karakteristik gelombang mekanik

BAHAN AJARFISIKA SMA

“Karakteristik Gelombang Mekanik”KELAS XI SEMESTER 2

  Disusun oleh :

MIRA RESTUTI1106306

PENDIDIKAN FISIKA (RM) 

 PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA

JURUSAN FISIKAFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI PADANG2013

KOMPETENSI YANG INGIN DICAPAI

Kompetensi Dasar :

1.1 Menyadari kebesaran Tuhan yang menciptakan dan mengatur alam jagad raya melalui pengamatan fenomena alam fisis dan pengukuranya.2.1 Menunjukkan perilaku ilmiah (memiliki rasa ingin tahu; objektif; jujur; teliti; cermat; tekun; hati-hati; bertanggung jawab; terbuka; kritis; kreatif; inovatif; dan peduli lingkungan) dalam aktivitas sehari-hari sebagai wujud implementasi sikap dalam melakukan percobaan, melaporkan dan berdiskusi.3.10 Menyelidiki karakteristik gelombang mekanik melalui percobaan4.9 Menyelidiki karakteristik gelombang mekanik melalui percobaan.

PENDAHULUANPengantar

Pernahkah anda bermain ke pantai ? Suatu pemandangan indah ketika kita berada di pantai adalah gulungan gelombang laut yang datang dari tengah dan akhirnya pecah di tepi pantai, indah sekali, apalagi ketika kita berada di pantai kuta, Bali.

Gelombang laut merupakan salah satu contoh gelombang yang sering kita temui dalam kehidupan sehari-hari. Selain gelombang laut, masih terdapat banyak contoh lainnya. Ketika anda melempar sebuah batu kecil pada permukaan air yang tenang, akan muncul gelombang yang berbentuk lingkaran dan bergerak ke luar. Contoh lain adalah gelombang yang merambat sepanjang tali yang terentang lurus, ketika kita menggerakan tali naik turun. Dan, sebenarnya gelombang itu apa ? terus apa yang menjadi penyebab adanya gelombang ? MARI KITA PELAJARI PETA KONSEP TERLEBIH DAHULU

MINDMAPGELOMBANG

Jenis-jenis Gelombang

Karakteristik Gelombang

Arah Rambat & Arah Getar

Medium Amplitudo

Polarisasi

Interferensi

Dispersi

Difraksi

Pembiasan

Pemantulan

Gel. Transversal

Gel. Longitudinal

Gel. Mekanik

Gel. Elektromag

netik

Gel. Stasioner

Gel. Berjalan

GELOMBANG

Gelombang bunyi, gelombang cahaya, gelombang radio, dan

gelombang air.

Gelombang adalah getaran yang merambat

CON

TOH

DE

FIN

IS

i

JENIS-JENIS GELOMBANGJENIS-JENIS

GELOMBANG

Arah Rambat & Arah Getar

Medium

Amplitudo

  Arah Rambat dan Arah Getar

GELOMBANG TRANSVERSAL

• Gelombang yang arah rambat tegak lurus pada arah getarnya.

• Contohnya gelombang air, tali dan cahaya.

GELOMBANG LONGITUDINAL

• Gelombang yang arah rambat dan arah getarnya sejajar.

• Gelombang yang arah rambat dan arah getarnya sejajar.

GELOMBANG MEKANIK

•Gelombang yang membutuhkan media dalam merambat. •Contoh : Gelombang tali dan gelombang bunyi.

GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

•Gelombang yang dapat merambat baik melalui medium ataupun vakum (tanpa medium). •Contohnya cahaya, gelombang radio dan sinar-X.

Berdasarkan Medium

Berdasarkan Amplit

udo

Gelombang berjalan

adalah gelomban

g yang memiliki

amplitudo tetap.

Gelombang stasioner

merupakan jenis

gelombang yang bentuk gelombangn

ya tidak bergerak melalui

medium, namun tetap

diam.

CIRI DAN KARAKTERISTIK GELOMBANG

PEMANTULAN

PEMBIASAN

DIFRAKSI

DISPERSI

INTERFERENSI

POLARISASI

PEMANTULAN

Peristiwa pengembalian seluruh atau sebagian dari suatu berkas partikel atau

gelombang bila berkas tersebut bertemu dengan bidang batas antara dua

medium.

“Hukum Pemantulan”Sudut datang ( i θ ) sama dengan sudut pantul ( r θ ).

PEMBIASAN

Pembelokan arah lintasan gelombang setelah melewati 

bidang batas antara dua medium yang 

berbeda.

Hukum Snellius tentang pembiasan:”Sinar datang, garis normal, dan sinar bias, terletak pada satu bidang datar”

n= c/vn= c/vDengan :C = laju cahaya di ruang hampaV = laju cahaya dalam suatu mediumN = indeks bias mutlak

DISPERSIPeristiwa

penguraian sinar cahaya yang merupakan campuran

beberapa panjang gelombang

menjadi komponen-

komponennya.

D = i + r’ - βD = i + r’ - βKeterangan:β = sudut pembias prismai = besar sudut cahaya datang ke prismar’ = besar sudut cahaya saat meninggalkan prismaD = sudut deviasi

DIFRAKSI

Penyebaran atau pembelokan gelombang 

Besarnya difraksi bergantung pada ukuran penghalang dan panjang gelombang

INTERFERENSI

Interferensi terjadi pada dua gelombang koheren,

yaitu gelombang yang memiliki frekuensi dan

beda fase sama.

