GETARAN DAN GELOMBANG

1. GETARAN DAN GELOMBANG http://bima.ipb.ac.id/~tpb-ipb/materi

2. KompetensiDasar • Menentukanbesaran-besaranfrekuensi, amplituda, perioda, danenergipadagetaranharmonis • Menentukanbesaran-besaranfrekuensi, amplitudo, perioda, panjanggelombang, kecepatangelombangpadagelombangmekanik

3. Getaran (Osilasi) : Gerakan berulang pada lintasan yang sama secara periodik Ayunan Gerak Kipas

4. Gelombang dihasilkan oleh getaran • Gelombang bunyi • Gelombang air • Gelombang tali • Gelombang laut

5. GERAK HARMONIK SEDERHANA • Ketika massa diujung pegas ditarik dengan gaya F = kx (k = konstanta pegas) • Akan ada gaya pulih (restoring force) yang besarnya: F = - k x

6. Beberapa Besaran dalam GHS 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

7. Energi GHS ETotal = ½ mv2 + ½ kx2 Pada x = A  ETotal = ½ kA2 x = O  ETotal = ½ mv2max Energi total benda pada gerak harmonik sederhana sebanding dengan amplitudo kuadrat

8. ContohSoal Sebuahbalokbermassa 0,25 kg beradapadapermukaan yang licinterhubungkandenganpegas (k= 180 N/m). Jikapegasditariksejauh 15 cm dariposisikestimbangandankemudiandilepaskan. a. tentukanenergi total sistem. b. tentukankecepatanbalokketikaberadadititikkesetimbangan. Jawab Dik : k = 180 N/m A= 0.15 m m= 0,25 kg Dit : a. Etotal ? B. Vmaks ? • Energi Total = ½ kA2 = ½ (180 N/m) (0.15 m)2 = 2.025 J b. Di titik kesetimbangan energi kinetik maksimum sehingga

9. Persamaan Gerak Harmonik Sederhana •  = kecepatan angular (rad/s) • = 2f=

10. Amplitudo semua pegas atau pendulum yang berayun pada kenyataannya perlahan-lahan berkurang terhadap waktu • Getaran Teredam Silinder oli Batangpiston Oli piston

11. Pada getaran yang dipaksakan, amplitudo getaran bergantung pada perbedaan frekuensi alami benda (fo) dan frekuensi eksternal (f) dan mencapai maksimum ketika f = fo.  Efek Resonansi • Getaran Paksa Contoh resonansi Hancurnya kristal karena suara

12. Gelombang Gelombang : Getaran / gangguan / energi yang menjalar.

13. Beberapa karakteristik khusus gelombang • Jika melewati batas antara dua medium akan mengalami pemantulan dan pembiasan • Jika dua gelombang bertemu dia mengalami interferensi • Jika melewati suatu halangan (misalnya celah sempit) dia akan mengalami difraksi (lenturan)

14. Persamaan penjalaran gelombang y = A sin (kx ± t) A = Amplitudo k = 2 /  ( k = bilangan gelombang)  = Panjang gelombang  = 2  f = Frekuensi anguler Kecepatan gelombang

15. Contoh 1. Persamaan gelombang yang merambat pada tali dinyatakan sebagai : y (x,t) = 0,033 Sin (2,2 x – 3,5 t). Jika y dan x dinyatakan di dalam satuan meter, maka hitunglah : • Amplitudo sumber getar • Panjang gelombang yang terjadi • Frekuensi sumber penggetar • Perioda gelombang yang merambat • Kecepatan rambat gelombang Penyelesaian

16. Dari persamaan umum : y (x,t) = A Sin ( k x – t )= A Sin ( k x – k t ) maka : a. Persamaan y (x,t) = 0,033 Sin (2,2 x – 3,5 t) akan memberi Amplitudo A sebesar 0,033 m b. Dari persamaan y (x,t) = A Sin ( k x – t) dan y (x,t) = 0,033 Sin (2,2 x – 3,5 t) diperoleh nilai k = 2,2 m-1sehingga atau c. Dari. Nilai  diperoleh dari persamaan : y (x,t) = A Sin ( k x – t ) dan y (x,t) = 0,033 Sin (2,2 x – 3,5 t). maka frekuensi sumber penggetar sebesar 0,57 Hz. d. Perioda gelombang T = 1/f = 1/ 0,57 = 1,79 s e. Kecepatan rambat gelombang : v =  f = (2,86 m)(0,57 s-1 ) = 1,63 m/s

17. TipeGelombang 1. Gelombang transversal : arahgerak medium arahgerakgelombang. Contoh : gelombangtali • Gelombang longitudinal : • Arahgerak medium // arahgerakgelombang. • Contoh : gelombangbunyi, gelombangpadapegas.

18. Bunyi Sumber bunyi : Getaran /vibrasi • Infrasonic : < 20 hertz • Audiosonic : 20 – 20.000 hertz • Ultrasonic : > 20.000 hertz Intensitas yang dapat didengar : 10-12 1 W/m2

19. Taraf Intensitas Bunyi logaritma perbandingan antara intensitas bunyi (I) dengan intensitas ambang pendengaran (Io): I = Intensitas Sumber (Wm-2) Io = Intensitas ambang (Wm-2) = 10-12 W/m2 TI = taraf intensitas bunyi atau intensitas relatif (dB)

20. TI padajarak r darisumberbunyijikatarafintensitasbunyipadajarak r1dan r2darisumberberturut-turut TI1dan TI2, makapersamaanmenyatakanhubungannya: Contoh : Sebuah jet menimbulkanbunyi 140 dB, padajarak 100 m. Berapakahtarafintensitasnyapadajarak 10 km? Jawab: Padajarak r1 = 100 m = 102 m  TI1 =140 dB Padajarak r2 = 10 km = 104m  TI2 = …..? TI2dapatdihitungdenganrumus: = 140+10 log 10-4 TI2 = 140 + 10 (-4) = 100 dB.

21. Efek Doppler suatu peristiwa yang disebabkan adanya relatif antara sumber bunyi dan pendengar. Frekuensi bunyi yang diterima pendengar bergantung pada jumlah getaran yang datang ke telinga tiap satuan waktu. Fenomena Frekuensi (f’) yang didengar berbeda dengan frekuensi sumber (f) ketika sumber dan atau pendengar bergerak Tanda atas ketika mendekat dan tanda bawah ketika menjauh vp = kecepatan pendengar vs = kecepatan sumber v = kecepatan bunyi (=340 m/s)

22. ContohSoal • Sebuahsumberbunyidenganfrekuensi 720 Hz bergerakmenjauhiseorangpendengar yang beradadalamkeadaandiamditempat. Bilakecepatangelombangbunyidiudara 340 m/s dansumberbergerakdengankecepatan 20 m/s. Berapakahbesarfrekuensi yang didengarolehpendengartersebut? Dik : vs = +20 m/s ; v = 340 m/s ; fs = 720 Hz ; vp = 0 Dit : fp ? Jawab

23. TERIMAKASIH