GETARAN DAN GELOMBANG http://bima.ipb.ac.id/~tpb-ipb/materi

Kompetensi Dasar Menentukan besaran-besaran frekuensi, amplituda, perioda, dan energi pada getaran harmonis Menentukan besaran-besaran frekuensi, amplitudo, perioda, panjang gelombang, kecepatan gelombang pada gelombang mekanik

Getaran (Osilasi) : Gerakan berulang pada lintasan yang sama secara periodik Ayunan Gerak Kipas

Gelombang dihasilkan oleh getaran Gelombang bunyi Gelombang air Gelombang tali Gelombang laut

GERAK HARMONIK SEDERHANA Ketika massa diujung pegas ditarik dengan gaya F = kx (k = konstanta pegas) Akan ada gaya pulih (restoring force) yang besarnya: F = - k x

Beberapa Besaran dalam GHS 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

Energi GHS ETotal = ½ mv2 + ½ kx2 Pada x = A  ETotal = ½ kA2 x = O  ETotal = ½ mv2max Energi total benda pada gerak harmonik sederhana sebanding dengan amplitudo kuadrat

Contoh Soal Sebuah balok bermassa 0,25 kg berada pada permukaan yang licin terhubungkan dengan pegas (k= 180 N/m). Jika pegas ditarik sejauh 15 cm dari posisi kestimbangan dan kemudian dilepaskan. a. tentukan energi total sistem. b. tentukan kecepatan balok ketika berada di titik kesetimbangan. Jawab Dik : k = 180 N/m A= 0.15 m m= 0,25 kg Dit : a. Etotal ? B. Vmaks ? Energi Total = ½ kA2 = ½ (180 N/m) (0.15 m)2 = 2.025 J b. Di titik kesetimbangan energi kinetik maksimum sehingga

Persamaan Gerak Harmonik Sederhana  = kecepatan angular (rad/s) = 2f =

Getaran Teredam Amplitudo semua pegas atau pendulum yang berayun pada kenyataannya perlahan-lahan berkurang terhadap waktu Silinder oli Batangpiston Oli piston

Getaran Paksa Pada getaran yang dipaksakan, amplitudo getaran bergantung pada perbedaan frekuensi alami benda (fo) dan frekuensi eksternal (f) dan mencapai maksimum ketika f = fo.  Efek Resonansi Contoh resonansi Hancurnya kristal karena suara

Gelombang Gelombang : Getaran / gangguan / energi yang menjalar.

Beberapa karakteristik khusus gelombang Jika melewati batas antara dua medium akan mengalami pemantulan dan pembiasan Jika dua gelombang bertemu dia mengalami interferensi Jika melewati suatu halangan (misalnya celah sempit) dia akan mengalami difraksi (lenturan)

Persamaan penjalaran gelombang y = A sin (kx ± t) Kecepatan gelombang A = Amplitudo k = 2 /  ( k = bilangan gelombang)  = Panjang gelombang  = 2  f = Frekuensi anguler

Contoh Penyelesaian Amplitudo sumber getar 1. Persamaan gelombang yang merambat pada tali dinyatakan sebagai : y (x,t) = 0,033 Sin (2,2 x – 3,5 t). Jika y dan x dinyatakan di dalam satuan meter, maka hitunglah : Amplitudo sumber getar Panjang gelombang yang terjadi Frekuensi sumber penggetar Perioda gelombang yang merambat Kecepatan rambat gelombang Penyelesaian

Dari persamaan umum : y (x,t) = A Sin ( k x – t ) = A Sin ( k x – k t ) maka : a. Persamaan y (x,t) = 0,033 Sin (2,2 x – 3,5 t) akan memberi Amplitudo A sebesar 0,033 m b. Dari persamaan y (x,t) = A Sin ( k x – t) dan y (x,t) = 0,033 Sin (2,2 x – 3,5 t) diperoleh nilai k = 2,2 m-1 sehingga atau c. Dari . Nilai  diperoleh dari persamaan : y (x,t) = A Sin ( k x – t ) dan y (x,t) = 0,033 Sin (2,2 x – 3,5 t). maka frekuensi sumber penggetar sebesar 0,57 Hz. d. Perioda gelombang T = 1/f = 1/ 0,57 = 1,79 s e. Kecepatan rambat gelombang : v =  f = (2,86 m)(0,57 s-1 ) = 1,63 m/s

Tipe Gelombang 1. Gelombang transversal : arah gerak medium  arah gerak gelombang. Contoh : gelombang tali Gelombang longitudinal : Arah gerak medium // arah gerak gelombang. Contoh : gelombang bunyi, gelombang pada pegas.

Bunyi Sumber bunyi : Getaran /vibrasi Infrasonic : < 20 hertz Audiosonic : 20 – 20.000 hertz Ultrasonic : > 20.000 hertz Intensitas yang dapat didengar : 10-12  1 W/m2

Taraf Intensitas Bunyi logaritma perbandingan antara intensitas bunyi (I) dengan intensitas ambang pendengaran (Io): I = Intensitas Sumber (Wm-2) Io = Intensitas ambang (Wm-2) = 10-12 W/m2 TI = taraf intensitas bunyi atau intensitas relatif (dB)

TI pada jarak r dari sumber bunyi jika taraf intensitas bunyi pada jarak r1 dan r2 dari sumber berturut-turut TI1 dan TI2, maka persamaan menyatakan hubungannya: Contoh : Sebuah jet menimbulkan bunyi 140 dB, pada jarak 100 m. Berapakah taraf intensitasnya pada jarak 10 km?   Jawab: Pada jarak r1 = 100 m = 102 m  TI1 =140 dB Pada jarak r2 = 10 km = 104 m  TI2 = …..? TI2 dapat dihitung dengan rumus: = 140+10 log 10-4 TI2 = 140 + 10 (-4) = 100 dB.

Efek Doppler suatu peristiwa yang disebabkan adanya relatif antara sumber bunyi dan pendengar. Frekuensi bunyi yang diterima pendengar bergantung pada jumlah getaran yang datang ke telinga tiap satuan waktu. Fenomena Frekuensi (f’) yang didengar berbeda dengan frekuensi sumber (f) ketika sumber dan atau pendengar bergerak Tanda atas ketika mendekat dan tanda bawah ketika menjauh vp = kecepatan pendengar vs = kecepatan sumber v = kecepatan bunyi (=340 m/s)

Contoh Soal Sebuah sumber bunyi dengan frekuensi 720 Hz bergerak menjauhi seorang pendengar yang berada dalam keadaan diam di tempat. Bila kecepatan gelombang bunyi di udara 340 m/s dan sumber bergerak dengan kecepatan 20 m/s. Berapakah besar frekuensi yang didengar oleh pendengar tersebut? Dik : vs = +20 m/s ; v = 340 m/s ; fs = 720 Hz ; vp = 0 Dit : fp ? Jawab

TERIMAKASIH