Dokumen tersebut membahas tentang energi gelombang dan sifat-sifatnya. Gelombang dapat bergerak dan memindahkan energi dari satu tempat ke tempat lain. Terdapat beberapa jenis gelombang berdasarkan sumbernya dan arah gerak. Gelombang juga memiliki besaran seperti frekuensi, periode, panjang gelombang, dan kecepatan rambat. Gelombang dapat memiliki dan memindahkan energi sesuai dengan amplitudonya.

1. ENERGI GELOMBANG
Slamet Harjono
NIM 1370 8259 020
Mata Kuliah Fisika
Dosen Prof. Dr. JUMADI
PSN IPA 2
Universitas Negeri Yogyakarta 2014

2. GELOMBANG
 Gelombang adalah peristiwa merambatnya
energi akibat getaran lokal partikel atau benda.

3. JENIS GELOMBANG MENURUT
SUMBERNYA
 Gelombang mekanik adalah gelombang yang
dalam perambatannya memerlukan medium.
 Gelombang elektromagnetik adalah gelombang
yang dalam perambatannya tidak memerlukan
medium.

4. JENIS GELOMBANG BERDASAR
ARAH GETAR DAN RAMBATANNYA
 Gelombang Tranversal: gelombang yang arah
rambat tegak lurus pada arah getarnya.
Contohnya gelombang air, tali dan cahaya.
 Gelombang Longitudinal: gelombang yang arah
rambat dan arah getarnya sejajar. Contohnya
gelombang pegas dan bunyi.

5. JENIS GELOMBANG BERDASAR
AMPLITUDONYA
 Gelombang yang amplitudonya tetap yaitu
gelombang berjalan.
 Gelombang yang amplitudonya berubah sesuai
posisinya yaitu gelombang stasioner.

6. BESARAN PADA GELOMBANG
 Gelombang sebagai rambatan energi getaran
memiliki besaran-besaran yang sama dengan
getaran dan ada beberapa tambahan.
 Frekuensi gelombang adalah banyaknya
gelombang yang terjadi tiap detik.
 Sedangkan periode adalah waktu yang
dibutuhkan untuk satu gelombang.

7. Besaran gelombang:
 Dengan:
f = frekuensi (Hz)
T = periode (s)
N = banyaknya gelombang
t = waktu (s)
v = cepat rambat
s = jarak
λ = panjang gelombang
f =
𝑁
𝑡
T =
𝑡
𝑁
f =
1
𝑇
v =
𝑠
𝑡
v =
𝜆
𝑇
atau v = λ.f

8. Besaran pada gelombang berjalan
a.Simpangan
y = A sin (ωt – kx)
y = A sin 2π (
𝑡
𝑇
-
𝑥
𝜆
)
b. Fase
ϕ = (
𝑡
𝑇
-
𝑥
𝜆
)

9. Cepat rambat gelombang transversal pada senar dawai
(Hukum Melde):
v =
𝐹
µ
Keterangan:
v = cepat rambat gelombang (m/s)
F = gaya tegangan kawat (N)
µ =
𝑚
𝑙
= massa kawat per satuan panjang (kg/m)

10. GELOMBANG BERENERGI
 Pada dasarnya semua gelombang, baik gelombang air laut, gelombang seismik,
gelombang pada tali maupun gelombang elektromagnetik membawa sejumlah energi
ketika gelombang tersebut bergerak dari suatu tempat ke tempat lain.
 Contoh:
1) Kapal dilaut akan bergoyang ketika terkena gelombang air laut
2) Pada saat mandi di pantai, tubuh dihempas oleh gelombang air laut.
3) Gempa bumi bisa merobohkan bangunan karena energi yang dibawa gelombang gempa
/ seismik.

