Pertemuan 13

1
Pertemuan 13 14Implementasi Teorema Kerja dan
Energi, Gerak Harmonik dan Gelombang

• Matakuliah D0564/Fisika Dasar
• Tahun September 2005
• Versi 1/1

2
Learning Outcomes

• Pada akhir pertemuan ini, diharapkan mahasiswa
• akan mampu
• Menghasilkan pengetahuan tentang teorma kerja dan
  energi, gerak harmonik dan gelombang (C3)

3
Outline Materi

• Teori atom
• Temperatur dan termometer
• Kesetimbangan termal dan hukum termodinamika ke-0
• Pemuaian termal dan anomali air
• Hukum gas ideal
• Bilangan avogadro
• Teori kinetik
• Gas riil dan perubahan fasa
• Tekanan uap, kelembaban dan difusi
• Kalor sebagai transfer energi,
• Perbedaan antara ............

4
GELOMBANG

• Gelombang adalah
• Rambatan gangguan dalam suatu medium.

Macam-macam Gelombang 1.Berdasarkan medium
tempat gel. merambat.
Gelombang Mekanik Gelombang mekanik hanya
merambat dalam medium elastis Contoh
Gelombang bunyi, gelombang pada tali, gelombang
pada permukaan air
1.1
5
Gelombang Elektromagnetik Berhubungan dengan
medan listrik dan medan magnit, dalam
perambatannya tidak memerlukan medium. Contoh
Gelombang radio, cahaya
1.2.
2. Berdasarkan arah getaran medium
2.1
Gelombang Transversal Gelombang yang arah
getarannya tegak lurus pada arah rambatan.
6
Gelombang Longitudinal Gelombang yang arah
getarannya searah dengan arah rambatan gelombang.
2.2

• Bentuk Gelombang

Gelombang Denyut (Pulsa) Gangguan tunggal yang
merambat dalam suatu medium
1.
Gelombang periodik Gangguan dalam bentuk yang
sama berulang secara periodik
2.
7

• Fungsi dan Parameter Gelombang

Y(x,t) Ym f(x,t) Untuk gelombang periodik
Y(x,t) A sin (?t k x ?)
1. Ym A Amplitudo, atau simpangan
maksimum 2. ? Panjang gelombang jarak
antara dua titik yang berbeda fase 2? 3. T
Periode, waktu untuk satu getaran penuh dt 4.
V cepat rambat Gelombang V ? f
8
5.
f Frekuensi Gelombang, jumlah getaran
persatuan waktu Hz T
k Bilangan gelombang banyaknya gelombang
persatuan panjang k
6.
? frekuensi sudut radian/detik ? 2? f
7.
8. ? beda fase gelombang
9

• Y f( X-Vt) Gelombang bergerak ke kanan
• Y f( XVt) Gelombang bergerak ke kiri

• Persamaan Umum Gelombang.

Semua jenis gelombang akan memenuhi persamaan
umum gelombang
( Persamaan differensial gelombang )
10

• v kecepata gelombang yang besarnya terganung
  pada jenis gelombang dan mediumnya, antara lain

• Untuk gelombang dalam tali

? rapat massa persatuan panjang F gaya
tegang tali
11
2.Untuk gelombang elektromagnet
3.Untuk gelombang longitudinal dalam udara
12

• R Konstanta Gas
• T Temperatur (Kelvin)
• M Berat molekul gas

4.Gelombang Longitudinal Dalam Zat Alir
V
B modulus benda ( Bulk modulus )
B
kerapatan zat alir
13

• atau

Konstanta panas jenis

• Kecepatan Gelombang Longitudinal dalam
• benda tegar

• Benda berbentuk batang

V
Y Modulus Young
Y
14

kerapatan benda tegar

• ENERGI GELOMBANG (TENAGA GELOMBANG )

• Untuk gelombang berbentuk
• y ym sin ( kx - ?t )

P ym2 kw F cos2 ( kx - ?t )

Tenaga rata-rata dalam 1 periode
2 ?2 ym2 f2 ? V

P dt

• Massa dawai per satuan panjang

15
Gelombang dalam medium berdimensi tiga. Untuk
medium berdimensi tiga ? diganti dengan ? A
2 ?2 ym2 f 2 ? AV
? rapat massa persatuan volume

• Intensitas Gelombang ( I )
• Intensitas Gelombang adalah Jumlah energi yang
  dipindahkan persatuan luas persatuan waktu, atau
  daya persatuan luas penampang.

