Berkelas

BAB 1 GELOMBANG

Standar Kompetensi: Kompetensi Dasar: Menerapkan konsep dan prinsip gejala gelombang dalam menyelesaikan masalah. Kompetensi Dasar: Mendeskripsikan gejala dan ciri-ciri gelombang secara umum.

Indikator Menganalisis dan memformulasikan getaran harmonik Menjelaskan pengertian gelombang dan mengklasifikasikan Memformulasikan masalah perambatan gelombang melalui suatu medium

5. Memformulasikan karakteristik gelombang berjalan dan diam 6 5. Memformulasikan karakteristik gelombang berjalan dan diam 6. Mendeskripsikan gejala dan ciri-ciri gelombang secara umum 7. Memformulasikan gejala-gejala gelombang dan efeknya 8. mendeskriksikan gejala gelombang dalam kehidupan sehari-hari

Gel Tranversal

GeL long- Tranv

Gelombang longitudinal

Gel long- Tranv

A. Pengertian Gelombang Perhatikan gambar berikut! Gangguan (usikan) pada permukaan air yang tenang menghasilkan gelombang air Pengamatan gelombang pada tali selama setengah getaran

Perhatikan gambar berikut! Ujung tali yang digetarkan sebanyak setengah getaran dan diterima oleh tali sebagai usikan. Usikan hanya dilakukan satu kali disebut denyut atau pulsa. Gelombang pada tali yang diusik terus-menerus Ujung tali terus-menerus digetarkan akan didapatkan bentuk gelombang periodik.

Berdasarkan media perantaranya, gelombang dikelompokkan menjadi dua jenis, yaitu: Gelombang mekanik, yaitu gelombang yang merambat me merlukan zat perantara. Contoh: gelombang bunyi, gelombang pada tali, gelombang pada permukaan air, dan gelombang pada pegas. Gelombang elektromagnetik, yaitu gelombang yang merambat tanpa medium (di ruang hampa). Contoh: gelombang cahaya, gelombang radio, gelombang TV, dan sinar-X

Partikel-partikel itu hanya bergetar di sekitar kedudukan setimbangnya Pada proses perpindahan energi di gelombang mekanik, partikel-partikel zat yang dilalui energi tidak ikut berpindah mengikuti perambatan gelombang. Partikel-partikel itu hanya bergetar di sekitar kedudukan setimbangnya secara berurutan. (a) Partikel (gabus) tidak berpindah (b) bentuk slinki

B. Gelombang Transversal dan Longitudinal Berdasarkan arah getarannya, gelombang terbagi atas: gelombang transversal dan gelombang longitudinal.

1. Gelombang Transversal Gelombang transversal adalah gelombang yang arah getarannya tegak lurus dengan arah perambatannya. Bentuk gelombang transversal pada tali

2. Gelombang Longitudinal Gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah getarannya berimpit dengan arah perambatannya. Gambar gelombang longitudinal pada slinki

C. Panjang Gelombang,Fase Gelombang, C. Panjang Gelombang,Fase Gelombang, Gelombang Berjalan,dan Energi Gelombang 1. Panjang Gelombang Panjang gelombang adalah jarak yang ditempuh oleh gelombang dalam waktu satu periode. Panjang 1 gelombang transversal Keterangan: v = cepat rambat gelombang (m/s) f = frekuensi (Hz)  = panjang gelombang (m) T = periode (s) Panjang 1 gelombang longitudinal

Latihan Soal 1.Gelombang pada permukaan air merambat pada kecepatan 4 m/s . Jika jarak antara lima bukit gelombang yang berurutan adalah 32 m ,tentukan : Panjang gelombangnya Frekuensi gelombang tersebut

2. Jarak antara puncak dan lembah terdekat adalah 80cm 2. Jarak antara puncak dan lembah terdekat adalah 80cm . Bila dalam 10 detik terdapat 60 gelombang yang melewati suatu titik,berpakah cepat rambat gelombang tersebut ? 3. Seutas tali memiliki panjang gelombang 50 m dan cepat rambat 20 m/s,berapakah periode gelombangnya.

Cepat rambat gelombang 4. Pada gelombang tali berikut ini ,panjangAB adalah 18 m dan waktu yang diperlukan gelombang untuk bergerak dari A ke B adalah 0,4 sekon .tentukanlah : Periode gelombang Frekuensi gelombang Cepat rambat gelombang Y B A

2. Fase Gelombang Dua titik yang berja- rak  satu sama lain mempunyai fase yang sama. Titik P ,Q, dan R me- miliki fase yang sama. S dan T juga memiliki fase yang sama. Fase titik pada gelombang Titik P dan S, S dan Q, serta Q dan T. Titik-titik itu mempunyai simpangan dan arah getar yang berlawanan. Dua titik yang berjarak ½ mempunyai fase yang berlawanan.

y0 = A sin (ωt) 3. Gelombang Berjalan Jika titik O digetarkan, dalam selang waktu t sekon simpangan di titik O adalah y0 = A sin (ωt) Titik P berada sejauh x dari O fasenya terlambat dibandingkan O maka simpangan getar di titik P, saat O bergetar selama t adalah:

