GETARAN GETARAN DAN DAN
GELOMBANGGELOMBANGSTAF PENGAJAR STAF PENGAJAR
FISIKAFISIKADEP. FISIKA IPBDEP. FISIKA IPB
Gerak KipasAyunan
Getaran (Osilasi) : Gerakan berulangpada lintasan yang sama
Gelombang dihasilkan oleh getaranGelombang bunyi
Gelombang air
Gelombang tali
Gelombang laut
TujuanTujuan InstruksionalInstruksional
MenentukanMenentukan besaranbesaran--besaranbesaran frekuensifrekuensi, , amplitudaamplituda, , periodaperioda, , dandan energienergi padapada getarangetaranharmonisharmonisMenentukanMenentukan besaranbesaran--besaranbesaran frekuensifrekuensi, , amplitudaamplituda, , periodaperioda, , panjangpanjang gelombanggelombang, , kecepatankecepatan gelombanggelombang padapada gelombanggelombang mekanikmekanik
GERAK HARMONIK GERAK HARMONIK SEDERHANASEDERHANA
KetikaKetika massamassa diujungdiujung pegaspegasditarikditarik dengandengan gayagaya F = F = kxkx(k = (k = konstantakonstanta pegaspegas))AkanAkan adaada gayagaya pulihpulih (restoring (restoring force) yang force) yang besarnyabesarnya::F = F = -- k xk x
Simpangan (x) : posisi benda terhadap titik setimbang
Amplitudo (A) : simpangan maksimum
Periode (T) : waktu yang diperlukan untuk menempuh satu getaran penuh
Frekuensi (f) : banyak getaran yang dilakukan tiap satuan waktu
Beberapa Besaran dalam GHS
mk
Tf ===
ππω
22
EnergiEnergi GHSGHS
ETotal = ½ mv2 + ½ kx2
Pada
x = A → ETotal = ½ kA2
x = O → ETotal = ½ mv2max
Energi total benda pada gerakharmonik sederhana sebandingdengan amplitudo kuadrat
ContohContoh SoalSoalSebuahSebuah balokbalok bermassabermassa 0,25 kg 0,25 kg beradaberada padapada permukaanpermukaan yang yang licinlicin
terhubungkanterhubungkan dengandengan pegaspegas (k= 180 N/m). (k= 180 N/m). JikaJika pegaspegas ditarikditariksejauhsejauh 15 cm 15 cm daridari posisiposisi kestimbangankestimbangan dandan kemudiankemudian dilepaskandilepaskan. .
aa. . tentukantentukan energienergi total total sistemsistem..
bb. . tentukantentukan kecepatankecepatan balokbalok ketikaketika beradaberada di di titiktitik kesetimbangankesetimbangan..
a. Energi Total = ½ kA2 = ½ (180 N/m) (0.15 m)2 = 2.0 J
b. Di titik kesetimbangan energi kinetik maksimum sehingga
( ) m/s 4m/s25.0222
21 2
===
=
mE
v
Emv
totalmaks
totalmaks
PersamaanPersamaan GerakGerak HarmonikHarmonikSederhanaSederhana
ω = kecepatan angular (rad/s)
ω= 2πf =Tπ2
( )( )( )
ωωcosω
ωsinωωcos
max
2
AvtAa
tAvtAx
=−=
−==
GetaranGetaran TeredamTeredam Amplitudo semua pegas ataupendulum yang berayun padakenyataannya perlahan-lahanberkurang terhadap waktu
piston
Silinder oli
Oli
Batangpiston
GetaranGetaran PaksaPaksa
Pada getaran yang dipaksakan, amplitudogetaran bergantung padaperbedaan frekuensi alamibenda (fo) dan frekuensieksternal (f) dan mencapaimaksimum ketika f = fo.
Efek Resonansi
Contoh resonansi
• Runtuhnya jembatan Tacoma Narrows• Hancurnya kristal karena suara
GelombangGelombang
GelombangGelombang ::GetaranGetaran / / gangguangangguan / / energienergi yang yang menjalarmenjalar..
