sma12fis MudahDanAktif Dudi

(1)

PUSAT PERBUKUAN

(2)

(3)

Mudah dan Aktif Belajar Fisika

untuk Kelas XII Sekolah Menengah Atas/Madrasah Aliyah

Program Ilmu Pengetahuan Alam

Penulis

: Dudi Indrajit

Penyunting

: Ahmad Saripudin

Pewajah Isi

: Neni Yuliati

Ilustrator

: S. Riyadi

Pewajah Sampul

: A. Purnama

Ukuran Buku

: 21 x 29,7cm

Hak Cipta Buku ini dibeli oleh Departemen Pendidikan Nasional

dari Penerbit Setia Purna Inves, PT

Diterbitkan oleh Pusat Perbukuan

Departemen Pendidikan Nasional

Tahun 2009

Diperbanyak oleh ....

Hak Cipta Pada Departemen Pendidikan Nasional

dilindungi oleh Undang-Undang

530.07

DUD

DUDI Indrajit

m

Mudah dan Aktif Belajar Fisika 3 :untuk Kelas XII Sekolah Menengah Atas /

Madrasah Aliyah Program Ilmu Pengetahuan Alam / penulis, Dudi Indrajit,

; penyunting, Ahmad Saripudin, ; illustrator, S. Riyadi. — Jakarta :

Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, 2009.

vi, 306 hlm, : ilus. ; 30 cm

Bibliografi : hlm. 306

Indeks

ISBN 978-979-068-816-2 (No. Jil Lengkap)

ISBN 978-979-068-931-2

(4)

Puji syukur kami panjatkan ke hadirat Allah SWT, berkat rahmat

dan karunia-Nya, Pemerintah, dalam hal ini, Departemen

Pendidikan Nasional, pada tahun 200

9

, telah membeli hak cipta

buku teks pelajaran ini dari penulis/penerbit untuk disebarluaskan

kepada masyarakat melalui situs internet (website) Jaringan

Pendidikan Nasional.

Buku teks pelajaran ini telah dinilai oleh Badan Standar

Nasional Pendidikan dan telah ditetapkan sebagai buku teks

pelajaran yang memenuhi syarat kelayakan untuk digunakan

dalam proses pembelajaran melalui Peraturan Menteri Pendidikan

Nasional Nomor 22 Tahun 2007 tanggal 25 Juni 2007.

Kami menyampaikan penghargaan yang setinggi-tingginya

kepada para penulis/penerbit yang telah berkenan mengalihkan

hak cipta karyanya kepada Departemen Pendidikan Nasional

untuk digunakan secara luas oleh para siswa dan guru di seluruh

Indonesia.

Buku-buku teks pelajaran yang telah dialihkan hak ciptanya

kepada Departemen Pendidikan Nasional ini, dapat diunduh

(down load), digandakan, dicetak, dialihmediakan, atau difotokopi

oleh masyarakat. Namun, untuk penggandaan yang bersifat

komersial harga penjualannya harus memenuhi ketentuan yang

ditetapkan oleh Pemerintah. Diharapkan bahwa buku teks

pelajaran ini akan lebih mudah diakses sehingga siswa dan guru

di seluruh Indonesia maupun sekolah Indonesia yang berada di

luar negeri dapat memanfaatkan sumber belajar ini.

Kami berharap, semua pihak dapat mendukung kebijakan ini.

Kepada para siswa kami ucapkan selamat belajar dan

manfaatkanlah buku ini sebaik-baiknya. Kami menyadari bahwa

buku ini masih perlu ditingkatkan mutunya. Oleh karena itu, saran

dan kritik sangat kami harapkan.

(5)

Fisika adalah salah satu rumpun ilmu sains yang mempelajari alam semesta. Ruang lingkup ilmu Fisika sangat luas, mulai dari atom yang berdimensi nanometer hingga jagat raya yang berdimensi tahunan cahaya. Dalam kehidupan sehari-hari, banyak ditemukan aplikasi ilmu Fisika, baik berupa fenomena-fenomena di alam atau rekayasa teknologi. Oleh karena itu, Fisika memiliki tingkat urgensitas yang tinggi karena merupakan dasar untuk penguasaan teknologi di masa depan.

Sesuai dengan misi penerbit untuk memberikan kontribusi yang nyata bagi kemajuan ilmu pengetahuan maka penulis dan penerbit merealisasikan tanggung jawab tersebut dengan menyediakan buku bahan ajar Fisika yang berkualitas, sesuai dengan tuntutan kurikulum yang berlaku saat ini.

Buku ini disusun dengan mengutamakan pendekatan secara inkuiri (eksperimen) dan disajikan secara sistematis, komunikatif, dan integratif, serta adanya keruntutan rangkaian (bab dengan subbab, antarsubbab dalam bab, antaralenia dalam subbab). Sebelum mempelajari materi, sebaiknya Anda terlebih dahulu membaca bagian Advanced Organizer yang terdapat pada halaman awal setiap bab agar Anda dapat mengetahui isi bab secara umum. Pada awal setiap bab, disajikan pula Tes Kompetensi Awal sebagai evaluasi materi prasyarat untuk mempelajari bab yang bersangkutan.

Di akhir setiap bab, terdapat Rangkuman, Peta Konsep, dan Refleksi yang bertujuan lebih meningkatkan pemahaman Anda tentang materi yang telah dipelajari dengan memunculkan umpan balik untuk evaluasi diri. Buku ini di-lengkapi juga dengan beberapa materi, tugas, dan soal pengayaan, di antaranya Informasi untuk Anda (Information for You), Tantangan untuk Anda, Mari Mencari Tahu, Tugas Anda, Pembahasan Soal, dan Tokoh yang dapat memperluas pengetahuan materi Fisika yang sedang dipelajari.

Untuk menguji pemahaman Anda terhadap materi yang telah dipelajari diberikan Tes Kompentensi Subbab pada setiap akhir subbab, Tes Kompetensi Bab pada setiap akhir bab, dan Tes Kompetensi Fisika Semester pada setiap akhir semester. Selain itu, pada akhir buku juga diberikan Tes Kompetensi Akhir untuk menguji pemahaman materi Fisika selama satu tahun ajaran. Semua tes kompetensi tersebut merupakan sarana mengevaluasi pemahaman dan melatih kemampuan menerapkan konsep/prinsip Fisika yang berkaitan dengan materi yang telah dipelajari. Adapun Kunci Jawaban (nomor ganjil) kami sajikan untuk memudahkan Anda dalam mengevaluasi hasil jawaban.

Untuk menumbuhkan daya kreativitas, kemampuan psikomotorik, dan cara berpikir ilmiah, kami sajikan Aktivitas Fisika dan Proyek Semester yang menuntut peran aktif Anda dalam melakukan kegiatan tersebut.

Demikianlah persembahan kami untuk dunia pendidikan.

Bandung, Mei 2007

(6)

Materi-materi pembelajaran pada buku ini berdasarkan kurikulum yang berlaku saat ini dan disajikan secara sistematis, komunikatif, dan integratif. Di setiap awal bab, dilengkapi gambar pembuka pelajaran, bertujuan memberikan gambaran materi pembelajaran yang akan dibahas, dan mengajarkan siswa konsep berpikir kontekstual sekaligus merangsang cara berpikir kontekstual. Selain itu, buku ini juga ditata dengan format yang menarik dan didukung dengan foto dan ilustrasi yang representatif. Penggunaan bahasa yang sederhana, sesuai dengan tingkatan kognitif siswa sehingga membuat pembaca lebih mudah memahaminya.

Buku Fisika untuk SMA Kelas XII ini terdiri atas sepuluh bab, yaitu Gejala Gelombang, Gelombang Cahaya, Gelombang Bunyi, Medan Listrik, Potensial Listrik, dan Kapasitor, Medan Magnetik, Induksi Elektromagnetik, Radiasi Benda Hitam, Fisika Atom, Teori Relativitas Khusus, serta Fisika Inti dan Radioaktivitas. Untuk lebih jelasnya, perhatikan petunjuk untuk pembaca berikut.

(1) Judul Bab, disesuaikan dengan tema materi dalam bab. (2) Hasil yang harus Anda capai, tujuan umum yang harus Anda

capai pada bab yang Anda pelajari.

(3) Setelah mempelajari bab ini, Anda harus mampu, kemampuan yang harus Anda kuasai setelah mempelajari bab.

(4) Gambar Pembuka Bab, disajikan untuk mengetahui contoh manfaat dari materi yang akan dipelajari.

