Transcript
Page 1: Energi gelombang slamet harjono 13708259020

ENERGI GELOMBANG

Slamet Harjono

NIM 1370 8259 020

Mata Kuliah FisikaDosen Prof. Dr. JUMADI

PSN IPA 2

Universitas Negeri Yogyakarta 2014

Page 2: Energi gelombang slamet harjono 13708259020

GELOMBANG

Gelombang adalah peristiwa merambatnya energi akibat getaran lokal partikel atau benda.

Page 3: Energi gelombang slamet harjono 13708259020

JENIS GELOMBANG MENURUT SUMBERNYA

Gelombang mekanik adalah gelombang yang dalam perambatannya memerlukan medium.

Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang dalam perambatannya tidak memerlukan medium.

Page 4: Energi gelombang slamet harjono 13708259020

JENIS GELOMBANG BERDASAR ARAH GETAR DAN RAMBATANNYA

Gelombang Tranversal: 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. Contohnya gelombang pegas dan bunyi.

Page 5: Energi gelombang slamet harjono 13708259020

JENIS GELOMBANG BERDASAR AMPLITUDONYA

Gelombang yang amplitudonya tetap yaitu gelombang berjalan.

Gelombang yang amplitudonya berubah sesuai posisinya yaitu gelombang stasioner.

Page 6: Energi gelombang slamet harjono 13708259020

BESARAN PADA GELOMBANG

Gelombang sebagai rambatan energi getaran memiliki besaran-besaran yang sama dengan getaran dan ada beberapa tambahan.

Frekuensi gelombang adalah banyaknya gelombang yang terjadi tiap detik.

Sedangkan periode adalah waktu yang dibutuhkan untuk satu gelombang.

Page 7: Energi gelombang slamet harjono 13708259020

Besaran gelombang:

Dengan:

f = frekuensi (Hz)

T = periode (s)

N = banyaknya gelombang

t = waktu (s)

v = cepat rambat

s = jarak

λ = panjang gelombang

f = 𝑁𝑡

T = 𝑡𝑁

f = 1𝑇

v = 𝑠𝑡

v = 𝜆𝑇 atau v = λ.f

Page 8: Energi gelombang slamet harjono 13708259020

Besaran pada gelombang berjalan

a. Simpangan y = A sin (ωt – kx)

y = A sin 2π (𝑡𝑇 - 𝑥𝜆 )

b. Fase

ϕ = (𝑡𝑇 - 𝑥𝜆 )

Page 9: Energi gelombang slamet harjono 13708259020

Cepat rambat gelombang transversal pada senar dawai

(Hukum Melde):

v = ට𝐹µ

Keterangan:

v = cepat rambat gelombang (m/s)

F = gaya tegangan kawat (N)

µ = 𝑚𝑙 = massa kawat per satuan panjang (kg/m)

Page 10: Energi gelombang slamet harjono 13708259020

GELOMBANG BERENERGI

Pada dasarnya semua gelombang, baik gelombang air laut, gelombang seismik, gelombang pada tali maupun gelombang elektromagnetik membawa sejumlah energi ketika gelombang tersebut bergerak dari suatu tempat ke tempat lain.

Contoh:

1) Kapal dilaut akan bergoyang ketika terkena gelombang air laut

2) Pada saat mandi di pantai, tubuh dihempas oleh gelombang air laut.

3) Gempa bumi bisa merobohkan bangunan karena energi yang dibawa gelombang gempa / seismik.

Page 11: Energi gelombang slamet harjono 13708259020

Energi Gelombang

Gelombang dalam perambatannya membawa sejumlah energi dari satu tempat ke tempat lain.

Energi dipindahkan sebagai energi getaran antar partikel medium perambatan.

Untuk gelombang sinusoida dengan frekuensi f, partikel bergerak dalam gerak harmonis sederhana, sehingga energi yang dimiliki tiap partikel adalah: 

E = ½ k A2 ..... (1)

Dengan A menyatakan amplitudo geraknya, baik secara transversal maupun longitudinal.

Page 12: Energi gelombang slamet harjono 13708259020

Energi Gelombang

Diketahui bahwa menurut persamaan frekuensi gelombang, k = 4 π2m/T2 atau setara dengan 4 π2mf2, sehingga dari persamaan (1), diperoleh:

E = 2π2mf2A2 ...... (2)

Dengan m adalah massa partikel pada medium, yang merupakan hasil kali massa jenis medium dengan volumenya.

Page 13: Energi gelombang slamet harjono 13708259020

Gambar 1. Perambatan gelombang pada medium bervolume S.l.

