Pemanfaatan Gelombang Ultrason- ik

83 Gelombang Gambar 1.68 USG

K. Pemanfaatan Gelombang Ultrason- ik

Gelombang ultrasonik dapat dimanfaatkan dalam berba- gai bidang, seperti dalam bidang kedokteran di antaranya untuk mendeteksi bagian dalam organ tubuh. Dalam bidang industri, gelombang ultrasonik digunakan untuk mengetahui keretakan suatumaterial dari logam, dan gelombang ultrasonik juga dapat dipakai untuk mengukur kedalaman laut. Gelombang ultrasonik dapat dimanfaatkan karena memiliki sifat yang dapat dipantulkan. Oleh karena frekuensinya tinggi, gelombang ultrasonic tidak banyak mengalami gangguan oleh medium perantaranya sehingga yang terbawa oleh gelombang tersebut setelah mengalami pemantulan masih tetap besar.

1. Pemanfaatan dalam Bidang Kedok- teran

Sebagaimana diketahui bahwa sifat gelombang ultrasonic yang dapat dipantulkan menjadikan gelombang ultrasonik dapat dimanfaatkan dalam bidang kedokteran, di antara untuk mengamati bagian dalam organ tubuh manusia. Gelombang ini akan dipantulkan sebagian jika mele- wati bidang batas dua medium yang memiliki massa jenis berbeda dan sebagian lagi diteruskan. Dalam tubuh manu- sia yang diberi pancaran gelombang ultrasonik, gelombang tersebut akan dipantulkan jika mengenai jaringan-jaringan dalam tubuh, cairan dalam tubuh dan juga oleh tulang. Pemeriksaan dengan menggunakan gelombang ultrasonik ini disebut dengan pemeriksaan USG ultra- sonografi .Alat ini digunakan untuk mendeteksi bagian dalam tubuh, seperti pemeriksaan lever, ginjal, dan juga janin dalam rahim ibu yang sedang hamil. Kelainan- kelainan yang terjadi dalam tubuh manusia akan dapat dianalisis oleh dokter. Demikian juga dalam kandungan dapat diketahui lebih dini. Di unduh dari : Bukupaket.com 84 Fisika untuk SMAMA kelas XII

2. Pemanfaatan dalam Mendeteksi Keru- sakan Logam

Sebelum berkembangnya detekstor ultrasonik, alat biasa dipakai sebagai alat tes tanpa merusak pada material adalah radiografi sinar-x. Dengan adanya detector ultrasonic yang sangat presisi, pemeriksaan suatu logam dapat mengguna- kan gelombang ultrasonik.Detektor gelombang ultrasonik juga dapat dipakai dalam pemeriksaan hasil pengelasan, baik pada pengelasan lempengan logam maupun pada pengelasan pipa-pipa. Bahkan, juga dipakai untuk mend- eteksi keretakan pada logam, serta penipisan yang terjadi pada pipa-pipa atau dinding-dinding tangki yang tidak dapat diamati secara visual.

