Ringkasan Materi - BLOG BELAJAR FISIKA sma

927 downloads 1089 Views 3MB Size Report
Gelombang adalah gangguan yang merambat. Bentuk ideal dari suatu gelombang akan mengikuti gerak sinusoide. Selain radiasi elektromagnetik, dan  ...

BELAJAR FISIKA sma | FISIKA sma online

SEMESTER 1 KELAS XII IPA

Tempatnya Belajar Fisika SMA Online

Gelombang Mekanik

Materi 1

By Rachmat A syukur

STANDAR KOMPETENSI 1. Menerapkan konsep dan prinsip gejala gelombang dalam menyelesaikan masalah KOMPETENSI DASAR 1.1 Mendeskripsikan gejala dan ciri-ciri gelombang secara umum

PENDAHULUAN Hai ... Apa khabar para Peselancar Fisika yang berbahagia... Mudah-mudahan fine-fine aja ya. Ok kawan.... sukses ya, Anda kini telah sampai pada bahasan tentang gelombang Mekanik. Bahasan yang sangat mudah dipahami bila Anda tekun mengkaji dan rajin belajar ataupun berlatih menyelesaikan soalsoal latihan. Mudah-mudahan Belajar Fisika SMA di www.fisika-sma.us, dapat membantu Anda memahami tentang Gelombang Mekanik, semoga ya... Ok kawan... kita mulai aja yuk kajiannya. Gelombang adalah gangguan yang merambat. Bentuk ideal dari suatu gelombang akan mengikuti gerak sinusoide. Selain radiasi elektromagnetik, dan mungkin radiasi gravitasional, yang bisa berjalan lewat vakum, gelombang juga dapat merambat pada medium (yang karena perubahan bentuk dapat menghasilkan gaya memulihkan yang lentur). Gelombang berjalan dapat memindahkan energi dari satu tempat kepada lain tanpa mengakibatkan partikel dari mediumnya berpindah secara permanen; yaitu tidak ada perpindahan secara masal. Bahkan, setiap titik khusus, hanya berosilasi di sekitar satu posisi tertentu. (http://id.wikipedia.org/wiki/Gelombang)

http://fisika-sma.us

Halaman 1

SEMESTER 1

BELAJAR FISIKA sma | FISIKA sma online

KELAS XII IPA

Tempatnya Belajar Fisika SMA Online Panjang Gelombang Satu gelombang () didefinisikan sebagai jarak antara dua titik puncak (AE) atau dua titik lembah (GK). Panjang gelombang terdiri satu puncak (0AB) dan satu lembah (BCD). Lihat gambar 1. di bawah. A

E

I

M

 v

J

F

B 0

D



N

H

L

Q

 C

G

K

P

Gambar 1. Deskripsi grafis panjang, puncak dan lembah gelombang Frekuensi dan Periode Gelombang Frekuensi gelombang (f) adalah banyaknya gelombang yang melewati suatu titik dalam waktu satu detik. Sedangkan periode (T) adalah waktu yang diperlukan untuk menempuh satu gelombang. f

1 1 atau T  T f

dengan f = frekuensi (Hz) T = periode (s) Cepat Rambat Gelombang Cepat rambat gelombang (v) adalah jarak yang ditempuh satu gelombang dalam satu periode. v

 atau v   f T

dengan v = cepat rambat gelombang (m/s)  = panjang gelombang (m)

http://fisika-sma.us

Halaman 2

BELAJAR FISIKA sma | FISIKA sma online

SEMESTER 1 KELAS XII IPA

Tempatnya Belajar Fisika SMA Online A. Persamaan Gelombang Berjalan

Setelah O bergetar selama t detik maka titik P telah bergetar selama: tp  t -



x v

Persamaan Umum Gelombang Berjalan : yp = A sin tp yp = A sin  (t ±

x 2 )  = atau  = 2 f v T

x t x yp = A sin (t ±  )  yp = A sin 2 ( ± ) v T 

yp = A sin (t ± kx)  k =

2 

dengan yp = simpangan gelombang di titik P (m, cm) A = amplitudo gelombang (m, cm) x = jarak titik P dari titik pusat O (m, cm) k = bilangan gelombang  = panjang gelombang (m,cm)  = kecepatan sudut (rad/s) t = lamanya titik asal telah bergetar (s) t = sudut fase gelombang (rad)  = arah rambat gelombang ke kanan  = arah rambat gelombang ke kiri

http://fisika-sma.us

Halaman 3

BELAJAR FISIKA sma | FISIKA sma online

SEMESTER 1 KELAS XII IPA

Tempatnya Belajar Fisika SMA Online 

Kecepatan getaran partikel di titik P : vp =

dy p dt

= A cos (t ± kx)

dengan vp = kecepatan getaran di titik P (m/s) 

Percepatan getaran partikel di titik P : ap =

ap dt

dengan 

= -2A sin (t ± kx) = -2yp vp = percepatan getaran di titik P (m/s2)

Sudut fase, Fase dan Beda fase 2 ( (

t x ± )  sudut fase = p T  t x ± )  fase = p T  x  beda fase =  

B. Jenis Gelombang Ditinjau dari arah getar (gangguan/usikan), gelombang dibedakan menjadi gelombang transversal dan gelombang longitudinal. Sedangkan ditinjau dari medium perambatannya, gelombang dibedakan menjadi gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik.

