tugas fisika

GETARAN DAN GELOMBANG

3.1 Getaran

Getaran dan gerak gelombang merupakan subyek yang berhubungan erat. Gelombang laut, gelombang pada senar gelombang gempa bumi atau suara di udara mempunyai getaran sebagai hanya sumber yang bergetar, tetapi membran sebuah mikrofon. Dan memang, medium dimana gelombang merambat juga bergetar seperti udara pada gelombang suara.
 sumbernya. Pada kasus suara, tidak
gelombang
 juga penerimanya gendang telinga atau

3.1.1 Gerak Harmonis Sederhana

Ketika sebuah getaran pada lintasan yang sama, gerakan tersebut disebut periodik. Bentuk yang paling sederhana dari gerak periodik direpresentasikan oleh sebuah benda yang berosilasi di ujung pegas.
atau osilasi terulang sendiri, ke depan dan belakang

3.1.2 Gerak Harmonis Teredam

Amplitudo semua pegas atau pendulum yang berayun pada kenyataannya perlahan-lahan berkurang terhadap waktu sampai osilasi berhenti sama sekali, gerak ini disebut gerak harmonis teredam. Redaman biasanya disebabkan oleh hambatan udara dan gesekan internal pada sistem yang berosilasi.

3.1.3 Getaran yang dipaksakan : Resonansi

Ketika sistem yang bergetar mulai bergerak, sistem tersebut bergetar dengan frekuensi alaminya. Bagaimanapun, sistem bisa memiliki gaya eksternal yang bekerja padanya yang mempunyai frekuensi sendiri, berarti kita mendapatkan getaran yang dipaksakan. Contoh : kita bisa menarik massa pada pegas bolak-balik dengan frekuensi (f) massa kemudian bergetar pada frekuensi (f) dari gaya eksternal, bahkan jika frekuensi ini berbeda dari frekuensi alami pegas, yang sekarang akan kita beri nama f0 dimana persamaannya :

Dalam hal ini benda akan bergetar dengan amplitudo yang besar ketika frekuensi alaminya sama dengan frekuensi gaya eksternal periodiknya. Sebagai model misalkan gaya eksternal periodiknya diberikan oleh F = Fr cosω ”t sehingga persamaan geraknya F = -kx-bv + Fr cosω ”t.

Penyelesaian persamaan di atas dapat ditulis : 2

Tampak bahwa nilai G akan minimum dan amplitudo akan maksimum.

3.2 Gelombang

Gelombang adalah getaran yang merambat. Jadi di setiap titik yang dilalui gelombang terjadi getaran, dan getaran tersebut berubah fasenya sehingga tampak sebagai getaran yang merambat. Terkait dengan arah getar dan arah rambatnya, gelombang dibagi menjadi dua yaitu gelombang transversal dan gelombang longitudinal. Gelombang transversal arah rambatnya tegak lurus dengan arah getarannya, sedangkan gelombang longitudinal arah rambatnya searah dengan arah getarannya.

Persamaan gelombang memenuhi bentuk

Bentuk umum penyelesaian persamaan di atas adalah semua fungsi yang

berbentuk x (z,t) = x (z± vt)

Bentuk yang cukup sederhana yang menggambarkan gelombang

sinusoidal adalah penyelesaian yang berbentuk :
x(z,t) = A sin (kz± ω t +φ )
Untuk suatu waktu (t) tertentu (misal t = 0 dan pilihφ = 0), maka :
x(z,t) = A sin (kz)

3.2.1 Jenis-jenis Gelombang

3.2.1.1 Gelombang transversal

Ketika sebuah gelombang merambat sepanjang sebuah tali, katakanlah dari kiri ke kanan. Partikel-partikel tali bergetar ke atas dan ke bawah dalam arah transversal (gerak lurus) terhadap gerak gelombang itu sendiri. Gelombang inilah yang disebut dengan gelombang transversal.

3.2.1.2 Gelombang longitudinal

Gelombang longitudinal dapat diklarifikasikan menjadi beberapa tipe gelombang yaitu gelombang kompresi, gelombang shear/gunting, gelombang fleksural/melengkung dan torsional. Terjadinya berbagai tipe gelombang tersebut oleh karena medium yang dilewati bunyi beraneka ragam.

3.2.1.3 Gelombang Kompresi

Gelombang ini hanya terdapat di udara/atmosfir. Kalau gelombang ini mengenai fluida (zat cair0 maka gelombang tersebut tersimpan sebagai energi kinetik dan potensial. Dalam perambatan akan mengalami perubahan bentuk. Apabila gelombang ini mengenai materi padat maka akan menimbulkan gelombang fleksural (gelombang bending) dan gelombang torsional.

3.2.1.4 Gelombang fleksural dan torsional

Dibangkitkan oleh gelombang shear. Merupakan kombinasi dari kompresi-

tension.