1. Pemanfaatan dalam Mengukur Kedala- man Laut

Ketika akan mengukur kedalama laut, gelombang ultra- sonik dipancarkan dari sebuah kapal di atas permukaan air laut. Gelombang merambat dalam air sampai ke dasar laut.Kemudian, gelombang tersebut dipantulkan oleh dasar laut.Gelombang ultrasonik yang terpantul akan terdeteksi oleh detektor yang ada di kapal. Jika kecepatan peram- batan gelombang ultarsonik dalamair diketahui dengan cara mengukur waktu yang diperlukan gelombang ketiak dikirim dan ketika diterima kembali, kedalaman laut dapat dihitung dan kedalaman laut adalah s.Maka, persamaannya dapat diperoleh sebagai berikut. dengan: s = kedalaman laut m v = kecepatan gelombang dalam air ms t = waktu yang diperlukan gelombang datang dan pergi s. Waktu yang diperlukan oleh gelombang untuk menepuh jarak s adalah . Di unduh dari : Bukupaket.com 85 Gelombang Contoh Soal 1.19 Sebuah alat sonar digunakan untuk mengukur kedalaman laut. Selang waktu yang dicatat oleh sonar untuk gelombnag meram- bat sampai kembali lagi ke sonar adalah 1 sekon. Cepat rambat gelombang dalam air laut adalah 1.500 ms. Tentukan kedalaman air laut tersebut. Penyelesaian: v = 1.500 ms t = 1 s Jadi, laut tersebut memiliki kedalaman 750 m. Muka gelombang didefinisikan sebagai kedudukan titik-tik yang memiliki fase gelombang sama. Jarak antara dua muka gelombang berurutan adalah satu panjang gelombang. Muka gelombang dapat berupa lingkaran atau garis lurus. Gelombang seismik dapat dikelompokkan menjadi tiga, yaitu gelombang primer P, gelombang sekunder S, dan gelombang permukaan gelombang Love dan gelombang Rayleigh. Alat pencatat gelombang seismik Persamaan umum gelombang berjalan adalah: atau Tanda - gelombang merambat ke sumbu–x positif, sedangkan tanda + gelombang merambat ke sumbu–x negatif. Pemantulan gelombang pada ujung tali terikat. Ringkasan dengan disebut amplitudo gelombang superposisi. Letak simpul dari ujung pemantulan pada tali ujung tali terikat. Letak perut pada ujung tali terikat. Pemantulan gelombang pada ujung tali bebas. Di unduh dari : Bukupaket.com 86 Fisika untuk SMAMA kelas XII Dengan disebut amplitudo gelombang superposisi. Letak simpul dari ujung pemantulan pada ujung tali bebas. Letak perut pada ujung tali bebas. Kecepatan permbatan gelombang pada Dawai. Refleksi dan transmisi gelombang pada sambungan tali tipis dan tali tebal dengan gelombang datang dari tali tipis. atau Koefisien refleksi: Koefisien transmisi: Perbandingan frekuensi pada dawai memenuhi f o : f 1 : f 2 = 1: 2 : 3. Perbandingan frekuensi pada pipa organa terbuka memenuhi f o : f 1 : f 2 = 1: 3 : 5. P e l a y a n g a n g e l o m b a n g m e m e n u h i persamaaan f p = f 2 - f 1 , dengan f 2 f 1 Intensitas gelombang I dan energi gelombang E memenuhi persamaan. dan Hukum Snellius pada pemantulan gelomban: “Gelombang datang, gelombang pantul,dan garis normal terletak pada satu bidang datar ,dan sudut gelombang datang sama dengan sudut gelombang pantul .” Hukum Snellius pada pembiasan gelombang memenuhi persamaan Persamaan Umum Efek Doppler memenuhi persamaan Pola interferensi dua celah Interferensi maksimum Interferensi minimum Pola interferensi oleh lapisan tipis interferensi maksimum Interferensi minimum Pola Difraksi oleh celah tunggal Difraksi maksimum Difraksi minimum Pola difraksi oleh kisi Difraksi maksimum Difraksi minimum Daya urai atau daya pisah alat optik atau Di unduh dari : Bukupaket.com 87 Gelombang Polarisasi selektif oleh dua pelat polaroid. dan Sudut polarisasi Untuk mengukur kecepatan perambatan bunyi diudara dapat digunakan tabung resonansi. Kecepatan perambatan bunyi di dalam zata cair memenuhi persamaan Kecepatan perambatan bunyi di dalam gas memenuhi persamaan Kecepatan permbatan bunyi didalam zat padat memenuhi persamaan Tinggi nada dipengaruhi oleh frekuensi bunyi. Kuat bunyi untuk frekuensi sama dipengaruhi oleh amplitudo bunyi. Intensitas suatu bunyi pada jarak