makalah gejala gelombang

7,241 views
7,008 views

Published on

jebbs a.w,n,i

Published in: Education
0 Comments
1 Like
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
7,241
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
2
Actions
Shares
0
Downloads
170
Comments
0
Likes
1
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

makalah gejala gelombang

  1. 1. Kelompok I Fisika A Dia Fajar Wati Ningsi Devi Dina Mardiana Ayu Jumrah Lestari Azrar Mubarak Ambotaang JURUSAN PENDIDIKAN FISIKA FAKULTAS TARBIYAH DAN KEGURUAN UNIVERSITAS ISLAM NEGERI ALAUDDIN MAKASSAR 2013
  2. 2. KATA PENGANTAR Alhamdulillah berkat rahmat dan tauhitnyalah, sehingga kami dapat menyelesaikan penyusunan makalah ini yang membahas secara ringkas mengenai makalah Gelombang dan Optik. Kami menyadari bahwa dalam pembuatan makalah ini masih banyak terdapat kekurangan dan kekeliruan baik dalam penulisan maupun penggunaan kata dan tata bahasa. Untuk itu, kami mengharapkan adanya masukan baik itu berupa kritik maupun saran demi perbaikan makalah ini, akhirnya kami berharap mudah-mudahan makalah ini dapat bermanfaat buat kita semua dan menjadi sebuah penunjang atau pendorong bagi kita semua agar lebih baik dari sebelumnya AAMIIN. Makassar, april 2013 Penyusun
  3. 3. BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Jatuhkan sebuah batu di atas kolam, maka akan terlihat lingkaran-lingkaran kecil terbentuk di tempat jatuhnya batu. Selanjutnya, lingkaran-lingkaran kecil tersebut melebar menjauhi titik pusatnya. Jika terdapat sehelai daun di atas permukaan air, lingkaran-lingkaran tadi dapat menggerakkan daun tersebut turun naik. Akustik merupakan salah satu bidang atau instrumen Kelautan yang mendekteksi target di permukaan, kolom perairan dan dasar perairan dengan memanfaatkan gelombang suara sebagai medianya. Dalam mendekteksi target, akustik menerapakn teori gelombang suara dan perambatannya dalam suatu medium, khususnya medium elastis seperti air. Bunyi, sebagai alat pendekteksi, memerlukan media elastis dalam perambatannya. Media tersebut dapat berupa benda gas, padat, maupun cair. Setiap bunyi yang merambat di media itu, memiliki kecepatan sendiri tergatung pada kerapatan medium itu. Artinya, bunyi (suara) merupakan gelombang mekanik yag memerlukan media dalam perambatanya. Untuk itu, sebelum membahas terlalu jauh tentang akustik dan prinsip-prinsipnya, kita perlu memahami terlebih dahulu perihal perambatan gelombang, terutama gelombang bunyi pada beberapa medium (gas, padat dan cair). Dalam dunia akustik, medium perambatan gelombang yang paling berperan ialah zat cair. Maka dapat disimpulkan bahwa gelombang merupakan perambatan dari suatu getaran. Dalam perambatannya, gelombang memindahkan energi. Berdasarkan sumber getarnya, tanpa disertai dengan perpindahan medium perantaranya, gelombang dibagi menjadi dua yaitu gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik. Gelombang mekanik adalah gelombang yang sumbernya berasal dari getaran suatu benda yang menganggu medium sekitarnya. Contoh gelombang mekanik yaitu gelombang bunyi, gelombang tali, gelombang pegas dan gelombang pada permukaan air. Adapun gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang sumbernya berasal dari getaran partikel bermuatan yang menimbulkan perubahan medan magnetik dan medan listrik. Dalam makalah ini, akan dibahas tentang gelombang pada tali, deskripsi gelombang, gelombang pada permukaan air, gerak medium pada gelombang air, gelombang bunyi, dan gelombang elektromagnetik.
  4. 4. BAB II PEMBAHASAN A. Deskripsi Gelombang Gelombang merupakan suatu getaran (gangguan) yang merambat. Sedangkan getaran itu sendiri merupakan gerakan bolak-balik dalam suatu interval waktu tertentu. Gelombang berbeda dengan materi. Selama perambatannya (selama menjalar), gelombang hanya memindahkan energi, sementara materi selama berpindah selalu memindahkan massa dan energinya. Misalnya saja kita meletakkan sebuah gabus di permukaan air yang datar, kemudian sebuah batu dijatuhkan tidak jauh dari gabus itu. Batu jatuh di permukaan air berperan sebagai pengganggu (pemberi usikan) sehingga munculah gelombang permukaan air yang merambat menjauhi tempat usikan itu. Gelombang yang merambat itu hanya memindahkan energi saja tanpa menggeser medium gelombangnya, yaitu air. Hal itu dibuktikan, gabus yang semula diam kemudian bergerak naik-turun, namun tidak hanyut. Berdasarkan medium rambatnya, gelombang terbagi atas gelombang mekanis dan gelombang elektromagnetik. Gelombang elektromagnetik merupakan gelombang yang dapat merambat baik melalui media maupun tanpa media. Sedangkan gelombang mekanis ialah gelombang yang hanya dapat merambat melalui medium. Gelombang mekanis biasanya merambat melalui media elastis, seperti gas, zat padat, ataupun zat cair. Media elastis ialah suatu medium yang dapat mengalami deformasi. Gelombang mekanis ditimbulkan oleh adanya pergeseran energi dari sumber getaran dari kedudukan normalnya. Karena sifat elastis medium, maka gangguan tersebut akan ditransmisikan (dipindahkan) dari suatu lapis ke lapis berikutnya. Sebagai akibatnya, gangguan atau gelombang ini akan bergerak maju melalui medium tersebut, sedangkan medium itu sendiri tidak secara keseluruhan bersama-sama gerak gelombang tersebut, namun bagian medium tersebut hanya berosilasi di dalam jalan yang terbatas. Gelombang akan membuat objek bergerak, yang berarti gelombang memindahkan energi (tenaga) ke benda/objek. Setelah gangguan (gelombang) ini lewat, keadaan medium akan kembali ke keadaan semula seperti sebelum gangguan ini datang.
