GETARAN GERAK HARMONIK GELOMBANG BUNYI

1
GETARANGERAK HARMONIK GELOMBANGBUNYI
2
GETARAN
Contoh gerakan bandul, getaran benda pada pegas
?
A
0
X
X simpangan ( meter )
A Amplitud (meter)
A X maksimal
3
GETARAN
getaran membran pita suara manusia
getaran senar gitar
getaran membran loudspeaker
4
Contoh Animasi dalam getaran
Gerakan harmonik sederhana sistem benda-pegas
Getaran yang terjadi pada membran
5
GETARAN

• Gerak bolak balik di sekitar titik setimbang
  secara periodik disebabkan karena adanya gaya
  potensial

6
Contoh lain
7
Gejala Getaran

• Misalnya
• getaran pada sinar gitar saat dipetik,
• getaran beduk saat dipukul,
• getaran pada pita suara,
• getaran pada bandul yang diayun,
• getaran pada mistar yang ditarik
• dll.
• Getaran gerak periodik dengan menempuh lintasan
  yang sama
• Gerak periodik gerak benda secara
  berulang-ulang dalam selang waktu yang sama

8
GETARAN
Banyaknya getaran setiap satuan waktu (detik)
disebut dengan frekuensi getaran (f)
Satuan frekuensi adalah getaran/sekon Hertz(Hz)
Waktu yang dibutuhkan untuk 1 getaran disebut
period getaran (T)
atau
9
GERAK HARMONIK
Gerak harmonik
Getaran
Gerak tidak harmonik
Gerak harmonik memenuhi persamaan
Keterangan
? Sudut fase awal ( radian )
? Frekuensi sudut ( radian/sekon)
f frekuensi ( hertz )
t Waktu ( sekon )
A Amplitud (meter )
S Simpangan ( meter )
10
GERAK HARMONIK
Sebuah benda titik P melakukan gerak melingkar
dengan jari-jari A .
? kecepatan sudut ( rad/s)
? frekuensi anguler ( rad/s)
? 2?f
f frekuensi (hertz)
? konstanta fase (radian )
Proyeksi kedudukan titik P terhadap sumbu Y
memenuhi
Persamaan gerak harmonik
11
GERAK HARMONIK
Contoh Gerak Harmonik
Ayunan sederhana (bandul sederhana )
? Sudut kecil, kira-kira ? ? 10 derajat
12
(No Transcript)
13
(No Transcript)
14
(No Transcript)
15
Bandul Sederhana
Untuk q kecil,
16
FREKUENSI PERIODE BANDUL
17
GERAK HARMONIK
Ayunan sederhana (bandul sederhana )
? Sudut kecil, kira-kira ? ? 10 derajat
l. ?2 g
l
?
? 2?f
x ()
x (-)
A
g percepatan grafitasi bumi ( m/s 2 )
l panjang tali (meter)
? 2?/T
f frekuensi (hertz)
18
GERAK HARMONIK
Contoh Gerak Harmonik
Getaran benda pada pegas
19
GERAK HARMONIK
Menurut Hukum Hooke
Getaran benda pada pegas
F -k.y
Dan hukum Newton
F m.a
sehingga
m.a -k.y
y Asin (?t?)
v dy/dx -A . ? . cos (?t?)
a dv/dx -A . ?2 . sin (?t?)
a -?2y
Kedudukan kesetimbangan
k konstanta gaya pegas
20
GERAK HARMONIK
Getaran benda pada pegas
? 2?/T
? 2?f
F
A
y
y
Kedudukan kesetimbangan
A
F
k konstanta gaya pegas (N/m)
m massa benda (kg)
21
ENERGI GETARAN
Energi getaran energi kinetik energi
potensial
Energi getaran EK EP
EK ½ m.v 2
EP ½ k.x2
EK EP Energi getaran
0 ½kx maks2 ½kA2
½ mvmaks 2 0 EK ½ mvmaks 2
A amplitude ( meter )
k m. ?2 ( Newton/meter )
Vmaks kecepatan maksimal ( m/s)
m massa benda (kg)
22
Gelombang getaran yang merambat
23
Contoh
24
Gejala Gelombang

• Misalnya
• Gelombang bunyi, gelombang pada air yang beriak.

