Minggu, 27 Februari 2011

Materi Gelombang,Getaran,& Bunyi

Pengertian Gelombang

Gelombang adalah bentuk dari getaran yang merambat pada suatu medium. Pada gelombang yang merambat adalah gelombangnya, bukan zat medium perantaranya. Satu gelombang dapat dilihat panjangnya dengan menghitung jarak antara lembah dan bukit (gelombang tranversal) atau menhitung jarak antara satu rapatan dengan satu renggangan (gelombang longitudinal). Cepat rambat gelombang adalah jarak yang ditempuh oleh gelombang dalam waktu satu detik.


JENIS-JENIS GELOMBANG


Gelombang Mekanik
Gelombang mekanik merupakan gelombang yang membutuhkan medium untuk berpindah tempat. Gelombang laut, gelombang tali atau gelombang bunyi termasuk dalam gelombang mekanik. Kita dapat menyaksikan gulungan gelombang laut karena gelombang menggunakan laut sebagai perantara. Kita bisa mendengarkan musik karena gelombang bunyi merambat melalui udara hingga sampai ke telinga kita. Tanpa udara kita tidak akan mendengarkan bunyi. Dalam hal ini udara berperan sebagai medium perambatan bagi gelombang bunyi.Gelombang mekanik terdiri dari dua jenis, yakni gelombang transversal (transverse wave) dan gelombang longitudinal (longitudinal wave)
Gelombang Transversal
Suatu gelombang dapat dikelompokkan menjadi gelombang trasnversal jika partikel-partikel mediumnya bergetar ke atas dan ke bawah dalam arah tegak lurus terhadap gerak gelombang. Contoh gelombang transversal adalah gelombang tali. Ketika kita menggerakan tali naik turun, tampak bahwa tali bergerak naik turun dalam arah tegak lurus dengan arah gerak gelombang. Bentuk gelombang transversal tampak seperti gambar di bawah:
Berdasarkan gambar di atas, tampak bahwa gelombang merambat ke kanan pada bidang horisontal, sedangkan arah getaran naik-turun pada bidang vertikal. Garis putus-putus yang digambarkan di tengah sepanjang arah rambat gelombang menyatakan posisi setimbang medium (misalnya tali atau air). Titik tertinggi gelombang disebut puncak sedangkan titik terendah disebut lembah. Amplitudo adalah ketinggian maksimum puncak atau kedalaman maksimum lembah, diukur dari posisi setimbang. Jarak dari dua titik yang sama dan berurutan pada gelombang disebut panjang gelombang (disebut lambda – huruf yunani). Panjang gelombang juga bisa juga dianggap sebagai jarak dari puncak ke puncak atau jarak dari lembah ke lembah.
Gelombang Longitudinal
Selain gelombang transversal, terdapat juga gelombang longitudinal. Jika pada gelombang transversal arah getaran medium tegak lurus arah rambatan, maka pada gelombang longitudinal, arah getaran medium sejajar dengan arah rambat gelombang. Jika dirimu bingung dengan penjelasan ini, bayangkanlah getaran sebuah pegas. Perhatikan gambar di bawah…
Pada gambar di atas tampak bahwa arah getaran sejajar dengan arah rambatan gelombang. Serangkaian rapatan dan regangan merambat sepanjang pegas. Rapatan merupakan daerah di mana kumparan pegas saling mendekat, sedangkan regangan merupakan daerah di mana kumparan pegas saling menjahui. Jika gelombang tranversal memiliki pola berupa puncak dan lembah, maka gelombang longitudinal terdiri dari pola rapatan dan regangan. Panjang gelombang adalah jarak antara rapatan yang berurutan atau regangan yang berurutan. Yang dimaksudkan di sini adalah jarak dari dua titik yang sama dan berurutan pada rapatan atau regangan (lihat contoh pada gambar di atas).
Salah satu contoh gelombang logitudinal adalah gelombang suara di udara. Udara sebagai medium perambatan gelombang suara, merapat dan meregang sepanjang arah rambat gelombang udara. Berbeda dengan gelombang air atau gelombang tali, gelombang bunyi tidak bisa kita lihat menggunakan mata. Dirimu suka denger musik khan ? nah, coba sentuh loudspeaker ketika dirimu sedang memutar lagu. Semakin besar volume lagu yang diputar, semakin keras loudspeaker bergetar. Kalau diperhatikan secara seksama, loudspeaker tersebut bergetar maju mundur. Dalam hal ini loudspeaker berfungsi sebagai sumber gelombang bunyi dan memancarkan gelombang bunyi (gelombang longitudinal) melalui medium udara. Mengenai gelombang bunyi selengkapnya akan dipelajari pada pokok bahasan tersendiri.