11. Energi Gelombang
 Gelombang dalam perambatannya membawa sejumlah energi dari satu tempat ke
tempat lain.
 Energi dipindahkan sebagai energi getaran antar partikel medium perambatan.
 Untuk gelombang sinusoida dengan frekuensi f, partikel bergerak dalam gerak
harmonis sederhana, sehingga energi yang dimiliki tiap partikel adalah:
 E = ½ k A2 ..... (1)
 Dengan A menyatakan amplitudo geraknya, baik secara transversal maupun
longitudinal.

12. Energi Gelombang
 Diketahui bahwa menurut persamaan frekuensi gelombang, k = 4 π2m/T2 atau setara
dengan 4 π2mf2, sehingga dari persamaan (1), diperoleh:
 E = 2π2mf2A2 ...... (2)
 Dengan m adalah massa partikel pada medium, yang merupakan hasil kali massa jenis
medium dengan volumenya.

13. Gambar 1. Perambatan gelombang pada medium bervolume S.l.
Dari Gambar 1. dapat ditentukan bahwa volume V = Sl, di mana:
S adalah luas permukaan melalui mana gelombang merambat,
l adalah jarak yang ditempuh gelombang dalam selang waktu t,
sehingga l = vt, dengan v menyatakan laju gelombang.
Sehingga diperoleh:
m = ρ .V = ρ .S.l = ρ .S.v.t,
maka:
E = 2π2ρSvtf2A2 ...... (3)
Dari persamaan (3) terlihat bahwa energi yang dibawa gelombang sebanding dengan
kuadrat amplitudo.

14. INTENSITAS GELOMBANG
 Energi yang dipindahkan gelombang biasanya dinyatakan dalam
intensitas gelombang.
 Intensitas gelombang (I) didefinisikan sebagai daya gelombang yang
dibawa melalui bidang seluas satu satuan yang tegak lurus terhadap
aliran energi.

15. Intensitas Gelombang
 Intensitas gelombang dapat dinyatakan sebagai berikut:
I = P/S ........ (4)
 Dengan P adalah daya yang dibawa, yang besarnya adalah:
P = E/t = 2π2ρSvf 2A2 ......... (5)
 Sehingga, intensitas gelombang pada persamaan (4) adalah:
I = 2π2ρvf 2A2 ......... (6)

16. Hubungan Energi Gelombang dengan Amplitudo
 Berdasarkan rumus energi di atas bahwa energi gelombang
sebanding dengan kuadrat amplitudo, maka:
Semakin besar amplitudo, semakin besar energi yang
dimiliki gelombang.

17. SIFAT GELOMBANG
 Pemantulan/Refleksi
 Pembiasan/Refraksi,
 Difraksi,
 Interferensi,
 Dispersi,
 Polarisasi

18. CONTOH SOAL:
1. Dari suatu tempat ke tempat lain, gelombang memindahkan … .
a. amplitudo
b. energi
c. fase
d. massa
e. panjang gelombang
Jawab: b

19. 2. Perbedaan gelombang transversal dengan longitudinal terletak
pada … .
a. panjang gelombang
b. frekuensi
c. cepat rambat
d. arah getar
e. arah rambat
Jawab: e

20. 3. Bila gelombang melalui celah sempit, maka terjadi … .
a. refleksi
b. refraksi
c. difraksi
d. interferensi
e. polarisasi
Jawab: e

21. 4. Pada pembiasan gelombang dari daerah dangkal ke daerah dalam,
makin kecil sudut datang, maka … .
a. makin besar sudut bias
b. sudut bias tetap
c. makin kecil pula sudut bias
d. sudut bias tergantung pada indeks bias
e. sudut bias dapat menjadi lebih kecil atau lebih besar, tergantung
pada cepat rambat gelombang
Jawab: a

22. 5. Gelombang stasioner terjadi bila ada dua gelombang menjalar
dalam arah berlawanan dengan ketentuan … .
a. mempunyai fase yang sama
b. mempunyai frekuensi yang sama
c. mempunyai amplitudo yang sama
d. mempunyai amplitudo, panjang gelombang dan fase yang sama
e. mempunyai amplitudo, panjang gelombang dan fase berbeda
Jawab: d.

