Matakuliah : D0564/Fisika Dasar Tahun : September 2005 Versi : 1/1

Presentasi berjudul: "Matakuliah : D0564/Fisika Dasar Tahun : September 2005 Versi : 1/1"— Transcript presentasi:

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

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

3 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

4 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

5 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.

6 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

7 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

8  = 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

9 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 )

10 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

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

12 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

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

14 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

15 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 = ;

16 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

17 = 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 )

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

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

20 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.

21 Tali Ringan ke Tali Berat
V1  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 )

22 2.Tali Berat ke tali Ringan
V1  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 )

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

24 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

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

26 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)

27 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

28 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.

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