  5. 5. Berdasarkan arah getar terhadap arah rambatnya gelombang mekanik terbagi lagi menjadi gelombang transversal dan gelombnag longitudinal. Gelombang transversal merupakan gelombang yang arah getarnya tegak lurus dengan arah rambatnya. Sedangkan di dalam gelombang longitudinal, partikel medium bergetar di dalam arah yang sama seperti arah di dalam mana gelombang itu sendiri dijalarkan. Artinya gelombang longitudinal akan merambat searah (sejajar) dengan arah getarnya. Misalnya, sebuah tali horizontal dibuat berosilasi bolak-balik di sebuah ujung, maka sebuah gelombang transversal akan berjalan sepanjang tali tersebut. Gangguan bergerak sepanjang tali tetapi partikel-partikel tali bergetar di dalam arah yang tegak lurus kepada arah penjalaran gangguan. Sederhananya ialah terlihat ketika kita menggerakkan tali secara tegak lurus dari ujung tali sebelah kiri, maka akan tampak bahwa tali bergerak naik turun dalam arah yang tegak lurus dengan arah rambat gelombang ke kanan. Namun, jika gerak partikel yang mengangkut sebuah gelombang mekanis adalah bolak-balik sepanjang arah penjalaran, maka kita mempunyai sebuah gelombang longitudinal (longitudinal wave). Panjang satu gelombang yang selanjutnya disebut panjang gelombang (λ) pada gelombang longitudinal tersusun oleh satu renggangan dan satu rapatan, sedangkan pada gelombang transversal tersusun oleh satu bukit dan satu lembah. Misalnya, bila sebuah pegas vertikal di bawah tegangan dibuat berosilasi ke atas dan ke bawah di sebuah ujung, maka sebuag gelombang longitudinal berjalan sepanjang pegas tersebut, koil-koil tersebut bergetar bolak-balik di dalam arah di mana gangguan berjalan sepanjang pegas. Rapatan merupakan daerah di mana kumparan pegas saling mendekat. Renggangan merupakan daerah di mana kumparan pegas saling menjauhi. Contoh gelombang longitudinal ialah gelombang bunyi (yang akan dibahas pada sub bab berikutnya). Gelombang berjalan (merambat) memiliki kecepatan, frekuensi, periode, panjang gelombang, dan waktu tempuh. Frekuensi menyatakan banyaknya gelombang yang terjadi dalam satu detik. Satuan dari frekuensi adalah Hertz (Hz). 1 Hertz sama dengan 1 siklus per detik atau satu gelombang sempurna dalam satu detik. Periode adalah waktu yang diperlukan untuk membentuk saru gelombang sempurna, satuannya dalam detik (second). Periode ditentukan oleh sumber suara dan bukan oleh medium yang dilaluinya. Periode berbanding terbalik dengan frekuensi, periode akan meningkat atau bertambah bila frekuensi menurun.
  6. 6. P = 1/f Dimana : P = Periode gelombang (detik) f = frekuensi (Hz) Panjang gelombang menyatakan jarak satu siklus gelombang (jarak satu buah gelombang sempurna) dengan satuan meter. Jika pada gelombang transversal panjang gelombang berupa jarak dari suatu titik puncak ke pucak berikutnya (dari suatu lembah ke lembah berikutnya), namun pada gelombang longitudinal, panjang gelombang ialah jarak antara rapatan yang berurutan atau renggangan yang berurutan. Besarnya panjang gelombang dipengaruhi oleh cepat rambat gelombang pada medium dan frekuensi. Cepat rambat gelombang adalah kecepatan gelombang suara ketika berjalan menembus medium. Kecepatannya dipengaruhi oleh sifat dan kerapatan medium yang dilaluinya dan dinyatakan dalam meter per detik (m/detik). Pada medium yang sama cepat rabat gelombang akan sama walaupun frekuensinya berbeda. V = s/t dimana, s adalah jarak (m) dan t adalah waktu (detik). Namun, karena kita bicara dalam konteks gelombang, maka s akan digantikan dengan jarak tempuh gelombang (λ) dan t digantikan dengan periode (T), sehingga persamaan tersebut menjadi : V=λ/T Dimana : f = 1/T Maka : V= λ.f f = frekuensi gelombang (Hz) Contoh : 1. Saat hujan berlangsung, di langit terjadi kilat, kemudian setelah 10 sekon terdengar suara gemuruh. Jika kecepatan bunyi ditempat itu 340 m/s, berapakah jarak pendengar ke sumber bunyi ? Penyelesaian :
  7. 7. Dik : t = 10 sekon v = 340 m/s Dit : s = …..? Jawab : s = v.t = (340 m/s) x (10 s) = 3.400 meter Jadi, jarak pendengar ke sumber bunyi adalah 3.400 meter. 2. Gelombang bunyi merambat di udara dengan kecepatan 300 m/s. Jika panjang gelombangnya 25 cm, berapakah frekuensi gelombang tersebut ? Penyelesaian : Dik : v = 300 m/s λ = 25 cm = 0,25 cm Dit : f = …..? Jawab : v = λ.f 300 m/s f =v/λ = 0,25 m . f = 1.200 Hz Jadi, frekuensi gelombang tersebut adalah 1.200 Hz. B. Gelombang pada Tali Energi dapat ditransfer dari satu titik ke titik yang lain dengan cara yang berbeda– beda. Cara yang paling mungkin untuk mengirimkan objek dari suatu titik ke titik yang lain dengan kcepatan V. Energi yang dibawa oleh objek adalah energi kinetic EK= ½ m v2 dimana m adalah massa Misal ketika bubuk mesiu terbakar didalam pistol, sebagian energi dilepaskan diubah kedalam energi kinetic peluru. Peluru membawa energi ini ke target, terjadi transfer energi dari bubuk mesiu ke target. Transfer energi selalu dibarengi dengan transfer massa. Pertanyaannya apakah mungkin mentransfer energi tanpa mentransfer massa???. Pada awalnya hal ini terlihat tidak mungkin karena sebagian orang berpikir energi yang dibawa
  8. 8. objek yang bergerak berasal dari objek itu sendiri, jadi transfer energi yang terjadi, energinya berasal dari objek itu sendiri. Walaupun begitu ternyata mudah untuk mendemostrasikan suatu fenomena transfer energi tanpa dibarengi transfer massa. Hal ini dapat dilihat pada gelombang pada tali. Penggambaran konstruksi gelombang pada tali diperlihatkan pada gambar 2.1. Titik ujung B disepanjang kawat yang menempel pada tiang penyangga, titik unujg lainnya A dipegang oleh siswa. Siswa memberi gaya yang menyebabkan pulsa yang bergerak dengan konstan sepanjang tali, ketika pulsa sampai ketitik ujung B pulsa itu menumbuk tiang penyangga kemudian terpental dan berbalik arah menuju titik ujung A. Untuk menunjukkan bahwa pulsa itu membawa energi dalam perambatannnya, maka dibuat onstruksi sebagai berikut titik ujung B disambungkan pada tuas, katrol dan beban seperti digambarkan pada gambar 2.1. Pada kasus ini ketika pulsa dari titik A dirambatkan sampai pada titik B maka beban yang tadinya berada dalam keadaan seimbang bergerak naik, hal ini membuktikan bahwa pulsa membawa kerja/energi. Kerja energi pada titik B ternyata sama dengan titik A hal ini membuktikan bahwa energi tersebut ditansfer tanpa adanya transfer massa. Gambar 2.1 Gangguan atau pulsa yang merambat sepanjang tali tersebut dinamaka gelombang. Jika titik A digerakkan dengtan konstan maka akan terjadi osilasi konstan yang menggerakkan beban.