23. 6. Intensitas gelombang bunyi pada jarak 5 m dari sumber bunyi
adalah 2 × 10-4 watt/m2. Pada jarak 10 m dari sumber bunyi
intensitasnya adalah ... .
a. 0,5 × 10-4 watt/m2
b. 1 × 10-4 watt/m2
c. 2 × 10-4 watt/m2
d. 4 × 10-4 watt/m2
e. 8 × 10-4 watt/m2
Jawab: a
6. Diketahui: IA = 2x10-4 watt/m2
Jarak (r) = 5 m
Ditanya: IB saat r=10 meter?
Jawab: IA =
IA = P / (4π(rA)2)
I = P / (4π(r)2)
Artinya nilai I sebanding (1/r2)
Maka jika dibandingkan antara IB dan IA:
IB : IA = (rA/rB)2
IB = IA x (rA/rB)2
IB = 2x10-4 x (5/10)2
IB = 0,5 x 10-4 watt/m2

24. 7. Dalam 3 sekon terbentuk 30 gelombang, berarti frekuensi
gelombangnya sebesar ... .
a. 3 Hz
b. 5 Hz
c. 10 Hz
d. 15 Hz
e. 30 Hz
Jawab: c 7. Diketahui: N = 30 gelombang
t = 3 s
Jawab: f = N/t = 30 / 3 = 10 Hz

25. 8. Kecepatan rambat gelombang dalam dawai tegang dari bahan
tertentu dapat diperkecil dengan ....
a. memperpendek dawai
b. memperbesar massa dawai per satuan panjang
c. memperbesar luas penampang dawai
d. memperbesar tegangan dawai
e. memperkecil massa jenis dawai
Jawab: b

26. 9. Sebuah gelombang menjalar pada air, dalam waktu 2 detik
gelombang dapat menempuh jarak 10 meter. Pada jarak tersebut
terdapat 4 gelombang. Maka panjang gelombangnya adalah....
a. 3 m
b. 2,5 m
c. 10 m
d. 20 m
e. 22,5 m
Jawab: b
9. Diketahui: N = 4 gelombang
t = 2 s
s = 10 m
Jawab: v = s/t = 10/2 = 5 m/s
f = N/t = 4/2 = 2 Hz
λ = v/f = 5/2 = 2,5 m

27. 10. Suatu gelombang dinyatakan dengan persamaan y = 0,20 sin
0,40 π (x – 60t). Bila semua jarak diukur dalam cm dan waktu
dalam sekon, maka pernyataan berikut ini:
(1) panjang gelombang bernilai 5 cm
(2) frekuensi gelombangnya bernilai 12 Hz
(3) gelombang menjalar dengan kecepatan 60 cm s-1
(4) simpangan gelombang 0,1 cm pada posisi x = 35/12 cm
dan saat t = 1/24 sekon,
pernyataan yang benar adalah nomor ….
a. 1, 2, 3 dan 4 d. 2 dan 4
b. 1, 2 dan 3 e. 4
c. 1 dan 3
Jawab: b
10. Diketahui:
Persamaan gelombang:
Y = 0,20 sin 0,40π (x-60t)
Y = 0,20 sin (0,40π x-24π t)
A k ω
Maka:
a). Nilai Amplitudo = 0,20
b). Persamaan k = 2π / λ
λ = 2π / 0,40π = 5
c). Persamaan v = ω / k
v = 24π / 0,40π = 60 cm/s
d). Persamaan ω = 2π . f
24π = 2π . f
f = 24π / 2π = 12 Hz

28. Daftar Pustaka
Budiyanto, J. 2009. Fisika Untuk SMA/MA Kelas XII. Jakarta: Pusat Perbukuan
Departemen Pendidikan Nasional
Handayani, S., Damari, A. 2009. Fisika 3: Untuk SMA/MA Kelas XII. Jakarta: Pusat
Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional
Halliday, D., Resnick, R. 2011. Fundamentals of Physics. USA: John Wiley & Sons, Inc.

29. TERIMA KASIH