Dari Gambar 1. dapat ditentukan bahwa volume V = Sl, di mana:S adalah luas permukaan melalui mana gelombang merambat, l adalah jarak yang ditempuh gelombang dalam selang waktu t, sehingga l = vt, dengan v menyatakan laju gelombang. Sehingga diperoleh:m = ρ .V = ρ .S.l = ρ .S.v.t, 

maka:

E = 2π2ρSvtf2A2 ...... (3)

Dari persamaan (3) terlihat bahwa energi yang dibawa gelombang sebanding dengan kuadrat amplitudo.

Page 14: Energi gelombang slamet harjono 13708259020

INTENSITAS GELOMBANG

Energi yang dipindahkan gelombang biasanya dinyatakan dalam intensitas gelombang.

Intensitas gelombang (I) didefinisikan sebagai daya gelombang yang dibawa melalui bidang seluas satu satuan yang tegak lurus terhadap aliran energi.

Page 15: Energi gelombang slamet harjono 13708259020

Intensitas Gelombang

Intensitas gelombang dapat dinyatakan sebagai berikut:

I = P/S ........ (4)

Dengan P adalah daya yang dibawa, yang besarnya adalah:

P = E/t = 2π2ρSvf 2A2 ......... (5)

Sehingga, intensitas gelombang pada persamaan (4) adalah:

I = 2π2ρvf 2A2 ......... (6)

Page 16: Energi gelombang slamet harjono 13708259020

Hubungan Energi Gelombang dengan Amplitudo

Berdasarkan rumus energi di atas bahwa energi gelombang sebanding dengan kuadrat amplitudo, maka:

Semakin besar amplitudo, semakin besar energi yang dimiliki gelombang.

Page 17: Energi gelombang slamet harjono 13708259020

SIFAT GELOMBANG

Pemantulan/Refleksi Pembiasan/Refraksi,

Difraksi, Interferensi, Dispersi, Polarisasi

Page 18: Energi gelombang slamet harjono 13708259020

CONTOH SOAL:

1. Dari suatu tempat ke tempat lain, gelombang memindahkan … .

a. amplitudo

b. energi

c. fase

d. massa

e. panjang gelombang

Jawab: b

Page 19: Energi gelombang slamet harjono 13708259020

2. Perbedaan gelombang transversal dengan longitudinal terletak pada … .

a. panjang gelombang

b. frekuensi

c. cepat rambat

d. arah getar

e. arah rambat

Jawab: e

Page 20: Energi gelombang slamet harjono 13708259020

3. Bila gelombang melalui celah sempit, maka terjadi … .

a. refleksi

b. refraksi

c. difraksi

d. interferensi

e. polarisasi

Jawab: e

Page 21: Energi gelombang slamet harjono 13708259020

4. Pada pembiasan gelombang dari daerah dangkal ke daerah dalam, makin kecil sudut datang, maka … .

a. makin besar sudut bias

b. sudut bias tetap

c. makin kecil pula sudut bias

d. sudut bias tergantung pada indeks bias

e. sudut bias dapat menjadi lebih kecil atau lebih besar, tergantung pada cepat rambat gelombang

Jawab: a

Page 22: Energi gelombang slamet harjono 13708259020

5. Gelombang stasioner terjadi bila ada dua gelombang menjalar dalam arah berlawanan dengan ketentuan … .

a. mempunyai fase yang sama

b. mempunyai frekuensi yang sama

c. mempunyai amplitudo yang sama

d. mempunyai amplitudo, panjang gelombang dan fase yang sama

e. mempunyai amplitudo, panjang gelombang dan fase berbeda

Jawab: d.

Page 23: Energi gelombang slamet harjono 13708259020

6. Intensitas gelombang bunyi pada jarak 5 m dari sumber bunyi adalah 2 × 10-4 watt/m2. Pada jarak 10 m dari sumber bunyi intensitasnya adalah ... .

a. 0,5 × 10-4 watt/m2

b. 1 × 10-4 watt/m2

c. 2 × 10-4 watt/m2

d. 4 × 10-4 watt/m2

e. 8 × 10-4 watt/m2

Jawab: a

6. Diketahui: IA = 2x10-4 watt/m2

Jarak (r) = 5 m Ditanya: IB saat r=10 meter? Jawab: IA = IA = P / (4π(rA)2)

I = P / (4π(r)2) Artinya nilai I sebanding (1/r2) Maka jika dibandingkan antara IB dan IA:

IB : IA = (rA/rB)2

IB = IA x (rA/rB)2

IB = 2x10-4 x (5/10)2

IB = 0,5 x 10-4 watt/m2

6. Diketahui: IA = 2x10-4 watt/m2

Jarak (r) = 5 m Ditanya: IB saat r=10 meter? Jawab: IA = IA = P / (4π(rA)2)

