Sabtu, 08 Juni 2013

Getaran dan Gelombang

GETARAN DAN GELOMBANG A. Getaran Benda Getaran adalah gerakan bolak – balik terhadap titik keseimbangan. 1. Penggaris melakukan getaran dari posisi 1 – 2 – 1 – 3 – 1 2. Bandul melakukan gerak bolak – balik dari 1 – 2 – 1 – 3 – 1 berarti bandul bergetar Titik keseimbangan merupakan titik awal benda sebelum bergetar. Pada gambar di atas titik keseimbangan nomor 1. Banyaknya getaran: a. Satu getaran; gerak bolak balik dari 1 – 2 – 1 – 3 – 1 atau 2 – 1 – 3 – 1 – 2 atau 3 – 1 – 2 – 1 – 3 b. Setengah getaran = gerak dari 1 – 2 – 1 atau 2 – 1 – 3 atau 3 – 1 – 2 Simpangan adalah jarak terdekat yang ditempuh dari suatu titik keseimbangan ke kiri atau ke kanan. 1 – 4 merupakan simpangan. Amplitudo adalah simpangan terjauh atau terbesar dari titik keseimbangan. Pada gambar di atas 1 – 2, 1 – 3 merupakan amplitudo. Frekuensi getaran adalah banyaknya getaran dalam satu detik (sekon). Rumus : f = 𝑏𝑎𝑛𝑦𝑎𝑘𝑛𝑦𝑎 𝑔𝑒𝑡𝑎𝑟𝑎𝑛𝑠𝑒𝑘𝑜𝑛 satuan frekuensi adalah Hertz (Hz) Contoh: 1. Pegas yang direntangkan bergetar 20 kali selama 10 sekon, maka frekuensinya? f = 𝑏𝑎𝑛𝑦𝑎𝑘𝑛𝑦𝑎 𝑔𝑒𝑡𝑎𝑟𝑎𝑛𝑠𝑒𝑘𝑜𝑛 = 2010 = 2 Hz 2. Frekuensi suatu benda 40 Hz, maka banyaknya getaran selama 2 sekon? f = 𝑏𝑎𝑛𝑦𝑎𝑘𝑛𝑦𝑎 𝑔𝑒𝑡𝑎𝑟𝑎𝑛𝑠𝑒𝑘𝑜𝑛 → banyaknya getaran = f x sekon = 40 Hz x 2 sekon = 80 kali Getaran dan Gelombang 2 3. Perhatikan gambar! Bandul bergetar dari 1 – 2 – 1 – 3 – 1 – 2 – 1 selama 2 sekon, maka frekuensi bandul itu… Dik: getaran : 1 – 2 – 1 – 3 – 1 – 2 – 1= 1,5 kali Waktu : 2 sekon Dit: f? Jawab: f = 𝑏𝑎𝑛𝑦𝑎𝑘𝑛𝑦𝑎 𝑔𝑒𝑡𝑎𝑟𝑎𝑛𝑠𝑒𝑘𝑜𝑛 = 1,5 𝑘𝑎𝑙𝑖2 𝑠𝑒𝑘𝑜𝑛 = 0,75 Hz Periode getaran adalah waktu yang diperlukan untuk satu kali getaran. Rumus: Periode (T) = 1 : 𝑏𝑎𝑛𝑦𝑎𝑘𝑛𝑦𝑎 𝑔𝑒𝑡𝑎𝑟𝑎𝑛𝑠𝑒𝑘𝑜𝑛 T = 1𝑓 Contoh: 1. Benda yang bergetar memiliki frekuensi 10 Hz, berapa periodenya? Dik: f = 10 Hz Maka, T = 1𝑓 = 110 = 0,1 sekon 2. Benda bergetar 10 kali selama 5 sekon, berapa periodenya? Periode (T) = 1 : 𝑏𝑎𝑛𝑦𝑎𝑘𝑛𝑦𝑎 𝑔𝑒𝑡𝑎𝑟𝑎𝑛𝑠𝑒𝑘𝑜𝑛 T = 1 : 105 T = 1 : 2 sekon = 0,5 sekon 3. Perhatikan gambar! Bandul bergerak dari 1 – 2 – 1 – 3 selama 3 sekon, berapakah periodenya? Bandul beregrak 1 – 2 – 1 – 3 = 0,75 kali getaran, maka periodenya? Periode (T) = 1 : 𝑏𝑎𝑛𝑦𝑎𝑘𝑛𝑦𝑎 𝑔𝑒𝑡𝑎𝑟𝑎𝑛𝑠𝑒𝑘𝑜𝑛 Getaran dan Gelombang 3 T = 1 : 0,753 T = 1 x 30,75 = 4 sekon 4. Perode suatu getaran 2 sekon, maka frekuensi getarannya? T = 1𝑓 → f = 1𝑇 = 12 = 0,5 Hz 5. Periode suatu getaran 0,2sekon, maka banyaknya getaran? T = 1𝑓 → f = 1𝑇 = 10,2 = 5 Hz f = 𝑏𝑎𝑛𝑦𝑎𝑘𝑛𝑦𝑎 𝑔𝑒𝑡𝑎𝑟𝑎𝑛𝑠𝑒𝑘𝑜𝑛 banyaknya getaran = f x sekon = 5 x 1 = 5 kali dalam 1 sekon Hubungan frekuensi dengan periode dapat ditukis dalam persamaan: T = 1𝑓 dan f = 1𝑇 Periode getaran: a. Periode gataran 0,1 sekon artinya: untuk menempuh satu kali getaran membutuhkan waktu 0,1 sekon. Maka banyaknya getaran dalam satu sekon = 10,1 = 10 kali getaran. Maka frekuensinya: 10,1 = 10 Hz b. Periode getaran 2 sekon artinya: untuk menempuh satu kali getaran membutuhkan waktu 2 sekon. Maka banyaknya getaran dalam satu sekon = 12 = 0,5 kali getaran. Maka frekuensinya: 12 = 0,5 Hz Frekuensi getaran: a. frekuensi getaran 400 Hz artinya: banyaknya getaran dalam 1 sekon adalah 400 kali getaran. Maka periodenya (T) = 1400 sekon = 0,0025 sekon b. frekuensi