Mengukur Perioda dan Frekuensi suatu getaran
Amplitudo merupakan besaran panjang. Oleh karena itu, untuk menempuh amplitudo
getaran diperlukan waktu tertentu. Apalagi menempuh lintasan satu getaran. Untuk
lebih memahami pengertian periode getaran, lakukan kegiatan berikut!
Kegiatan 5.3. Periode getaran
1. Siapkan benang, beban, statif dan stopwatch.
2. Ikatkan beban pada benang, kemudian ikatkan benang tersebut pada sebuah statif.
3. Simpangkan beban sejauh 10 cm, kemudian lepaskan! Biarkan beberapa detik benda
berayun.
4. Catatlah waktu yang diperlukan untuk satu kali berayun (yaitu dari posisi simpangan
sebelah kiri kembali ke kiri lagi).
5. Ulangi kegiatan 4 beberapa kali dan tentukan waktu rata-rata yang diperlukan beban
untuk melakukan satu kali ayunan (getaran).
Waktu yang diperlukan beban untuk melakukan satu kali ayunan (getaran) disebut
Periode. Periode diberi lambang T dan satuannya dinyatakan dalam sekon (s).
Cara lain mengukur periode suatu getaran dapat dilakukan dengan mengukur waktu yang diperlukan beban untuk melakukan sejumlah getaran. Sehingga periode dapat dihitung dengan membagi waktu getaran dengan jumlah getaran, dapat dirumuskan sebagai berikut:
T =Nt dimana T = Periode, t = lama benda bergetar, N = jumlah getaran
Contoh Soal
1. Jika waktu yang dibutuhkan 80 kali getaran adalah 20 sekon. Berapa periode getaran
tersebut?
Ditanya :
Banyaknya getaran (N) = 80 kali
Waktu yang diperlukan (t) = 20 s
Ditanya :
Periode (T) = ?
Jawab :
T=Nt =80
20s= 0,25 s
Jadi periode getaran adalah 0,25 s.
2. Periode suatu ayunan adalah 0,2 s. Berapa kali ayunankah suatu beban, selama
menit?
Diketahui (T) = 0,2 s
Waktu yang diperlukan (t) = 1 menit = 1 x 60 s = 60 s
Ditanya :
N= ?
Jawab :
T =Nt => N =Tt =2
,
060= 300
Jadi banyaknya ayunan adalah 300 ayunan.
Periode suatu getaran tidak tergantung pada besarnya amplitudo, semakin besar
amplitudo suatu getaran, maka semakin cepat getaran yang terjadi sehingga waktu
untuk melakukan 1 kali getaran tidak berubah (tetap).
Jika kita dapat menentukan waktu yang diperlukan untuk bergetar, tentunya kita juga
dapat menentukan banyaknya getaran tiap satuan waktu. Banyaknya getaran yang
terhadui setiap satu satuan waktu disebut frekuensi getaran.
f=t
N
Frekuensi dinyatakan dalam satuanHertz (Hz).
Misalnya, jikwa waktu yang diperlukan untuk bergetar 10 kali getaran adalah 5 sekon,
maka setiap sekali getaran memerlukan waktu 1/2 sekon dan setiap detik terjadi 2 kali
getaran. Dengan kata lain, jika periode getaran 1/2 sekon, frekuensinya 2 Hz. Dengan
demikian dapat disimpulkan bahwa periode merupakan kebalikan frekuensi,
hubungan keduanya dapat dituliskan.
T=f
1
atau f =T1
Karena besarnya periode tidak tergantung pada amplitudo maka frekuensi pun tidak
bergantung pada amplitudo. Jadi ciri suatu getaran ditandai oleh amplitudo dan
frekuensi atau periode.
Contoh Soal :
1. Sebuah bandul berayun 90 ayunan tiap menit. Berapa frekuensi tiap ayunan bandul
itu?
Diketahui :
Banyak ayunan (N) = 90 ayunan
Waktu (t) = 1 menit = sekon
Ditanya :
Frekuensi (f) = ?
Jawab :
f =T1 ; dimana T =Nt
T1= TN
f=TN =
s
60
90
f = 1,5/s = 1,5 Hz
Jadi frekuensi ayunan bandul itu adalah 1,5 Hz.
2. Sebuah bandul berayun dengan frekuensi 2 Hz. Berapa periode ayunan bandul itu ?
Diketahui :
Frekuensi (f) = 2 Hz
Ditanya :
Periode (T) = ?
Jawab :
T=f
1=2
1
T = 0,5 s.
Jadi periode ayunan adalah 1/2 s

