Getaran, Gelombang dan Bunyi

1. GETARAN, GELOMBANG DAN BUNYI

2. Gaya pemulih :
Gaya yang bekerja pada benda
bergerak harmonik yang arahnya
selalu menuju ke titik
keseimbangan dan besarnya
sebanding simpangan
F  - k.x
Keterangan :
F = gaya pemulih
K = tetapan gaya pegas
Y = simpangan getar

4. Persamaan Simpangan
t
 
sin{2  ( 
)}
T o
y A
y A t
 
sin(  . 
)
o
Persamaan simpangan dengan fase awal nol
y  Asin.t

5. Periode Getaran Beban di Ujung Pegas
Gaya pemulihnya : .
Gaya yang bekerja pada benda : . .
k y m y
Sehingga :  .  
. 
.
  
m
k
T
T
k m
F m y
F k y
y


 

2
2
.
2
2
2

 
 
Frekuensi getaran pegas
k
m
F
1
2


6. l
g
mg
 
T
m
k
Gaya pemulihnya :

Bandingkan dengan gaya pegas :
T
mg
l
k
x kx
l
F
x
l
F mg
Sehingga :  ,dan  2  
2
Frekuensi getaran pegas
g
l
F
1
2


8. • Gelombang
Transversal
• Gelombang
Longitudinal
Arah
rambat
dan getar
• Gelombang Mekanik
• Gelombang
Elektromagnet
Medium
Rambat

9. Gelombang Transversal
Gelombang Longitudinal
Periode (T), waktu untuk menempuh satu panjang gelombang
Frekuensi (f), banyaknya getaran yang terjadi dalam 1 detik
Cepat rambat gelombang (v), jarak tempuh gelombang tiap
satuan waktu
T
v f

 . 

10. Gelombang Mekanik
Gelombang
Elektromagnetik
 Contoh: gelombang
bunyi, gelombang
pada tali
 Gelombang yang tidak
membutuhkan
medium perantara
 Gelombang yang
membutuhkan
medium perantara
 Contoh: gelombang
cahaya, gelombang
radio, gelombang
sinar-X

11. Refleksi (pemantulan)
Refraksi (pembiasan)
Difraksi
Interferensi

12. Garis Normal
i r  
Gelombang
datang
Panjang
gelombang
(λ)
Gelombang
pantul
Panjang
gelombang
(λ)
θr θi
Sudut datang (i) sama dengan sudut pantul (r)

13. udara
kaca
gelombang datang dari zat kurang
rapat menuju zat yang lebih rapat
dibelokkan mendekati garis normal
<
> udara
Garis normal
gelombang datang dari zat lebih
rapat menuju zat yang kurang rapat
dibelokkan menjauhi garis normal
Garis normal

14. θi
θr
Gelombang
datang
kaca Garis normal
θi
Sudut datang
θr
2
sin

sin
v
v
r 

Sudut bias i
1
nuuddaarraa
Gelombang bias
Kecepatan di
medium 1 (v1)
Kecepatan di
medium 2 (v2)

15. “Peristiwa pelenturan muka gelombang
ketika melewati suatu celah atau kisi”
Peristiwa Difraksi
Gelombang
Datang

16. Interferensi dua
gelombang sefase
Interferensi dua
gelombang berbeda fase

17. P
A
I
II
X
V
Y
Setelah A bergetar selama t detik maka titik P telah bergetar selama:
x
λ
t
T
x

t t p
T
t
t
T
atau
x
v
v
p
    
 
p Simulasi
Gelombang
berjalan

20. Maka Simpangan Gelombang berjalan :
 k
2

p Y  Sin ωt
2π x
Y = ASin (t - )
T v
t x
2π
Y = ASin (2π - 2π )
T λ
x
Y = ASin (2πft - 2π )
λ
Y = ASin (2πft - kx)
T
ω 
Secara umum persamaan
Gelombang berjalan :
Y  A sin   t  kx P

21.  Ujung terikat
Simulasi
Gelombang
stasioner
Gel. datang x
P
y1
y2
Gel. pantul
-
Gel. stasioner
Letak simpul dan perut :
Letak simpul ke n : Xsn= (n-1) ½ λ
XpnLetak perut ke n: =(2n-1) ¼λ

