MEDIA PEMBELAJARAN KELAS XII IPA

GEJALA GELOMBANG

Oleh:Dian Mufarridah, M.Pd

NIP. 199809152003122015

SMA NEGERI 2 BONTANG201409/27/14

TUJUAN PEMBELAJARAN :

Setelah mempelajari bab ini siswa diharapkan mampu:

1.memformulasikan masalah perambatan gelombang melalui suatu medium,

2.mengidentifikasi karakteristik gelombang transfersal dan longitudinal,

3.mengidentifikasi karakteristik gelombang mekanik dan elektromagnetik,

4.mengidentifikasi persamaan gelombang berjalan dan gelombang stasioner,

5.menyelidiki sifat-sifat gelombang (pemantulan, pembiasan, interferensi, dispersi,

difraksi, dan polarisasi) serta penerapannya dalam kehidupan sehari-hari,

6.memformulasikan efek Doppler pada gelombang.

09/27/14

27/09/14 3

memindahkan energi ke benda apa saja yang merintanginya, sehingga mampu menghancurkan

Gelombang getaran yang merambat melalui medium

memindahkan energi 1. Zat padat, contoh: slinki, tali2. Zat Cair, contoh: air3. Gas, contoh: udara

Pada proses terjadinya gelombang, materi-materi dalam medium tidak ikut merambat

Bukti :Gelombang Laut/OmbakGempa Bumi

09/27/14

27/09/14 4

PENGGOLONGAN GELOMBANG

BERDASARKAN MEDIUM

BERDASARKAN ARAH GETAR

GELOMBANG TRANSVERSAL (arah getar tegak lurus arah rambat)

GELOMBANG LONGITUDINAL (arah getar sejajar arah rambat)

09/27/14

27/09/14 5

GELOMBANG TRANSVERSAL (arah getar tegak lurus arah rambat)

λSatu gelombang penuh terdiri dari satu bukit dan satu lembah

Satu gelombang penuh terbentuk jika pada medium diberi satu

getaran (t = T)

Jarak yang ditempuh gelombang dalam waktu satu periode T disebut panjang

gelombang (λ )

Cepat rambat gelombang

(ν) λ = νT

Sumber:

09/27/14

27/09/14 6

Cepat rambat gelombang (ν)

λ = νT ν = λ / T ν = λ f

Fase Gelombang keadaan getaran suatu benda yang berkaitan dengan simpangan dan arah geraknya

Sefase titik-titik berjarak 1λ , 2 λ , 3 λ , … , n λ

Berlawanan fase titik-titik berjarak 1/2λ , 3/2 λ , 5/2 λ , … , (2n-1) 1/2 λ

A

BC

D

09/27/14

27/09/14 7

GELOMBANG LONGITUDINAL (arah getar sejajar arah rambat)

λJarak antara dua regangan yang berdekatan atau jarak antara dua rapatan yang berdekatan sama dengan panjang gelombang (λ)

Jarak antara rapatan dan regangan yang berdekatan sama dengan ½ panjang gelombang (1/2 λ)

09/27/14

27/09/14 8

Gelombang berjalan gelombang mekanik yang memiliki amplitudo konstan di setiap titik yang dilalui gelombang

Sumber:

09/27/14

27/09/14 9

Sumber:

09/27/14

27/09/14 10

Sumber:

09/27/14

27/09/14 11

Sumber:

09/27/14

27/09/14 12

Yo = A sin ωtY o= A sin 2πft

O

Persamaan gelombang di titik O:

Persamaan gelombang di titik yang terletak di sebelah kanan titik O (gelombang berjalan ke kanan):

Y = A sin (ωt – kx)

A + jika arah getar pertama ke atas (sumbu y +)

- jika arah getar pertama ke bawah(sumbu y -)

Persamaan umum gelombang berjalan:

Y = ±A sin (ωt ± kx)

k + jika arah rambat gelombang ke kiri (sumbu x -)

- jika arah rambat gelombang ke kanan (sumbu x +)

Bilangan gelombang (k):

Amplitudo gelombang (A):

09/27/14

27/09/14 13

Keterangan: λ = panjang gelombang (m)

T = periode (s)f = frekuensi (Hz)Y = simpangan gelombang(m)A = amplitudo gelombang (m)K = bilangan gelombang atau angka gelombang k = 2 π / λX = posisi suatu titik dari sumber getar (m)ω= frekuensi sudut (rad/s)ω= 2πf = 2 π /T

