LISTRIK untuk SMP
KEGIATAN PEMBELAJARAN 1. GETARAN DAN GELOMBANG
KELOMPOK KOMPETENSI E
Modul Guru Pembelajar Mata Pelajaran Fisika SMA
9
Dimana tanda - berarti bahwa gaya mempunyai arah berlawanan dengan sudut θ. Dengan catatan untuk sudut θ lebih kecil dari 15
, perbedaan antara θ dalam radian dan si θ lebih kecil dari 1 persen :
F = - m.g.sin θ ≈ -m.g.θ
d engan menggunakan x = L.θ, didapat F ≈ -
�.� �
. x
Untuk simpangan kecil, gerak tersebut pada intinya merupakan harmonis sederhana, sesuai dengan Hukum Hooke F = -kx, maka didapat untuk
pendulum sederhana periode pendulum : T = 2 π√
� �
dengan catatan sudut θ kecil 5
Dan frekuensinya adalah : f = 2 π√
� �
dengan catatan sudut θ kecil 6
dimana L panjang tali dengan satuan meter dan g kecepatan gravitasi bumi dengan satuan meterdetik
2
.
4. Resonansi
Gambar 1.4 Resonasi
Ketika sistem yang bergetar bergerak, sistem tersebut bergetar dengan frekuensi
alaminya f
o
. Bila sistem mendapatkan gaya eksternal yang bekerja padanya yang
mempunyai frekuensi sendiri f yang berarti sistem
mendapatkan getaran
yang dipaksakan.
Untuk getaran yang dipaksakan, amplitudo getaran bergantung pada perbedaan f dan f
o
dan merupakan maksimum ketika pemberian gaya eksternal sama dengan frekuensi alami sistem. Dari Gambar 1.4 dapat dilihat
kurva A menggambarkan peredaman ringan dan kurva B peredaman berat. Amplitudo bisa menjadi besar ketika frekuensi penggerak f mendekati
frekuensi alami. Ketika peredaman kecil, penambahan amplitudo yang dekat dengan f = f
o
sangat besar, efek ini mengakibatkan peristiwa resonansi.
PPPPTK IPA
Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud
KEGIATAN PEMBELAJARAN 1. GETARAN DAN GELOMBANG
KELOMPOK KOMPETENSI E
10
Contoh yang sederhana dari resonansi adalah mendorong seorang anak di ayunan. Ayunan, seperti pendulum lainnya, mempunyai frekuensi osilasi
alami. jika dorongan pada ayunan dengan frekuensi yang acak, ayunan terlambung kemna-mana dan tidak mencapai amplitudo yang besar. Tetapi
jika mendorong ayunan dengan frekuensi yang sama dengan frekuensi alami ayunan, amplitudo banyak bertambah. Halini menggambarkan dengan jelas
bahwa pada resonansi, usaha yang diperlukan untuk mendapatkan amplitudo yang besar relatif kecil. Penyanyi tenor yag hebat Enrico Caruso dikatakan
dapat meretakkangelas kristal dengan cara menyanyikan satu nada dengan frekuensi yang tepat dan suara penuh. Hal ini merupakan contoh resonansi,
karena gelombang suara yang dikeluarkan bekerja sebagai paksaan pada gelas. Pada resonansi, getaran gelas yang dihasilkan bisa cukup besar
amplitudonya sehingga gelas melalui batas elastisitasnyadan pecah. Karena benda-benda pada umumnya elastis, resonansi merupakan
fenomena yang penting di berbagai situasi. Hal ini terutama penting pada bangunan, walaupun efeknya tidak terlalu terlihat sebelumnya. Sebagai
contoh, dilaporkan bahwa sebuah jembatan kereta api runtuh karena satu torehan pada roda kereta yang sedang menyeberang menghasilkan getaran
resonansi di jembatan itu.
Gambar 1.5 a Osilasi dengan Amplitudo Besar pada Jembatan Tacoma Narrows, yang disebabkan angin ribut b Runtuhnya jalan bebas Hambatan di California yang
Disrbabkan Gempa Bumi, di mana resonansi memainkan peranannya pada kedua kejadian tersebut
LISTRIK untuk SMP
KEGIATAN PEMBELAJARAN 1. GETARAN DAN GELOMBANG
KELOMPOK KOMPETENSI E
Modul Guru Pembelajar Mata Pelajaran Fisika SMA
11
5. Gelombang
Gelombang dapat bergerak melintasi jarak yang jauh, untuk medium air atau tali itu sendiri hanya bisa bergerak terbatas. Dengan demikaian,
walaupun gelombang bukan merupakan materi, pola gelombang dapat merambat pada materi. Sebuah gelombang terdiri dari osilasigetaran yang
bergerak tanpa membawa materi bersamanya. Gelombang membawa energi dari satu tempat ke tempat lain.
Gambar 1.6 Gelombang Kontinu Satu Frekuensi
Gelombang kontinu atau periodik seperti Gambar 1.6, mempunyai sumber berupa gangguan yang kontinu dan berosilasi : sumbernya adalah getaran
atau osilasi. Beberapa besaran yang penting yang digunakan dalam mendeskripsikan gelombang sinusoidal seperti pada Gambar 1.6. Titik-titik
tinggi pada gelombang disebut puncak, titik-titik rendah disebut lembah.
Amplitudo A adalah ketinggian maksimum puncak, atau kedalaman maksimum lembah. Jarak antara dua puncak berurutan disebut panjang
gelombang λ. Frekuensi f adalah jumlah puncak atau siklus yang
melewati satu titik per satuan waktu. Periode T adalah waktu yang diperlukan untuk menempuh dua puncak berurutan. Kecepatan gelombang
v adalah kecepatan di mana puncak gelombang atau bagian lain dari gelombang bergerak.
Sebuah gelombang menempuh jarak satu panjang gelombang dalam satu periode, sehingga kecepatan gelombang adalah :
v =
λ �
= λ.f
7