(5) Advanced Organizer, uraian singkat tentang isi bab untuk menumbuhkan motivasi belajar dan mengarahkan Anda agar lebih

fokus terhadap isi bab.

(6) Tes Kompetensi Awal, merupakan soal prasyarat yang harus Anda pahami sebelum memasuki materi pembelajaran.

(7) Materi Pembelajaran, disajikan secara sistematis, komunikatif, integratif, dan sesuai dengan perkembangan ilmu dan teknologi terkini (up to date).

(8) Gambar dan Ilustrasi, sesuai dengan materi dalam bab yang disajikan secara proporsional dan harmonis.

(9) Contoh Soal, berisi contoh dan penyelesaian soal.

(10) Tugas Anda, berisi tugas atau latihan soal yang berkaitan dengan materi tersebut.

(11) Pembahasan Soal, berisi contoh soal yang berasal dari Ebtanas, UAN, UMPTN, atau SPMB.

(12) Mari Mencari Tahu, tugas mencari informasi yang bertujuan menumbuhkan rasa ingin tahu dan mendorong siswa untuk mencari informasi lebih jauh.

(13) Aktivitas Fisika, kegiatan yang dilakukan secara berkelompok untuk mengembangkan kecakapan hidup Anda.

(14) Ingatlah, catatan atau hal-hal penting yang perlu Anda ketahui. (15) Informasi untuk Anda (Information for You), berisi pengayaan mengenai informasi dan aplikasi materi, disajikan dalam 2 bahasa

(bilingual).

(16) Tantangan untuk Anda, berisi soal-soal yang disajikan dengan tingkat kesulitan lebih tinggi.

(17) Kata Kunci

(18) Tokoh, berisi tokoh Fisika penggagas ide baru dan pekerja keras sehingga akan menumbuhkan semangat inovatif/kreatif, etos

kerja, dan mengembangkan kecakapan hidup Anda.

(19) Tes Kompetensi Subbab, berisi soal-soal untuk mengevaluasi penguasaan materi subbab.

(20) Rangkuman (21) Peta Konsep

(22) Refleksi, sebagai umpan balik bagi siswa setelah mempelajari materi di akhir pembelajaran tiap bab.

(23) Tes Kompetensi Bab, berisi soal-soal untuk mengevaluasi penguasaan materi bab.

(24) Proyek Semester, kegiatan percobaan untuk meningkatkan pemahaman konsep Fisika dan memotivasi Anda untuk menggali informasi, memanfaatkan informasi, dan menyelesaikan masalah. (25) Tes Kompetensi Fisika Semester, berisi soal-soal untuk mengevaluasi penguasaan materi selama satu semester.

Panduan untuk Pembaca

14

15

16 17 11

9 12

13 10

6

7 8

1 2 3

5 4

24 22

21

23 18

19

20

25

(7)

Kata Sambutan • iii

Kata Pengantar • iv

Panduan untuk Pembaca • v

Bab 1

Gejala Gelombang • 1

A.

Pemahaman Gelombang • 2

B.

Gelombang Berjalan dan Gelombang

Stasioner • 7

C.

Sifat-Sifat Gelombang • 19

Rangkuman • 26

Peta Konsep • 27

Refleksi • 27

Tes Kompetensi Bab 1 • 28

Bab 2

Gelombang Cahaya • 31

A.

Interferensi Cahaya • 32

B.

Difraksi Cahaya • 37

C.

Polarisasi Cahaya • 42

Rangkuman • 46

Peta Konsep • 46

Refleksi • 46

Bab 3

Gelombang Bunyi • 49

A.

Sifat Dasar Gelombang Bunyi • 50

B.

Cepat Rambat Bunyi • 51

C.

Unsur Bunyi dan Pemanfaatan

Gelombang Bunyi • 53

D.

Sifat-Sifat Gelombang Bunyi • 55

E.

Dawai dan Pipa Organa sebagai

Sumber Bunyi • 58

F.

Energi Gelombang Bunyi • 66

Rangkuman • 70

Peta Konsep • 71

Refleksi • 71

Bab 4

Medan Listrik, Potensial

Listrik, dan Kapasitor • 75

A.

Muatan Listrik • 76

B.

Medan Listrik • 80

C.

Energi Potensial Listrik dan

Potensial Listrik • 87

D.

Kapasitor • 92

Rangkuman • 100

Peta Konsep • 101

Refleksi • 101

Bab 5

Medan Magnetik • 105

A.

Medan Magnetik • 106

B.

Gaya Magnetik • 114

C.

Aplikasi Gaya Magnetik • 120

D.

Sifat Magnet Bahan • 122

Rangkuman • 124

Peta Konsep • 125

Refleksi • 125

(8)

Bab 9

Teori Relativitas Khusus • 229

A.

Semua Gerak Bersifat Relatif • 230

B.

Teori Relativitas Einstein • 235

Rangkuman • 252

Peta Konsep • 253

Refleksi • 253

Bab 10

Fisika Inti

dan Radioaktivitas • 257

A.

Inti Atom • 258

B.

Radioaktivitas • 264

C.

Reaksi Inti • 272

D.

Reaktor Nuklir, Bom Nuklir, dan

Radioisotop • 277

Rangkuman • 283

Peta Konsep • 284

Refleksi • 284

Proyek Semester 2 • 287

Tes Kompetensi Fisika Semester 2 • 288

Bab 6

Induksi

Elektromagnetik • 131

A.

Gejala Induksi

Elektromagnetik • 132

B.

Aplikasi Induksi Elektromagnetik

Faraday • 142

C.

Arus dan Tegangan Listrik

Bolak-Balik • 147

Rangkuman • 165

Peta Konsep • 166

Refleksi • 166

Proyek Semester 1 • 169

Tes Kompetensi Fisika Semester 1 • 171

Bab 7

Radiasi Benda Hitam • 175

A.

Pengertian Radiasi Benda

Hitam • 176

B.

Dualisme Gelombang Partikel • 183

Rangkuman • 192

Peta Konsep • 193

Refleksi • 193

Bab 8

Fisika Atom • 197

A.

Evolusi Model Atom • 198

B.

Atom Berelektron Banyak • 210

Rangkuman • 224

Peta Konsep • 225

Refleksi • 225

Tes Kompetensi Akhir • 291

Kunci Jawaban • 295

Apendiks • 300

Senarai • 303

Indeks • 304

(9)

(10)

Riak pada air kolam terjadi karena perambatan getaran akibat jatuhnya batu pada air kolam tersebut.

Bab

1

Sumber: Science Encyclopedia, 2001

mendeskripsikan gejala dan ciri-ciri gelombang secara umum.

Setelah mempelajari bab ini, Anda harus mampu:

menerapkan konsep dan prinsip gejala gelombang dalam menyelesaikan masalah.

Hasil yang harus Anda capai:

Gejala Gelombang

A. Pemahaman

Gelombang

B. Gelombang

Berjalan dan

Gelombang

Stasioner

C. Sifat-Sifat

Gelombang

*B@B</<?7/9;3:7<59/?>/2/>3?;B9//</7?;3?B>/9/<@/:/6@/AB

03<AB953:=;0/<5'=:/=;0/903?03<AB9:7<59/?/<E/<5A3?:76/A@3;/97<

;3<E30/?2/>/AA3?8/2793A79/@30B/60/AB278/AB69/<932/:/;/7?