getaran 20 Hz artinya: banyaknya getaran dalam 1 sekon adalah 20 kali getaran. Maka periodenya (T) = 120 sekon = 0,05 sekon Satuan frekuensi: 1 Hertz = 10-3 kilo Hertz 1 KHz = 103 Hz 1 Hz = 10-3 KHz 1 MHz = 106 Hz Getaran dan Gelombang 4 1 Hz = 10-6 Mega Hertz 1 Hz = 1 cycle/sekon 1 Hz = 10-6 MHz Gelombang adalah getaran yang merambat di dalam suatu medium. Pada peristiwa gelombang materi mediumnya tidak berpindah. Gelombang pada umumnya: a. gelombang mekanik yaitu gelombang yang rambatannya memerlukan medium b. gelombang elektromagnetik yaitu gelombang yang rambatannya tidak memerlukan medium. B. Macam – macam Gelombang Gelombang mekanik menurut arah rambatannya terdiri dari gelombang transversal dan gelombang longitudinal. Gelombang transversal yaitu gelombang yang ada getaran tegak lurus pada arah rambatannya. - Tali diusikkan nampak kertas kecil bergerak vertical (ke atas) sedangkan rambatan tali ke depan - Pada gelombang itu terdapat bukit dan lembah Contoh gelombang transversal: a. Gelombang tali yang diusikkan b. Gelombang permukaan air c. Gelombang slinkiyang digetarkan melintang Getaran dan Gelombang 5 Bagian – bagian gelombang transversal: Yang dimaksud dengan satu gelombang ialah (gambar): a – B – C – D – E atau B – C – D – E – F A – B – C = bukit gelombang D = dasar gelombang C – D – E = lembah gelombang B – D1 = amplitude B = puncak gelombang D – D2 = amplitude A, C, E = simpul A – C – E = satu gelombang A – B – C = ½ gelombang A – B – C – D = ¾ gelombang A – B = ¼ gelombang Contoh perhitungan dalam gelombang transversal: 1. Amplitudo = B – B1 = D – D1 = 1,5 meter 2. Ferkuensi gelombang (f) Frekuensi gelombang yaitu banyaknya gelombang dalam satu sekon. f = 𝑏𝑎𝑛𝑦𝑎𝑘𝑛𝑦𝑎 𝑔𝑒𝑙𝑜𝑚𝑏𝑎𝑛𝑔𝑠𝑒𝑘𝑜𝑛 dik: banyaknya gelombang = A – I = 2 gelombang (A – E dan E – I) Waktunya = 4 sekon Maka, f = 𝑏𝑎𝑛𝑦𝑎𝑘𝑛𝑦𝑎 𝑔𝑒𝑙𝑜𝑚𝑏𝑎𝑛𝑔𝑠𝑒𝑘𝑜𝑛 = 24 = 0,5 Hz 3. Periode gelombang (T) Periode gelombang adalah waktu yang diperlukan oleh satu gelombang. Getaran dan Gelombang 6 Periode (T) = 1 : 𝑏𝑎𝑛𝑦𝑎𝑘𝑛𝑦𝑎 𝑔𝑒𝑙𝑜𝑚𝑏𝑎𝑛𝑔𝑠𝑒𝑘𝑜𝑛 = 1𝑓 a) Satu gelombang = A – E Waktu untuk AE = 2 sekon Periode gelombang (T) itu 2 sekon, atau b) Diketahui frekuensi(f) dari b di atas = 0,5 Hz Maka periode (T): T = 1𝑓 = 10,5 = 2 sekon, atau c) Diketahui: banyaknya gelombang: A – I = 2 gelombang Waktu tempuh: A – I = 4 sekon Maka Periode (T) = 1 : 𝑏𝑎𝑛𝑦𝑎𝑘𝑛𝑦𝑎 𝑔𝑒𝑙𝑜𝑚𝑏𝑎𝑛𝑔𝑠𝑒𝑘𝑜𝑛 = 1 : 24 = 1 x 42 = 2 sekon 4. Panjang gelombang (λ) Panjang gelombang adalah jarak yang ditempuh oleh satu gelombang. Diketahui: λ = A – E A – G = 9 m terdiri dari 2 bukit (A – B – C dan E – F – G) 1 lembah C – D - E 3 bagian Sehingga jarak bagian 93 m = 3 meter, maka jarak 1 gelombang = 2 bagian x 3m = 6 m Jadi panjang gelombang itu 6 m. Getaran dan Gelombang 7 5. Cepat rambat gelombang (V) Jarak yang ditempuh gelombang dalam satu sekon rumusnya V = λ . f atau V = 𝜆𝑇 Dik: λ = 6 m f = 0,5 Hz T = 2 sekon Maka cepat rambat gelombang (V): V = λ . f = 6 m . 0,5 Hz = 3 m/s atau V = 𝜆𝑇 = 6 𝑚 2 𝑠𝑒𝑘𝑜𝑛 = 3 m/s Hubungan antara frekuensi (f;Hz), panjang gelombang (λ;meter), dan cepat rambat gelombang (V; m/s), serta periode (T;sekon). V = λ . f λ = 𝑉𝑓 f = 𝑉𝜆 f = 1𝑇 T = 1𝑓 V = 𝜆𝑇 T = 𝜆𝑉 λ = V . T