1 / 51

Gelombang

Gelombang. Gelombang. Partikel: konsentrasi materi , dapat mentransmisikan energi. Gelombang: ga ngguan yang menjalar (bukan medium). Mekanika Kuantum: gelombang materi (matter waves). Gelombang. Particle. Tipe Gelombang. Contoh gelombang:

toyah
Télécharger la présentation

Gelombang

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Gelombang

  2. Gelombang Partikel: konsentrasi materi, dapat mentransmisikan energi. Gelombang: gangguan yang menjalar (bukan medium). Mekanika Kuantum: gelombang materi (matter waves) Gelombang Particle Gelombang - Fisika Dasar 2

  3. Tipe Gelombang • Contoh gelombang: • Gelombang air(air bergerak naik & turun) • Gelombang bunyi(udara bergerak maju & mundur) Tiga tipe gelombang: Gelombang Mekanik (bunyi, air, perlu medium untuk menjalar) Gelombang Elektromagnetik (cahaya, radio, tidak perlu medium) Gelombang - Fisika Dasar 2

  4. Tipe Gelombang Menurut arah gangguan relatif terhadap arah propagasi: Gelombang Transversal: Perpindahan medium Arah jalar gelombang Gelombang Longitudinal: Perpindahan mediumArah jalar gelombang Gelombang - Fisika Dasar 2

  5. Tipe Gelombang Gelombang Longitudinal Gelombang Transversal Gelombang - Fisika Dasar 2

  6. Panjang gelombang  Amplitudo A A Besaran Dasar Gelombang • Panjang Gelombang: Jarak  antara titik-titik identik pada gelombang. • Amplitudo: Perpindahan maksimum A dari sebuah titik pada gelombang. • Perioda: Waktu T dari sebuah titik pada gelombang untuk melakukan satu osilasi secara komplit. Gelombang - Fisika Dasar 2

  7. y +A x -A +A x -A +A x -A +A x +A -A x -A Lanjutan • Laju: Gelombang bergerak satu panjang gelombang  dalam satu perioda T sehingga lajunya v = / T. l= vTv = l/T = lf f = 1/T :Frekuensi, jumlah perioda per detik (Hertz, Hz) Gelombang - Fisika Dasar 2

  8. t t + Dt Contoh • Sebuah kapal melempar sauh pada suatu lokasi dan diombang-ambingkan gelombang naik dan turun. Jika jarak antara puncak gelombang adalah 20 meter dan laju gelombang 5 m/s, berapa lama waktu Dt yang dibutuhkan kapal untuk bergerak dari puncak ke dasar lembah gelombang? • Diketahui v = l / T, maka T =l / v. Jika = 20 m dan v = 5 m/s, maka T = 4 sec • Waktu tempuh dari puncak ke lembah adalah setengah perioda, jadit = 2 sec Gelombang - Fisika Dasar 2

  9. Solusi • Diketahui v= l / T= lf(karena f = 1 / T ) Jadi Karena l sama untuk kedua gelombang, maka Contoh • Laju bunyi di udara sedikit lebih besar dari 300 m/s, dan laju cahaya di udara kira-kira 300,000,000 m/s. • Misal kita membuat gelombang bunyi dan gelombang cahaya yang keduanya memiliki panjang gelombang 3 m. • Berapa rasio frekuensi gelombang cahaya terhadap gelombang bunyi? Gelombang - Fisika Dasar 2

  10. Untuk bunyi dengan l= 3m : (low hum) Untuk cahaya dengan l= 3m : (radio FM) Contoh … • Berapakah frekuensi tersebut??? Gelombang - Fisika Dasar 2

  11. 1 GHz = 109 siklus/sec Laju cahaya c = 3x108 m/s • Ingat v = lf. H H Membuat molekul air bergoyang O Contoh • Panjang gelombang microwave yang dihasilkan oleh oven microwave kira-kira 3 cm. Berapa frekuensi yang dihasilkan gelombang ini yang menyebabkan molekul air makanan anda bervibrasi? Gelombang - Fisika Dasar 2 34

