Gelombang Mekanik
Tujuan pembelajaran :
1.
Mengetahui
definisi gelombang mekanik
2.
Mengetahui persamaan-persamaan pada gelombang
mekanik
A.Gelombang
mekanik
Gelombang
mekanik adalah sebuah gelombang yang dalam perambatannya memerlukan medium,
yang menyalurkan energi untuk keperluan proses penjalaran sebuah gelombang.
Suara merupakan salah satu contoh gelombang mekanik yang merambat melalui
perubahan tekanan udara dalam ruang (rapat-renggangnya molekul-molekul udara).
Tanpa udara, suara tidak bisa dirambatkan. Di pantai dapat dilihat ombak, yang
merupakan gelombang mekanik yang memerlukan air sebagai mediumnya.
Contoh lain misalnya:
Gelombang pada tali atau per(slinky).
§Gelombang permukaan air
§Gelombang seismik
§Gelombang tegangan
§Gelombang akustik
Gelombang infrasonik (f < 20 Hz) ü Gelombang suara (20 Hz < f < 20 kHz) ü Gelombang ultrasonik (f > 20 kHz)
§Gelombang permukaan air
§Gelombang seismik
§Gelombang tegangan
§Gelombang akustik
Gelombang infrasonik (f < 20 Hz) ü Gelombang suara (20 Hz < f < 20 kHz) ü Gelombang ultrasonik (f > 20 kHz)
B.RUMUS-RUMUS GELOMBANG MEKANIK
1. Gelombang Berjalan:
a. Simpangan gelombang di
titik P (yp)
yp = A sin (wt ± kx)
atau
Ket: yp = simpangan di titik P
A = Amplitudo
T = periode
x = jarak titik P ke sumber getar
l = panjang gelombang
t = waktu getar
b. Fase dan beda fase
1. Fase :
Ket: j = fase
2. Beda
fase:
Ket: Dx = x2 – x1
L = panjang gelombang
2. Kecepatan dan Percepatan
a. Kecepatan gelombang di titik P
Vp = wA cos
(wt ± kx)
Ket: vp = kecepatan
gelombang di titik P
w =
kecepatan sudut (rad/s)
k = bilangan
gelombang
b. Percepatan gelombang di titik P
ap
= -w2 A sin (wt ± kx)
Ket: ap = percepatan gelombang di
titik P
3. Persamaan Gelombang
Stasioner dengan Ujung Bebas
1). Simpangan gelombang stasioner di
titik P
Ket: yp = simpangan gelombang
stasioner di titik P
Ket : Ap =
Amplitudo gelombang stasioner
Titik yang amplitudo maksimumnya (Ap = 2A) disebut
perut. Sebuah perut memenuhi persamaan berikut.
Titik yang amplitudonya nol (Ap = 0) disebut simpul.
Sebuah simpul memenuhi persamaan berikut.
2). Persamaan Gelombang Stasioner
dengan Ujung Tetap
Dengan cara yang sama seperti pada
pemantulan ujung tetap, dapat dibuktikan bahwa:
2. simpul berjarak x = (n – 1) ½ l
3). Gelombang Stasioner pada Dawai
Ket: F =
Gaya tegang dawai
μ = massa per satuan panjang
4. Transmisi Energi
Gelombang
E = ½ mw2y2m
E = 2π2mf2A2
Ket: E = energi
sumber gelombang
Laju transmisi energi atau daya (P) adalah energi (E)
per satuan waktu (t).
Laju transmisi (P) setiap satuan luas (A) yang
ditembus gelombang disebut intensitas (I)
Pada gelombang tiga dimensi seperti gelombang bunyi
dan cahaya, luasan yang ditembus gelombang dari sumber titik berupa luasan
bola, oleh karena itu:
Jadi,
intensitas energi gelombang disebuah titik sebanding dengan kuadrat amplitudo
dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak titik ke sumber gelombang.
Ket. A = ym = amplitudo
r = jarak
titik pemantau ke sumber gelombang
C.
Contoh soal
1. Sebuah
gelombang pada permukaan air dihasilkan dari suatu getaran yang frekuensinya 30
Hz. Jika jarak antara puncak dan lembah gelombang yang berturutan adalah 50 cm,
hitunglah cepat rambat gelombang tersebut!
Penyelesaian
:
Diketahui : f = 30 Hz ,
Diketahui : f = 30 Hz ,
½ λ = 50 cm
Àλ= 100cm =1m
Ditanya:v=?
Jawab : v = λ.f = 1.30 = 30 m/s
Ditanya:v=?
Jawab : v = λ.f = 1.30 = 30 m/s