Simpangan (Y) posisi suatu titik terhadap titik acuanAmplitudo (A) simpangan terjauh (maksimal)

09/27/14

27/09/14 14

Kecepatan Getaran:

P

Kecepatan getaran partikel di titik P diperoleh dari turunan pertama simpangan (Y) terhadap waktu (t):

( )[ ]

( )kxtA

kxtAdt

d

dt

dY

P

PP

−=

−==

ωων

ων

cos

sin

Sumber:

09/27/14

27/09/14 15

Percepatan getaran partikel di titik P diperoleh dari turunan pertama kecepatan (νP) terhadap waktu (t):

( )[ ]

( )kxtAa

kxtAdt

d

dt

da

P

PP

−−=

−==

ωω

ωων

sin

cos

2

Percepatan Getaran:

Sumber:

09/27/14

27/09/14 16

Persamaan gelombang berjalan dengan arah getar pertama ke atas dan arah rambat gelombang ke kanan:

( )kxtAYP −= ωsin

−= xtT

AYP λππ 22

sin

dengan:k = 2 π / λ

ω= 2πf = 2 π /T

sudut fase gelombang θP

( )

−=−=

λπωθ x

T

tkxtP 2

fase gelombang ϕP

09/27/14

27/09/14 17

1. Sebuah gelombang transversal mempunyai periode 4 detik. Jika jarak antara titik berurutan yang sama fasenya 8 cm, maka cepat rambat gelombang itu adalah ...

a. 1 cm/det b. 2 cm/det c. 3 cm/det d. 4 cm/det e. 5 cm/det

(EBTANAS 85/86)

2. Pada permukaan suatu danau terdapat dua gabus yang terpisah satu dari lainnya sejauh 60 cm. Keduanya turun naik bersama permukaan air dengan frekuensi 2 getaran per detik. Bila salah sebuah gabus berada di puncak bukit gelombang, yang lainnya berada di bawah gelombang, sedangkan diantara kedua gabus itu terdapat satu bukit gelombang. Cepat rambat gelombang pada permukaan danau adalah ....

a. 20 cm/s b. 30 cm/s c. 80 cm/s d. 120 cm/s e. 240 cm/s

(SKALU 80/81)

09/27/14

27/09/14 18

3. Persamaan simpangan gelombang berjalan transversal pada seutas tali memenuhi persamaan simpangan y = 2 sin . Kecepatan rambat gelombang ....

a. 1 m/s b. 2 m/s c. 3 m/s d. 4 m/s e. 5 m/s(EBTANAS 00/01)

4. Berikut ini adalah persamaan gelombang berjalan y = 10 sin (0,4 πt – 0,5πx).

Periode gelombangnya adalah ....a. 10 s b. 5 s c. 4 s d. 0,4 s e. 0,2 s

(EBTANAS 94/95)

09/27/14

27/09/14 19

Gelombang stasioner atau gelombang diam, gelombang berdiri, atau gelombang

tegak gelombang hasil perpaduan atau interferensi dua buah gelombang yang memiliki amplitudo dan frekuensi sama, tetapi arah rambatannya berbeda.

Amplitudo gelombang stasioner tidak konstan

Perut amplitudo maksimum

Simpul amplitudo minimum (nol)

Gelombang stasioner dapat terbentuk pada:

Dawai ujung Bebas fase gelombang datang = fase gelombang pantul

Dawai ujung terikat terjadi pembelokan fase

09/27/14

27/09/14 20

GELOMBANG STASIONER PADA DAWAI UJUNG BEBAS

Sumber:

Gelombang datang dari titik asal getaran O pada seutas dawai dengan panjang l dan melewati titik P yang berjarak X dari ujung pemantul Q

O P Q

l

X

Persamaan gelombang datang dari titik P, XP = (l – X):

( ) ( )( ))sinsin1 XlktAkxtAY P −−=−= ωωPersamaan gelombang pantul dari titik P, XP = (I + X):

( ) ( )( ))sinsin2 XlktAkxtAY P +−=−= ωωPada titik P terjadi perpaduan gelombang datang dan pantul:

Y = Y1 + Y209/27/14

27/09/14 21

Sumber:

O P Q

l

X

( )( ) ( )( )( )kltkxAY

XlktAXlktAY

P

P

−=+−+−−=

ωωω

sincos2

)sin)sin

Pada titik P terjadi perpaduan gelombang datang dan pantul:Y = Y1 + Y2

Letak Perut (Amplitudo maksimum) dari ujung pemantul: terjadi jika cos (2π/λ)X = ± 1 AP = 2A

