OSILASI, GELOMBANG, BUNYI

Presentasi berjudul: "OSILASI, GELOMBANG, BUNYI"— Transcript presentasi:

1 OSILASI, GELOMBANG, BUNYI
DU1013 – FISIKA Semester Genap 2012/2013 OSILASI, GELOMBANG, BUNYI Disusun oleh : M. Januar Ismail, & Lisda Meisaroh, S.Si Disajikan oleh : Tim Pengajar Fisika

2 OSILASI, GELOMBANG, BUNYI

3 Pengertian Osilasi dapat terjadi jika sebuah sistem diganggu dari posisi kesetimbangan stabilnya Osilasi sering disebut juga vibrasi yaitu gerak bolak balik Karakteristik gerak osilasi yang sering dijumpai dan terkenal adalah gerak periodik Gerak periodik  ciri-cirinya?? Contoh?? Bentuk spesial gerak periodik terjadi pada sistem mekanika ketika gaya yang dikerjakan pada suatu benda sebanding dengan posisi benda tersebut relatif terhadap suatu posisi seimbang Jika gaya selalu menuju posisi seimbang, gerak tersebut disebut Gerak Harmonik Sederhana (GHS)

4 Beban Massa Pada Pegas Sebuah balok bermassa m diikatkan pada pegas, balok bebas bergerak di atas permukaan mendatar licin Ketika pegas tidak tertekan atau tertarik, balok berada di posisi seimbang x = 0 Hukum Hooke menyatakan: Fs= –kx Fs : gaya pemulih Selalu mengarah ke titik seimbang Karena itu, selalu berlawanan dengan arah gerak k : konstanta gaya pegas x : perpindahan (diukur dari titik seimbang)

5 Persamaan GHS Hukum Hooke dikaitkan dengan hukum II Newton tentang dinamika. Maka percepatan akan setara dengan? Dari penggunaan hukum II Newton akan memberikan persamaan di samping, yang merupakan persamaan diferensial Orde II, sehingga solusi dari persamaan di samping adalah

6 Terminologi Frekuensi Angular Konstanta Fase Sudut Fase Amplitudo
Catatan : Pemilihan menggunakan cosinus pada persamaan gerak harmonik sederhana dapat diubah. Formula lain yang berlaku adalah Dimana cos  = sin( + π/2).

7 Kecepatan dan Percepatan
Kecepatan merupakan turunan pertama dari persamaan posisi  Lengkapi! Pecepatan merupakan turunan pertama dari persamaan kecepatan

8 Sifat Fungsi Periodik

9 Karakter GHS Perpindahan, kecepatan dan percepatan berubah sinusoidal dengan frekuensi sama Frekuensi dan periode gerak independen terhadap amplitudo Kecepatan berbeda fase 90° terhadap perpindahan Percepatan sebanding dengan perpindahan tetapi berlawanan arah

10 Sistem Balok-Pegas

11 Energi Gerak Harmonik Pada sistem balok–pegas  Jika tidak ada gesekan, total energi mekanik kekal. Di setiap waktu, energi total adalah jumlah energi kinetik balok dan energi potensial elastik pegas Kedua jenis energi ini berbagi energi total akibat gerak balok ke depan dan ke belakang

12 Energi Gerak Harmonik Energi mekanik bernilai konstan, yakni Ek + Ep = Em =Konstan. Energi kinetik maksimal terjadi pada saat energi potensial benilai nol, maupun sebaliknya. Jadi diperoleh, Energi kinetik maksimal dan Energi potensial maksimal bernilai sama,

13 Contoh Bila pada simpangan y = 5 cm percepatan getaran selaras a = - 5 cm/s2, maka pada simpangan 10 cm percepatan dalam cm/s2 adalah ... Sebuah benda bermassa 60 gram digetarkan menurut persamaan simpangan x = 0,3 cos (2t+/6) dengan t dan sekon dan x dalam meter. Tentukan : a. Frekuensi, periode, amplitudo, frekuensi sudut, konstanta fase b. Posisi partikel pada saat t =1s c. Kecepatan dan percepatan maksimal benda d. Energi total benda tersebut

14 Bandul Sederhana

15 Bandul Sederhana

16 Contoh 1. Di bawah ini adalah ayunan bandul sederhana. Jika g = 10 m/s2. maka besar gaya yang mempengaruhi ayunan sebesar... 100 cm 200 gr 10 cm 2. Benda dengan massa 20 gr diayunkan menggunakan tali 50 cm, ternyata memiliki periode 12 sekon. Jika massa benda ditambah menjadi 60 gr dan tali diperpanjang menjadi 150 cm, tentukan periode dan kecepatan angular