POLARISASI

Proses pembatasan getaran vektor yang membentuk

suatu gelombang transversal sehingga menjadi satu arah.

Contoh Soal (PEMANTULAN): Sebuah pembangkit bola digetarkan naik dan turun pada permukaan air dalam tangki riak dengan frekuensi tertentu, menghasilkan gelombang lingkaran seperti pada Gambar 1.36. Suatu keping logam RQS bertindak sebagai perintang gelombang. Semua muka gelombang pada Gambar 1.36 dihasilkan oleh pembangkit bola dalam waktu 0,6 s. Perintang keping logam berjarak 0,015m dari sumber gelombang P. Hitung :(a) panjang gelombang; (b) frekuensi; (c) cepat rambat gelombang.

Pembahasan:Jarak dua muka gelombang yang berdekatan = 1λ.

Dengan demikian, jarak PQ = 3(1λ) 0,015 m = 3λ λ = 0,005 mSelang waktu yang diperlukan untuk menempuh dua muka gelombang yang berdekatan =1/T, dengan T adalah periode gelombang. Gelombang datang (garis utuh) dari P ke Q menempuh 3T, sedangkan gelombang pantul (garis putus-putus) dari Q ke P menempu waktu 3T. Jadi, selang waktu total = 3T + 3T 0,6 s = 6T

T = 0,1 s.Frekuensi f adalah kebalikan periode, sehingga:

f = 1/(0,1s) = 10 Hz. Cepat rambat v = λf = (0,005m)(10 Hz) = 0, 05 m/s.

Contoh Soal (PEMBIASAN) :Jika sudut datang sinar adalah 53° dan sudut bias sebesar 37° tentukan nilai indeks bias medium yang kedua jika medium yang pertama adalah udara!

Pembahasan

Soal diatas termasuk tipe mudah, penggunaan dari persamaan : n1 sin i = n2 sin r

Dimana :n1 = indeks bias medium 1 (tempat sinar datang)n2 = indeks bias medium 2(tempat sinar bias)i = besar sudut datangr = besar sudut bias

Sehingga:n1 sin i = n2 sin r(1) sin 53° = n2 sin 37°4/5 = n2 3/5

n2 = 4/3

Contoh Soal (DIFRAKSI):Cahaya mempunyai panjang gelombang 540 nm didifraksikan oleh kisi yang mempunyai 2400 garis/cm. Tentukan sudut difraksi orde kedua!Pembahasan:Diketahui:

Panjang gelombang = 540 nm = 540 x 10-9 m = 5,40 x 10-7 m

d = 1 / (2400 garis/cm) = 0,0004 cm = 4 x 10-4 cm = 4 x 10-6 m

n = 2 (orde kedua) Ditanya : sudut difraksi orde kedua (n = 2)Jawab:

Contoh Soal (DISPERSI) :Seberkas cahaya putih menembus sebuah prisma tipis dengan sudut pembias 10°, jika indeks bias untuk cahaya merah dan ungu masing-masing 1,49 dan 1,52, tentukanlah besar sudut dispersinya!Penyelesaian: Diketahui: 

β  = 10°nm = 1,49nu  = 1,52

 Ditanyakan: φ = . . .? Jawab:

φ = (nu – nm) βφ = (1,52 – 1,49)10°φ = (0,03)10°

φ =  0,3°

Contoh Soal (INTERFERENSI)Seutas tali panjangnya 80 cm direntangkan horizontal. Salah satu ujungnya digetarkan harmonik naik-turun dengan frekuensi Hz dan amplitudo 12 cm, sedang ujung lainnya terikat. Getaran harmonik tersebut merambat ke kanan sepanjang kawat dengan cepat rambat 3 cm/s. Tentukan amplitudo gelombang hasil interferensi di titik yang berjarak 53 cm dari titik asal getaran!

Dik: l = 80 cmf = HzA = 12 cmv = 3 cm/sx = (80-53) cm = 27 cm

Untuk menentukan amplitude gelombang stasioner As dengan persamaan:

AS = 2A sin kx , λ = k = 12 cmAs = 2 (12) sin ( ) (27)

= 24 sin 4,5 = 24 x 1 = 24 cm

Contoh Soal (POLARISASI):

Jika sudut antara kedua sumbu polarisasi pada kedua polaroid adalah 60o, tentukan intensitas cahaya yang diteruskan oleh polaroid pertama dengan intensitas I0 dan polaroid kedua!

Diketahui: θ = 60o

Ditanya: I1 = ... ?I2 = ... ?

Pembahasan :I1 = ½ I0

I2 = ½ I0 cos2 θ = ½ I0 cos2 60o = 0,125 I0

Perambatan suatu getaran yang tidak disertai dengan perpindahan medium perantaranya, tetapi hanya memindahkan energy di sebut :

Sudut pantul sama dengan sudut datang merupakan definisi dari :

Peristiwa pembelokan gelombang ketika melewati celah sempit atau penghalang disebut ?

Seutas tali yang ditegangkan dengan gaya 5 N dan salah satu ujungnya digetarkan dengan frekuensi 40 Hz terbentuk gelombang dengan panjang gelombang 50 cm. Jika panjang tali 4 m, hitunglah cepat rambat gelombang pada tali tersebut !

KARAKTERISTIK GELOMBANG : PemantulanPembiasanDifraksiDispersiInterferensiPolarisasi

Gelombang bukan merupakan materi, pola gelombang dapat merambat pada materi. Maka, gelombang adalah getaran yang merambat.

TERIMA KASIH