  9. 9. Gambar 2.2 Gelombang dalam medium yang menyebar dengan kecepatan konstan. Pada contoh sebelumnya etali adalah medium, dan gelombang yang dipindahkan dari suatu titik (titik keseimbangan) ke titik lain pada tali . Hal yang sangat penting untuk mengetahui bahwa setiap medium memiliki konfigurasi keseimbangan, dimana semua titik pada medium tersebut dalam keadaan seimbang. Memperlihatkan konfigurasi equilibrium (keseimbangan) dari tali yang direntangkan . Garis penunjuk digambar melalui konfigurasi ini sehinnga titik pada tali dapat diketahui harganya dari pososi equilibrium. Untuk lebih tepatnya titi B terletak 3 cm dari titik A sebagai equilibrium. menunjukkan gelombang yang merambat pada tali. Titik B terletak 0.7 dari titik equilibrium jika diukur menggunakan sumbu y dan terletak pada 3cm dari titik equilibrium jika diukur dari sumbu x. perpindahan ini menunjukkan seberapa besar gangguan yang diberikan pada medium pada titik ini. Catatan beberapa titik pada tali hanya bergerak keatas dan kebawah dimana gangguan itu sendiri bergerak dengan kecepatan konstan sepanjang tali. Kecepatan ini tidak selalu sama seperti kecepatan bergerak keatas dan kebawah titik particular pada tali. Faktanya kecepatan gerakan keatas dan kebawah tidak semuanya konstan. Contoh soal : Seutas tali yang ditegangkan dengan gaya 5 N dan salah satu ujungnya digetarkan dengan frekuensi 40 Hz terbentuk gelombang sebanyak 5 buah. Massa per satuan panjang tali 0,05
  10. 10. gr. Jika panjang tali 4 m, hitunglah cepat rambat gelombang pada tali tersebut dan massa tali tersebut ! Penyelesaian : Diketahui : l = 4 m, F = 5 N, f = 40 Hz, n=5 Ditanya : a.) V = ..? b.)m = ..? Jawab : a. λ = V f λ= 4 5 V = λ.f = 4/5.40 = 32 m/s b. m= l. µ = 4. 0,05.10 3 = 0,0002 kg/m C. Gelombang pada permukaan Air 1. Gelombang Laut yang dibangkitkan oleh Angin Pada tahun 1779, Benyamin franklin megatakan, “Udara yang bergerak yaitu angin, melewati permukaan yang halus, akan mengganggu permukaan, dan menjadikan permukaan tersebut bergelombang, jika angina bertiup terus, maka menjadi elemen gelombang”. Dengan kata lain, jika dua lapisan fluida yang mempunyai perbedaan kecepatan bertemu, maka akan ada tegangan friksi diantara keduanya, maka akan ada transfer energi. Di permukaan laut, kebanyakan energi yang ditransfer merupakan hasil dari gelombang, namun dengan proporsi yang kecil merupakan hasil dari arus yang dibangkitkan oleh angin. Pada tahun 1925 Harold Jeffrey S. menganggap gelombang memperoleh energi dari angin karena perbedaan tekanan yang disebabkan efek dari puncak gelombang. (Gambar 3) Walaupun
  11. 11. hipotesa dari Jeffrey gagal menjelaskan bentuk gelombang yang sangat kecil, tapi berlaku jika : 1. Kecepatan angin lebih besar dari kecepatan gelombang. 2. Kecepatan angin melebihi 1 m/s 3. Gelombang cukup curam untuk memberikan efek berlindung /naungan. Secara empiris, dapat ditunjukkan bahwa efek naungan akan maksimum jika kecepatan angin diperkirakan tiga kalilebih besar dari kecepatan gelombang. Di laut yang terbuka, gelombang yang dibangkitkan oleh angina mempunyai kecuraman (H/L) sekitar 0,03 – 0,06. Secara umum, semakin besar perbedaan kecepatan dan gelombang, semakin curam gelombangnya. Namun seperti yang kita lihat kemudian, kecepatan gelombang di laut dalam tidak ada hubungannya dengan kecuraman gelombang, tetapi panjang gelombangnya, semakin besar panjang gelombang, semakin cepat gelombang berjalan. Gambar 3. Model pembentukan gelombang Jeffrey Perhatian urutan kejadian jika, setelah cuaca tenang. Angin mulai bertiup, sampai bertiup kencang untuk beberapa waktu. Petumbuhan gelombang yang tidak signifikan terjadi jika kecepatan angin melebihi 1 m/s. kemudian gelombang curam yang kecil akan terbentuk dengan meningkatnya kecepatan angin. Bahkan sampai angin mencapai kecepatan yang konstan, gelombang terus tumbuh dengan kenaikan yang cepat sampai mencapai ukuran dan panjang gelombang (dan kemudian kecepatan) yang sebanding dengan 1/3 kecepatan angin. Dibawah posisi ini, gelombang terus meningkat ukurannya, panjang gelombang dan kecepatannya, tetapi dengan laju yang berkurang. Selanjutnya mungkin diharapkan gelombang tumbuh terus sampai kecepatan yang sama dengan kecepatan angin, namun