Keterangan: Yp = simpangan (m) T = periode (s) A = amplitudo (m)  = panjang gelombang (m) t = waktu (s) x = jarak (m)

4. Energi Gelombang P = 2p2ƒ2A2rav Keterangan: E = energi gelombang (J) k = konstanta getaran (N/m) A = amplitudo getaran (m) P = energi tiap satuan waktu(J/s) ƒ = frekuensi gelombang (Hz) r = massa jenis (kg/m3) a = luas penampang tali (m2) v = kecepatan gelombang (m/s)

D. Pemantulan dan Pembiasan Gelombang 1. Pemantulan Gelombang

Gelombang lurus yang merambat ke arah penghalang akan mengalami pemantulan seperti dilukiskan pada gambar berikut. (b) bentuk geometrik pemantulan gelombang (a) Pemantulan gelombang lurus Pada gambar (b): a-b-c = gelombang datang; d-e-f = gelombang pantul. i = sudut datang, r = sudut pantul .

2. Pembiasan Gelombang Pembiasan gelombang adalah pembelokan arah perambatan gelombang pada bidang batas antara dua medium yang memiliki sifat berbeda. Perambatan gelombang permukaan air pada dua kedalaman yang berbeda terjadi pembiasan pada bidang batas

(a) Gelombang datang dari permukaan air yang dangkal ke yang lebih dalam, pada bidang batas, gelombang dibelokkan,sehingga menjadi lebih renggang (b) gelombang datang dari permukaan air yang dalam ke yang lebih dangkal, pada bidang batas, gelombang dibelokkan, sehingga menjadi rapat

Berlaku rumus-rumus: Keterangan: i = sudut datang r = sudut bias v1 = kecepatan pada kedalaman 1 v2 = kecepatan pada kedalaman 2 c = kecepatan cahaya va = kecepatan cahaya di medium a n a = indeks bias medium a 1 = panjang gelombang pada kedalaman 1 2 = panjang gelombang pada kedalaman 2

E. Superposisi dan Interferensi Gelombang Interferensi merupakan perpaduan antara dua gelombang koheren atau lebih di suatu tempat dan saat yang bersamaan. (b) M1 dan M2 sumber gelombang yang berfrekuensi sama, titik-titik hitam merupakan pola-pola hasil interferensi (a) Interferensi gelombang

Superposisi terjadi jika dua atau lebih gelombang bertemu di suatu medium maka fungsi gelombangnya adalah jumlah aljabar dari masing-masing gelombang. Dua buah atau lebih getaran segaris dapat dipadukan atau digabungkan, sehingga diperoleh getaran baru. Penggabungan getaran itu sering disebut interferensi atau superposisi. Pembahasan pada bab ini hanya dibatasi getarangetaran yang memiliki amplitudo sama.

Grafik menunjukkan penggabungan dua gelombang yang memiliki amplitudo sama terjadi interferensi konstruktif, terjadi interferensi destruktif, dan terjadi interferensi destruktif sebagian

Berikut ini ada dua getaran segaris, masing-masing memiliki simpangan: y1 = A sin (2 πf1t) y2 = A sin (2 π f2t + Ө) Kedua getaran memiliki frekuensi sama. Hasil perpaduan (superposisi) dua getaran tersebut adalah y3 = y1 + y2 y3 dapat dicari dengan menggunakan cara matematis dan cara grafis.

Secara Matematis y3 = y1 + y2 = A sin ( ω1t) + A sin ( ω2t + ) y3 = A sin (2πf1t) + A sin (2 π f2t + ) Frekuensi sama: f1 = f2 = f

2. Secara Grafis Grafik y3 merupakan hasil perpaduan dari grafik y1 dan y2

F. Gelombang Stasioner Hasil interferensi dua gelombang dengan frekuensi dan amplitudo sama serta arah perambatan berlawanan yang disebut gelombang stasioner atau gelombang diam atau gelombang berdiri.

G. Difraksi Gelombang (a) dan (b) difraksi gelombang pada celah sempit, (c) skema difraksi gelombang

H. Percobaan Melde Percobaan Melde dilakukan untuk menyelidiki cepat rambat gelombang transversal pada kawat atau dawai atau senar. Percobaan Melde

Dari hasil percobaan Melde diperoleh kesimpulan bahwa: besar cepat rambat gelombang transversal yang menjalar pada kawat atau dawai atau senar: berbanding lurus dengan akar gaya tegangan kawat atau dawai atau senar; 2) berbanding terbalik dengan akar massa jenis kawat (massa per satuan panjang).

Kesimpulan di atas dapat dirumuskan: Dalam SI, nilai konstanta k = 1, sehingga Keterangan: v = cepat rambat gelombang (m/s) F = gaya tegangan kawat atau dawai atau senar (N)  = massa kawat atau dawai atau senar tiap satu satuan panjang (kg/m)