p06-getaran dan gelombang.ppt
TRANSCRIPT
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