  12. 12. dalam prakteknya pertumbuhan gelombang berhenti pada saat kecepatan gelombang masih dibawah kecepatan angin, hal ini karena : 1. Beberapa energi angin ditransferkan ke permukaan laut melalui gaya tangensial, yang kemudian menghasilkan arus permukaan 2. Beberapa energi angin didisipasikan/dikurangi oleh gesekan. 3. Energi hilang dari gelombang lebih besar sebagai hasil dari While Chapping yaitu pecahnya puncak gelombang karena dibawa kedepan oleh angin yang lebih cepat dari perjalanan gelombang itu sendiri. Banyak pengurangan/disipasi energi selama while Chapping dikonversikan menjadi momentum air, memperkuat arus permukaan yang diawali oleh proses 1 diatas. 2. Tinggi Gelombang dan Kecuraman Gelombang Tinggi gelombang dipengaruhi oleh komponen-komponen gelombang, yaitu perbedaan frekuensi dan amplitudo. Dalam teori, jika tinggi dan frekuensi gelombang diketahui, adalah sangat memungkinkan untuk memprediksi secara akurat tinggi dan frekuensi gelombang terbesar. Dalam prakteknya hal ini tidak mungkin. Gambar 4 menggambarkan kisaran tinggi gelombang yang terjadi dalam waktu yang pendek pada suatu lokasi – tidak ada pola yang jelas untuk variasi tinggi gelombang. Gambar 4. Rekaman gelombang pada satu titik Untuk aplikasi penelitian gelombang, diharuskan memilih sebuah tinggi gelombang yang merupakan karakteristik dari kondisi laut. Yang digunakan oleh para ahli oseanografi adalah tinggi gelombang signifikan atau H1/3 , yaitu tinggi gelombang rata-rata dari 1/3 tinggi
  13. 13. gelombang yang tertinggi dari semua gelombang yang terjadi dalam perioda waktu tertentu. Dalam pencatatan gelombang, terdapat juga tinnggi gelombang maksimum , Hmax . Prediksi Hmax untuk perioda waktu tertentu merupakan harga yang penting dalam desain bangunan seperti halangan banjir, instalasi pelabuhan, dan flatform pengeboran. Untuk membangun bangunan ini tingkat keselamatan yang tinggi seharusnya tidak mahal, tetapi dengan perkiraan Hmax yang salah dapat menyebabkan konsekuensi yang tragis. Namun perlu diperhatikan kejadian yang acak dari Hmax . Gelombang dengan Hmax (25 th) akan terjadi 1 kali setiap 25 tahun. Ini tidak berari gelombang tersebut otomatis terjadi dalam 25 tahun sekali mungkin dengan perioda waktu yang lebih lama tidak terjadi gelombang tersebut. Jika kecepatan angin meningkat, maka H1/3 dalam fully developed sea meningkat. Hubungan antara kondisi laut, H1/3 dan kecepatan angina dinyatakan oleh skala Beaufort (Gambar 5). Skala Beaufort dapat dipergunakan untuk memperkirakan kecepatan angin laut, tetapi hal ini hanya valid untuk gelombang yang dibangkitkan oleh sistem cuaca lokal, dan dengan asumsi ada cukup waktu untuk keberadaan fully develoved sea. Tinggi gelombang absolut kurang penting untuk para pelaut dibandingkan kecuramannya (H/L). kebanyakan gelombang yang dibangkitkan oleh angin mempunyai kecuraman dalam orde 0,03 – 0,06. Gelombang yang lebih curam dari kisaran tersebut dapat menyebabkan masalah untuk kapal, tetapi untungnya kecuraman gelombang jarang melebihi 0,1. Secara umum kecuraman gelombang berkurang dengan meningkatnya panjang gelombang. Gelombang yang berombak pendek yang dibangkitkan dengan cepat oleh angin lokal yang keras biasanya tidak menyenangkan untuk kapal-kapal kecil karena gelombangnya curam walaupun tidak tinggi. Di laut terbuka gelombang yang sangat tinggi biasanya berjalan dengan sedikit gangguan karena panjang gelombang yang relatif panjang. D. Gelombang Bunyi a. Pengertian Bunyi Bunyi adalah salah satu gelombang, yaitu gelombang longitudinal. Gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah rambatnya sejajar atau berimpit dengan arah getarnya. Contoh gelombang longitudinal adalah gelombang pada slinki dan gelombang bunyi di udara. Dalam perambatannya gelombang bunyi berbentuk rapatan dan renggangan yang dibentuk oleh partikel-partikel perantara bunyi. Apabila gelombang bunyi merambat di
  14. 14. udara, perantaranya adalah partikel-partikel udara. Gelombang bunyi tidak dapat merambat di dalam ruang hampa udara karena dalam ruang udara tidak ada partikel-partikel udara. Bunyi sebagai gelombang mempunyai sifat-sifat sama dengan sifat-sifat dari gelombang yaitu : a. Dapat dipantulkan (refleksi) Bunyi dapat dipantulkan terjadi apabila bunyi mengenai permukaan benda yang keras, seperti permukaan dinding batu, semen, besi, kaca dan seng. Contoh : a) Suara kita yang terdengar lebih keras di dalam gua akibat dari pemantulan bunyi yang mengenai dinding gua. b) Suara kita di dalam gedung atau studio musik yang tidak menggunakan peredam suara c) Dapat dibiaskan (refiaksi) b. Refiaksi adalah pembelokan arah linatasan gelombang setelah melewati bidang batas antara dua medium yang berbeda. Contoh : Pada malam hari bunyi petir terdengar lebih keras daripada siang hari karena pembiasan gelombang bunyi c. Dapat dipadukan (interferensi) Seperti halnya interferensi cahaya, interferensi bunyi juga memerlukan dua sumber bunyi yang koheren. Contoh : Dua pengeras suara yang dihubungkan pada sebuah generator sinyal (alat pembangkit frekuensi audio) dapat berfungsi sebagai dua sumber bunyi yang koheren. d. Dapat dilenturkan (difraksi) Difraksi adalah peristiwa pelenturan gelombang bunyi ketika melewati suatu celah sempit. Contoh : Kita dapat mendengar suara orang diruangan berbeda dan tertutup, karena bunyi melewati celah-celah sempit yang bisa dilewati bunyi. b. Sumber Bunyi Sumber bunyi adalah semua benda yang bergetar dan menghasilkan suara merambat melalui medium atau zat perantara sampai ketelinga. Bunyi dihasilkan oleh benda yang
  15. 15. bergetar. Hal-hal yang membuktikan bahwa bunyi dihasilkan oleh benda yang bergetar adalah : 1. Ujung penggaris yang digetarkan menimbulkan bunyi. 2. Pada saat berteriak, jika leher kita dipegangi akan terasa bergetar. 3. Dawai gitar yang dipetik akan bergetar dan menimbulkan bunyi. 4. Kulit pada bedug atau gendang saat dipukul tampak bergetar. Bunyi terjadi jika terpenuhi tiga syarat, yaitu : Sumber Bunyi Benda-benda yang dapat menghasilkan bunyi disebut sumber bunyi. Contoh sumber bunyi adalah berbagai alat musik, seperti gitar, biola, piano, drum, terompet dan seruling. Zat Perantara (Medium) Gelombang bunyi merupakan gelombang longitudinal yang tidak tampak. Bunyi hanya dapat merambat melalui medium perantara. Contohnya udara, air, dan kayu. Tanpa medium perantara bunyi tidak dapat merambat sehingga tidak akan terdengar. Berdasarkan penelitian, zat padat merupakan medium perambatan bunyi yang paling baik dibandingkan zat cair dan gas. Pendengar Bunyi dapat didengar apabila ada pendengar. Manusia dilengkapi indra pendengar, yaitu telinga sebagai alat pendengar. Getaran yang berasal dari benda-benda yang bergetar, sampai ke telinga kita pada umumnya melalui udara dalam bentuk gelombang. Karena gelombang yang dapat berada di udara hanya gelombang longitudinal, maka bunyi merambat melalui udara selalu dalam bentuk gelombang longitudinal. Kita perlu ingat bahwa gelombang longitudinal adalah perapatan dan perenggangan yang dapat merambat melalui ketiga wujud zat yaitu : wujud padat, cair dan gas. Ada tiga aspek dari bunyi sebagai berikut : a. Bunyi dihasilkan oleh suatu sumber seperti gelombang yang lain, sumber bunyi adalah benda yang bergetar. b. Energi dipindahkan dan sumber bunyi dalam bentuk gelombang longitudinal. c. Bunyi dideteksi (dikenal) oleh telinga atau suatu instrumen cepat rambat gelombang bunyi di udara dipengaruhi oleh suhu dan massa jenis zat. c. Frekuensi Bunyi
  16. 16. Berdasarkan frekuensinya, bunyi dapat digolongkan menjadi tiga, yaitu : 1. Infrasonik, adalah bunyi yang frekuensinya di bawah 20 Hz. 2. Audiosonik, adalah bunyi yang frekuensinya antara 20 – 20.000 Hz. 3. Ultrasonik, adalah bunyi yang frekuensinya di atas 20.000 Hz. Telinga manusia mempunyai batas pendengaran. Bunyi yang dapat didengar manusia adalah bunyi dengan frekuensi 20 Hz sampai 20.000 Hz, yaitu audiosonik. Infrasonik dan ultrasonik tidak dapat didengar oleh manusia. Infrasonik dapat didengar anjing, jangkrik, angsa, dan kuda. Ultrasonik dapat didengar oleh kelelawar dan lumba-lumba. Adapun kegunaan gelombang ultrasonik adalah sebagai berikut : a. Kelelawar Gelombang ultrasonik yang dipancarkan oleh kelelawar mengetahui jarak suatu benda terhadap dirinya berdasarkan selang waktu yang diperlukan oleh gelombang pancar untuk kembali ke kelelawar. Itulah sebabnya kelelawar yang terbang malam tidak pernah menabrak benda-benda yang ada disekitarnya. b. Mengukur kedalaman laut atau kedalaman gua Teknik pantulan pulsa ultrasonik dapat dimanfaatkan untuk mengukur kedalaman laut di bawah kapal. Pulsa ultrasonik dipancarkan dan pantulan pulsa ultrasonik diterima oleh alat atau instrumen yang disebut Fathometer. Ketika pulsa ultrasonik dipancarkan oleh Fathometer mengenai dasar laut, maka pulsa ultrasonik dipantulkan dan diterima kembali oleh Fathometer. d. Bentuk gelombang Untuk menyederhanakan teori gelombang permukaan, diasumsikan bentuk gelombang adalah sinusoidal yang dinyatakan oleh kurva pada 6. asumsi ini menyatakan perpindahan gelombang (η) sebagai gerakan harmonik sederhana yaitu variasi putaran dalan level air yang disebabkan oleh lintasan gelombang. Gambar 6. menunjukkan bagaimana variasi perpindahan gelombang terhadap waktu pada titik tertentu. Sebelum penentuan perpindahan, terlebih dahulu kita mengingat kembali hubungan antara perioda dan frekuensi.
