P06-Getaran dan Gelombang.ppt

GETARANDAN

GELOMBANGSTAF PENGAJAR

FISIKADEP. FISIKA IPB

Gerak KipasAyunan

Getaran (Osilasi) : Gerakan berulangpada lintasan yang sama

Gelombang dihasilkan oleh getaran

Gelombang bunyi

Gelombang air

Gelombang tali

Gelombang laut

Tujuan Instruksional

Menentukan besaran-besaran frekuensi,amplituda, perioda, dan energi pada getaranharmonis

Menentukan besaran-besaran frekuensi,amplituda, perioda, panjang gelombang,

kecepatan gelombang pada gelombang mekanik

GERAK HARMONIKSEDERHANA

Ketika massa diujung pegasditarik dengan gaya F = kx(k = konstanta pegas)Akan ada gaya pulih (restoringforce) yang besarnya:

F= - kx

ω = 2πf

Simpangan (x) : posisi benda terhadap titiksetimbang

Amplitudo (A) : simpangan maksimum

Periode (T) : waktu yang diperlukan untukmenempuh satu getaran penuh

Frekuensi (f) : banyak getaran yangdilakukan tiap satuan waktu

Beberapa Besaran dalam GHS

k

m2πT

Energi GHS

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

mvmaks Etotal

vmaks

Contoh SoalSebuah balok bermassa 0,25 kg berada pada permukaan yang licin

terhubungkan dengan pegas (k= 180 N/m). Jika pegas ditariksejauh 15 cm dari posisi kestimbangan dan kemudian dilepaskan.

a. tentukan energi total sistem.

b. tentukan kecepatan balok ketika berada di titik kesetimbangan.

a. Energi Total = ½ kA2 = ½ (180 N/m) (0.15 m)2 = 2.0 J

b. Di titik kesetimbangan energi kinetik maksimum sehingga

220.25

1 22

m/s 4 m/s2Etotal

m

Persamaan Gerak HarmonikSederhana

ω = kecepatan angular (rad/s)

ω= 2πf = 2 πT

v max

(ω t A ω

a −A ω 2 cos

x A cos ω t v −A ω sin ω t

Getaran Teredam

piston

Amplitudo semua pegas ataupendulum yang berayun padakenyataannya perlahan-lahanberkurang terhadap waktu

Silinder oli

Batangpiston

Oli

Getaran Paksa

Pada getaran yangdipaksakan, 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

Gelombang

Gelombang :Getaran / gangguan /energi yang menjalar.

Beberapa karakteristik khususgelombang

Jika melewati batas antara dua medium akanmengalami pemantulan dan pembiasan

Jika dua gelombang bertemu dia mengalamiinterferensi

Jika melewati suatu halangan (misalnya celahsempit) dia akan mengalami difraksi (lenturan)

Contoh Soal

Suara orang yang sedang mengobrol di suatu ruang dapatterdengar oleh orang yang berada di luar ruangan manakala ruangtersebut tidak tertutup rapat(betul)

SEBABBunyi merupakan suatu gelombang. Jika bunyi melewati suatucelah maka dia akan mengalami difraksi(betul)Pernyataan betul dan alasan betul dan berhubungan sebab akibat

JAWAB : A

(Soal UTS Fisika TPB semerter I tahun 2005/2006)

A = Amplitudo

k = 2π / λ ( k = bilangan gelombang)λ = Panjang gelombangω = 2 π f = Frekuensi anguler

Persamaan penjalaran gelombang

y = A sin (kx ± ωt)

Kecepatangelombang

v λf

Contoh Soal

Sebuah gelombang transversal memiliki periode4 detik. Jika jarak antara dua buah titik yangberurutan dan sama fasenya adalah 8 cm, makacepat rambat gelombang itu adalah ;

C. 3 cm/sB. 2 cm/s

E. 5 cm/s

A. 1 cm/s

D. 4 cm/s

JAWAB : B

(Soal UTS Fisika TPB semerter I tahun 2005/2006)

Tipe Gelombang

1.Gelombang transversal :arah gerak medium ⊥arah gerak gelombang.Contoh : gelombang tali

2. Gelombang longitudinal :Arah gerak medium // arah gerak gelombang.

Contoh : gelombang bunyi, gelombang pada pegas.

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

Tingkat Intensitas bunyi

I

I 0

β (dalam dB) 10 log

I = Intensitas Sumber

Io = Intensitas ambang

= 10-12 W/m2

I = 10 –10 W/m2 →β = 10 log 100 = 20 dB

Di udara terbuka, pengurangan intensitas

I α 1/r2 I1r12 = I2r22

(r jarak dengan sumber)

Tingkat intensitas sebuah pesawat jet pada jarak 30 madalah 140 dB. Berapakah tingkat intensitasnya pada jarak300 m ?

f f ⎜⎜ ⎟⎠

⎞⎟

' ⎛ v vo

⎝ v m vs

Efek Doppler

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)

Contoh Soal

Cepat rambat bunyi di udara pada suhu tertentu 300m/s. Jika pendengar diam, sedangkan sumber bunyibergerak menjauhi pendengar dengan kecepatan 60m/s, frekuensi bunyi 108 hertz, maka frekuensi yangdidengar pendengar,

C. 92 hertzB. 91 hertzE. 94 hertz

A. 90 hertzD. 93 hertz

JAWAB :

(Soal UTS Fisika TPB semerter I tahun 2005/2006)

TERIMAKASIH