Cos (2π /λ)X = ± 1 cos (2π /λ) X= cos n π , sehingga:

X = n(1/2 λ) dengan n = 0, 1, 2, 3, …

Jadi, letak perut dari ujung pemantul adalah: X = 0, ½ λ , λ , 3/2 λ, … 09/27/14

27/09/14 22

Letak Simpul (Amplitudo minimum) dari ujung pemantul: terjadi jika cos (2π/λ)X = 0 AP = 0

Cos (2π /λ)X = 0 cos (2π /λ) X= cos (2n+1) π /2, sehingga:

X = (2n+1) (1/4 λ) dengan n = 0, 1, 2, 3, …

Jadi, letak simpul dari ujung pemantul adalah: X = ¼ λ , ¾ λ , 5/4 λ , …

09/27/14

27/09/14 23

GELOMBANG STASIONER PADA DAWAI UJUNG TERIKATGelombang datang dari titik asal getaran O sepanjang dawai l dan melewati titik P yang berjarak X dari ujung pemantul Q

O

P

Ql

X

Persamaan gelombang datang dari titik P, XP = (I – X):

( ) ( )( ))sinsin1 XlktAkxtAY P −−=−= ωωPersamaan gelombang pantul dari titik P, XP = (I + X) dan beda fase ∆θ = π :

( ) ( )( )( )( )XlktAY

XlktAkxtAY P

+−−=++−=+−=

ωπωπω

sin

sinsin

2

2

Pada titik P terjadi perpaduan gelombang datang dan pantul:YP = Y1 + Y2

Sumber:

09/27/14

27/09/14 24

GELOMBANG STASIONER PADA DAWAI UJUNG TERIKAT

O

P

Ql

X Sumber:

Pada titik P terjadi perpaduan gelombang datang dan pantul:Y = Y1 + Y2

Letak Perut (Amplitudo maksimum) dari ujung pemantul: terjadi jika sin (2π/λ)X = ± 1 AP = 2A

Sin (2π /λ)X = ± 1 sin (2π/λ) X= sin (2n+1) π /2, sehingga:

X = (2n+1)(1/4 λ) dengan n = 0, 1, 2, 3, …

Jadi, letak perut dari ujung pemantul adalah: X = 1/4 λ , ¾ λ, 5/4 λ , …

( )( ) ( )( )( )kltkxAY

XlktAXlktAY

P

P

−=+−−−−=

ωωω

cossin2

)sin)sin

09/27/14

27/09/14 25

Letak Simpul (Amplitudo minimum) dari ujung pemantul: terjadi jika sin (2π/λ)X = 0 AP = 0

Sin (2π /λ)X = 0 sin (2π /λ) X= sin n π , sehingga:

X = n (1/2 λ) dengan n = 0, 1, 2, 3, …

Jadi, letak simpul dari ujung pemantul adalah: X = ½ λ , λ , 3/2 λ , …

titik asal getaran

ujung tetap

l

123456

123456XS

XP

09/27/14

27/09/14 26

1. Dua buah gelombang berjalan, masing-masing memiliki persamaan:Dengan X dalam cm dan t dalam sekon, berinterferensi menghasilkan suatu

gelombang stasioner. Tentukanlah:

a. Amplitudo gelombang pada X = 21 cm,b. Letak perut dan simpul,c. Letak perut dan simpul ke tiga.

09/27/14

27/09/14 27

2. Seutas tali yang panjangnya 6 m direntangkan horizontal. Salah satu ujungnya digetarkan dan ujung lainnya tetap. Setelah pada tali terjadi gelombang stasioner, ternyata perut kelima berjarak 3,75 m dari titik asal getaran.

a. Tentukan panjang gelombang yang terjadi.b. Hitung letak simpul ke lima diukur dari titik asal getar.

titik asal getaran

ujung tetap

l

123456

123456

XP

09/27/14

27/09/14 28

1. Foster, Bob. 2000. Fisika SMU Kelas 3. Jakarta : Erlangga.

2. INDOSAT GALILEO

3. PhETcolorado

4. Supiyanto. 2006. FISIKA UNTUK SMA KELAS XII. Jakarta : PHIβETA,

5. WWW. GOOGLE.COM

09/27/14