25
Gelombang

• Gelombang Suara
• Gempa Bumi
• Gelombang pada dawai
• dll

• Cahaya
• Sinar X
• Gelombang Radio
• dll.

26
Gelombang mekanik

• gelombang yang pada perambatannya memerlukan
  medium
• dibulan astronot tidak dapat mendengarkan bunyi ,
  karena tidak ada udara sebagai medium perambatan
  bunyi
• gelombang mekanik tidak dapat merambat tanpa
  medium

27
GELOMBANG
Gelombang transversal
arah getar tegak lurus dengan arah rambat
arah rambat
Gelombang Mekanik
arah getar
Gelombang longitudinal
arah getar segaris dengan arah rambat
arah rambat
arah getar
28
GELOMBANG
Gelombang transversal
?
A

S
arah rambatan
?
S sumber gelombang
arah getar
? panjang gelombang
A amplitud gelombang
29
GELOMBANG
Gelombang longitudinal
rapatan
rapatan
?
?
renggangan
renggangan
Panjang gelombang jarak yang ditempuh oleh
gelombang selama selang waktu 1 period getaran
partikel medium yang dilalui gelombang
Period getaran partikel medium yang dilalui
gelombang disebut dengan period gelombang
30
Besaran gelombang

• Beberapa besaran gelombang mekanik panjang
  gelombang, amplitudo, cepat rambat gelombang,
  frekuensi, periode dan energi gelombang.
• panjang gelombang (?)
• jarak yang ditempuh gelombang dalam satu
  periode
• satu panjang gelombang untuk gelombang
  transversal
• satu bukit dan satu lembah gelombang

31

• satu panjang gelombang untuk gelombang
  longitudinal
• jarak antara dua rapatan atau dua renggangan
  yang berdekatan
• amplitudo (A) simpangan gelombang yang paling
  jauh
• amplitudo hanya terjadi pada gelombang
  transversal
• cepat rambat gelombang (v)
• Jarak yang ditempuh gelombang dalam satu
  satuan waktu

32
GELOMBANG
Cepat rambat gelombang jarak tempuh gelombang
setiap satuan waktu ( sekon)
Bila S ?
karena 1/T f
berarti t T
S jarak tempuh (meter)

• panjang gelombang
• (meter)

f frekuensi (hertz)
t waktu ( detik )
v cepat rambat gelombang ( meter/detik )
T period (detik)
Frekuensi gelombang adalah banyaknya gelombang
yang melewati suatu titik setiap detik
33
Contoh Soal Sebuah gelombang transversal
memiliki periode 4 detik. Jika jarak antara dua
buah titik yang berurutan dan sama fasenya adalah
8 cm, maka cepat rambat gelombang itu adalah
C. 3 cm/s
B. 2 cm/s E. 5 cm/s
A. 1 cm/s D. 4 cm/s
34
Contoh Soal

Sebuah gelombang merambat di udara dengan
kecepatan 360 m/s. Jika panjang gelombang bunyi
25 cm, hitung frekuensinya? Diketahui v 360
m/s ? 25 cm 0,25 m Ditanyakan
f..? Jawab
35
BUNYI
36
Pengertian Bunyi

• Bunyi timbul karena adanya sumber yang bergetar
  dengan getarannya yang merambat merupakan suatu
  gelombang.
• Gelombang bunyi merupakan gelombang mekanis yang
  dapat merambat melalui berbagai medium (padat,
  cair, dan gas/udara).
• Gelombang bunyi merambat di udara dalam bentuk
  gelombang longitudinal

37
Syarat syarat terdengarnya bunyi

• Adanya sumber bunyi
• Adanya medium atau zat perantara
• Adanya telinga atau alat pendengaran
• Getaran mempunyai frekuensi tertentu (20 Hz
  20.000 Hz)

38
Macam macam bunyi berdasarkan frekuensinya

• Infrasonik bunyi yang frekuensinya kurang dari
  20 Hz. Bunyi ini bisa didengar oleh jengkerik
• Audiosonik bunyi yang frekuensinya antara 20 Hz
  sampai 20.000 Hz. Bunyi ini dapat didengar oleh
  manusia
• Ultrasonik bunyi yang frekuensinya lebih dari
  20.000 Hz. Bunyi ini dapat didengar oleh
  kelelawar, lumba lumba, anjing, dan kucing.

