Matakuliah : D0564/Fisika Dasar Tahun : September 2005 Versi : 1/1 Pertemuan 13 – 14 Implementasi Teorema Kerja dan Energi, Gerak Harmonik dan Gelombang

Learning Outcomes Pada akhir pertemuan ini, diharapkan mahasiswa akan mampu : Menghasilkan pengetahuan tentang teorma kerja dan energi, gerak harmonik dan gelombang (C3)

Outline Materi Teori atom Temperatur dan termometer Kesetimbangan termal dan hukum termodinamika ke-0 Pemuaian termal dan anomali air Hukum gas ideal Bilangan avogadro Teori kinetik Gas riil dan perubahan fasa Tekanan uap, kelembaban dan difusi Kalor sebagai transfer energi, Perbedaan antara ............

GELOMBANG Gelombang adalah : Rambatan gangguan dalam suatu medium. Macam-macam Gelombang : 1.Berdasarkan medium tempat gel. merambat. 1.1 Gelombang Mekanik Gelombang mekanik hanya merambat dalam medium elastis Contoh : Gelombang bunyi, gelombang pada tali, gelombang pada permukaan air

1.2. Gelombang Elektromagnetik Berhubungan dengan medan listrik dan medan magnit, dalam perambatannya tidak memerlukan medium. Contoh : Gelombang radio, cahaya 2. Berdasarkan arah getaran medium 2.1 Gelombang Transversal Gelombang yang arah getarannya tegak lurus pada arah rambatan.

2.2 Gelombang Longitudinal Gelombang yang arah getarannya searah dengan arah rambatan gelombang. Bentuk Gelombang : 1. Gelombang Denyut (Pulsa) Gangguan tunggal yang merambat dalam suatu medium 2. Gelombang periodik Gangguan dalam bentuk yang sama berulang secara periodik

Untuk gelombang periodik: Fungsi dan Parameter Gelombang : Y(x,t) = Ym f(x,t) Untuk gelombang periodik: Y(x,t) = A sin (ωt + k x + ) 1. Ym = A = Amplitudo, atau simpangan maksimum 2.  = Panjang gelombang; jarak antara dua titik yang berbeda fase 2 3. T = Periode, waktu untuk satu getaran penuh; dt 4. V = cepat rambat Gelombang V =  f

 = frekuensi sudut ; radian/detik f = Frekuensi Gelombang, jumlah getaran persatuan waktu; Hz T = 5. 6. k = Bilangan gelombang ; banyaknya gelombang persatuan panjang k = 7.  = frekuensi sudut ; radian/detik  = 2 f 8.  = beda fase gelombang

Y = f( X-Vt) : Gelombang bergerak ke kanan Y = f( X+Vt) : Gelombang bergerak ke kiri Persamaan Umum Gelombang. Semua jenis gelombang akan memenuhi persamaan umum gelombang: ( Persamaan differensial gelombang )

v = kecepata gelombang yang besarnya terganung pada jenis gelombang dan mediumnya, antara lain: Untuk gelombang dalam tali  = rapat massa persatuan panjang F = gaya tegang tali

2.Untuk gelombang elektromagnet 3.Untuk gelombang longitudinal dalam udara

R = Konstanta Gas T = Temperatur (Kelvin) M = Berat molekul gas 4.Gelombang Longitudinal Dalam Zat Alir V = B = modulus benda ( Bulk modulus ) B = = kerapatan zat alir

atau : = Konstanta panas jenis = Kecepatan Gelombang Longitudinal dalam benda tegar Benda berbentuk batang V = Y = Modulus Young Y =

Untuk gelombang berbentuk : = kerapatan benda tegar ENERGI GELOMBANG (TENAGA GELOMBANG ) Untuk gelombang berbentuk : y = ym sin ( kx - t ) = P = ym2 kw F cos2 ( kx - t ) Tenaga rata-rata dalam 1 periode: = 2 2 ym2 f2  V = P dt = Massa dawai per satuan panjang

Gelombang dalam medium berdimensi tiga. Untuk medium berdimensi tiga  diganti dengan  A = 2 2 ym2 f 2  AV  = rapat massa persatuan volume Intensitas Gelombang ( I ) Intensitas Gelombang adalah : Jumlah energi yang dipindahkan persatuan luas persatuan waktu, atau daya persatuan luas penampang. I = ;

A = luas penampang Superposisi Gelombang Dua atau lebih gelombang yang sejenis menjalar dalam medium yang sama, maka gangguan total pada medium adalah jumlah gangguan dari masing- masing gelombang YT (X,t) = Y1(X,t) + Y2(X,t) + Y3(X,t) Frekuensi dan amplitudo sama, fase berbeda Y1 = Ym Sin (kX- (t + (1 ) Y2 = Ym Sin (kX- (t + (2 ) Y = Y1 + Y2