*3>7<A/@ A/;>/9 >3?;B9//< /7? 03?53?/9 03?@/;/ 53:=;0/<5

*303</?<E/>3?;B9//</7?A72/903?53?/903?@/;/53:=;0/<5!/?/927

/<A/?/?7/9?7/953:=;0/<527@30BA>/<8/<553:=;0/<5/>/A9/6<2/

;3;0B9A79/<0/6D/>3?;B9//</7?A72/903?53?/903?@/;/53:=;0/<5

*303</?<E//>/9/653:=;0/<57AB

(11)

A. Pemahaman Gelombang

*303</?<E/0/<E/9938/27/<27@397A/?<2/E/<53?/A9/7A/<<E/

23<5/<53:=;0/<5*30/5/71=<A=6>3?</69/6<2/03?>797?;3<5/>/

0B<E72/?7@B;03?0B<E72/>/A2723<5/?,;B;<E/=?/<5/9/<;3<8/D/0

+3<AB @/8/ 97A/ 2/>/A ;3<23<5/? 9/?3</ ;3;7:797 A3:7<5/ '/2/6/:

@303AB:<E/ A3?23<5/?<E/ 0B<E7 0B9/< 6/<E/ 27@30/09/< =:36 /2/<E/

A3:7<5/A3A/>78B5/27@30/09/<=:36/2/<E/@B;03?0B<E72/<;327B;

>3?/;0/A/<"3A79/<2/;3<23<5/?>3;071/?//<@3@3=?/<5A3:7<5/

<2/A3:/6;3<3?7;/53:=;0/<50B<E7E/<5;3?/;0/A27B2/?/@30/5/7

;327B;>3?/;0/A/<<E/

3?2/@/?9/<@B;03?<E/53:=;0/<52793:=;>=99/<;3<8/272B/

;/1/; E/7AB

2/<

3:=;0/<5;39/<7903?/@/:2/?7=@7:/@753A/?/<@B/ABA7A79/A/B>/?A793:

272/:/;@B/AB?B/<5<3?572/<;=;3<AB;53A/?/<27?/;0/A9/<;3:/:B7

5/<55B/<272/:/;;327B;A3;>/AA3?8/27<E/53A/?/<A3?@30BAA/<>/

>3?>7<2/6/<;/A3?7*30/5/71=<A=693A79/07=:/27>3A79/A/B2753@39

5/<55B/< A3?6/2/> A/:7 278/:/?9/< @3>/<8/<5 A/:7 '/2/ @//A E/<5

03?@/;//< A/:7 E/<5 03?53A/? ;3<56/@7:9/< @32797A >3?B0/6/< >/2/

A39/</<B2/?/27@397A/?<E/2/<>3?B0/6/<>/2/A39/</<7<7278/:/?9/<

@30/5/753:=;0/<50B<E7;3:/:B7B2/?/

3:=;0/<5 3:39A?=;/5<3A79 03?/@/: 2/?7 =@7:/@7 ;B/A/<;B/A/<

:7@A?79272/:/;/A=;/A/B;=:39B:'/2/53:=;0/<53:39A?=;/5<3A79

3<3?572/<;=;3<AB;270/D/=:36;32/<:7@A?792/<;/5<3AE/<52/>/A

;3<8/:/? ;3:/:B7 ;327B; C/9B; /6/E/ ;3?B>/9/< 53:=;0/<5

3:39A?=;/5<3A799/?3</2/>/A;3<8/:/?A/<>//2/<E/;327B;>3?/<A/?/

3?2/@/?9/< /?/6 53A/? 2/< ?/;0/A/<<E/ 53:=;0/<5 27032/9/<

;3<8/27

!

2/<

,<AB9

;3<53A/6B7 932B/ 03<AB9 53:=;0/<5 A3?@30BA :/9B9/<:/6 9357/A/<

03?79BA

&.'' '* &$+#%)(, * $& &)'(!% +$%(&",)&,)& +#%.-&'.%.&-#"(

Tes Kompetensi Awal

>/9/6E/<527;/9@B223<5/<53:=;0/<5

/5/7;/</9/6@74/A@74/A2/?753:=;0/<5

*30BA9/<83<7@83<7@53:=;0/<5E/<5<2/93A/6B7

3:=;0/<5/>/9/6E/<5A3?03<AB9>/2//7?9=:/;

93A79/<2/;3<8/AB69/<0/AB932/:/;<E/

Aktivitas Fisika 1.1

Jenis Gelombang Berdasarkan Arah Getarannya Tujuan Percobaan

Mengamati gelombang transversal dan gelombang longitudinal.

Alat-Alat Percobaan

Sebuah slinki (pegas plastik) yang panjangnya 3 meter.

Langkah-Langkah Percobaan

1. Pegang kuat-kuat salah satu ujung slinki oleh teman Anda atau diikatkan pada tiang.

2. Rentangkan sesuai panjangnya dan getarkan ujung yang satu dengan satu kali hentakan naik turun dari posisi setimbang dan kembali ke posisi setimbang (posisi saat tangan Anda diam).

3. Ulangi langkah 2, dan getarkan ujung slinki tersebut terus menerus naik turun, kemudian amati perambatan gelombang sepanjang slinki.

Tokoh

Frank Oppenheimer

(1912–1985)

Frank Oppenheimer lahir di New York pada tahun 1912. Di Exploratorium

dia mendemonstrasikan pengamatan-nya bahwa gerakan pendulum bila diproyeksikan pada sabuk kertas bergerak membentuk lintasan grafik sinusoidal.

(12)

/?7>3?1=0//<A3?@30BA27>3?=:3693@7;>B:/<@3>3?A727AB<8B99/<

2/:/;A/03:03?79BA

Gambar 1.1

Berdasarkan arah getarnya, gelombang mekanik dikelompokkan menjadi: (a) Gelombang transversal; (b) Gelombang logitudinal.

/

0

T

arah rambat

arah getar

&

'3?032//<3:=;0/<5+?/<@C3?@/:2/<3:=;0/<5#=<57AB27</:

3:=;0/<5A?/<@C3?@/:/2/:/653:=;0/<5E/<5/?/653A/?/<<E/A35/9

:B?B@A3?6/2/>/?/6?/;0/A/<<E/1=<A=6<E/53:=;0/<5>3?;B9//</7?

53:=;0/<5>/2/A/:72/<53:=;0/<51/6/E/3:=;0/<5:=<57AB27</:

/2/:/6

53:=;0/<5E/<5/?/653A/?<E/@38/8/?23<5/</?/6?/;0/A/<<E/

1=<A=6<E/53:=;0/<50B<E72/<53:=;0/<5>/2/>35/@

3:=;0/<5>/2/>35/@/A/B@:7<972/>/A;3<55/;0/?9/<03<AB9

53:=;0/<5A?/<@C3?@/:2/<53:=;0/<5:=<57AB27</:03?5/<AB<50/5/7;/</

1/?/ >35/@ A3?@30BA 2753A/?9/< !79/ >35/@ 2703?7 B@79/< A35/9 :B?B@

A3?6/2/>>/<8/<5<E//9/<A3?03<AB953:=;0/<5A?/<@C3?@/:2/>B<

879/>35/@2703?75/E/@3/?/623<5/<>/<8/<5>35/@>/2/>35/@/9/<

A3?8/27?/>/A/<2/<?3<55/<5/<E/<527@30BA53:=;0/<5:=<57AB27</:

B/A:/6;=23:53:=;0/<523<5/<;3<55B</9/<@3BA/@A/:7E/<5@/:/6

@/ABB8B<5<E/2779/A9/<>/2/A7/<5"3;B27/<53?/99/<A/<5/<<2/

</79AB?B<@367<55//9/<A3?:76/A0/5/7;/</@30B/653:=;0/<5;3?/;0/A

@3>3?A7>/2/

'+ $3<B?BA<2//>/9/6A/:779BA;3?/;0/A

93A79/2753A/?9/<

/:/;>3?/;0/A/<<E/53:=;0/<5;3;7<2/69/<3<3?572/<A72/9

;3<E3?A/9/<>3?/;0/A/<;327B;<E/'/2/9/@B@53:=;0/<5A/:753?/9/<

A/<5/<</79AB?B<;3;0/<597A9/<3<3?57;39/<79>/2/A/:7<3?57;39/<79

A3?@30BA;3<553A/?9/<2/3?/627@397A/?<E/@367<55/2/3?/627@397A/?<E/

79BA>B:/03?53?/9</79AB?B<23;797/<@3A3?B@<E/@/;>/7B8B<5A/:7

,#& (!'-( &)'(!+(,/ +,&

()(!#-.#(&*&#(%#

3<AB9

3:=;0/<5

.&,+(,/ +,&

.&,)(!#-.#(&

?/653A/?/<

'/<8/<5

3:=;0/<5

+35/9:B?B@23<5/</?/6

?/;0/A/<53:=;0/<5

$3?B>/9/<8/?/9/<A/?/

>B<1/993>B<1/9

53:=;0/<503?79BA<E/

*3/?/623<5/</?/6?/;0/A/<

53:=;0/<5

$3?B>/9/<8/?/9/<A/?/?/>/A/<

93?/>/A/<03?79BA<E//A/B

?3<55/<5/<93?3<55/<5/<

03?79BA<E/

Tugas Anda 1.1

Selain dalam medium slinki, dapatkah Anda mencari medium lain untuk menggambarkan gelombang longitudinal?

Gambar 1.2 Gelombang pada tali.

4. Letakkan slinki di atas lantai licin, kemudian dengan bantuan teman Anda pegang salah satu ujungnya.

5. Hentakkan salah satu ujung pegas dengan satu kali dorongan dan satu kali tarikan ke posisi semula. Amati rapatan dan regangan yang merambat sepan-jang slinki.