tertentu dari sumber bunyi berbanding terbalik dengan kuadrat jarak pengamat ke sumber bunyi. Interferensi maksimum dari dua sumber bunyi, akian teramati jika beda jarak kedua sumber ke pengamat adalah , dengan n =1,2,3, …. Interferensi minimumnya terjadi apabila , dengan n =1,2,3, …. Peristiwa resonansi didalam tabung resonansi dapat terjadi untuk panjang kolom udara. , dengan n =1,2,3, …. Resonansi berurutan dapat terjadi jika . Taraf intensitas sebuah sumber bunyi pada jarak tertentu dirumuskan sebagai berikut. Taraf intensitas yang dihasilkan oleh sebuah sumber bunyi adalah TI 1 . Taraf intensitas oleh n buah sumber bunyi yang sama dari jarak sama adalah Taraf intensitas dari posisi 1 adalah TI 1 , berjarak r 1 dari sumber dan dari posisi 2 adalah TI 2 , berjarak r 2 dari sumber memenuhi persamaan Ultrasonik dapat digunakan dalam bidang kedokteran, untuk mendeteksi bagain dalam tubuh untuk mendeteksi kerusakan logam dalam industri logam dan untuk mengukur kedalaman laut. Di unduh dari : Bukupaket.com 88 Fisika untuk SMAMA kelas XII Uji Kompetensi Bab 1 A. Pilihlah satu jawaban yang benar. 1. Gelombang tranversal adalah gelombang yang arah getarannya …. a. berlawanan dengan arah rambatannya b. tegak lurus dengan arah rambatannya c. searah dengan arah rambatannya d. sejajar dengan arah rambatannya e. membentuk sudut lancip dengan arah rambatannya 2. Jarak antara dua muka gelombang yang berdekatan pada permukaan air disebut sebagai satu …. a. periode gelombang b. frekuensi gelombang c. panjang gelombang d. amplitudo gelombang e. fase gelombang 3. Gejala yang dapat dialami oleh gelombang transversal, tetapi tidak dimiliki oleh gelom- bang longitudinal adalah …. a. polarisasi b. difraksi c. interferensi d. refraksi e. refleksi 4. Dari suatu tempat ke tempat lainnya, gelom- bang memindahkan …. a. massa b. amplitudo c. panjang gelombang d. energi e. fase 5. Bunyi tidak dapat merambat dalam medium …. a. udara b. air c. gas oksigen d. gas nitrogen e. ruang hampa 6. Efek mana yang hanya ditunjukkan oleh gelombang transversal …. a. difraksi b. pelayangan c. interferensi d. efek Dopler e. polarisasi 7. Dua buah tali panjangnya sama ditarik oleh gaya peregangan yang sama. Massa tali pertama adalah 9 kali massa tali kedua. Tali pertama digetarkan dengan frekuensi 200 Hz, sedangkan tali kedua digetarkan dengan frekuensi 400 Hz. Apabila panjang gelombang pada tali pertama adalah 4 cm maka panjang gelombang tali kedua adalah …. a. 1 d. 6 b. 2 e. 8 c. 4 8. Suatu gelombang berjalan melalui titik A dan B yang berjarak 8 cm dalam arah dari A ke B. Pada saat t = 0, simpangan gelombang di A adalah 0.Jika panjang gelombangnya 32 cm dan amplitudonya 6 cm maka simpangan titik B pada saat fase A = adalah … cm. a. 3 b. c. d. 4 e. 6 9. Gelombang transversal merambat dai A ke B dengan cepat rambat 12 ms pada frekuensi 4 Hz dan amplitudonya 5 cm. Jika jarak AB = 18 m maka banyaknya gelombang yang terjadi sepanjang AB adalah …. a. 9 d. 6 b. 8 e. 4 c. 7 10. Gelombang sinus menjalar pada tali yang panjangnya 80 cm. Jika suatu titik untuk bergerak dari simpangan maksimum nol memerlukan waktu 0,05 detik maka tegan- gan tali pabila panjang gelombang 0,5 m dan massa tali 940 gram adalah …. Di unduh dari : Bukupaket.com 89 Gelombang a. 2 N d. 7 N b. 3 N e. 8 N c. 5 N 11. Dalam sebuah gelombang stasioner pada tali, tempat-tempat terbentuknya perut dari ujung tali yang terikat memenuhi persamaan dengan n = bilangan cacah adalah …. a. b. c. 1 2 1 4 P n L ⎛ ⎞ = + ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ d. e. 12. Sepotong dawai menghasilkan nada dasar f . Jika dawai tersebut dipendekkan 8 cm tanpa mengubah tegangan dawai, akan di- hasilkan frekuensi sebesar 1,25f. Jika dawai dipendekkan 2 cm lagi maka frekuensi yang dihasilkan adalah …. a. 2f d. 1,25f b. 1,5f e. f c. 1,33f 13. Jika sebuah pipa organa terbuka ditiup sam- pai timbul nada atas kedua maka akan terjadi …. a. 4 