Matakuliah : K0635 - FISIKA Tahun : 2007 GELOMBANG Pertemuan 19-20

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

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

(3) Periode/ waktu getar = T : Waktu untuk 1 getaran 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 =  Bina Nusantara

Gerakan medium dapat dinyatakan sebagai : Y(x,t) = f( X  Vt ) 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 ) Bina Nusantara

Solusi dari persamaan differensial tersebut adalah : Y = Ym Sin (kX- t +  ) Ym = amplitudo k = bilangan gelombang  = 2πf = frekuensi sudut  = konstanta fasa 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 Bina Nusantara

3) Gelombang Longitudinal di udara : Pada medium udara (gas) ; B = γ P0 γ = konstanta kalor jenis gas P0 = tekanan dalam keadaan seimbang V = √ ( γ P0/ρ0) (4) Gelombang longitudinal Pada Medium Padat Benda berbentuk batang VP = √ ( Y/ρ) Y = Modulus Young Benda berbentuk volume VP = √ {( B + ¾ G ) /ρ )} G = modulus geser Bina Nusantara

(5) Gelombang Transversal (shear wave ) Pada Medium Padat VS = √ G / ρ Madium cair dan gas tidak dapat menahan gaya tangensial, sehingga modulus geser G = 0. Pada medium padat : σ = Poisson ratio Bina Nusantara

5. Intensitas (Energi) Gelombang Gelombang dalam perambatannya membawa energi. Untuk gelombang berbentuk : y = ym sin ( kx - t ) Daya : P = ym2 k  F cos2 ( kx - t ) Medium berdimensi tiga , daya rata-rata : P = 2 2 ym2 f2  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 Bina Nusantara

Perbandingan intensitas pada suatu titik berjarak R2 dan R1 dari sumber adalah : I2 / I1 = R1/R2)2 6. Pemantulan dan Pembiasan gelombang Dalam rambatan gelombang, setiap menemui bidang batas antara dua medium, energi gelombang akan terbagai menjadi dua bagian. Sebagian energi akan dipantulkan ke dalam medium pertama, dan sebagian lagi diteruskan ( ditransmisikan) ke dalam medium 2. Gelombang yang ditransmisikan akan mengalami pembiasan (pembelokan arah) sesuai dengan Hukum Senellius. Bina Nusantara

Didefinisikan Koefisien refleksi : R = AP / Ad AP = amplitudo gelombang pantul Ad = amplitudo gelombang datang Untuk gelombang datang normal bidang batas : R = AP / Ad = ( Z2 – Z1 ) / ( Z2 + Z1 ) Z = ρV = impedansi akustik Dalam rambatannya, energi gelombang juga akan berkurang karena adanya absorbsi oleh medium dimana gelombang merambat. Absorbsi ini disebabkan oleh adanya gesekan antar partikel . Besarnya kehilangan energi ini bergantung pada sifat-sifat fisis medium dimana gelombang merambat. Bina Nusantara

Bila pada tali, yang keduanya ujungnya terikat, 7. Resonansi Bila pada tali, yang keduanya ujungnya terikat, dirambatkan gelombang periodik, maka pada tali akan terjadi gelombang berdiri, yang merupakan superposisi antara gelombang datang dan gelombang pantul. Persamaan gelombang berdiri tersebut adalah : Y = 2 Ym Cos(ω t) Sin(k x) Bila amplitudo gelombang berdiri lebih besar dari amplitudo gelombang datang disebut terjadi Resonansi Frekuensi resonansi tali atau kawat yang kedua ujungnya terikat dan panjangnya L adalah : fn = ( n/ 2L) V Bina Nusantara

Frekuensi tersebut disebut juga sebagai frekuensi alami (natural frekuensi) Suatu sistem yang bergetar / berosilasi pada /dekat frekuensi alaminya akan mempunyai simpangan yang besar Bina Nusantara