6. Ulangi langkah 5, namun dorongan dan tarikannya dilakukan secara terus-menerus. Amati perambatan dan regangan sepanjang slinki.

arah rambat

T

(13)

1. Panjang, Frekuensi, Periode, dan Cepat Rambat Gelombang

347<7@7@/AB53:=;0/<5>/2/53:=;0/<5A?/<@C3?@/:/2/:/68/?/9

E/<5@/;/23<5/<8/?/9/<A/?/2B/>B<1/903?B?BA/</A/B2B/:3;0/6

03?B?BA/<!/?/9A3?@30BA27</;/9/<>/<8/<553:=;0/<5

@3>3?A7

27AB<8B99/<>/2/

'+

'/2/53:=;0/<5:=<57AB27</:>/<8/<553:=;0/<5

272347<7@79/<

@30/5/78/?/9E/<5@/;/23<5/<8/?/9/<A/?/2B/>B@/A?3<55/<5/<E/<5

03?239/A/</A/B8/?/9/<A/?/2B/>B@/A?/>/A/<E/<503?239/A/<@3>3?A7

>/2/

'+

!/?/9E/<527A3;>B653:=;0/<5@3A7/>@/AB@/AB/<D/9AB27</;/9/<

13>/A ?/;0/A 53:=;0/<5

!

@32/<59/< 0/<E/9<E/ 53:=;0/<5 E/<5

A3?03<AB9@3A7/>@/AB@/AB/<D/9AB27</;/9/<4?39B3<@7

'3?7=23

/2/:/6D/9ABE/<527>3?:B9/<B<AB9;3<3;>B68/?/9

@/AB>/<8/<553:=;0/<5

2. Persamaan Umum Gelombang

3@/?/<03@/?/</>/E/<527;7:797@30B/653:=;0/<5<2/>/@A7

;/@767<5/A0/6D/@3A7/>53:=;0/<5;3;7:7974?39B3<@7

>3?7=23

2/< 13>/A ?/;0/A 53:=;0/<5

!

B0B<5/< /<A/?/ 03@/?/<03@/?/<

A3?@30BA@31/?/;/A3;/A7@27AB:7@9/<@30/5/703?79BA

/A/B

!

H

"3A3?/<5/<

!

13>/A?/;0/A53:=;0/<5; @

>/<8/<553:=;0/<5;

>3?7=2353:=;0/<5@

4?39B3<@753:=;0/<5F

'3?6/A79/<

'+ /;0/? A3?@30BA ;3?B>/9/< >?=E39@7 2/?7

@7;>/<5/<

#

2/<>3?>7<2/6/<

"

2/?7@30B/653:=;0/<53<AB9<E/

;3<E3?B>/703<AB953:=;0/<5A?/<@C3?@/:A3?27?72/?70B97A2/<:3;0/6

3?2/@/?9/<5/;0/?A3?@30BA>/<8/<553:=;0/<5/2/:/68/?/92/?7

93/A/B8/?/92/?793;>:7AB2=

/2/:/6<7:/7@7;>/<5/<

A3?03@/?E/<52/>/A271/>/7>/?A793:;327B;E/7AB8/?/92/?793/A/B

2/?793'B<1/953:=;0/<5/2/:/6A7A79A3?A7<557>/2/53:=;0/<5

E/7ABA7A792/<A7A79/@/?53:=;0/<5/2/:/6139B<5/</A/B:3;0/6

A3?3<2/6E/7ABA7A792/<A7A792/>B<@7;>B:/2/:/6A7A79A7A79>/2/

53:=;0/<593A79/;3<1/>/793@3A7;0/<5/</A/B@7;>/<5/<<E/<=:

3:=;0/<5>/2/A/:7;3?/;0/A23<5/<9313>/A/<; @!79/8/?/9/<A/?/>B<1/9

53:=;0/<5E/<503?B?BA/</2/:/6;3A3?A3<AB9/<

/ >/<8/<553:=;0/<5

0 4?39B3<@753:=;0/<5A3?@30BA

0

793A/6B7

!

; @

!/?/9/<A/?/>B<1/9;

Gambar 1.3

(a) Panjang gelombang pada gelombang transversal. (b) Panjang gelombang pada gelombang longitudinal.

panjang gelombang

/

0

panjang gelombang

rapatan renggangan

puncak

lembah

Gambar 1.4 Panjang gelombang ( ) pada grafik simpangan (y) terhadap arah rambat (x).

Contoh

1.1

2 = 36 m A B' C

E D

F' G F B

H

y

x

lembah gelombang

(14)

3. Energi Gelombang

7/D/:0/07<7<2/A3:/6;3<53A/6B70/6D/53:=;0/<5276/@7:9/<

=:3653A/?/<E/<527?/;0/A9/<,<AB9;3<567AB<53<3?5753:=;0/<5

<2/6/?B@;3<57<5/A93;0/:7;/A3?727"3:/@. A3<A/<53<3?57A=A/:

;/@@/E/<503?=@7:/@7>/2/>35/@<3?57A3?@30BA27AB:7@9/<@30/5/703?79BA

23<5/<

@30/5/7 9=<@A/<A/ 5/E/ 2/<

/2/:/6 /;>:7AB2=

*3:/<8BA<E/>3?6/A79/<5/;0/?03?79BA

'+;3?B>/9/<@30B/6;=23:53:=;0/<5A/:73:=;0/<5

A/:7 A3?@30BA A3?8/27 9/?3</ /2/<E/ 53?/9/< A/<5/< +/<5/< A3?@30BA

03?53?/96/?;=<7923<5/</;>:7AB2=

2/<4?39B3<@7@B2BA

3?/9/<

A/<5/<7<7;3<E30/09/<@3A7/>3:3;3<A/:7;3<5/:/;753?/96/?;=<79

/2/:/6;/@@/2/?7@35;3<9317:A/:7

;3?B>/9/<?/>/A;/@@/:7<3/?

A/:72/<

"

;3?B>/9/<>/<8/<5@35;3<A/:73<5/<23;797/<3<3?57

53:=;0/<52/>/A27AB:7@9/<@30/5/703?79BA

7>3?;B9//<@B<5/7A3?2/>/A2B/0B/65/0B@E/<5A3?>7@/6@38/B61;"32B/<E/

</79AB?B<A3?0/D/53:=;0/<5/7?*/:/6@/AB5/0B@03?/2/27>B<1/953:=;0/<5

@32/<59/<5/0B@E/<5:/7<03?/2/272/@/?53:=;0/<57/<A/?/932B/5/0B@A3?@30BA

A3?2/>/A@/AB0B97A!79/4?39B3<@753:=;0/<5/7?A3?@30BA/2/:/6FA3<AB9/<13>/A

?/;0/A53:=;0/<5>/2//7?

0

793A/6B7

F

3<5/<;3;3?6/A79/<5/;0/?27>3?=:36

1;

!

1;IF

1; @

; @

!/2713>/A?/;0/A53:=;0/<5>/2//7?/2/:/6; @

Contoh

1.2

m x

Gambar 1.5

Gerakan tangan dirambatkan oleh tali dalam bentuk gelombang.

1,5

Pembahasan Soal

Gelombang air laut menyebabkan permukaan air naik turun dengan periode 2 s. Jika jarak antara dua puncak gelombang 5 m, gelombang akan mencapai jarak 10 m dalam waktu ....

a. 1 s b. 2 s c. 3 s d. 4 s e. 5 s

UMPTN 2001

Pembahasan: T = 2 s

jarak antara dua puncak = satu gelombang

v = 5 m_{2 s}

T = 2,5 m/s

s = vt

10 m = (2,5 m/s)t t = 10 m

2,5 m/s = 4s

Jawaban: d

5 m

/

!/27>/<8/<553:=;0/<5A/:7;

0

!

F

!/274?39B3<@753:=;0/<5A/:7/2/:/6

F

Tugas Anda 1.2

Embusan angin kencang membuat

(15)

*30B/653:=;0/<5>/<8/<5<E/1;2/</;>:7AB2=<E/1;03?53?/923<5/<

9313>/A/<; @27@3>/<8/<5A/:7E/<5>/<8/<5<E/;2/<;/@@/<E/5

/ 3?/>/9/63<3?57A=A/:53:=;0/<5>/2/A/:7

0 3?/>/9/62/E/E/<527?/;0/A9/<A/:7A3?@30BA

0

793A/6B7

1;

;

1;

5?/;

!

; @

/

P1

t₁

t₁ + t

vt

Gambar 1.6 (a) Pada waktu t₁, gelombang tali mencapai titik P1 dan memiliki

energi karena gerak harmonik elemen-elemennya. (b) Pada saat waktu bertambah sebesar t, gelombang tali menjalar sejauh vt.