= 2Ym Cos( EMBED Equation.3 ) Sin(kX- (t + EMBED Equation.3 ) 2. Frekuensi sama , fase dan amplitudo berbeda Y1 = A1 Sin (kX- t + 1 ) Y2 = A2 Sin (kX- t + 2 ) YR = ARCos(kX- t + R ) 3. Amplitudo sama dan frekuensi berbeda Y1 = Ym Sin (k1 X- 1 t ) Y2 = Ym Sin (k2 X- 2 t )

Y = Y1 + Y2 = 2Ym Cos( Sin( k = k1 – k2 dan  = 1 - 2 Untuk : k1  k2 dan 1  2 maka : Y = 2Ym Cos( Sin( k X -  t )

Disebut gelombang pelayangan , dengan : Gelombang pembawa : Sin( k X -  t ) Gelombang modulasi : 2Ym Cos( Frekuensi pelayangan :  = 1 - 2

Gelombang Transmisi dan Gelombang Refleksi. RAMBATAN GELOMBANG Gelombang Transmisi dan Gelombang Refleksi. Jika gelombang merambat dari medium 1 ke medium 2 yang berbeda jenisnya, maka akan terjadi Gelombang Transmisi dan Gelombang Refleksi. Gelombang Transmisi adalah: Gelombang yang diteruskan ke medium 2. Gelombang Refleksi adalah: Gelombang yang dipantulkan kembali ke medium 1. Gelombang Pantul dan Tranmisi pada dua Tali.

Tali Ringan ke Tali Berat V1 1 2 > 1 V2 V1 Gelombang pantul mengalami perubahan fase sebesar , dan gelombang tranmisi tidak mengalami perubahan fase Gelombang datang : Y1 = Ad Sin ( kX - t ) Gelombang pantul : Y2 = AP Sin ( kX + t+ ) Gelombang transmisi : Y3 = AT Sin ( kX - t )

2.Tali Berat ke tali Ringan V1 1 2 < 1 V1 V2 Gelombang pantul dan gelombang tranmisi tidak mengalami perubahan fase Gelombang datang : Y1 = Ad Sin ( kX - t ) Gelombang pantul : Y2 = AP Sin ( kX + t ) Gelombang transmisi : Y3 = AT Sin ( kX - t )

GELOMBANG BUNYI Macam-macam Gelombang Bunyi Gelombang Bunyi Terdengar adalah : Gelombang bunyi yang frekuensi terletak antara 20 - 20.000 Hz. Gelombang Bunyi Ultrasonik adalah : Gelombang bunyi yang frekuensinya di atas 20.000 Hz. Gelombang Bunyi Infrasonik adalah : Gelombang bunyi yang frekuensinya di bawah 20 Hz.

Tingkat Intensitas () : Kualitas bunyi Amplitudo Tekanan adalah : Selisih maksimum antara tekanan atmosfir pada selaput gendang dan tekanan atmosfir. Intensitas (I) Bunyi yang merambat : Jumlah rata-rata energi yang dibawa per satuan waktu oleh bunyi per satuan luas luas permukaan yang tegak lurus pada arah rambatan Tingkat Intensitas () :  = 10 log I / I0 db

Desibel adalah : Tingkat intensitas yang dinyatakan dalam dB. Ambang Pendengaran Tingkat intensitas bunyi dimana telinga telah dapat mendengar. I0 = 10-12 watt / m2 Ambang Rasa Sakit adalah : Tingkat intensitas bunyi dimana telinga akan merasa sakit.

Gelombang Sferis adalah : Gelombang bunyi yang menyebar (merambat) ke segala arah. Bola Denyut adalah : Sumber bunyi yang berbentuk bulatan yang permukaannya berisolasi secara radial. Amplitudo simpangan dan amplitudo tekanan Persamaan Gelombang : Y = Ym Cos ( kX - t)

Dari ; P = - B Dan B = c2 Maka : P = k  c2 Ym Cos ( kX - t) Atau : P = Pm Cos ( kX - t) Dengan : Pm = k  c2 Ym Pm = amplitudo tekanan Ym = amplitudo simpangan

Hubungan Amplitudo Tekanan dan Intensitas. Efek Doppler. I = Bunyi Layang adalah : Gelombang bunyi yang menimbulkan berbagai keras bunyi sebagai akibat perubahan amplitudo . Perubahan frekuensi yang diamati oleh pendengar akibat adanya gerak relatif antara sumber dan pendengar.

fP = fP = frekuensi yang diamati oleh pendengar fS = frekuensi dari sumber VG = kecepatan gelombang VP = kecepatan pendengar VS = kecepatan sumber