I

16

• A luas penampang

• Superposisi Gelombang
• Dua atau lebih gelombang yang sejenis
  menjalar dalam medium yang sama, maka gangguan
  total pada medium adalah jumlah gangguan dari
  masing- masing gelombang

YT (X,t) Y1(X,t) Y2(X,t) Y3(X,t)

1. Frekuensi dan amplitudo sama, fase berbeda

Y1 Ym Sin (kX- (t (1 ) Y2 Ym Sin (kX- (t
(2 ) Y Y1 Y2
17

• 2Ym Cos( EMBED Equation.3 ) Sin(kX- (t
  EMBED Equation.3 )
• 2. Frekuensi sama , fase dan amplitudo berbeda

Y1 A1 Sin (kX- ?t ?1 )
Y2 A2 Sin (kX- ?t ?2 )
YR ARCos(kX- ?t ?R )
3. Amplitudo sama dan frekuensi berbeda
Y1 Ym Sin (k1 X- ?1 t )
Y2 Ym Sin (k2 X- ?2 t )
18

• Y Y1 Y2

Sin(
2Ym Cos(
?k k1 k2 dan ?? ?1 - ?2
Untuk k1 ? k2 dan ?1 ? ?2

maka
Sin( k X - ? t )
Y 2Ym Cos(
19
Disebut gelombang pelayangan , dengan
Gelombang pembawa Sin( k X - ? t )
Gelombang modulasi 2Ym Cos(
Frekuensi pelayangan ?? ?1 - ?2

20
RAMBATAN GELOMBANG
Gelombang Transmisi dan Gelombang Refleksi. Jika
gelombang merambat dari medium 1 ke medium 2 yang
berbeda jenisnya, maka akan terjadi Gelombang
Transmisi dan Gelombang Refleksi.
Gelombang Transmisi adalah Gelombang yang
diteruskan ke medium 2.
Gelombang Refleksi adalah Gelombang yang
dipantulkan kembali ke medium 1.

• Gelombang Pantul dan Tranmisi pada dua Tali.

21

• Tali Ringan ke Tali Berat

V1
?1 ?2 gt ?1
V2
V1
Gelombang pantul mengalami perubahan fase sebesar
?, dan gelombang tranmisi tidak mengalami
perubahan fase
Gelombang datang Y1 Ad Sin ( kX - ?t )
Gelombang pantul Y2 AP Sin ( kX ?t ?)
Gelombang transmisi Y3 AT Sin ( kX - ?t )
22
2.Tali Berat ke tali Ringan
V1
?1 ?2 lt ?1
V1
V2
Gelombang pantul dan gelombang tranmisi tidak
mengalami perubahan fase
Gelombang datang Y1 Ad Sin ( kX - ?t )
Gelombang pantul Y2 AP Sin ( kX ?t )
Gelombang transmisi Y3 AT Sin ( kX - ?t )
23
GELOMBANG BUNYI

• Macam-macam Gelombang Bunyi
• Gelombang Bunyi Terdengar adalah Gelombang
  bunyi yang frekuensi terletak antara 20 - 20.000
  Hz.

Gelombang Bunyi Ultrasonik adalah Gelombang
bunyi yang frekuensinya di atas 20.000 Hz.
Gelombang Bunyi Infrasonik adalah Gelombang
bunyi yang frekuensinya di bawah 20 Hz.
24

• Kualitas bunyi
• Amplitudo Tekanan adalah Selisih maksimum
  antara tekanan atmosfir pada selaput gendang dan
  tekanan atmosfir.

Intensitas (I) Bunyi yang merambat Jumlah
rata-rata energi yang dibawa per satuan waktu
oleh bunyi per satuan luas luas permukaan yang
tegak lurus pada arah rambatan
Tingkat Intensitas (?) ? 10 log I / I0 db
25

• Desibel adalah Tingkat intensitas yang
  dinyatakan dalam dB.

Ambang Pendengaran Tingkat intensitas bunyi
dimana telinga telah dapat mendengar. I0
10-12 watt / m2
Ambang Rasa Sakit adalah Tingkat intensitas
bunyi dimana telinga akan merasa sakit.
26

• Gelombang Sferis adalah
• Gelombang bunyi yang menyebar (merambat) ke
  segala arah.

Bola Denyut adalah Sumber bunyi yang berbentuk
bulatan yang permukaannya berisolasi secara
radial.

• Amplitudo simpangan dan amplitudo tekanan

Persamaan Gelombang Y Ym Cos ( kX - ?t)
27

• Dari P - B

Dan B c2?
Maka P k ? c2 Ym Cos ( kX - ?t)
Atau P Pm Cos ( kX - ?t)
Dengan Pm k ? c2 Ym
Pm amplitudo tekanan
Ym amplitudo simpangan
28

• Hubungan Amplitudo Tekanan dan Intensitas.
• Efek Doppler.

I
Bunyi Layang adalah Gelombang bunyi yang
menimbulkan berbagai keras bunyi sebagai
akibat perubahan amplitudo .
Perubahan frekuensi yang diamati oleh pendengar
akibat adanya gerak relatif antara sumber dan
pendengar.
29

• fP

fP frekuensi yang diamati oleh pendengar
fS frekuensi dari sumber
VG kecepatan gelombang
VP kecepatan pendengar
VS kecepatan sumber