Mendeskripsikan hubungan antara kecepatan rambat gelombang,
frekuensi dan panjang gelombang.
Gelombang merambat lurus memerlukan waktu dalam perambatannya. Waktu yang
diperlukan untuk menempuh jarak sepanjang satu gelombang disebutperiode
gelombang. Periode gelombang diberi lambang T dan satuannya sekon.
Banyaknya gelombang yang terjadi setiap sekon disebut frekuensi gelombang.
Frekuensi gelombang dinyatakan dengan lambang f dan satuannya (Hz). Hubungan
antara f dan T dapat dituliskan sebagai berikut:
f =1/T atau T =1/f
Cepat rambat gelombang adalah jarak yang ditempuh oleh sebuah gelombang dalam
waktu satu sekon. Waktu yang diperlukan gelombang untuk berpindah sejauh satu
panjang gelombang sama dengan satu periode. Dengan kata lain, untuk berpindah sejauhλ diperlukan waktu T, sehingga dapat dirumuskan sebagai berikut :
V =Tλ ; karena f =T1
Maka v =f /1
.λ
v =f.λ
Dimana
 v = cepat rambat gelombang (m/s)
F = Frekuensi gelombang (Hz)
λ = Panjang Gelombang (m)
T = Periode gelombang (s)


1. Pengertian Getaran
a. Definisi Getaran
Getaran adalah gerak bolak – bolik secara berkala melalui suatu titik keseimbangan. Pada umumnya setiap benda dapat melakukan getaran. Suatu benda dikatakan bergetar bila benda itu bergerak bolak bolik secara berkala melalui titik keseimbangan.
. Periode dan Frekuensi Getaran
  • titik A merupakan titik keseimb
  • angan
  • simpangan terbesar terjauh bandul ( ditunjuk kan dengan jarak AB = AC ) disebut amplitudo getaran
  • jarak tempuh B – A – C – A – B disebut satu getaran penuh
a. Amplitudo
Dalam gambar 2 telah disebutkan bahwa amplitudo adalah simpangan terbesar dihitung dari kedudukan seimbang. Amplitudo diberi simbol A, dengan satuan meter.
b. Periode Getaran
Periode getaran adalah waktu yang digunakan dalam satu getaran dan diberi simbol T. Untuk gambar ayunan di atas, jika waktu yang diperlukan oleh bandul untuk bergerak dari B ke A, ke C, ke A, dan kembali ke B adalah 0,2 detik, maka periode getaran bandul tersebut 0,2 detik atau T = 0,2 detik = 0,2 s
Periode suatu getaran tidak tergantung pada amplitudo getaran.
c. Frekuensi Getaran
Frekuensi getaran adalah jumlah getaran yang dilakukan oleh sistem dalam satu detik, diberi simbol f. Untuk sistem ayunan bandul di atas, jika dalam waktu yang diperlukan oleh bandul untuk bergerak dari B ke A, A ke C, C ke A, dan kembali ke B sama dengan 0,2 detik, maka :
- dalam waktu 0,2 detik bandul menjalani satu getaran penuh
- dalam waktu 1 detik bandul menjalani 5 kali getaran penuh
Dikatakan bahwa frekuensi getaran sistem bandul tersebut adalah 5 getaran/detik atau f = 5 Hz.
d. Hubungan antara Periode dan Frekuensi Getaran
Dari definisi periode dan frekuensi getaran di atas, diperoleh hubungan :
Keterangan :
T = periode, satuannya detik atau sekon
f = frekuensi getaran, satuannya 1/detik atau s-1 atau Hz
Contoh Soal :
1. Dalam 1 sekon, lintasan yang ditempuh beban pada Gambar 1 adalah 2-1-3-1-2-1-3. Berapakah frekuensi dan periode getaran tersebut?
Penyelesaian :
Jumlah getaran yang terjadi adalah 1,5 getaran. Waktu untuk menempuh 1,5 getaran adalah 1 sekon. Jadi frekuensi f = 1,5 getaran / sekon = 1,5 Hz. Dan periode T :
Jadi waktu yang diperlukan untuk menempuh satu getaran penuh adalah 0,67 sekon.
2. Pada selang waktu 2 sekon terjadi gerakan bolak – balik sebanyak 10 kali. Tentukanlah frekuensi dan periodenya.
Penyelesaian :
Dalam 2 sekon terjadi 10 getaran. Berarti dalam 1 sekon terjadi 5 getaran, sehinga frekuensi f = 5 Hz, dan
periode T :