BeberapaBeberapa karakteristikkarakteristik khususkhususgelombanggelombang
JikaJika melewatimelewati batasbatas antaraantara duadua medium medium akanakanmengalamimengalami pemantulanpemantulan dandan pembiasanpembiasanJikaJika duadua gelombanggelombang bertemubertemu diadia mengalamimengalamiinterferensiinterferensiJikaJika melewatimelewati suatusuatu halanganhalangan ((misalnyamisalnya celahcelahsempitsempit) ) diadia akanakan mengalamimengalami difraksidifraksi ((lenturanlenturan))
ContohContoh SoalSoal
Suara orang yang sedang mengobrol di suatu ruang dapat Suara orang yang sedang mengobrol di suatu ruang dapat terdengar oleh orang yang berada di luar ruangan manakala ruang terdengar oleh orang yang berada di luar ruangan manakala ruang tersebut tidak tertutup rapattersebut tidak tertutup rapat((betulbetul))
SEBABSEBABBunyi merupakan suatu gelombang. Jika bunyi melewati suatu Bunyi merupakan suatu gelombang. Jika bunyi melewati suatu celah maka dia akan mengalami difraksicelah maka dia akan mengalami difraksi((betulbetul))PernyataanPernyataan betulbetul dandan alasanalasan betulbetul dandan berhubunganberhubungan sebabsebab akibatakibat
JAWAB : A
(Soal UTS Fisika TPB semerter I tahun 2005/2006)
AA = = AmplitudoAmplitudokk = = 22ππ / / λλ ( ( kk = = bilanganbilangan gelombanggelombang))λλ = = PanjangPanjang gelombanggelombangω = 2 = 2 ππ f = f = FrekuensiFrekuensi anguleranguler
fv λ=
Persamaan penjalaran gelombang
y = A sin (kx ± ωt)
Kecepatangelombang
ContohContoh SoalSoal
Sebuah gelombang transversal memiliki periode Sebuah gelombang transversal memiliki periode 4 detik. Jika jarak antara dua buah titik yang 4 detik. Jika jarak antara dua buah titik yang berurutan dan sama fasenya adalah 8 cm, maka berurutan dan sama fasenya adalah 8 cm, maka cepat rambat gelombang itu adalah ;cepat rambat gelombang itu adalah ;
A. 1 cm/sA. 1 cm/s B. 2 cm/sB. 2 cm/s C. 3 cm/sC. 3 cm/sD. 4 cm/sD. 4 cm/s E. 5 cm/sE. 5 cm/s
JAWAB : B
(Soal UTS Fisika TPB semerter I tahun 2005/2006)
TipeTipe GelombangGelombang
1.Gelombang transversal : 1.Gelombang transversal : araharah gerakgerak medium medium ⊥⊥araharah gerakgerak gelombanggelombang..ContohContoh : : gelombanggelombang talitali
2.2. GelombangGelombang longitudinal : longitudinal : ArahArah gerakgerak medium // medium // araharah gerakgerak gelombanggelombang..
ContohContoh : : gelombanggelombang bunyibunyi, , gelombanggelombang padapada pegaspegas..
BunyiBunyi
SumberSumber bunyibunyi : : GetaranGetaran //vibrasivibrasiInfrasonic : < 20 hertzInfrasonic : < 20 hertzAudiosonicAudiosonic : 20 : 20 –– 20.000 hertz20.000 hertzUltrasonic : > 20.000 hertzUltrasonic : > 20.000 hertzIntensitasIntensitas yang yang dapatdapat didengardidengar : : 1010--1212 -- 1 W/m21 W/m2
Tingkat Intensitas bunyi
0
log10)(IIdBdalam =β
I = Intensitas Sumber
Io = Intensitas ambang
= 10-12 W/m2
I = 10 I = 10 ––1010 W/m2 W/m2 →→ ββ = 10 log 100 = 20 dB= 10 log 100 = 20 dB
Di Di udaraudara terbukaterbuka, , penguranganpengurangan intensitasintensitasI I αα 1/r1/r2 2 II11rr11
22 = I= I22rr2222
(r (r jarakjarak dengandengan sumbersumber))
Tingkat Tingkat intensitasintensitas sebuahsebuah pesawatpesawat jet jet padapada jarakjarak 30 m 30 m adalahadalah 140 dB. 140 dB. BerapakahBerapakah tingkattingkat intensitasnyaintensitasnya padapada jarakjarak300 m ?300 m ?
EfekEfek DopplerDoppler
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ ±=
s
o
vvvv
ffm
'
Fenomena Frekuensi (f’) yang didengar berbeda denganfrekuensi sumber (f) ketika sumber dan atau pendengarbergerak
Tanda atas ketika mendekat dantanda bawah ketika menjauh
vo = kecepatan pendengar
vs = kecepatan sumber
v = kecepatan bunyi (=340 m/s)
ContohContoh SoalSoal
Cepat rambat bunyi di udara pada suhu tertentu 300 Cepat rambat bunyi di udara pada suhu tertentu 300 m/s. Jika pendengar diam, sedangkan sumber bunyi m/s. Jika pendengar diam, sedangkan sumber bunyi bergerak menjauhi pendengar dengan kecepatan 60 bergerak menjauhi pendengar dengan kecepatan 60 m/s, frekuensi bunyi 108 hertz, maka frekuensi yang m/s, frekuensi bunyi 108 hertz, maka frekuensi yang didengar pendengar,didengar pendengar,
A. 90 hertzA. 90 hertz B. 91 hertzB. 91 hertz C. 92 hertzC. 92 hertzD. 93 hertzD. 93 hertz E. 94 hertzE. 94 hertz
JAWAB :
(Soal UTS Fisika TPB semerter I tahun 2005/2006)
TERIMAKASIHTERIMAKASIH
Recommended