Gambar 2a. Gelombang Transversal

Gambar 2a. Gelombang Longitudinal

C. Gelombang Stasioner Gelombang stasioner adalah gelombang yang amplitudonya berubah terhadap posisi. Gelombang tersebut dapat terbentuk dari perpaduan atau superposisi dua gelombang yang memiliki amplitudo, panjang gelombang dan frekuensi yang sama, tetapi arahnya berlawanan. http://fisika-sma.us

Halaman 4

SEMESTER 1

BELAJAR FISIKA sma | FISIKA sma online

KELAS XII IPA

Tempatnya Belajar Fisika SMA Online

Gambar 3. Grafis Gelombang Stasioner Pada ilustrasi grafis gelombang stasioner diatas, partikel-partikel yang dilalui gelombang bergetar naik turun dengan amplitudo berbeda, bergantung pada posisinya. Titik-titik yang mempunyai amplitudo maksimum disebut perut (P) dan titik-titik yang mempunyai amplitudo minimum (nol) disebut simpul (S). Pemantulan Ujung Bebas x gel. pantul P

Ap

l gel. datang

-x v tp t ( - x) dengan persamaan gelombang datang  y1 = A sin 2 ( ) = A sin 2 ( ) T  T

Waktu yang dibutuhkan gelombang datang untuk tiba di titik P, tp  t -

x  t  y1 = A sin 2 (  -  + )  T  x v tp t (  x) dengan persamaan gelombang pantul  y2 = A sin 2 ( ) = A sin 2 ( ) T  T

Waktu yang dibutuhkan gelombang pantul untuk tiba di titik P, tp  t -

 t  x y2 = A sin 2 (  -  - ) T  

http://fisika-sma.us

Halaman 5

BELAJAR FISIKA sma | FISIKA sma online

SEMESTER 1 KELAS XII IPA

Tempatnya Belajar Fisika SMA Online Persamaan gelombang stasioner pada ujung bebas adalah: yp = y1 + y2 x  t  y2 = 2A cos 2   sin 2  -  coba buktikan ya !  T 

Ap Ap = amplitudo gelombang stasioner x Ap = 2A cos 2   

sehingga persamaannya menjadi:  t  yp = Ap sin 2  -  T 

Pemantulan Ujung Tetap gel. pantul

P

gel. datang

Ap

x

l -x v tp t ( - x) dengan persamaan gelombang datang  y1 = A sin 2 ( ) = A sin 2 ( ) T  T

Waktu yang dibutuhkan gelombang datang untuk tiba di titik P, tp  t -

x  t  y1 = A sin 2 (  -  + )  T  x v tp t (  x) dengan persamaan gelombang pantul  y2 = -A sin 2 ( ) = -A sin 2 ( ) T  T

Waktu yang dibutuhkan gelombang pantul untuk tiba di titik P, tp  t -

http://fisika-sma.us

Halaman 6

BELAJAR FISIKA sma | FISIKA sma online

SEMESTER 1 KELAS XII IPA

Tempatnya Belajar Fisika SMA Online x  t  y2 = -A sin 2 (  -  + )  T 

Persamaan gelombang stasioner pada ujung tetap adalah: yp = y1 + y2 x  t  y2 = 2A sin 2   cos 2  -  coba buktikan lagi ya !  T 

Ap Ap = amplitudo gelombang stasioner x Ap = 2A sin 2   

sehingga persamaannya menjadi:  t  yp = Ap cos 2  -  T 

D. Gejala Gelombang 1. Pemantulan Pada peristiwa pemantulan gelombang akan berlaku hukum pemantulan gelombang yaitu sudut pantul sama dengan sudut datang. Artinya, ketika berkas gelombang datang membentuk sudut  terhadap garis normal (garis yang tegak lurus permukaan pantul), maka berkas yang dipantulkan akan membentuk sudut  terhadap garis normal.

Gambar 4. Pemantulan Gelombang

http://fisika-sma.us

Halaman 7

BELAJAR FISIKA sma | FISIKA sma online

SEMESTER 1 KELAS XII IPA

Tempatnya Belajar Fisika SMA Online 2. Pembiasan Pembiasan gelombang (refraksi) adalah pembelokan arah muka gelombang ketika masuk dari satu medium ke medium lainnya. Adakalanya pembiasan dan pemantulan terjadi secara bersamaan. Ketika gelombang datang mengenai medium lain, sebagian gelombang akan dipantulkan dan sebagian lainnya akan diteruskan atau dibiaskan. Refraksi terjadi karena gelombang memiliki kelajuan berbeda pada medium yang berbeda.

Gambar 5. Pembiasan Gelombang 3. Interferensi Interferensi gelombang adalah perpaduan atau superposisi gelombang ketika dua gelombang atau lebih tiba di tempat yang sama pada saat yang sama. Interferensi dua gelombang dapat menghasilkan gelombang yang amplitudonya saling menguatkan (interferensi maksimum) dan dapat juga menghasilkan gelombang yang amplitudonya saling melemahkan (interferensi minimum).

Gambar 6. Interferensi Gelombang http://fisika-sma.us

Halaman 8

BELAJAR FISIKA sma | FISIKA sma online

SEMESTER 1 KELAS XII IPA

Tempatnya Belajar Fisika SMA Online 4. Difraksi Difraksi gelombang adalah peristiwa pembelokan gelombang ketika melewati celah sempit atau penghalang.

Gambar 7. Difraksi Gelombang

http://fisika-sma.us

Halaman 9