perut dan 5 simpul b. 4 perut dan 4 simpul c. 4 perut dan 3 simpul d. 3 perut dan 4 simpul e. 3 perut dan 3 simpul 14. Sebuah mobil polisi bergerak dengan kece- patan a sambil membunyikan sirene yang berfrekuensi f. Seorang pengendara motor mengejar mobil polisi tersebut dengan kecepatan b sambil mendengarkan bunyi sirene. Ia mendengarkan bunyi sirene dengan frekuensi f’ tersebut. Hubungannya dapat dituliskan dengan persamaan …. a. b. c. d. e. 15. Efek Dopler menunjukka n perbedaan … antara sumber bunyi dan yang ditangkap oleh pengamat. a. kekuatan b. cepat rambat c. fase d. amplitudo e. frekuensi 16. Sebuah kisi yang memiliki gariscm men- erima seberkas cahaya monokromatis. Sudut daerah terang orde pertama adalah 30o. Panjang gelombang sinar yang digunakan adalah …. a. 600 nm d. 250 nm b. 500 nm e. 100 nm c. 450 nm 17. Berikut ini adalah kelompok warna yang frekuensinya merupakan urutan naik adalah …. a. kuning-merah-biru-hijau b. merah-biru-hijau-kuning c. merah-kuning-hijau-biru d. hijau-merah-kuning-biru e. biru-hijau-kuning-merah 18. Warna biru langit terjadi karena cahaya matahari mengalami …. a. interferensi b. pembiasan c. hamburan d. pemantulan e. difraksi 19. Susunan prisma yang dapat meniadakan sudut dispersi disebut …. Di unduh dari : Bukupaket.com 90 Fisika untuk SMAMA kelas XII a. prisma kromatis b. prisma abrasi c. prisma pandang lurus d. prisma astigmatis e. prisma akromatis 20. Seberkas cahaya mengenai suatu celah yang lebarnya 0,4 mm secara tegak lurus. Dibelakang celah terdapat sebuah lensa positif dengan jarak fokus 40 cm. Garis terang pusat dengan garis gelap pertama pada layar di bidang fokus lensa berjarak 0,56 mm. Panjang gelombang cahaya yang digunakan adalah …. a. 4,67 × 10 -7 m b. 4,63 × 10 -8 m c. 2,75 × 10 6 m d. 3,70 × 10 -7 m e. 2,70 × 10 -8 m Sebuah CD memiliki serangkaian lubang mikroskopis yang ketebalannya 30 kali lebih tipis dari rambut manusia. Ketika sinar laser ditembakkan ke permukaan bidang datar yang dapat memantulkan cahaya, sinar tersebut langsung dipantulkan ke sistem optik dan akan menghasilkan pulsa “on”. Akan tetapi, jika sinar laser tersebut jatuh di permukaan yang berlubang, banyaknya sinar laser tersebut diterima oleh sistem optik akan berkurang sehingga akan menghasilkan pulsa “off” yang sal- ing berganti akan menghasilkan kode biner 1 dan 0. Kode ini kemudian diartikan sebagai informasi. Jumlah rata-rata lubang mikroskopis pada CD yang teramati sebanyak 44.000 kali per sekon. Satu CD dapat mengandung jutaan informasi. Semua informasi tersebut dikodekan pada permukaan tempat cahaya mudah dipantulkan dan dilapisi oleh plastik bening. Penggunaan CD telah meluas, hampir seluruh masyarakat telah menggunakannya. Dengan CD, bunyi atau suara musik yang dihasilkan akan sejenis dan sejelas ketika kamu mendengarkan konser musik dalam studio.Oleh karena detektor tidak menyentuh CD, CD tersebut tidak gampang rusak dan dapat dipakai sesering mungkin. Compact Disk CD Physics in Action Di unduh dari : Bukupaket.com 91 Listrik Statis Betapa sulitnya manusia memberikan gambaran tentang situasi dunia pada beberapa abad yang lalu ketika pemaka- ian listrik baru saja dimulai. Pada waktu itu, beberapa orang telah memiliki penerangan listrik di rumahnya. Motor listrik dan baterai kuno yang dipakai pada waktu itu masih merupakan suatu keajaiban. Sungguh sangat berbeda dengan keadaan sekarang ini, banyak benda yang ada di sekitar kita menggunakan listrik dalam berbagai cara. Oleh karena pemakaiannya yang begitu luas maka kita perlu mempelajari bagaimana listrik memberikan suatu pengaruh pada dunia tempat kita berada. Studi tentang listrik dibagi menjadi dua bagian, yaitu listrik statis electrostatic dan listrik dinamik electrodi- namic . Listrik statis mempelajari muatan listrik yang berada dalam keadaan diam, sedangkan listrik dinamik mempelajari muatan listrik yang bergerak yang disebut arus listrik.

A. Hukum Coulomb