"

H

*3:/<8BA<E/>3?6/A79/<'+

03?79BA

'+;3;>3?:76/A9/<@30B/653:=;0/<5E/<5;3<8/:/?93

9/</<'/2/@//A

53:=;0/<5A3>/A;3<1/>/7A7A79'

*3A7/>@35;3<

A/:7>/2/0/57/<97?7'

;3;7:7973<3?57

E/<52703?79/<=:36 +,'(

1 *3A3:/6

53:=;0/<5A3:/6;3<8/:/?@38/B6

"

!

@3>3?A7

A3?:76/A>/2/

'+

<3?57E/<527A?/<@;7@79/<;3:/:B7'

@3:/;/

/2/:/6

"

!

H

*3:/<8BA<E/8B;:/63<3?57E/<527A?/<@;7@79/<@3A7/>@/AB/<D/9AB

27@30BA:/8B3<3?57/A/B@/;/23<5/<2/E/E/<527A?/<@;7@79/<*31/?/

;/A3;/A7@27AB:7@@30/5/703?79BA

!

H

/?7

+,'(1<2/2/>/A;3:76/A0/6D/2/E/E/<527A?/<@

;7@79/<03?0/<27<5:B?B@23<5/<9B/2?/A/;>:7AB2=9B/2?/A4?39B3<@7

2/<:/8B53:=;0/<5

Contoh

1.3

Tantangan

untuk Anda

Grafik simpangan terhadap waktu sebuah gelombang yang memiliki kecepatan 0,05 m/s seperti pada gambar berikut.

Berdasarkan gambar tersebut, tentukan:

a. amplitudo (A); b. periode (T);

c. frekuensi gelombang (f).

t(s)

y(cm) 10

150 cm

0

(16)

Kata Kunci

• gelombang mekanik • gelombang elektromagnetik • gelombang transversal • gelombang longitudinal • panjang gelombang • periode gelombang • frekuensi gelombang • simpul

• laju energi gelombang • daya gelombang • cepat rambat gelombang • rapat massa linear • energi total gelombang

)/>/A;/@@/:7<3/?A/:7/2/:/6

95

I 95 ;

H

;

?39B3<@7@B2BA53:=;0/<5/2/:/6

; @

?/2 @

;

/ <3?57A=A/:53:=;0/<5>/2/A/:7/2/:/6

"

I

H

95 ;?/2 @

;

;!

0 /E/E/<527A?/<@;7@79/<;3:/:B7@30B/6A7A79>/2/A/:7/2/:/6

!

I

H

95 ;?/2 @

;

@-B. Gelombang Berjalan dan Gelombang

Stasioner

$/@76 7<5/A9/6 <2/ 1/?/ ;3;0B/A 53:=;0/<5 A?/<@C3?@/:

;3<55B</9/< A/:7 */:/6 @/AB B8B<5 A/:7 E/<5 A3?:3A/9 27 /A/@ :/<A/7

2763<A/99/<AB?B<</79@367<55/>/2/A/:7A3?@30BAA3?8/2753:=;0/<5

E/<527A/<2/723<5/<A3?03<AB9<E/0B97A2/<:3;0/6E/<5;3<8/:/?

@3>/<8/<5A/:7!79/A/<5/<<2/;/;>B;3<553?/99/<B8B<5A/:7AB?B<

</79@31/?/9=<@A/<@3:/;/53?/9/<A3?@30BA/9/<A3?03<AB953:=;0/<5

E/<5;3<8/:/?@3>/<8/<5A/:7/5/7;/</03<AB953:=;0/<5A3?@30BA

!79/<2/>3?6/A79/<53:=;0/<5A3?@30BA;3;7:797/;>:7AB2=A3A/>

3:=;0/<5@3>3?A77<727@30BA53:=;0/<503?8/:/<

!3:/@9/<83<7@83<7@53:=;0/<503?2/@/?9/<@B;03?

2/</?/653A/?<E/

3:=;0/<5/7?:/BA03?53?/923<5/<9313>/A/<; @

!/?/9/<A/?/A75/>B<1/953:=;0/<5E/<503?239/A/<

/2/:/6;+3<AB9/<

/ >/<8/<553:=;0/<5

0 >3?7=23

1 4?39B3<@753:=;0/<5

3?79/<2B//:/@/<;3<5/>/53:=;0/<5/7?:/BA

/;>:7AB2=<E/@3;/97<9317:879/@3;/97<8/B62/?7

@B;03?53:=;0/<5

B/0B/65/0B@03?8/?/9;"32B/5/0B@A3?@30BA

03?/2/27/A/@>3?;B9//</7?"32B/5/0B@03?53?/9

</79AB?B<03?@/;//<23<5/<>3<8/:/?/<53:=;0/<5

/7?*/AB5/0B@03?/2/27/A/@0B97A53:=;0/<52/<

@/AB:/5703?/2/27:3;0/653:=;0/<57/<A/?/

932B/ 5/0B@ A3?@30BA A3?2/>/A @30B/6 0B97A

53:=;0/<5!79/13>/A?/;0/A53:=;0/<5; @

A3<AB9/<4?39B3<@753:=;0/<5A3?@30BA

*30B/653:=;0/<5;3?/;0/A9/<3<3?57@303@/?!

23<5/<4?39B3<@7F2/</;>:7AB2=1;

/ 7AB<5:/6>3<5B?/<5/<3<3?57879/4?39B3<@7<E/

A3A/>2/</;>:7AB2=<E/03?B0/6;3<8/271;

0 7AB<5:/63<3?5753:=;0/<5A3?@30BA879/

4?39B3<@72/</;>:7AB2=<E/;3<8/27

1

2

9/:72/?7

@3;B:/

*B/AB53:=;0/<5A?/<@C3?@/:E/<5;3;7:7974?39B3<@7

9F;3<553A/?9/<>/?A793:03?;/@@/;5

23<5/</;>:7AB2=;;!79/

67AB<5:/6

03@/?3<3?5753A/?E/<527;7:797=:36@B;03?53A/?

53:=;0/<5A3?@30BA

(17)

1. Gelombang Berjalan

*3BA/@A/:7>/<8/<52753A/?9/<@367<55/>/2/A/:7;3?/;0/A53:=;0/<5

A?/<@C3?@/:93/?/6@B;0B

"

>=@7A74@3>3?A7A3?:76/A>/2/

'+

3:=;0/<503?8/:/<E/<5276/@7:9/<27;B:/72/?7A7A79&E/7ABA7A79/@/:

?/;0/A/<53:=;0/<5*//AA7A79&

A3:/603?53A/?

@39=<@7;>/<5/<53A/?

A7A79&

A3?6/2/>D/9AB53:=;0/<5;3;3<B67>3?@/;//<@7;>/<5/<53A/?

6/?;=<7@*31/?/;/A3;/A7@>3?@/;//<<E/27AB:7@9/<@30/5/703?79BA

@7<

#

H

"3A3?/<5/<

#

@7;>/<5/<53:=;0/<5;

/;>:7AB2=53:=;0/<5;

9313>/A/<@B2BA?/2 @

D/9AB@

&:369/?3</

2/<

+,'(12/>/A8B5/27AB:7@

@7<

/A/B

@7<

#

H

3:=;0/<5;3?/;0/A;B:/72/?7A7A79&93@B;0B

"

>=@7A74;3<B8B

A7A79'E/<503?8/?/9

"

2/?7A7A79&-/9ABE/<527>3?:B9/<53:=;0/<5B<AB9

;3?/;0/A2/?7A7A79&93A7A79'@38/B6

"

/2/:/6

"

!

@39=<!79/A7A79

03?53A/?@3:/;/

@39=<;/9/A7A79

/9/<03?53A/?@3:/;/

H

"

!

@39=<

'3?@/;//<@7;>/<5/<53:=;0/<527A7A79'/2/:/6

@7<

"

#

!

+,'(103?:/9BB<AB953:=;0/<5E/<5;3?/;0/A93/?/6

@B;0B

"

>=@7A742/>B<>3?@/;//<53:=;0/<5E/<5;3?/;0/A2/?7@B;0B

"

>=@7A74;3<B8B@B;0B

"

<35/A74/A/B>B@/A9==?27</A/2/:/6

@7<

"

#

!