  12. Jika ∆x=l, fasa bertambah 2p Jika ∆t=T, fasa bertambah 2p k:bilangan gelombang w:frekuensiangular (2 rads = 360°) Fungsi Gelombang Kita menggunakan fungsi sinusoid untuk menggambarkan berbagai gelombang y(x,t)= ym sin(kx-wt) ym:amplitudo kx-wt :fasa Gelombang - Fisika Dasar 2

  13. (b) Laju Contoh (a) Tuliskan persamaan yang gelombang sinusoidal transversal yang menjalar pada tali dalam arah y dengan bilangan gelombang 60 cm-1, perioda 0.20 s, dan amplitudo 3.0 mm. Ambil arah z sebagai arah transversal. (b) Berapa laju transversal maksimum dari titik pada tali? (a)k = 60 cm-1, T=0.2 s, zm=3.0 mm z(y,t)=zmsin(ky-wt) w = 2p/T = 2p/0.2 s =10ps-1 z(y, t)=(3.0mm)sin[(60 cm-1)y -(10ps-1)t] uz,max= wzm = 94 mm/s Gelombang - Fisika Dasar 2

  14. (a) Fasa (b) Soal Gelombang sinusoidal dengan frekuensi 500 Hz menjalar dengan laju 350 m/s. (a) Berapa jarak dua titik yang berbeda fasa /3 rad? (b) Berapa beda fasa antara dua pergeseran pada suatu titik dengan perbedaan waktu 1.00 ms ? f = 500Hz, v=350 mm/s y(x,t)= ymsin(kx-wt) Gelombang - Fisika Dasar 2

  15. Gelombang Transversal (Tali): : rapat massa, : tegangan Laju Gelombang Pilih sebuah perpindahan tertentu  fasa tertentu • Seberapa cepat bentuk gelombang menjalar? kx-wt = konstan y(x,t)= ymsin(kx-wt) v>0 y(x,t)= ymsin(kx+wt) v<0 • Laju gelombang adalah konstanta yang bergantung hanya pada medium, bukan pada amplitudo, panjang gelombang atau atau perioda (seperti OHS) Gelombang - Fisika Dasar 2

  16. v F  R Gelombang pada tali • Apa yang menentukan laju gelombang? • Tinjau sebuah pulsa yang menjalar pada sebuah tali: Misalkan: • Tegangan tali adalah F • Massa per satuan panjang adalah  (kg/m) • Bentuk tali pada daerah maksimum pulsa adalah lingkaran dengan jari-jari R Gelombang - Fisika Dasar 2

  17. v   F F FNET = 2F  y (karena  kecill, sin  ~ ) x Gelombang pada tali ... • Tinjau gerak bersama dengan pulsa • Gunakan F = ma pada segmen kecil tali di “punck” pulsa • Gaya total FNET adalah jumlah tegangan F pada ujung-ujung segmen tali. • Total gaya pada arah-y Gelombang - Fisika Dasar 2

  18. m =R2    R y x Gelombang pada tali ... • Massa m dari segmen adalah panjangnya (R x 2) dikalikan massa per satuan panjang . Gelombang - Fisika Dasar 2

  19. v a R y x Gelombang pada tali ... • Percepatan a dari segmen adalah v 2/ R (sentripetal) dalam arah-y. Gelombang - Fisika Dasar 2

  20. a m FTOT v tegangan F massa per satuan panjang  Gelombang pada tali ... • Jadi FNET = ma menjadi: Gelombang - Fisika Dasar 2

  21. Gelombang pada tali ... • Jadi didapat: v tegangan F massa per satuan panjang  • Jika tegangan makin besar, laju bertambah. • Jika tali makin berat, laju berkurang. • Seperti disebutkan sebelumnya, ini bergantung hanya pada sifat alami medium, bukan pada amplitudo, frekuensi, dst. dari gelombang. Gelombang - Fisika Dasar 2