17 Latihan Soal Sebuah benda bermassa 50 g bergerak harmonis sederhana dengan amplitudo 10 cm dan periode 0,2 s. Besarnya gaya yang bekerja pada sistem saat simpangannya setengah amplitudo adalah sekitar... Sebuah pegas yang panjangnya 20 cm digantung vertikal. Kemudian ujung bawahnya diberi beban 200 g sehingga panjangnya bertambah 10 cm. Beban ditarik 5 cm ke bawah kemudian dilepas hingga beban bergetar harmonik. Jika g = 10 m/s2, maka frekuensi getaran adalah... Sebuah benda yang bermassa 40 gram digetarkan dengan simpangan y = 9 cos40t dengan y dalam cm dan t dalam sekon. Tentukan periode dan energi total benda tersebut

18 Latihan Soal Sebuah partikel melakukan getaran selaras dengan f = 5 Hz dan amplitudo 10 cm. Kecepatan partikel pada saat berada pada simpangan 8 cm adalah ... (cm/s) Sebuah benda memiliki massa 1 kg, menjalani getaran selaras sederhana dengan amplitudo 36 cm dan periode 4 s. Tenaga kinetik maksimum sama dengan...

19 OSILASI, GELOMBANG, BUNYI

20 Definisi Gelombang adalah suatu gejala terjadinya perambatan suatu gangguan (disturbance) melewati suatu medium dimana setelah gangguan ini lewat keadaan medium akan kembali ke keadaan semula seperti sebelum gangguan itu datang Contoh : microwave, handphone, tsunami, matahari Dengan kata lain, gelombang adalah : Getaran yang merambat Apa yang dirambatkan??  Energi Contohnya air laut Tsunami

21 Jenis-Jenis Berdasarkan Arah Getar Berdasarkan Medium
Gel. Tranversal Gel. Longitudinal Berdasarkan Medium Gel. Mekanik Gel. Elektromagnetik Berdasarkan Amplitudo Gel. Berjalan Gel. Stasioner Coba cari tau, mengenai perbedaannya! 

22 Gelombang Mekanik Suatu gangguan yang berjalan melalui medium untuk gelombang tersebut. Sewaktu melewati medium, partikel-partikel yang membentuk medium akan mengalami pergeseran/perpindahan. Contoh: gelombang tali, gelombang permukaan air, gelombang seismik, gelombang tegangan Berdasarkan berubah atau tidaknya amplitudo, gelombang dikelompokkan menjadi gelombang berjalan dan gelombang stasioner.

23 Gelombang berjalan merupakan  jenis gelombang yang memiliki sifat amplitudo yang sama pada setiap titik yang dilalui. Gelombang stasioner terbentuk dari interferensi dua gelombang berjalan yang memiliki amplitudo sama, frekuensi sama, dan arah berlawanan. Ciri utama gelombang stasioner adalah amplitudonya berubah-ubah tergantung posisinya.

24 Pers. Gelombang Berjalan
Arah getar ke atas Arah rambat ke kiri Arah rambat ke kanan Arah getar ke bawah A : Amplitudo k : bilangan gelombang  : frekuensi angular t : waktu Dengan : : panjang gelombang v : cepat rambat gelombang

25 Pers. Gelombang Berjalan
Sehingga persamaan gelombang berjalan dapat ditulis Carilah persamaan kecepatan dan percepatannya! Dimana

26 Contoh Persamaan gelombang y = 2 sin 2π(4t - 2x) meter, dengan t dalam sekon dan x dalam meter. Tentukan amplitudo, frekuensi angular panjang gelombang frekuensi dan periode cepat rambat arah rambat kecepatan dan percepatan maksimal

27 Pers. Gelombang Stasioner
Ujung terikat Ujung Bebas Catatan : S = simpul; P = Perut 1λ = SPSPS atau jarak PSPSP

28 Pers. Gelombang Stasioner
Gel. Stasioner Pada dawai dgn Ujung Bebas Pada dawai dgn Ujung Terikat Pers. Gel. Stasioner Amplitudo Letak perut Letak simpul

29 Contoh Seutas tali salah satu ujungnya digerakkan naik turun sedangkan ujung lainnya terikat. Persamaan gelombang tali adalah y = 8 sin (0,1π) x. cos π (100t - 12) dengan y dan x dalam cm dan t dalam satuan sekon. Tentukan: a. panjang gelombang b. frekuensi gelombang c. panjang tali