Gelombang Bunyi
Bunyi adalah energi yang dirambatkan dalam bentuk gelombang. Gelombang bunyi ini dapat menyebabkan sensasi aural, artinya gelombang bunyi dapat kita dengar. Ada banyak sekali bunyi di sekitar kita, dan ini patut disyukuri. Dapatkah Anda bayangkan andai tidak ada bunyi samasekali di sekitar kita? Perhatikan ketika Anda berjalan-jalan di taman. Anda dapat mendengar burung berkicau, anjing menggonggong dan masih banyak bunyi-bunyian lain. Di tempat yang gelap pun Anda masih dapat mendengarkan dentang lonceng, atau suara kendaraan di jalan. Alat-alat musik, juga menghasilkan bunyi, bunyi yang indah (Tampak dari gambar bahwa bunyi dimulai dari getaran drum ketika ia dipukul. Selanjutnya getaran itu dirambatkan dan menghasilkan gelombang, dan karena dapat didengar manusia maka ia disebut gelombang bunyi. Jadi setiap kali Anda mendengar bunyi pasti entah di mana ada sesuatu yang bergetar sebagai sumber bunyi tersebut. Perhatikan Tabel 8.3 yang menggambarkan berbagai sumber bunyi.

Intensitas Bunyi
Telah dijelaskan bahwa bunyi adalah energi yang dirambatkan dalam bentuk gelombang. Banyak sedikitnya energi bunyi yang diterima di suatu tempat dinyatakan melalui besaran intensitas bunyi, I. Intensitas bunyi I adalah energi yang dirambatkan tiap sekon melalui satu satuan luasan yang tegaklurus arah rambat gelombang bunyi itu. Karena energi per satuan waktu menyatakan daya, maka intensitas dapat juga dikatakan sebagai daya yang menembus tiap satuan luasan yang tegaklurus arah rambat gelombvang bunyi itu. Dalam bentuk matematika hubungan itu dituliskan sebagai:
dengan: P = daya bunyi (watt)
A = luas bidang yang ditembus tegaklurus oleh gelombang bunyi (m2)
Bila sumber bunyi berbentuk sumber titik (dimensi sumber kecil), maka bunyi akan disebarkan ke segala arah dengan cara yang sama. Dalam hal ini maka muka gelombangnya akan berbentuk bola, sehingga intensitas bunyi di suatu titik pada jarak r dari sumber bunyi tersebut adalah:
dengan: P = daya bunyi (watt)
r = jarak dari sumber bunyi ke pendengar/titik ukur (m)
Pers.(8.23) ini menunjukkan bahwa di sebuah lapangan terbuka, kita makin sulit mendengar suatu bunyi (I kecil), semakin jauh kita berada dari sumber bunyi itu (r besar).
Kecepatan Bunyi / Cepat Rambat Bunyi Di Udara
Pada suhu udara 15 derajat selsius bunyi dapat merambat di udara bebas pada kecepatan 340 meter per detik. Rumus cepat rambat bunyi adalah v = S/t yaitu jarak tempuh dibagi waktu tempuh. Suhu udara yang lebih panas atau lebih dingin memengaruhi kecepatan bunyi di udara. Semakin rendah suhu udara makan cepat rambat bunyi semakin cepat karena partikel udara lebih banyak.Bunyi tidak dapat terdengar pada ruang hampa udara karena bunyi membutuhkan zat perantara untuk menghantarkan bunyi baik zat padat, cair maupun gas.

0 komentar:

Posting Komentar