  22. Daya Gelombang • Gelombang menjalar karena tiap bagian dari medium meng-komunikasikan geraknya pada bagian di sekitarnya. • Energi di-transfer karena ada kerja yang dilakukan! • Berapa energi yang bergerak pada tali per satuan waktu. (atau berapa daya-nya?) P Gelombang - Fisika Dasar 2

  23. Daya Gelombang ... • Bayangkan tali bagian kiri digerakkan naik dan turun dalam arah y. • Anda pasti melakukan kerja karena F.dr > 0 saat tangan anda bergerak naik dan turun. • Energi pasti bergerak menjauh dari tangan anda (ke kanan) karena energi kinetik (gerak) dari tali tetap sama. P Gelombang - Fisika Dasar 2

  24. Daya P = F.v F v Bagaimana energi bergerak? • Tinjau sembarang posisi x pada tali. Tali di bagian kiri x melakukan kerja pada tali di bagian kanan x, sama seperti yang dilakukan tangan anda: x  x Gelombang - Fisika Dasar 2

  25. Ingat sin   cos  1 untuk  kecil tan   Daya sepanjang tali • Karena v hanya dalam arah sumbu y, untuk menghitung Daya = F.v kita hanya perlu mencari Fy = -F sin -F  jia  kecil. • Kecepatan v dan sudut pada sembarang titik pada talidapat dicari dengan mudah: • Jika y  x Fy F v dy  dx Gelombang - Fisika Dasar 2

  26. Daya ... • Jadi: • Tapi kita telah tunjukkan and Gelombang - Fisika Dasar 2

  27. Daya Rata-rata • Kita baru saja menunjukkan bahwa daya yang mengalir melalui titik x pada tali pada waktu t diberikan oleh: • Sering kali kita hanya tertarik pada daya rata-rata pada tali. Dengan mengingat bahwa nilai rata-rata dari fungsi sin2 (kx - t) is 1/2 , maka dapat dituliskan: • Secara umum, daya gelombang sebanding dengan laju gelombang v dan amplitudo kuadrat A2. Gelombang - Fisika Dasar 2

  28. Kita dapatkan Energi Gelombang • Telah ditunjukkan bahwa energi “mengalir” sepanjang tali. • Sumber energi ini (dalam contoh kita) adalah tangan yang menggoyang tali naik dan turun. • Tiap segmen dari tali mentransfer energi pada (melakukan kerja pada) segmen berikutnya dengan menggerakkannya, sama seperti tangan.. adalah energi rata-rata per satuan panjang Jadi Gelombang - Fisika Dasar 2

  29. Contoh Daya: • Sebuah tali dengan massa  =0.2 kg/m diletakkan di atas lantai licin. Salah satu ujungnya anda pegang dan digoyangkan ke kanan dan kiri dua kali per detik dengan amplitudo of 0.15 m. Anda melihat bahwa jarak antara dua perut dari gelombang adalah 0.75 m. • Berapa rata-rata daya yang anda berikan pada tali? • Berapa energi rata-rata per satuan panjang dari tali? • Berapa tegangan tali? f = 2 Hz  = 0.75 m A = 0.15 m Gelombang - Fisika Dasar 2

  30. Contoh Power ... • Diketahui A,  dan  = 2f. Ditanya v! • Ingat v = f= (.75 m)(2 s-1) = 1.5 m/s . • Jadi: Daya rata-rata Gelombang - Fisika Dasar 2

  31. Contoh Daya ... • Jadi: Energi rata-rata per satuan panjang Gelombang - Fisika Dasar 2

  32. Tegangan tali: F = 0.45 N Contoh Daya ... • Diketahui bahwa tegangan tali bergantung pada laju gelombang dan rapat massa: Gelombang - Fisika Dasar 2

  33. Contoh : Daya Gelombang • Sebuah gelombang menjalar pada tali. Jika amplitudo dan panjang gelombang dibuat menjadi dua kali, berapa kali perubahan daya rata-rata yang dibawa oleh gelombang? (Laju gelombang tidak berubah). (a) 1 (b) 2 (c) 4 Pi Pf Gelombang - Fisika Dasar 2