3.2.1.5 Gelombang Berdiri

Menggetarkan tali dengan frekuensi yang tepat kedua gelombang akan berinteferensi sedemikian sehingga akan dihasilkan gelombang berdiri dengan amplitudo besar, karena tampaknya tidak merambat. Tali hanya berosilasi ke atas ke bawah dengan pola yang tetap. Titik interferensi destruktif, dimana tali tetap

diam disebut simpul; titik interferensi konstruktif dimana tali berosilasi dengan

amplitudo maksimum disebut perut. Gelombang berdiri dapat terjadi pada leb

3.3 Pembiasan dan Difraksi

•Pembiasan

Ketika gelombang mengenai perbatasan sebagian energi dipantulkan dan sebagian diteruskan atau diserap. Ketika gelombang dua atau tiga dimensi yang merambat pada satu medium menyeberangi perbatasan ke medium dimana kecepatannya berbeda, gelombang yang ditransmikiskan bisa merambat dengan arah yang berbeda dari gelombang datang.

•Difraksi

Gelombang-gelombang menyebar sewaktu merambat dan ketika menemui penghalang, gelombang ini berbelok mengitarinya dan memasuki daerah berikutnya untuk gelombang air. Fenomena ini disebut difraksi.

3.4 Superposisi Gelombang

Dua buah gelombang dapat dijumlahkan atau disuperposisikan. Ada beberapa kasus yang akan kita tinjau. Kasus dua gelombang denganω , k sama tetapi berbeda fasenya. Kasus dua gelombang denganω , k sama tetapi arah geraknya berlawanan. Kasus dua gelombang denganω dan k nya berbeda sedikit.

•Beda Fase

Misalkan kita punya

x1 = A sin (kz-ω t +φ1)

x2 = A sin (kz-ω t +φ2)
Penjumlahan kedua gelombang ini menghasilkan
xtotal = x1 + x2 = 2A sin (kz-ω t +φ ) cos (σ φ )
Denganφ = (φ1 +φ2)/2 danσ φ = (φ1 -φ2)/2

•Beda Arah Kecepatan

Misalkan kita punya

x1 = A sin (kz-ω t)

x2 = A sin (kz+ω t)

Penjumlahan kedua gelombang ini menghasilkan

xtotal = x1 + x2 = 2A sin (kz) cos (ω t)

Fenomena ini sering disebut sebagai gelombang tegak

•Beda Frekuensi dan Panjang Gelombang

Misalkan kita punya

x1 = A sin (k1z-ω1t)

x2 = A sin (k2z-ω2t)
Penjumlahan kedua gelombang ini menghasilkan
xtotal = x1 + x2 = 2A sin (kz -ω t +φ ) cos (σ kz-σω t)

Dengan k = (k1 + k2)/2,ω = (ω1 +ω2)/2 danσ k = (k1-k2)/2,σ ω = (φ1-

φ2)/2

Ketika bedanya sangat kecil maka muncul fenomena yang disebut sebagai

layangan.

BUNYI

4.1 Pengertian Bunyi

Bunyi atau suara adalah kompresi mekanikal ataugelombanglongitudinal

yang merambat melaluimedium. Medium atau zat perantara ini dapat berupa zat

cair, padat, gas. Jadi, gelombang bunyi dapat merambat misalnya di dalam air,

batu bara, atau udara.

4.2 Sifat-Sifat Dasar Bunyi

a. Gelombang Bunyi Dihasilkan oleh Benda yang Bergetar

Suatu benda (sumber bunyi) yang melakukan getaran akan menghasilkan gelombang bunyi, misalnya jika sebuah garputala dipukul akan menghasilkan suatu bunyi, atau ketika kita berbicara (bersuara) pita suara bergetar, getaran itu dapat kita rasakan saat tenggorokan kita pegang.

b. Gelombang Bunyi Memerlukan Medium Untuk Merambat

Untuk mengetahui apakah gelombang bunyi dapat merambat tanpa melalui medium, dapat dilakukan demonstrasi dengan menggunakan sebuah bel listrik yang diletakkan di dalam penyungkup pompa udara. Jika bel dibunyikan, maka kita akan mendengar bunyi bel itu. Kemudian udara dalam penyungkup pompa udara dikeluarkan sedikit demi sedikit, ternyata bunyi bel semakin lama terdengar semakin lemah. Ketika udara di dalam penyungkup pompa udara dikeluarkan semua ternyata bunyi bel tidak terdengar sama sekali, walaupun bel itu masih bergetar.

Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa bunyi memerlukan zat antara atau medium untuk merambat. Dengan kata lain bunyi tidak dapat merambat tanpa adanya medium atau zat perantara, misalnya didalam ruang hampa udara

c. Gelombang Bunyi Dapat Merambat Melalui Zat Padat, Cair, dan Gas

Gelombang bunyi selain dapat merambat melalui udara seperti yang

dijelaskan sebelumnya, dapat juga merambat melalui zat padat dan zat

20