I = P / (4π(r)2) Artinya nilai I sebanding (1/r2) Maka jika dibandingkan antara IB dan IA:

IB : IA = (rA/rB)2

IB = IA x (rA/rB)2

IB = 2x10-4 x (5/10)2

IB = 0,5 x 10-4 watt/m2

Page 24: Energi gelombang slamet harjono 13708259020

7. Dalam 3 sekon terbentuk 30 gelombang, berarti frekuensi gelombangnya sebesar ... .

a. 3 Hz

b. 5 Hz

c. 10 Hz

d. 15 Hz

e. 30 Hz

Jawab: c 7. Diketahui: N = 30 gelombang t = 3 s Jawab: f = N/t = 30 / 3 = 10 Hz

7. Diketahui: N = 30 gelombang t = 3 s Jawab: f = N/t = 30 / 3 = 10 Hz

Page 25: Energi gelombang slamet harjono 13708259020

8. Kecepatan rambat gelombang dalam dawai tegang dari bahan tertentu dapat diperkecil dengan ....

a. memperpendek dawai

b. memperbesar massa dawai per satuan panjang

c. memperbesar luas penampang dawai

d. memperbesar tegangan dawai

e. memperkecil massa jenis dawai

Jawab: b

Page 26: Energi gelombang slamet harjono 13708259020

9. Sebuah gelombang menjalar pada air, dalam waktu 2 detik gelombang dapat menempuh jarak 10 meter. Pada jarak tersebut terdapat 4 gelombang. Maka panjang gelombangnya adalah....

a. 3 m

b. 2,5 m

c. 10 m

d. 20 m

e. 22,5 m

Jawab: b9. Diketahui: N = 4 gelombang t = 2 s

s = 10 m Jawab: v = s/t = 10/2 = 5 m/s

f = N/t = 4/2 = 2 Hz λ = v/f = 5/2 = 2,5 m

9. Diketahui: N = 4 gelombang t = 2 s

s = 10 m Jawab: v = s/t = 10/2 = 5 m/s

f = N/t = 4/2 = 2 Hz λ = v/f = 5/2 = 2,5 m

Page 27: Energi gelombang slamet harjono 13708259020

10. Suatu gelombang dinyatakan dengan persamaan y = 0,20 sin 0,40 π (x – 60t). Bila semua jarak diukur dalam cm dan waktu dalam sekon, maka pernyataan berikut ini:

(1) panjang gelombang bernilai 5 cm

(2) frekuensi gelombangnya bernilai 12 Hz

(3) gelombang menjalar dengan kecepatan 60 cm s-1

(4) simpangan gelombang 0,1 cm pada posisi x = 35/12 cm dan saat t = 1/24 sekon,

pernyataan yang benar adalah nomor ….

a. 1, 2, 3 dan 4 d. 2 dan 4

b. 1, 2 dan 3 e. 4

c. 1 dan 3

Jawab: b

10. Diketahui: Persamaan gelombang: Y = 0,20 sin 0,40π (x-60t) Y = 0,20 sin (0,40π x-24π t) A k ω Maka: a). Nilai Amplitudo = 0,20 b). Persamaan k = 2π / λ λ = 2π / 0,40π = 5 c). Persamaan v = ω / k

v = 24π / 0,40π = 60 cm/s d). Persamaan ω = 2π . f

24π = 2π . ff = 24π / 2π = 12 Hz

10. Diketahui: Persamaan gelombang: Y = 0,20 sin 0,40π (x-60t) Y = 0,20 sin (0,40π x-24π t) A k ω Maka: a). Nilai Amplitudo = 0,20 b). Persamaan k = 2π / λ λ = 2π / 0,40π = 5 c). Persamaan v = ω / k

v = 24π / 0,40π = 60 cm/s d). Persamaan ω = 2π . f

24π = 2π . ff = 24π / 2π = 12 Hz

Page 28: Energi gelombang slamet harjono 13708259020

Daftar PustakaBudiyanto, J. 2009. Fisika Untuk SMA/MA Kelas XII. Jakarta: Pusat Perbukuan

Departemen Pendidikan Nasional

Handayani, S., Damari, A. 2009. Fisika 3: Untuk SMA/MA Kelas XII. Jakarta: Pusat

Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional

Halliday, D., Resnick, R. 2011. Fundamentals of Physics. USA: John Wiley & Sons, Inc.

Page 29: Energi gelombang slamet harjono 13708259020

TERIMA KASIH


Top Related