  34. Contoh : Daya Gelombang … • Telah ditunjukkan bahwa daya rata-rata Jadi • Tapi karena v = lf = lw / 2p konstan, i.e. menlipatduakan panjang gelomang sama denganmembuat frekuensi menjadi separuh dari awalnya. So Daya sama Gelombang - Fisika Dasar 2

  35. Superposisi • Q: Apa yang terjadi saat dua gelombang “bertabrakan?” • A: Keduanya DIJUMLAHKAN! • Kita katakan gelombang tersebut di-”superposisi.” Gelombang - Fisika Dasar 2

  36. Superposisi Gelombang - Fisika Dasar 2

  37. Superposisi Gelombang - Fisika Dasar 2

  38. Konstruktif: Destruktif: Amplitudo=2ym Amplitudo=0 m=0,1,2, ... Interferensi • Dua gelombang, dengan amplitudo, panjang gelombang, laju yang sama, tapi berbeda fasa Gelombang - Fisika Dasar 2

  39. Soal Dua gelombang identik yang bergerak searah, memiliki perbedaan fasa sebesar /2 rad. Berapa amplitudo gelombang resultan dinyatakan dalam amplitudo ym dari masing-masing gelombang? Untuk Gelombang - Fisika Dasar 2

  40. penjumlahan konstruktif penjumlahan destruktif Superposisi & Interferensi • Telah kita lihat jika gelombang saling bertabrakan (dijumlahkan), hasilnya dapat lebih besar atau lebih kecil dibandingkan aslinya. • Ini disebut penjumlahan “konstruktif” atau “destruktif” bergantung pada tanda relatif dari masing-masing gelombang. • Secara umum, keduanya dapat terjadi Gelombang - Fisika Dasar 2

  41. A(1t) B(2t) INTERFERENSI DESTRUKTIF INTERFERENSI KONSTRUKTIF Superposisi & Interferensi • Tinjau dua gelombang harmonik A dan B yang bertemu pada x=0. • Amplitudo sama, tapi 2 = 1.15 x 1. • Perpindahan terhadap waktu untuk masing-masing sbb: Bagaimana bentuk C(t) =A(t)+B(t) ?? Gelombang - Fisika Dasar 2

  42. Pelayangan • Dapatkah pola ini diprediksi secara matematik? • Tentu! • Jumlahkan dua kosinus dan ingat identitas: and where cos(Lt) Gelombang - Fisika Dasar 2

  43. Pelayangan Gelombang - Fisika Dasar 2

  44. Refleksi • Saat gelombang menjalar dari satu batas ke batas lainnya, terjadilah refleksi. Beberapa gelombang berbalik kembali (mundur) dari batas • Menjalar dari cepat ke lambat -> terbalik • Menjalar dari lambat ke cepat -> tetap tegak Gelombang - Fisika Dasar 2

  45. Gelombang tidak menjalar Gelombang Tegak Dua gelombang sinusoidal dengan AMPLITUDO dan PANJANG GELOMBANGsama menjalar dalam ARAH BERLAWANAN berinterferensi untuk menghasilkan gelombang berdiri Amplitudo bergantung pada posisi Gelombang - Fisika Dasar 2

  46. Gelombang Tegak Gelombang - Fisika Dasar 2

  47. ANTINODES: titik-titik dengan amplitudo maksimum (2ym) Gelombang Tegak… NODES: titik-titik dengan amplitudo nol Gelombang - Fisika Dasar 2

  48. Gelombang Tegak pada Tali SYARAT BATASmenentukan bagaimana gelombang direfleksikan. Ujung terikat: y = 0, node pada ujung Gelombang yg direfleksikan memiliki tanda terbalik Ujung bebas: antinode pada ujung Gelombang yg direfleksikan memiliki tanda yang sama Gelombang - Fisika Dasar 2

  49. k hanya dapat memiliki nilai berikut Kasus: Kedua Ujung Terikat ATAU dimana ATAU Gelombang - Fisika Dasar 2

  50. Gelombang Tegak • Fundamental n=1 • ln = 2L/n • fn = n v / (2L) Gelombang - Fisika Dasar 2

More Related