H

'/2/

+,'(12/< +,'(1/;>:7AB2=03?6/?5/

>=@7A74 9/?3</ 27/<55/> /D/: 53A/?/< 27;B:/7 2/?7 A7A79 @3A7;0/<5 &

03?53?/993/A/@!79/53?/9/<27;B:/72/?7A7A79@3A7;0/<5&03?53?/9

93 0/D/6 ;/9/ /;>:7AB2= 03?6/?5/ <35/A74 @367<55/ >3?@/;//<

@7;>/<5/<53:=;0/<527'@31/?/B;B;;3<8/27

@7<

"

#

!

H

/:/;03<AB9:/7<

+,'(12/>/A27AB:7@@30/5/703?79BA

@7<

#

"

H

23<5/<

/2/:/6<7:/72/?7

!

/A/B

H

Gambar 1.7 Gelombang merambat ke arah sumbu-x positif.

O P

y

v

x

y = Asin

tkx

+A = awal getaran gelombang ke atas

–A = awal getaran gelombang ke bawah

+k = gelombang merambat ke kiri

–k = gelombang merambat ke kanan

(18)

"3A3?/<5/<

#

@7;>/<5/<53:=;0/<5;

9313>/A/<@B2BA53A/?/<?/2 @

"

>=@7@7A7A79'27B9B?2/?7A7A79/@/:&;

07:/<5/<53:=;0/<5

/;>:7AB2=;

D/9ABA7A79/@/:03?53A/?@

4?39B3<@753A/?/< 53:=;0/<5F

a.

Sudut Fase, Fase, dan Beda Fase

<2/ A3:/6 ;3<53A/6B7 0/6D/ 53:=;0/<5 03?8/:/< ;3;7:797

>3?@/;//<@7;>/<5/<@3>3?A7>/2/

+,'(1,<AB993/2//<

B;B;>3?@/;//<<E/@30/5/703?79BA

@7<

"

#

"

/?7>3?@/;//<A3?@30BA03@/?@B2BA4/@3<E//2/:/6

"

H

2/<03@/?4/@3<E//2/:/6

"

H

@367<55/6B0B<5/</<A/?/@B2BA4/@32/<4/@353:=;0/<5<E/2/>/A27AB:7@

@30/5/703?79BA

H

'3?6/A79/<

'+ +7A79 E/<5 03?8/?/9

"

2/?7 A7A79 /@/:

53A/?/<&A3:/603?53A/?@3:/;/

@39=<;3;7:7974/@3

'/2//D/:

53A/?/< E/<5 @/;/ A7A79 03?8/?/9

"

2/?7 A7A79 /@/: 53A/?/< & 2/<

;3;7:7974/@3

32/4/@3A7A792/</2/:/6

"

" "

"

H

Tugas Anda 1.3

Gelombang air laut merupakan gelombang berjalan. Energi gelombang air laut ini dapat digunakan untuk menggerakkan generator listrik. Bukan hal yang mustahil teknologi ini suatu saat diterapkan di Indonesia. Menurut Anda, kira-kira di daerah laut manakah teknologi ini dapat diterapkan? Coba Anda diskusikan alasannya bersama teman-teman.

Gambar 1.8

Titik A yang berjarak x₁ dan titik

B yang berjarak x₂ dari O. Kedua titik memiliki beda fase .

y

x

B

x₁

x2

A

O

$/@767<5/A9/6<2/A3<A/<503<1/<//:/;>/:7<52/6@E/AE/<5;3<7;>/@/B2/?/

@/B2/?/97A/271362/<@397A/?<E/>/2/3@3;03?

&)'(!,.('#

;3:B:B6:/<A/99/<0B;7136+B5/@<2/1/?7:/67<4=?;/@7;3<53</753:=;0/<5

A@B</;7A3?@30BA@3>3?A70/5/7;/</A3?8/27<E//>/>3<E30/0>3<E30/0<E/9/>/<

2/<27;/</>3?</6A3?8/27+@B</;72/<7<4=?;/@7:/7<<E/A3<A/<5A@B</;75/?

:3076;3</?79A/;0/69/<5/;0/?5/;0/?E/<5?3:3C/<932/:/;AB:7@/<<2/

(19)

Tantangan

untuk Anda

Sebuah gelombang merambat dari sumber S ke kanan dengan laju 8 m/s, frekuensi 16 Hz, dan amplitudo 4 cm. Gelombang tersebut melalui titik P yang berjarak 91

2 m dari S. Jika S telah

bergetar 11

4 S dan arah gerak

pertamanya ke atas, hitunglah simpangan titik P pada saat itu.

*30B/653:=;0/<5;3?/;0/A93/?/6@B;0B

"

>=@7A7423<5/<93:/8B/<; @4?39B3<@7

F2/</;>:7AB2=53A/?1;3:=;0/<5A3?@30BA;3:/:B7A7A79'E/<503?8/?/9;

2/?7A7A79&!79/A7A79/@/:A3:/603?53A/?@3:/;/ @39=<2/<

A7A79&9/:7>3?A/;/

03?53A/?23<5/</?/6@7;>/<5/<930/D/6A3<AB9/<:/6

/ >3?@/;//<@7;>/<5/<53:=;0/<52/:/;03<AB9@7<B@

0 >3?@/;//<53A/?/<27A7A79'

1 @B2BA4/@32/<4/@353:=;0/<5

2 @7;>/<5/<27A7A79'

0

793A/6B7

!

1; @

F

1;

@39=<

/ '3?@/;//<@7;>/<5/<53:=;0/<503?8/:/<2/:/;03<AB9@7<B@23<5/<A7A79&

"

@//A

03?53?/9930/D/62/</?/6?/;0/A<E/93@B;0B

"

>=@7A74/2/:/6

#

H

@7<

"

@7<

"

!

#

H@7<

"

0

#

H@7<

#

H@7<

Contoh

1.5

Satuan frekuensi adalah hertz (Hz), diambil dari nama Heinrich Hertz, orang yang pertama kali mendemonstrasikan gelombang radio pada 1886. Satu getaran per sekon disebut 1 hertz; dua getaran per sekon dinamakan 2 hertz, dan selanjutnya.

The unit of frequency is called the

hertz (Hz), after Heinrich Hertz, who demonstrated radio in 1886. One vibration per second is 1 hertz; two vibrations per second is 2 hertz, and so on.

Informasi

untuk Anda

Information for You

'3?@/;//<@30B/653:=;0/<503?8/:/<27<E/A/9/<=:36

#

@7<

H

"

23<5/<

"

2/<

#

2/:/;1;2/<

2/:/;@39=<A3<AB9/<

/ /?/6>3?/;0/A/<53:=;0/<5

2 07:/<5/<53:=;0/<5

0 /;>:7AB2=53:=;0/<5

3 13>/A?/;0/A53:=;0/<5

1 4?39B3<@753:=;0/<5

0

'3?@/;//<@7;>/<5/<

#

@7<

H

"

2/>/A27@/;/9/<23<5/<>3?@/;//<

#

@7<

t

kx

#

@7<

H

"

@7<

H

"

3<5/<;3;3?6/A79/<932B/>3?@/;//<A3?@30BA@3;B/>3?A/<E//</9/<A3?8/D/0

/ +/<2/2/:/;4B<5@7@7<B@<35/A74/?/6>3?/;0/A/<53:=;0/<5939/</<

0 ;>:7AB2=

1;

1

9313>/A/<@B2BA

;/9/

F

2

2/?7

+,'(1

>/<8/<553:=;0/<527>3?=:36

1;

3 3>/A?/;0/A53:=;0/<52/>/A27>3?=:362/?7

+,'(1

E/7AB

!

1;

F1; @

(20)

1 '3?@/;//<B;B;@7;>/<5/</2/:/6

#

H

@7<

"

*B2BA4/@3

?/2

"

/@3

2 *7;>/<5/<27A7A79'E/<503?8/?/9;2/?7&/2/:/6

#

$

@7<

$

@7<G

;

+/<2/<35/A74;3<B<8B99/</?/6@7;>/<5/<930/D/6

2. Gelombang Stasioner

3:=;0/<5@A/@7=<3?2/>/AA3?8/279/?3</

#

$7@/:<E/@B>3?>=@7@7A3?B@;3<3?B@/<A/?/53:=;0/<5

2/A/<52/<53:=;0/<5>/<AB:E/<5;3?/;0/A>/2/53:=;0/<5A/:7

'/2/53:=;0/<5@A/@7=<3?A3?2/>/AA7A79A7A79E/<503?53A/?23<5/<

/;>:7AB2=;/9@7;B;+7A797<727</;/9/<

3?BA53:=;0/<5@32/<59/<

A7A79A7A79 E/<5 03?53A/? 23<5/< /;>:7AB2= ;7<7;B; 27@30BA @7;>B:

53:=;0/<53:=;0/<5@A/@7=<3?2/>/A276/@7:9/<2/?7@3BA/@A/:70/79

Gambar 1.10

Gelombang pantul dari seutas tali yang terikat.

gelombang datang Gambar 1.9

Gelombang pantul dari seutas tali yang bergerak bebas (tidak ada perubahan fase).

gelombang

pantul perut

simpul

gelombang pantul

gelombang datang gelombang

pantul

O

P A

x

Gambar 1.11

Simpangan gelombang datang

y1 dan simpangan gelombang

pantul y₂ pada ujung bebas tidak mengalami beda fase.

y₁ y₂

x

23<5/<B8B<5A72/9A3?79/A'+;/B>B<23<5/<B8B<5A3?79/A

'+

a.

