YUSRON SUGIARTO GELOMBANG

GELOMBANG

YUSRON SUGIARTO

 Gelombang

 Klasifikasi Gelombang

 Sifat gelombang

 Gelombang Suara

 Efek Doppler

OUTLINE

GELOMBANG

KLASIFIKASI GELOMBANG

Gelombang menurut arah perambatannya:

 Gelombang Longitudinal

 Gelombang Transversal

Gelombang menurut kebutuhan medium dalam perambatannya:

 Gelombang Mekanik

 Gelombang Elektromagnetik

KLASIFIKASI GELOMBANG

 Gelombang Longitudinal

 Gelombang dengan arah gangguan sejajar dengan arah penjalarannya.

 Contoh : gelombang bunyi,

gelombang bunyi ini analog dengan pulsa longitudinal dalam suatu pegas vertikal di bawah tegangan dibuat berosilasi ke atas dan ke bawah disebuah ujung, maka sebuah gelombang longitudinal berjalan sepanjang pegas tersebut ,koil – koil pada pegas tersebut bergetar bolak –balik di dalam arah di dalam mana gangguan berjalan sepanjang pegas.

KLASIFIKASI GELOMBANG

 Gelombang Transversal

 Gelombang transversal adalah gelombang dengan gangguan yang tegak lurus arah penjalaran.

 Contoh: gelombang cahaya dimana gelombang listrik dan gelombang medan magnetnya tegak lurus kepada arah penjalarannya.

KLASIFIKASI GELOMBANG

 Gelombang Mekanik

 Gelombang mekanik adalah gelombang yang memerlukan medium tempat merambat.

 Contoh gelombang mekanik gelombang pada tali, gelombang bunyi.

GELOMBANG PADA TALI ATAU KAWAT

L

c T

 

C = kecepatan gelombang T = tegangan tali [N]

_L = rapat massa per satuan panjang [kg/m]

KLASIFIKASI GELOMBANG

 Gelombang Mekanik

Soal

Pada sebuah kawat, yang mempunyai rapat massa persatuan

panjang sebesar 30 gram/m dan mendapat tegangan sebesar 120 N, merambat sebuah gelombang dengan amplituda 10 mm dan

frekuensi sebesar 5 Hz.

a). Tentukan kecepatan gelombangnya

b). Hitung simpangan dan kecepatan partikelnya pada x = 0,5 m dan t = 3 detik

KLASIFIKASI GELOMBANG

 Gelombang Elektromagnetik

 Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang energi dan momentumnya dibawa oleh medan listrik (E) dan medan magnet (B) yang dapat menjalar melalui vakum atau tanpa membutuhkan medium dalam perambatan gelombangnya.

 Sumber gelombang elektromagnetik :

 Osilasi listrik.

 Sinar matahari menghasilkan sinar infra merah.

 Lampu merkuri menghasilkan ultra violet.

 Inti atom yang tidak stabil menghasilkan sinar gamma.

SIFAT GELOMBANG

 REFLEKSI (PEMANTUAN)

 Menurut Hukum Snellius, gelombang dating, gelombang pantul, dan garis normal berada pada satu bidang dan sudut dating akan sama dengan sudut pantul, seperti tampak pada gambar berikut:

SIFAT GELOMBANG

 REFRAKSI (PEMBIASAN)

 Pembiasan gelombang adalah pembelokan arah lintasan

gelombang setelah melewati bidang batas antara dua medium yang berbeda

SIFAT GELOMBANG

 INTERFERENSI

 Intrerferensi gelombang akan terjadi pada dua buah gelombang yang koheren

SIFAT GELOMBANG

 DIFRAKSI

 Peristiwa difraksi atau lenturan dapat terjadi jika sebuah

gelombang melewati sebuah penghalang atau melewati sebuah celah sempit.

SIFAT GELOMBANG

 DISPERSI

 Dispersi adalah penyebaran bentuk gelombang ketika merambat melalui suatu medium.

Fluktuasi tekanan akustik   = p

p = P - P

_o

p = tekanan akustik [Pa]

P = tekanan udara sesaat [Pa]

P

_o

= tekanan udara kesetimbangan [Pa]

P

_o

= 1 atm. = 1.013x10

⁵

Pa  10

⁵

Pa

GELOMBANG SUARA

SATUAN DESIBEL [dB]

p

ref

log p 20

dB 

p

_ref

= tekanan akustik acuan =20 Pa = 20x10

^-6

Pa = batas ambang telinga manusia (0 dB)

GELOMBANG SUARA

CONTOH-CONTOH SKALA DESIBEL

Type of sound sources Level [dB]