  17. 17. Gambar 6. Perpindahan Gelombang ideal pada titik yang tetap (Sumber : The Open University, 2004). Kurva yang ditunjukkan dalam Gambar 6 adalah sinusoidal. Namun kebanyakn gelombang yang dibangkitkan oleh angin bukanlah bentuk sinusoidal sederhana. Semakin curam gelombang semakin jauh dari kurva sinus-nya. Gelombang yang sangat curam menyerupai kurva trochcoidal yang digambarkan dalam Gambar 7. Gambar 7. Profil vertical dua gelombang trochoidal (Sumber : The Open University, 2004). e. Gerakan Partikel Air Partikel air di laut dalam bergerak dalam bentuk hampir lingkaran. Di puncak gelombang, partikel bergerak dalam arah yang sama dengan penjalaran gelombang, dan di lembah bergerak dalam arah yang berlawanan. Di permukaan, diameter orbital berkaitan dengan tinggi bertambahnya kedalaman hingga kedalaman air sama dengan ½ panjang gelombang dan diameter orbital diabaikan dan tidak ada perpindahan partikel air Gambar 8. (a)
  18. 18. (b) Gambar 8. Gerakan partikel dalam gelombang perairan (a ) Laut dalam (b) Laut dangkal Gerakan partikel air alami di dalam gelombang merupakan aplikasi praktis yang penting. Misalnya, air bawah laut hanya mempunyai kedalaman 150 m untuk menghindari efek dari badai laut dan pengetahuan dari penurunan secara eksponensial gelombang terhadap kedalaman merupakan implikasi untuk desain pemboran minyak terapung. Rambatan bunyi adalah ramabatan gelombang, sedangkan rambatan gelombang adalah salah satu bentuk rambatan energi. Makin besar energi bunyi yang diterima makin nyaring suara yang kita dengar. Yang dimaksud dengan intensitas bunyi ialah : Besar energi bunyi tiap satuan waktu tiap satuan luas yang datang tegak lurus. Dapat dirumuskan sebagai : I P A I = Intensitas bunyi dalam watt/m2 atau watt/cm2 A = Luas bidang bola dalam m2 atau cm2 P = Daya bunyi dalam J/det atau watt. Bila S merupakan sumber bunyi yang berdaya P watt dan energi bunyi merambat ke segala arah sama rata, Intensitas bunyi di titik yang jaraknya R dari S adalah : I P 4 R2
  19. 19. 1 1 : 2 2 R1 R2 I1 : I 2 Kesimpulan : Intensitas bunyi berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya. Intensitas bunyi terkecil yang masi merangsang pendengaran disebut harga ambang pendengaran, besarnya 10-12 watt/m2. Intensitas bunyi terbesar yang masih dapat didengar tanpa menimbulkan rasa sakit pada telinga sebesar 1 watt/m2. Logaritma perbandingan intensitas bunyi dengan harga ambang pendengaran disebut Taraf Intensitas Bunyi. T I log I I0 TI taraf intensitas bunyi dalam : Bel. I adalah intensitas bunyi. Io adalah harga ambang pendengaran. Bila satuan TI dalam Decibel ( dB ) hubungan di atas menjadi : T I log I I0 1 Bel = 10 dB. E. Gelombang Elektromagnetik 1. Pengertian Gelombang Elektromagnetik Gelombang Elektromagnetik adalah Perpaduan getaran medan listrik dan medan magnetik yang bergetar secara sinusoidal dengan arah getar tegak lurus dengan arah rambatan dan merambat tanpa memerluakan medium perantara. 2. Spektrum Gelombang Elektromagnetik Sifat-sifat gelombang elektromagnetik di antaranya dapat dijelaskan seperti berikut :
  20. 20. 1. Gelombang elektromagnetik tidak membutuhkan medium dalam merambat. Dari sifat inilah dapat dijelaskan mengapa gelombang elektromagnetik dapat merambat dalam suatu medium maupun di ruang hampa. 2. Gelombang elektromagnetik tidak dibelokkan oleh medan listrik maupun medan magnet. Sifat ini juga dapat membuktikan bahwa gelombang elektromagnetik tidak bermassa dan tidak bermuatan karena medan magnet dan medan listrik hanya mempengaruhi partikel yang bermuatan. 3. Gelombang elektromagnetik termasuk gelombang tranversal. Seperti halnya gelombang tranversal lainnya, maka gelombang elektromagnetik akan memiliki sifatsifat sebagai berikut : a. dapat mengalami pemantulan (refleksi) b. dapat mengalami pembiasan (refraksi) c. dapat mengalami interferensi (gabungan atau superposisi) d. dapat mengalami difraksi (pelenturan) e. dapat mengalami polarisasi 4. Semua spektrum gelombang elektromagnetik memiliki kecepatan yang sama dan hanya tergantung pada mediumnya. Dalam hukumnya, Maxwell menemukan bahwa kecepatan gelombang elektromagnetik sama dengan kecepatan cahaya dan memenuhi persamaan berikut. c= μ0. ε0 (1.1) μ0 = permeabilitas vakum × Ns²/C² ε0 = permitivitas vakum 8,85 × C² /Nm² Seperti gelombang secara umum, kecepatan rambat gelombang ( c ) elektromagnetik juga memenuhi hubungan berikut. c=λf (1.2) c = cepat rambat gelombang elektromagnetik di ruang hampa (udara) = 3 x m/s
  21. 21. λ = panjang gelombang (m) f = frekuensi (Hz) Spektrum Gelombang Elektromagnetik, antara lain : 1) Sinar Gamma Dalam spektrumnya, sinar gamma menempati tingkatan dengan frekuensi terbesar yaitu Herz. Frekuensi yang tinggi berarti panjang gelombang sinar gamma pendek, karena frekuensi berbanding terbalik dengan panjang gelombang yang berkisar kurang dari 10 pm ( m) Sifat yang dimiliki sinar gamma adalah energi yang besar sehingga daya tembusnya sangat kuat. Sinar gamma ditemukan dari radiasi inti-inti atom tidak stabil yang merupakan pancaran zat radioaktif. Untuk Mendeteksi adanya sinar gamma dapat dipergunakan peralatan Geiger-Muller Jika terjadi ledakan nuklir, maka akan memunculkan Sinar Gamma yang sangat tinggi, sehingga dapat membunuh sel hidup. Manfaat Sinar Gamma yaitu : 1. Sinar gamma dapat digunakan sebagai sistem perunut aliran suatu fluida ( misalnya aliran PDAM ). Tujuannya untuk mendeteksi adanya kebocoran pipa. Jika zat radioaktif di bawah ambang batas bahaya dialirkan dalam fluida maka saat terjadi kebocoran maka radiasi Sinar gamma akan dapat dideteksi. 2. Sinar gamma banyak digunakan sebagai bahan sterilisasi bahan makanan kaleng dan pendeteksi keretakan batang baja. Jika massa berlakunya masih aman maka tidak usah terlalu kawatir dengan kebersihannya. Kuman atau bateri penyebab penyakitnya telah