Gelombang Stasioner pada Tali dengan Ujung Bebas

3:=;0/<5 @A/@7=<3? >/2/ A/:7 23<5/< B8B<5 030/@ B8B<5 A/:7

2707/?9/<03?53?/9</79AB?B<@32/<59/<B8B<5E/<5:/7<2753A/?9/<

'/2/53:=;0/<5@A/@7=<3?7<7A72/9A3?8/27>3?B0/6/<4/@3/?A7<E/4/@3

53:=;0/<52/A/<5@/;/23<5/<4/@353:=;0/<5>/<AB:

'3?6/A79/<

'++7A79&/2/:/6A7A79/@/:?/;0/A/<53:=;0/<5

2/A/<523<5/<

>/<8/<5A/:72/<

"

8/?/9A7A79'2/?7B8B<5030/@

+7A79';3<5/:/;7>3?>/2B/<53:=;0/<52/A/<5

#

23<5/<53:=;0/<5

>/<AB:

#

*31/?/;/A3;/A7@@7;>/<5/<53:=;0/<52/A/<5

#

27A7A79'

/2/:/6

@7<

"

#

!

H

-/9ABE/<527>3?:B9/<53:=;0/<52/A/<52/?7A7A79&@/;>/727

A7A79'/2/:/6

"

!

@32/<59/<D/9ABE/<527>3?:B9/<=:3653:=;0/<5

>/<AB:2/?7A7A79&93A7A79@/;>/727'/2/:/6

"

!

!/27>3?@/;//<

@7;>/<5/<53:=;0/<5>/<AB:/2/:/6

@7<

"

#

!

H

(21)

#

@7<

"

@7<

"

!

;7@/:9/<

"

2/<

"

!

;/9/>3?@/;//<@7;>/<5/<

#

;3<8/27

#

@7<

03?2/@/?9/</AB?/<>3?8B;:/6/<@7<B@E/7AB

@7<

1=@

@367<55/

y

_p

=

@7<

1=@

"

!

&:369/?3</

!

2/<

>3?@/;//<53:=;0/<5@A/@7=<3?

/970/A>3;/<AB:/<B8B<5030/@2/>/A27AB:7@9/<@30/5/703?79BA

#

@7<

1=@

"

H

'3?@/;//<@7;>/<5/<

#

2/>/A8B5/27AB:7@@30/5/703?79BA

#

1=@

"

@7<

H

'3?6/A79/<

+,'( 1

'3?@/;//<

;3?B>/

9/</;>:7AB2=53:=;0/<5@A/@7=<3?27A7A79'!/27/;>:7AB2=53:=;0/<5

27A7A79'2/>/A27<E/A/9/<23<5/<>3?@/;//<

1=@

"

H

#3A/9 >3?BA 2/< @7;>B: 2/?7 B8B<5 030/@ 2/>/A 27A3<AB9/<

03?2/@/?9/<

+,'(1

'3?BA A3?8/27 93A79/ A3?03<AB9 @7;>/<5/< ;/9@7;B; @E/?/A<E/

1=@

"

/A/B

"

@367<55/27>3?=:36

"

23<5/<

H

(22)

*7;>B:A3?8/2793A79/A3?03<AB9@7;>/<5/<53:=;0/<503?6/?5/<=:

@E/?/A<E/

1=@

"

/A/B

"

@367<55/27>3?=:36

"

23<5/<

H

3<5/<23;797/<@7;>B:A3?03<AB9>/2/

>=@7@7

"

2/?7B8B<5030/@

b.

Gelombang Stasioner pada Tali dengan Ujung Terikat

3:=;0/<5@A/@7=<3?>/2/A/:723<5/<B8B<5A3?79/A27>3?=:362/?7

53A/?/<@3BA/@A/:7E/<5B8B<5<E/A3?79/A@367<55/A72/92/>/A03?53?/9

@3>3?A7A3?:76/A>/2/

'+

&:36 9/?3</ B8B<5 A/:7 A72/9 2/>/A 03?53?/9 ;/9/ /9/< A3?8/27

>3?B0/6/< 4/@3 53:=;0/<5 2/A/<5 23<5/< 53:=;0/<5 >/<AB: @303@/?

?/2

'3<B?B</<>3?@/;//<@7;>/<5/<53:=;0/<5@A/@7=<3?>/2/B8B<5

A3?79/A23<5/<;3:76/A'+ +7A79

&/2/:/6A7A79/D/:?/;0/A/<

53:=;0/<5 2/A/<5 23<5/<

>/<8/<5 A/:7

"

8/?/9 A7A79 ' E/<5

;3?B>/9/<>3?>/2B/<53:=;0/<52/A/<5

#

2/<53:=;0/<5>/<AB:

#

*31/?/;/A3;/A7@@7;>/<5/<

#

E/<5A3?8/27>/2/A7A79'/2/:/6@7;>/<5/<

53:=;0/<52/A/<5

#

27A7A79'

#

@7<

"

!

H

-/9ABE/<527>3?:B9/<53:=;0/<52/A/<52/?7A7A79&@/;>/7A7A79

'/2/:/6

!

"

@32/<59/<D/9ABE/<527>3?:B9/<=:3653:=;0/<5>/<AB:

2/?7A7A79&93@/;>/727A7A79'/2/:/6

"

!

3:=;0/<5@A/@7=<3?

>/2/A/:723<5/<B8B<5A3?79/A;3;7:797032/@B2BA4/@3/<A/?/53:=;0/<5

2/A/<52/<53:=;0/<5>/<AB:@303@/?G3<5/<23;797/<>3?@/;//<

@7;>/<5/<

#

53:=;0/<5>/<AB:/2/:/6

#

@7<

"

!

H

/@7:>3?>/2B/<@7;>/<5/<53:=;0/<52/A/<5

#

2/<@7;>/<5/<

53:=;0/<5>/<AB:

#

27A7A79'2/>/A27<E/A/9/<23<5/<>3?@/;//<

#

@7<

"

@7<

"

!

$7@/:9/<

2/<

"

!

Gambar 1.12

Simpangan gelombang datang

y₁ dan simpangan gelombang pantul y₂ pada ujung terikat memiliki beda fase 180°.

A

gelombang pantul

gelombang datang

x

P y1

(23)

Tantangan

untuk Anda

Gelombang stasioner dapat terjadi karena superposisi gelombang datang dan gelombang pantul oleh ujung bebas. Titik simpul yang kesepuluh berjarak 1,52 m dari ujung bebasnya. Jika frekuensi gelombang itu 50 Hz, berapakah cepat rambat gelombangnya?

3<5/<23;797/<>3?@/;//<@7;>/<5/<;3<8/27

#

@7<

E

_>

@7<

1=@

"

!

#

@7<

"

1=@

!

&:369/?3</

!

2/<

;/9/

#

@7<

"

1=@

H

Tugas Anda 1.4

Rumus syarat terbentuknya simpul dan perut dapat juga ditulis seperti berikut.

x = (2n – 1)_{4 untuk simpul dan}1

x = n ₂1 untuk perut.

Coba Anda diskusikan dengan teman, bagaimanakah penurunannya?

