang V P = √ ( Y/ρ) Y = Modulus Young - Benda berbentuk volume V P = √ {( B + ¾ G ) /ρ )} G = modulus geser (5) Gelombang Transversal (shear wave ) Pada Medium Padat V S = √ G / ρ Madium cair dan gas tidak dapat menahan gaya tangensial, sehingga modulus geser G = 0, maka gelombang teransversal tidak dapat merambat dalam medium cair aau gas.

9 Bina Nusantara 5. Energi Yang Dibawa Gelombang Gelombang dalam perambatannya membawa energi. Untuk gelombang berbentuk : y = ym sin ( kx -  t ) Daya : P = ym 2 k  F cos 2 ( kx -  t ) Medium berdimensi tiga, daya rata-rata : P = 2  2 ym 2 f 2  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

10 Bina Nusantara 6. Superposisi Gelombang Dua atau lebih gelombang yang menjalar dalam suatu medium pada tempat dan waktu yang sama, maka gangguan total pada medium adalah jumlah dari masing-masing gelombang Y T (X,t) = Y 1 (X,t) + Y 2 (X,t) + Y 3 (X,t) Untuk 2 gelombang Sinus menjalar dalam arah dan kecepatan yang sama : (1) Frekuensi dan amplitudo sama, fase berbeda Y 1 = Ym Sin (kX-  t +  1 ) Y 2 = Ym Sin (kX-  t +  2 ) Y = Y 1 + Y 2 = Y m Sin ( kX-  t +  1) + YmSin (kX-  t+  2) = 2 Ym Cos ((  1 -  2 )/2} Sin {kX-  t +(  1 +  2 )/2}

11 Bina Nusantara (2 ) Frekuensi sama, fase dan amplitudo berbeda Y 1 = A 1 Cos (kX-  t +  01 ) Y 2 = A 2 Cos (kX-  t +  02 ) Y R = A R Cos(kX-  t +  0R ) A R dan  0R dihitung dari diagram Fasor A R dan  0R tidak bergantung pada X dan t, maka sudut fasa dari diagram fasor dapat digunakan hanya tetapan fasa Y 2 Y R A 2 A R  R  2 Y 1 A 1  1

12 Bina Nusantara Besar A R dan  0R dapat dihitung dengan persamaan berikut:

13 Bina Nusantara 7. Interferensi Gelombang Interferensi merupakan superposisi gelombang harmonik. Hasil interferensi gelombang harmonik bergantung pada beda fase antara gelombang- gelombang. Misal : y 1 = y m Sin( kx – ωt ) dan y 2 = y m Sin( kx – ωt + δ ) δ = konstanta fase Interferensi kedua gelombang tersebut : y 1 + y 2 = y m Sin( kx – ωt ) + y m Sin( kx – ωt + δ ) Bila beda fase δ = 0 : Gelombang resultan : y 1 + y 2 = 2y m Sin( kx – ωt ) Amplitudonya ( = 2y m ) adalah dua kali amplitudo masing-masing gelombang

14 Bina Nusantara Maka interferensi gelombang ini disebut konstruktif (saling memperkuat ) Bila beda fase δ = ( = π ), atau δ = (2n-1), n=1,2,3,... y 2 = y m Sin( kx – ωt + π ) = - Sin( kx – ωt )= - y 1 Maka gelombang resultan : y 1 + y 2 = 0 Interferensi gelombang ini disebut destruktif. Untuk beda fase sebarang, gelombang resultan : y R = 2y m Cos( ½δ) Sin( kx – ωt + ½δ ) Interferensi dua gelombang harmonik akan menghasil gelombang harmonik yang lain, dengan bilangan gelombang dan frekuensi yang sama, serta amplitudo : 2y m Cos( ½δ)

15 Bina Nusantara 8. Gelombang Berdiri dan Resonansi Gelombang berdiri (stasioner ) dihasilkan oleh superposisi antara gelombang datang dengan gelombang pantul. Gelombang datang : y d = y m sin (  t – kX ) Gelombang pantul : y p = y m sin (  t + kX + π ) y = y d + y p = 2 y m [ sin ( ωt - kx ) - sin ( ω t + kx) y = - 2 y m [ sin kx ] cos ω t Posisisi puncak gelombang tak berubah terhadap kedudukan (x), disebut gelombang stationer. - Titik-titik dengan simpangan besar disebut titik perut (anti node – AN )

16 Bina Nusantara - Titik-titik dengan simpangan nol disebut titik simpul (node-N) - Jarak antara dua titik simpul berdekatan = jarak antara dua titik perut berdekatan = λ /2 - Amplitudo gelombang stationer = 2y m sin (kX) Amplitudo ini akan maksimum bila : sin (kX) = ± 1 yaitu untuk : kX = π/2, 3 π /2, 5 π/2, ….. atau : X = λ/2, 2λ/2, 3λ/2, 5λ/2, … Getaran Tali Yang Ujung-ujungnya Terikat Untuk keadaan resonansi( amplitudo gelombang berdiri lebih besar dari amplitudo gelombang datang ), kedua ujung terikat merupakan titik-titik simpul, maka panjang tali (L) akan merupakan :

17 Bina Nusantara L = λ/2, 2λ/2, 3λ/2, 5λ/2, … Atau : λ = 2 L, 2 L / 2, 2 L / 3, 2 L / 5,... Sehingga frekuensi resonansi (natural frekuensi) adalah : f = V/2L, 2V/2L, 3V/2L, 4V/2l, … Deret harmamoni dari tali (dawai) yang ke dua ujungnya tertambat adalah : Harmoni pertama : f 1 = V/2L Harmoni ke dua : f 2 = 2V/2L = 2 f 1 Harmoni ke tiga : f 3 = 3V/2L = 3 f 1 … dst

18 Bina Nusantara Pipa Organa Gelombang diam tegak yang dihasilkan oleh Inteferensi antara gelombang datang dan gelombang pantul dalam suatu ruangan tertutup. Pipa Organa Terbuka Untuk keadaan resonansi, Ujung pipa terbuka akan merupakan titik perut, atau panjang pipa ( L ) sama dengan : L = λ/2, 2λ/2, 3λ/2, ….. dst atau : λ = 2L, 2L/2, 3L/2, … dst sehingga frekuensi resonansinya : f n = n V / 2 L f 1 = V/ 2L ; f 2 = 2V/ 2L = 2 f 1, …dst

19 Bina Nusantara Pipa organa tertutup Ujung pipa organa tertutup merupakan titik simpul. Frekuensi resonansinya : f n = (2n - 1) V/ 4L ; n = 1, 2, 3, … Harmoni pertama f 1 (nada dasar) : f 1 = V/4L Harmoni ke dua f 2 : f 2 = 3V/ 4L = 3 f 1 Harmoni ke tiga f 3 : f 3 = 5V/ 4L = 5 f 1 Pada pipa organa tertutup hanya terdapat harmoni ganjil


Download ppt "GELOMBANG Pertemuan 23-24 Matakuliah: D0684 – FISIKA I Tahun: 2008."

Presentasi serupa


Iklan oleh Google