Fiska 2 bab 3 gelombang

 

Definisikan gelombang

Berdasarkan ilmu fisika, gelombang didefinisikan sebagai perambatan energi dari satu tempat ke tempat lain tanpa menyeret materi yang dilewatinya.  Misalnya, pada gelombang air, jika sebutir batu dijatuhkan pada air, maka akan timbul gangguan pada permukaan air. Gangguan tersebut tidak membawa atau menyeret materi yang dilewati pada permukaan air. Inilah yang disebut gelombang.

Jenis gelombang

 Beberapa jenis gelombang lain adalah gelombang tali, gempa, bunyi, radio, mikro dan cahaya. Berdasarkan medium perambatannya, gelombang dibedakan menjadi dua, yaitu mekanik dan elektromagnetik.

Gelombang mekanik contohnya gelombang air, bunyi, tali, dan gempa merambat melalui suatu medium yang dapat berupa zat padat, cair atau gas. Sedangkan gelombang elektromagnetik contohnya adalah gelombang cahaya, radio dan mikro yang tidak membutuhkan medium untuk perambatannya.

Rumus Kecepatan Gelombang Kecepatan gelombang atau cepat rambat gelombang merupakan perbandingan antara perpindahan satu panjang gelombang dan periodenya. Besar kecepatan gelombang merupakan perbandingan antara jarak satu panjang gelombang dan periodenya.

Contoh soal 1

Salah satu ujung seutas tali diikat, sedangkan ujung yang lain digetarkan naik-turun dengan periode 0,2 s sehingga terbentuk dua bukit dan satu lembah. Jika jarak penggetar dengan tiang pengikat 1,5 m, tentukan kecepatan gelombang yang terbentuk!

 Pembahasan:

Diketahui: T = 0,2 s Cari frekuensi gelombang menggunakan rumus periode gelombang. T = 1/ƒ 0,2 = 1/ƒ ƒ = 5 Hz Diketahui terbentuk dua bukit dan satu lembah dengan panjang 1,5 meter. Ingat, panjang gelombang adalah satu bukit dan satu lembah, maka panjang gelombang adalah 3/2 λ. Hitung panjang satu gelombang sebagai berikut.  3/2λ = 1,5 m λ = ⅔ (1,5) = 1 m Jadi, panjang λ adalah 1 meter. Hitung kecepatan gelombang menggunakan rumus berikut. v = λƒ v = 1 × 5 = 5 m/s Maka, kecepatan gelombang adalah 5 m/s.

Gelombang transversal pada tali dapat dituliskan dengan persamaan gelombang:

y(x,t) = A sin (kx−ωt) ………1

 

Hubungan Penting dalam Gelombang

·         Kecepatan rambat gelombang:   v=λf

·         Bilangan gelombang:                   k=  

·         Frekuensi sudut:                      ω=2πf  

Soal 1 :  Diberikan persamaan gelombang:   y(x,t)=0,03sin⁡(8πx−200πt)

Tentukan:

1. Amplitudo gelombang
2. Panjang gelombang
3. Frekuensi
4. Kecepatan rambat

Energi Gelombang pada Tali

Apa itu Energi Gelombang?

Saat sebuah gelombang merambat pada tali, sebenarnya energi ikut berpindah dari satu titik ke titik lain. Energi ini berasal dari sumber getar yang membuat tali bergetar.

 

Gelombang membawa dua jenis energi:

 ·         Energi Kinetik: karena partikel tali bergerak naik-turun. / Timbul karena partikel-partikel tali bergerak.

·         Energi Potensial: karena tali mengalami regangan (seperti pegas).

Energi yang dibawa oleh gelombang pada tali terdiri dari:

 Total energi per satuan panjang:  E=    μ ω² A²

Dimana

·        μ: massa jenis linear tali (kg/m)

·        ω: frekuensi sudut

·        A: amplitudo

Soal 1 :  Diketahui:

• Amplitudo A=0,04A
• Frekuensi f=20 Hz
• Massa jenis linear tali μ=0,02\mu  kg/m

Hitung energi per meter tali yang dilalui gelombang!

Jawaban

Soal 2 :   Jika amplitudo gelombang dilipatgandakan (misalnya dari 0,04 m menjadi 0,08 m), berapa kali lipat energinya?

Jawaban:       

Energi berbanding kuadrat amplitudo, jadi:

E2E1=(0,080,04)2=22=4\frac{E_2}{E_1} = \left(\frac{0,08}{0,04}\right)^2 = 2^2 = 4