!79/ <2/ >3?6/A79/<

+,'( 1 @7<

"

;3?B>/9/<

/;>:7AB2=53:=;0/<5@A/@7=<3?>/2/A7A79'3<5/<23;797/</;>:7AB2=

53:=;0/<527A7A79'2/>/A27AB:7@@30/5/703?79BA

@7<

"

H

#3A/9>3?BA2/<@7;>B:2/>/A27A3<AB9/<03?2/@/?9/<

+,'(

1

'3?BA A3?8/27 93A79/ A3?03<AB9 @7;>/<5/< ;/9@7;B; @E/?/A<E/

@7<

"

/A/B

"

@367<55/27>3?=:36

"

23<5/<

H

3<5/<23;797/<>3?BAA3?03<AB9>/2/>=@7@7

"

2/?7A7A79B8B<5A/:7A3?79/A

*7;>B:A3?8/2793A79/A3?03<AB9@7;>/<5/<53:=;0/<503?<7:/7<=:

@E/?/A<E/@7<

"

/A/B

"

@367<55/27>3?=:36

x

n

23<5/<

H

3<5/<23;797/<@7;>B:A3?03<AB9>/2/>=@7@7

"

(24)

*3BA/@A/:7E/<5>/<8/<5<E/1;2753A/?9/<</79AB?B<>/2/@/:/6@/ABB8B<5<E/

@32/<59/<B8B<5E/<5:/7<03?53?/9030/@

/ !79/>3?BA9303?8/?/91;2/?7A7A79/@/:53A/?/<A3<AB9/<>/<8/<553:=;0/<5

E/<5A3?8/27

0 +3<AB9/<8/?/9@7;>B:932/?7A7A79/@/:53A/?/<

0

*3BA/@A/:7>/<8/<5<E/;B8B<5'A3?79/AA/:72753A/?9/<A?/<@C3?@/:23<5/<4?39B3<@7

F/;>:7AB2=53:=;0/<51;2/<:/8B53:=;0/<5; @+3<AB9/<@7;>/<5/<

E/<5A3?8/2727A7A79(E/<503?/2/;2/?7A7A79/@/:53A/?/<&@3A3:/603?53A/?

@3:/;/@39=<

Jawab:

793A/6B7

;

!

; @

1;

F

@

"

H

H;

; @

F

!

;

F

@

;/9/

#

@7<

"

1=@

@7<

1=@

I1;IHH1;

!/27@7;>/<5/<E/<5A3?8/2727A7A79(/2/:/6H1;

Contoh

1.6

Kata Kunci

• bilangan gelombang • amplitudo

• frekuensi

• kecepatan sudut getar • sudut fase

• fase • beda fase

• cepat rambat gelombang • simpul gelombang • perut gelombang

Contoh

1.7

2,4 m P

O Q

4 m

/ &:369/?3</>/<8/<5A/:7

1;@32/<59/<8/?/9>3?BA93

2/?7/@/:

53A/?/<1;8/?/92/?7B8B<5030/@/2/:/6

"

1;H1;1;*3:/<8BA<E/

5B</9/<

+,'(1

B<AB9;3<3<AB9/<>/<8/<553:=;0/<5

"

/A/B

1;

!/27>/<8/<553:=;0/<5<E//2/:/61;

0 !/?/9A7A79@7;>B:93

2/?7B8B<5030/@/2/:/6

"

1;

(25)

3. Kecepatan Gelombang Stasioner

!79/<2/;3;0B/A93;0/:7;=23:53:=;0/<5;3<55B</9/<A/:7

E/<5 @/:/6 @/AB B8B<5<E/ 2779/A 93;B27/< ;3<553?/99/<<E/ A3?B@

;3<3?B@@/;>/7272/>/A2B/0B/653:=;0/<53:=;0/<5>3?A/;//2/:/6

53:=;0/<5E/<503?@B;03?>/2/A/<5/<<2/2/<53:=;0/<5932B/

/2/:/653:=;0/<5E/<503?/@/:2/?7>3;/<AB:/<'/2/93/2//<A3?@30BA

<2//9/<;3<3;B9/<93;0/:7538/:/@B>3?>=@7@7

3:=;0/<5@A/@7=<3?A3?03<AB9879/53:=;0/<5>/<AB:03?@B>3?>=@7@7

23<5/<53:=;0/<52/A/<5"32B/53:=;0/<5A3?@30BA;3;7:7974?39B3<@7

2/</;>:7AB2=@/;/A3A/>74/@3<E/03?:/D/</<,<AB9;3;0B9A79/<

/2/<E/53:=;0/<5@A/@7=<3?:/9B9/<:/6>3?1=0//<@3>3?A7E/<5>3?</6

27:/9B9/<

&

>/2/

%-#/#-,#,#%03?79BA7<7

Aktivitas Fisika 1.2

Percobaan Melde Tujuan Percobaan

Mengamati gelombang stasioner.

Alat-Alat Percobaan

1. Kawat tipis (2 buah) yang berbeda massanya 2. Beban

3. Pembangkit getaran (vibrator) 4. Katrol

Langkah-Langkah Percobaan

1. Susunlah alat-alat seperti pada gambar berikut.

vibrator

gelombang

beban

P S P S

2. Hidupkan pembangkit getaran dengan menghubungkannya ke sumber tegangan sehingga pada tali terbentuk gelombang seperti pada gambar. 3. Jika belum terbentuk gelombang stasioner, ubahlah berat beban yang

tergantung pada ujung katrol sehingga pada suatu saat terbentuk gelom-bang stasioner.

4. Amatilah dengan saksama gelombang yang terjadi dan tulislah kesimpulan Anda dari kegiatan tersebut.

5. Lakukan langkah 1 sampai 4 untuk kawat kedua yang berbeda massanya.

=0/ @39/?/<5 <2/ 0/<27<59/< 93@7;>B:/< <2/ 23<5/<

93@7;>B:/<

&

03?79BA

3>/A?/;0/A53:=;0/<5A?/<@C3?@/:E/<5;3?/;0/A;3:/:B7@3</?

>/2/>3?1=0//<

& @30/<27<523<5/</9/?5/E/A35/<5/<9/D/A

2/<03?0/<27<5A3?0/:7923<5/</9/?;/@@/9/D/A>3?@/AB/<>/<8/<5

9/D/A*31/?/;/A3;/A7@>3?@/;//<13>/A?/;0/A53:=;0/<527AB:7@9/<

@30/5/703?79BA

!

/A/B

!

H

Pembahasan Soal

Tali yang panjangnya 5 m ber-tegangan 2 N digetarkan sehingga terbentuk gelombang stasioner. Jika massa tali 625 × 10–3_{kg, maka}

cepat rambat gelombang tali adalah ....

a. 2 m/s b. 5 m/s c. 6 m/s d. 10 m/s e. 40 m/s

UMPTN 1996

Pembahasan:

Diketahui:

_{= 5 m;}F = 2 N; m = 625 × 10–3_kg.

Menurut Melde kecepatan rambat gelombang tali adalah

v = F = F_m = _{6,25 10 kg}2 N 5 m -3

= 40 m/s

(26)

"3A3?/<5/<

!

13>/A?/;0/A53:=;0/<5; @

5/E/A35/<5/<9/D/A%

;/@@/9/D/A>3?@/AB/<>/<8/<595 ;

Contoh

1.9

*3BA/@A/:72753A/?9/<@367<55/;3;03<AB953:=;0/<5E/<503?4?39B3<@7F2/<

13>/A?/;0/A53:=;0/<5; @+3<AB9/<A3;>/A932B2B9/<>3?BA2/<@7;>B:2/?7

B8B<5>3;/<AB:/<53:=;0/<5A3?@30BA

0

793A/6B7

F

!

; @

!

F

; @

;1;

/ "32B2B9/<>3?BA

,<AB9

1;

!/27932B2B9/<>3?BA

B<AB9

03?/2/>/2/8/?/91;

03?/2/

>/2/8/?/91;2/<B<AB9

03?/2/>/2/8/?/91;2/?7B8B<5>3;/<AB:/<

0 "32B2B9/<@7;>B:

,<AB9

1;

!/27932B2B9/<@7;>B:

B<AB9

03?/2/>/2/8/?/91;

03?/2/

>/2/8/?/91;2/<

03?/2/>/2/8/?/91;2/?7B8B<5>3;/<AB:/<

Contoh

1.10

'/2/>3?1=0//<$3:23A3?03<AB9>3?BA53:=;0/<52/?7@3</?E/<5>/<8/<5<E/

;!79/>/2/B8B<59/D/A275/<AB<59/<030/<52/<;/@@/@3</?5

A3<AB9/<

/ 03<AB953:=;0/<5@3</?A3?@30BA

0 >/<8/<553:=;0/<5>/2/@3</?

1 13>/A?/;0/A53:=;0/<5

2 4?39B3<@7@B;03?53A/?

0

793A/6B7

;

_030/<

5I

H

95

_@3</?

5I

H

95

Tantangan

untuk Anda

Kawat untuk saluran transmisi listrik yang massanya 40 kg diikat antara dua menara tegangan tinggi yang jaraknya 200 m. Salah satu ujung kawat