39
(No Transcript)
40
(No Transcript)
41
Tabel cepat rambat bunyi di dalam beberapa zat
(medium)
Nama zat Cepat rambat bunyi (m/s)
Gas karbon 267
Udara pada suhu 0o C 332
Udara pada suhu 15o C 340
Udara pada suhu 25o C 347
Alkohol 1213
Air pada suhu 15o C 1440
Emas 2030
Alumunium 5000
Baja 5100
Besi 5120
vpadat gt vcair gt vgas
Cepat rambat bunyi tergantung pada jenis medium
perantaranya dan suhu medium tersebut.
42

• Mengapa suara yang didengar pada malam hari lebih
  jelas dibandingkan dengan siang hari?

43
(No Transcript)
44
Istilah dan terminologi
Sumber titik (Point source) ukuran sumber emisi
kecil dibandingkan jarak antara sumber dan
pengamat.
Muka gelombang (Wave front) permukaan dengan
fasa sama.
Arah gelombang (Rays) tegak lurus terhadap wave
front, arah penjalaran.
45
Intensitas Bunyi Sumber Titik
Luas Wavefront pada jarak r dari sumber A
4pr2
46
Skala Decibel
Bagaimana mengukur bunyi?
Level bunyi dapat berubah sesuai besaran orde
(orders of magnitude). Tingkat bunyi b
didefinisikan sebagai
Catatan Jika I berubah jadi 10 kali, ??
bertambah 1.
47
(No Transcript)
48
I 10 10 W/m2 ß 10 log 100 20 dB Di
udara terbuka, pengurangan intensitas
I 1/r2
I1 . r12 I2 . r22
(r jarak dengan sumber) Tingkat
intensitas sebuah pesawat jet pada jarak 30
m adalah 140 dB. Berapakah tingkat intensitasnya
pada jarak 300 m ?
49

• Apa perbedaan tinggi rendahnya bunyi dengan kuat
  lemahnya bunyi?
• Tinggi rendah bunyi bergantung pada frekuensi
  getaran sumber bunyi
• Kuat bunyi bergantung pada besarnya amplitudo

50

• Faktor-faktor yang memengaruhi kuat bunyi adalah
• 1) amplitudo,
• 2) jarak sumber bunyi dari pendengar,
• 3) jenis medium.

51
Efek Doppler
Efek Doppler terjadi saat terdapat gerak relatif
antara sumber dan detektor/pengamat.

• Efek Doppler perubahan frekuensi (bertambah atau
  berkurang) yang disebabkan oleh gerak dari sumber
  dan/atau detektor

Untuk pembahasan berikut, laju diukur relatif
terhadap udara, medium tempat menjalarnya
gelombang bunyi
52
Detektor Bergerak, Sumber Diam
Jika detektor bergerak mendekati sumber
vD adalah LAJU, selalu positif
Secara umum
mendekati S - menjauhi S
53
Sumber Bergerak, Detektor Diam
54
Sumber Bergerak, Detektor Diam
?
55
Efek Doppler secara umum
Secara umum
mendekati S
- menjauhi S
?
menjauhi D
- mendekati D
Semua laju diukur relatif terhadap medium udara
56
Laju Supersonik
Jika vSgtgtv, persamaan Doppler tidak lagi berlaku
Laju Supersonik
Wavefront berbentuk Kerucut Mach (Mach Cone)
Gelombang Kejut sonic boom akan dihasilkan
perubahan besar dari tekanan udara
57
Supersonik
Laju sumber gt Laju bunyi (Mach 1.4 - supersonik )
Laju sumber Laju bunyi (Mach 1 - sound barrier
)
58
Peluru dengan Mach 1.01
59
Peluru (Mach 2.45)
60
Menembus Sound Barrier
F-18 tepat saat mencapai kecepatan supersonik