  22. 22. disterilisasi dengan Sinar gamma. Selain itu, sinar gamma dapat digunakan untuk melihat kerusakan pada logam 3. Sinar gamma banyak dimanfaatkan dalam bidang kedokteran, diantaranya untuk mengobati penyakit kanker dan mensterilkan peralatan rumah sakit. Selain itu, sinar gamma dapat digunakan untuk melihat kerusakan pada logam. 2) Sinar X Urutan kedua gelombang yang frekuensinya besar adalah Sinar X. Frekuensi Sinar X memiliki rentang frekuensi Hz – Hz. Panjang Gelombang Sinar X adalah sampai meter Sinar X pertama kali ditemukan oleh Wilhem Conrad Rontgen pada tahun 1895 sehingga sering di sebut juga sinar Rontgen. Sumber sinar X yang utama adalah dari radiasi tumbukan elektron berkecepatan tinggi pada atom-atom berat seperti timbal (Pb).Dengan berada pada rentang frekuensinya sinar X juga memiliki daya tembus besar. Manfaat Sinar X antara lain : 1. Bidang Kedokteran, Sinar X dapat dimanfaatkan dalam bidang radiologi yaitu mendeteksi organ-organ tubuh seperti tulang, jantung, paru-paru, ginjal, dan organ lainnya. Pemanfaatan inilah yang kita kenal foto Rontgen.. 2. bidang Industri, dimanfaatkan untuk menganalisis struktur kristal. 3) Sinar Ultraviolet / Sinar Ultra Ungu Sinar Ultraviolet atau sinar Ultra Ungu merupakan gelombang elektromagnetik yang memiliki frekuensi di atas sinar tampak (sinar ungu) dan di bawah Sinar X. Rentang frekuensi adalah antara – Hz Panjang Gelombang sinar Ultraviolet adalah 0,01 sampai 10 nm Sinar ini selain dihasilkan oleh radiasi matahari, juga dapat dihasilkan dari tabung lucutan. Pada tabung lucutan dapat terjadi penembakan elektron pada atom-atom seperti
  23. 23. gas Hidrogen, gas Neon, dan gas-gas mulia yang lain. Contoh yang sering kalian lihat adalah lampu TL (tabung lampu). Namun untuk lampu yang digunakan untuk penerangan telah dirancang dengan pancaran sinar Ultraviolet yang minimum. Terpapar sinar ultraviolet sangat lama menyebabkan kanker kulit Manfaat Sinar Ultraviolet antara lain : 1. Sinar Ultraviolet dapat digunakan dalam teknik spektroskopi yaitu untuk mengetahui kandungan unsur-unsur pada suatu bahan. 2. Dalam perkembangannya sinar Ultraviolet diketahui dapat mempengaruhi kecepatan pertumbuhan sel, dapat digunakan untuk memicu perkembangan ternak seperti sapi dan babi. 3. Sinar ultraviolet dari matahari dalam kadar tertentu dapat merangsang. badan Anda menghasilkan vitamin D . 4. Secara khusus, sinar ultra violet juga dapat diaplikasikan untuk membunuh kuman. 5. Bidang Perbankan, dimanfaatkan untuk memeriksa apakah tanda tangan Anda di slip penarikan uang sama dengan tanda tangan dalam buku tabungan. 4) Sinar Tampak atau Cahaya Cahaya tampak memiliki rentang yang pendek yaitu dengan panjang gelombang cm cm atau frekuensi 3 x Hz -Hz. Sesuai dengan spektrum yang cahaya tampak ada tujuh warna. Jika diurutkan dari frekuensi terbesar (panjang gelombang terkecil) adalah ungu, nilla, biru, hijau, kuning, jingga dan merah. Tabel Panjang Gelombang Sinar Tampak Spektrum Warna Panjang Gelombang Frekuensi (x Hz) Merah 620 – 780 4,82 – 4,60 Jingga 590 – 620 5,03 – 4,82
  24. 24. Kuning 570 – 597 5,20 – 5,03 Hijau 492 – 577 6,10 – 5,20 Biru 455 – 495 6,59 – 6,10 Ungu 390 – 455 7,69 – 6,59 tampak atau cahaya merupakan gelombang elektromagnetik yang dapat dilihat dan sangat membantu dalam penglihatan. Contoh Sinar Tampak yaitu Pelangi Manfaat Sinar Tampak yaitu Membantu penglihatan manusia. Juga dimanfaatkan untuk sebagai penerangan, sinar tampak digunakan juga pada tempat-tempat hiburan, rumah sakit, industri, dan telekomunikasi. 5) Sinar Inflamerah Sinar infra merah mempunyai frekuensi antara sampai Hz. Panjang gelombangnya lebih panjang/besar dari pada sinar tampak, yaitu sampai meter Frekuensi gelombang ini dihasilkan oleh getaran-getaran elektron pada suatu atom atau bahan yang dapat memancarkan gelombang elektromagnetik pada frekuensi khas. Manfaat Sinar Inframerah, antara lain : 1. Di bidang kedokteran, radiasi inframerah diaplikasikan sebagai terapi medis seperti penyembuhan penyakit encok dan terapi saraf. Sirkulasi darah dalam tubuh Anda dapat terlihat dengan menggunakan bantuan sinar inframerah 2. Pada bidang militer, dibuat teleskop inframerah yang digunakan melihat di tempat yang gelap atau berkabut. Hal ini mungkin karena sinar infra merah tidak banyak dihamburkan oleh partikel udara. Selain itu, sinar infra merah dibidang militer dimanfaatkan satelit untuk memotret permukaan bumi meskipun terhalang oleh kabut atau awan. Misalkan, Seorang tentara yang sedang berperang dapat melihat musuhnya
  25. 25. dalam kegelapan dengan bantuan kacamata inframerah yang dapat melihat hawa panas dari seseorang. Dengan menggunakan kacamata ini dengan sangat mudah seseorang dapat ditemukan dalam ruangan gelap. 3. Di bidang elektronika, infra merah dimanfaatkan pada remote kontrol peralatan elektronik seperti TV dan VCD. Unit kontrol berkomunikasi dengan peralatan elektronik melalui reaksi yang dihasilkan oleh dioda pancar cahaya (LED) 6) Gelombang Mikro Gelombang mikro disebut juga sebagai gelombang radio super high frequency. merupakan gelombang elektromagnetik dengan frekuensi sekitar Hz. Panjang gelombangnya kira-kira 3 mm. Gelombang mikro dihasilkan olehperalatan elektronik khusus, misalnya dalam tabung Klystron Gelombang mikro dihasilkan oleh rangkaian elektronik yang disebut osilator. Gelombang mikro ini dimanfaatkan pada pesawat radar (radio detection and ranging). Gelombang radar diaplikasikan untuk mendeteksi suatu objek, memandu pendaratan pesawat terbang, membantu pengamatan di kapal laut dan pesawat terbang pada malam hari atau cuaca kabut, serta untuk menentukan arah dan posisi yang tepat.Selain itu, Gelombang ini dimanfaatkan dalam alat microwave, dan analisis struktur molekul dan atomik. Di pangkalan udara, radar digunakan untuk mendeteksi dan memandu pesawat terbang untuk mendarat dalam keadaan cuaca buruk. Antena radar memiliki dua fungsi, yaitu sebagai pemancar gelombang dan penerima gelombang. Gelombang mikro yang dipancarkan dilakukan secara terarah dalam bentuk pulsa. Ketika pulsa dipancarkan dan mengenai suatu benda, seperti pesawat atau roket pulsa akan dipantulkan dan diterima oleh antena penerima, biasanya ditampilkan dalam osiloskop. 7) Gelombang Radio Gelombang radio mempunyai frekuensi antara Hz sampai Hz.