Threshold of hearing 0

Rustle of leaves 10

Whisper (at 1 m ) 20

City street, no traffic 30

Office, classroom 40

Normal conversation (at 1 m) 50

Jackhammer (at 1 m) 60

Rock group 110

Threshold of pain 120

Jet engine (at 50 m) 130

Saturn rocket (at 50 m) 200

ANALOGI AKUSTIK - LISTRIK

LISTRIK AKUSTIK

V =Tegangan [Volt] p =Tekanan akustik [Pa]

I = Arus [Ampere] v =Kecepatan partikel [m/s]

Z = impedansi [Ohm]

Z = impedansi =  c [Rayl]

 = rapat massa [kg/m³]

c = kecepatan gelombang [m/s]

W = [Watt] I = Intensitas [W/m²]

Sumber bunyi & pendengar diam

Mobil van dalam keadaan diam

Suara mesin terdengar pada pola titik nada yang tetap

Efek Doppler

Sumber bunyi mendekati pendengar

Mobil van mendekati pendengar Pola titik nada mesin meningkat

v v f v

v f v f v

f v v f

v

s s s s



 



 





 



 





' 1 '

'

0 0

0 0





 v = kecepatan bunyi

v_s = kecepatan sumber

= panjang gel. Awal f₀ = frekuensi awal

Sumber bunyi mendekati pendengar…

Mobil van mendekati pendengar

Cahaya dari mobil van terlihat “bluer”

Sumber bunyi menjauhi pendengar

Cahaya dari mobil van terlihat “redder”

S



c c

D

Frekuensi sumber = f

Panjang gelombang = 

 = c T Perioda gelombang = T

c = f 

Efek Doppler

5 T 4 T 3 T 2 T T

S = sumber D = detektor

c

c t



SUMBER DAN DETEKTOR DIAM

Jumlah

gelombang



t c

c f t

ct

f   

 

'

c

c t



c + V_D

V_D

V_D t

SUMBER DIAM DAN DETEKTOR BERGERAK

Panjang gelombang tetap Kecepatan berubah

Jumlah gelombang

 t V t

c  _D



 



  

 



 





 c

V f c

f c

V c V

c t

t V ct '

f ^{D D D}

D



 



  

c V f c

f ' ^D

SUMBER BERGERAK DAN DETEKTOR DIAM

V_S

’

Panjang gelombang berubah

T V cT 

_S



 '

T V cT

c f c

 S



 '

'





 





 

VS

c f c f '



 



 

VS

c f c

f ' 

SUMBER DAN DETEKTOR BERGERAK

 

 



  

S D

V c

V f c

f ' 

+ Detektor mendekati sumber - Detektor menjauhi sumber

- Sumber mendekati detektor + Sumber menjahui detektor

Sebuah ambulan menyusul seorang pembalap sepeda sambil membunyikan sirine dengan frekuensi 1600 Hz. Setelah dilewati oleh ambulan pembalap sepeda tadi mendengarkan sirine dengan frekuensi sebesar 1590 Hz. Hitung kecepatan dari ambulan bila kecepatan dari sepeda adalah 8,78 km/jam.

Soal

Soal

Seekor kelelawar yang sedang terbang dengan kecepatan V_k akan memancarkan gelombang akustik berfrekuensi tinggi (ultrasonik). Bila gelombang ultrasonik ini menemui seekor mangsanya yang juga sedang bergerak dengan kecepatan V_m, maka gelombang tersebut akan dipantulkan kembali dan diterima oleh kelelawar. Frekuensi yang dipancarkan dapat diubah-ubah dan biasanya kelelawar akan memancarkan gelombang ultrasonik dengan frekuensi tertentu sedemikian rupa sehingga frekuensi yang diterimanya f_kt adalah sebesar 83 kHz, yaitu frekuensi yang telinganya mendengar paling baik (sensitif).

Bila kelelawar dan mangsanya saling mendekat dengan kecepatan masing-masing adalah 9 m/s dan 8 m/s,

a). Tentukan frekuensi yang didengar oleh mangsanya (f_m) b). Tentukan frekuensi yang dipancarkan oleh kelelawar (f_kp)

Sebuah kapal selam Perancis dan sebuah kapal selam Amerika bergerak saling mendekati dengan kecepatan masing-masing sebesar 50 km/jam dan 70 km/jam seperti terlihat pada gambar di bawah ini. Kapal selam Perancis mengirimkan sinyal sonar (gelombang suara di dalam air laut) berfrekuensi 1000 Hz. Bila ternyata terdapat pergeseran frekuensi sebesar 4,5 % pada sinyal sonar yang diterima kembali, tentukan kecepatan gelombang suara di dalam air laut.

Soal

TERIMA KASIH