30 OSILASI, GELOMBANG, BUNYI

31 Efek Doppler Apa yang terjadi jika bunyi sirine mobil polisi semakin mendekati kita yang sedang duduk? Bunyi sirine tersebut semakin keras atau semakin lemah ? Apa pula yang terjadi jika mobil polisi tersebut semakin menjauhi kita? Fenomena di atas terkenal dengan istilah efek doppler

32 Efek Doppler Efek Dopler adalah peristiwa perubahan frekuensi sumber bunyi yang didengar pengamat disebabkan perubahan kedudukan sumber bunyi atau pengamat Efek ini ditemukan oleh seorang ahli fisika Austria Christian Doppler pada tahun 1842 Efek Doppler yang dirasakan oleh seorang pengamat adalah pada saat ia merasakan frekuensi lebih tinggi dari pada frekuensi sumber bunyi manakala ia dan atau sumber bunyi bergerak saling mendekat, dan merasakan frekuensi bunyi yang lebih rendah mana kala ia dan atau sumber bunyi bergerak saling menjauh

33 Efek Doppler Dimana: fp : Frekuensi sumber bunyi yang diterima pengamat fs : Frekuensi sumber bunyi v : Kecepatan bunyi di udara vp: Kecepatan pengamat vs : Kecepatan sumber bunyi Besarnya frekuensi bunyi yang didengar oleh pengamat, jika kecepatan angin diabaikan, dirumuskan dalam persamaan berikut: Perjanjian!! vp : +  pengamat mendekati sumber bunyi : -  pengamat menjauhi sumber bunyi : 0  pengamat diam vs : -  sumber bunyi mendekati pengamat : +  sumber bunyi menjauhi pengamat : 0  sumber bunyi diam

34 Contoh Seseorang sedang duduk pada sebuah tempat. Dari arah kiri orang tersebut, sebuah ambulance bergerak dengan kecepatan 36 km/jam membunyikan sirine dengan frekuensi 990 Hz. Dari arah berlawanan bergerak mobil pemadan kebakaran membunyikan sirine dengan frekuensi 1280 Hz dan berkecepatan 72 km/jam, cepat rambat bunyi diudara 340 m/s. Berapa frekuensi sirine ambulance yang terdengar orang tersebut? Berapa frekuensi sirine pemadam kebakaran yang terdengar orang tersebut? Berapa frekuensi sirine ambulance yang terdengar sopir pemadam kebakaran?

35 Latihan Soal Diberikan sebuah persamaan gelombang Y = 0,02 sin (10πt − 2πx) dengan t dalam sekon, Y dan x dalam meter. Tentukan : a. cepat rambat gelombang b. frekuensi & periode gelombang c. panjang gelombang d. arah rambat gelombang e. simpangan gelombang saat t = 1 sekon dan x = 1 m f. persamaan kecepatan & percepatan gelombang g. kecepatan maksimum gelombang

36 Latihan Soal Diberikan sebuah persamaan gelombang Y = 0,02 sin (10πt − 2πx) dengan t dalam sekon, Y dan x dalam meter. Tentukan : a. cepat rambat gelombang b. frekuensi & periode gelombang c. panjang gelombang d. arah rambat gelombang e. simpangan gelombang saat t = 1 sekon dan x = 1 m f. persamaan kecepatan & percepatan gelombang g. kecepatan maksimum gelombang

37 Latihan Soal 2. Jika gelombang merambat dengan v = 20 m/s, tentukan frekuensi gelombang tersebut! 3. Pada permukaan suatu danau 2 buah gabus yang terpisah satu sama lainnya sejauh 60 cm. Keduanya turun naik bersama permukaan air dengan frekuensi 6 getaran per detik. Bila salah satu gabus berada di puncak yang lainnya di lembah sedangkan di antara mereka terdapat satu puncak, maka cepat rambat gelombang adalah…

38 Latihan Soal 4. Seutas kawat bergetar menurut persamaan Tentukan Jarak perut ketiga dari titik x = 0! 5. Sebuah mobil dengan kecepatan 30 m/s mengejar sebuah kereta yang sedang membunyikan peluit dengan frekuensi 1065 Hz. Jika kereta berjalan dengan kecepatan 15 m/s, hitung frekuensi yang di dengar oleh pengemudi mobil jika cepat rambat bunyi di udara adalah 340 m/s.