22.  Ujung Bebas
P
y1
L
x
-
y2
Letak simpul dan perut :
Letak simpul ke n :
Xsn=(2n-1)¼λ
Xpn= (n-1)½ λ
Letak perut ke n:

23.  Merupakan gelombang longitudinal dan
terdiri dari rapatan dan renggangan
 Dapat merambat pada medium padat, cair
dan gas

24. Sumber Bunyi Pada
Dawai
1. Nada Dasar atau harmonik.
Dawai menghasilakan nada dasar
f0=V/2L
L
½λ = L
2. Nada Dasar atau harmonik.
Dawai menghasilakan nada dasar
L f1=V/L
(3/2)λ = L
3. Nada Dasar atau harmonik.
Dawai menghasilakan nada dasar
f2=3V/2L
λ = L
L
F

dengan : v 

25. Secara umum frekuensi nada - nada pada dawai dirumuskan :
n 
1
F
2 n
f
L 

Ket :
F = gaya tegangan pada dawai ( N )
μ = rapat massa dawai (kg/m )
L = Panjang dawai ( m )
fn = frekuensi ( Hz )

26. Pipa Organa Terbuka
Pipa organa terbuka adalah alat tiup berupa tabung yang
kedua ujungnya terbuka . Jika pola gelomabang yang
dihasilkan seperti pada gambar :
v
L
1   L  f

2 2 0
(a)
Nada dasar (f0)
Nada atas pertama (f1)
v
L
 L f  1 
v
3
L
Nada atas kedua (f )
1 2  L  f
 2
1 2 2
(b)
(c)

27. F

1
L
f
2
0 
F

L
f
1
1 
F

3
L
f
2
2 
a. Frekuensi nada dasar
b. Frekuensi nada atas pertama
c. Frekuensi nada atas kedua
Secara umum , bentuk persamaan frekuesi:
v
L
n
f
F
L
n
fn n 2
1
2
1 
 



F = Gaya tegangan tali ( N )
μ = m/L dalam (kg/m)
n = 0,1,2,... bilangan cacah.
L = Panjang pipa organa (m)
v = kecepatan bunyi di udara (m/s)

28. Pipa Organa Tertutup
v
L
1   L  f

4 4 0
v
3
L
3  L  f

4
4 1
v
5
L
5  L  f

4
4 2
a. Nada Dasar
b. Nada Atas Pertama
c. Nada atas kedua
(a)
(b)
(c)

29. v
L
f
4 0 
v
3
L
f
4
1 
v
5
L
f
4
2 
a. Frekuensi nada dasar
b. Frekuensi nada atas pertama
c. Frekuensi nada atas kedua
Secara umum , bentuk persamaan frekuesi:
v
(2 1)

L
n
fn 4
F = Gaya tegangan tali ( N )
n = 0,1,2,... bilangan cacah.
L = Panjang pipa organa (m)
v = kecepatan bunyi di udara (m/s)

30.  Besar daya pancar rata-rata per satuan luas
 Luasan dari gelombang bunyi adalah luasan
bola, 4πr2
P
2 4 r
P
A
I

 
I = intensitas bunyi (W/m2)
P = tekanan (Pa)

31.  Logaritma hasil perbandingan antara
intensitas dari sumber bunyi terhadap
intensitas batas ambang yang diterima
telinga
I
10 log( )
0 I
TI 
I = intensitas bunyi (W/m2)
I0 = intensitas ambang = 10-12 (W/m2)
TI = taraf intensitas (dB)

32. TI pada dua jarak berbeda
r
2 1 r
TI untuk n sumber bunyi
1
20 log( )
2
TI  TI 
TI TI 10 log n 2 1  

33. f
v v
v v
p
s 
f p
s


P mendekati S : +vp
P menjauhi S : - vp
S mendekati P : - vs
S menjauhi P : + vs
v - kecepatan bunyi di udara - m/s
vp - kecepatan gerakan pendengar - m/s
vs - kecepatan gerakan sumber bunyi - m/s
fp - frekuensi yang masuk telinga pendengar - Hz
fs - frekuensi sumber bunyi - Hz