  26. 26. Gelombang ini diaplikasikan sebagai alat komunikasi, sebagai pembawa informasi dari satu tempat ke tempat lain. Gelombang radio banyak digunakan, terutama dalam bidang telekomunikasi, seperti handphone, televisi, dan radio. Di antara spektrum gelombang elektromagnetik, gelombang radio termasuk ke dalam spektrum yang memiliki panjang gelombang terbesar dan memiliki frekuensi paling kecil. Gelombang radio dihasilkan oleh elektron pada kawat penghantar yang menimbulkan arus bolak-balik pada kawat. Kenyataannya arus bolak-balik yang terdapat pada kawat ini, dihasilkan oleh gelombang elektromagnetik. BAB III PENUTUP A. KESIMPULAN Adapun kesimpulan yang dapat kami ambil dari makalah ini adalah sebagai berikut : 1. Gelombang merupakan suatu getaran (gangguan) yang merambat. Sedangkan getaran itu sendiri merupakan gerakan bolak-balik dalam suatu interval waktu tertentu. 2. Perambatannya (selama menjalar), gelombang hanya memindahkan energi, sementara materi selama berpindah selalu memindahkan massa dan energinya.
  27. 27. 3. Beberapa titik pada tali hanya bergerak keatas dan kebawah dimana gangguan itu sendiri bergerak dengan kecepatan konstan sepanjang tali. Kecepatan ini tidak selalu sama seperti kecepatan bergerak keatas dan kebawah titik particular pada tali. Faktanya kecepatan gerakan keatas dan kebawah tidak semuanya konstan. 4. Gelombang bunyi merupakan gelombang mekanik longitudinal yang artinya gelombang bunyi membutuhka medium untuk merambat secara sejajar getarannya. 5. Gelobambang paling baik merambat pada medium padat dan paling buruk pada medium gas. Cepat rambat ini dipengaruhi oleh kerapatan medium-medium tersebut. 6. Cepat rambat bunyi di laut (medium cair) dipengaruhi oleh suhu, salinitas, tekanan dan kedalaman, serta densitas atau kerapatan. 7. Secara umum, kecepatan gelombang ditentukan oleh panjang gelombang dan frekuensinya atau jarak tempuh dan waktu (v = λ.f). Dalam zat cair, kecepatan ini dipengaruhi oleh modulus axial dan densitas. 8. Gelombang Elektromagnetik adalah Perpaduan getaran medan listrik dan medan magnetik yang bergetar secara sinusoidal dengan arah getar tegak lurus dengan arah rambatan dan merambat tanpa memerluakan medium perantara. B. SARAN Dalam pembuatan makalah ini, kami berusaha semaksimal mungkin agar makalah yang kami buat ini dapat bermanfaat bagi siapa saja yang membacanya. Tapi kami menyadari bahwa makalah ini sangat jauh dari sempurna, banyak kekurangan-kekurangan yang melekat dalam makalah ini. Oleh karena itu, kritik dansaan dari pembaca semua sangat kami harapkan untuk evaluasi demi tercapainya makalah yang lebih baik. DAFTAR PUSTAKA Kanginan, Marthen. 2006. IPA FISIKA UNTUK SMP KELAS VIII. Jakarta : Erlangga Yahya, Iwan. 2005. Pengantar Akustik. Surakarta : UNS Adiwarsito. 2009. Gelombang Bunyi. http://www.adiwarsito.files.wordpress.com. Diakses tanggal 20/02/2012/pukul 21.00 WIB Anonim. 2009. Cepat Rambat Gelombang Bunyi. http://www.crayonpedia.org. Diakses tanggal 20/02/2012/pukul 20.00 WIB
  28. 28. Anonim. 2011. Cepat Rambat Gelombang. http://www.blogger.com. Diakses tanggal 20/02/2012/ pukul 21.00 WIB Anonim. 2012. Gelombang Bunyi. http://id.wikipedia.org/wiki/bunyi. Diakses tanggal 20/02/2012/pukul 20.00 WIB Kurniawati. 2011. Cepat Rambat Gelombang Bunyi. http://blog.unnes.ac.id. Diakses tanggal 20/02/2012/pukul 19.35 WIB Pusat Kajian Radiografi dan Imajing. 2010. Gelombang Bunyi. http://puskaradim.blogspot.com. Diakses tanggal 20/02/2012/ pukul 21.00 WIB Ramawijaya dan Shifa Dwi Fitriani. 2012. UNPAD : Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan Sari, Eka Mulya. 2010. Kecepatan Gelombang Pada Medium http://tugasfisikaeka.bolg.com. Diakses tanggal 21/02/2012/pukul 21.00 WIB Cair.

×