Karakteristik gelombang

A. Sifat-sifat Umum Gelombang.

Gelombang memiliki sifat-sifat sebagai berikut: 1. Dapat mengalami pemantulan (refleksi) 2. DApat mengalami lenturan (difraksi) 3. Dapat mengalami refraksi (pembiasan) 4. Dapat mengalami perpaduan (interferensi)

5. Dapat mengalami polarisasi (terserapnya sebagian arah getar gelombang) B. Istilah-istilah dalam Gelombang.

Dalam mempelajari gelombang, kita akan menemukan istilah-istilah yang belum pernah dipelajari. Untuk itu dikemukakan pengertian beberapa istilah-istilah dalam gelombang.

1. Amplitudo (A), yaitu simpangan terjauh.

2. Frekuensi (f), jumlah gelombang yang melewati sebuah titik tiap satu satuan waktu. 3. Periode (T), yaitu waktu yang diperlukan satu buah gelombang untuk melewati

sebuah titik.

4. Panjang gelombang (λ), yaitu jarak yang ditempuh gelombang dalam satu periode 5. Cepat rambat gelombang (v), yaitu jarak yang ditempuh gelombang tiap satu satuan

waktu. Hubungan f dan T.

Atau Hubungan v, T, f dan λ.

Atau Keterangan:

v = cepat rambat gelombang T

f 1

f T 1

T

f = frekuensi (Hz) T = periode (s)

λ = panjang gelombang

Contoh gelombang transversal pada tali.

Keterangan:

Titik B dan F = puncak gelombang Titik D dan H = lembah gelombang AE = BF = CG = satu panjang gelombang

C. Persamaan Gelombang Berjalan.

Setelah titik O digetarkan t detik, maka simpangan di titik O adalah: yo = A sin ω t

O P

x I

H G

F

E

D C

B

Titik P berjarak x dari titik O, gelombang berjalan merambat dari O ke P memerlukan

waktu v x

. Ketika titik O telah bergetar t detik, titik P baru bergetar (t - )

v x

detik. Simpangan di titik P adalah:

yP = A sin ω tP yP = A sin ω (t - )

v x

yP = A sin (ωt - ω )

v x

 karena ω = T

 2

, maka dapat ditulsi:

yP = A sin (ωt - 2 .

T

 ₎

v x

 karena v.T = λ, maka dapat ditulsi:

yP = A sin (ωt - 2 )  x

 dengan k = 

 2

Jika gelombang merambat dari arah kanan, maka simpangan di titik P menjadi:

Keterangan:

yP = simpangan di titik P A = amplitude

k = konstanta gelombang T = periode gelombang (s) f = frekuensi (Hz)

k = konstanta gelombang yP = A sin (ωt – kx)

yP = A sin (ωt + kx)

k = 

 2

Sifat-sifat gelombang berjalan.

- amplitudonya serba sama

- tempat-tempat yang berdekatan pada jarak λ mempunyai fase sama - tempat-tempat yang berdekatan dengan jarak ½ λ mempunyai fase

berlawanan.

D. Gelombang Stasioner.

Gelombang stasioner merupakan hasil perpaduan antara gelombang datang dan gelombang pantul.

1. Pemantulan ujung bebas.

Pada ujung bebas, gelombang pantul tidak mengalami perubahan fase, sehingga arah getar gelombang datang sama dengan arah getar gelombang pantul.

Jika titik O telah bergetas t detik, maka :

Simpangan glg. datang di titik P adalah: yP1 = A sin (ωt + kx) Simpangan glb, pantul di titik P adalah : yP2 = A sin (ωt – kx)

P

Glb.

datang Glb.pantul

x

Perpaduan gelombang datang dengan gelombang pantul di titik P, mengasilkan simpangan sebesar:

yP = yP1 + yP2

yP = A sin (ωt + kx) + A sin (ωt - kx)

2 A cos kx = amplitude gelombang stasioner di titik P Tempat-tempat simpul dari ujung terikat (titik O) adalah: x = ¼ λ, 3/4 λ, 5/4 λ, 7/4 λ, …. dst.

Tempat-tempat perut dari ujung terikat (titik O) adalah: x = 0, ½ λ , λ, 1 ½ λ, 2 λ, …. dst.

2. Pemantulan ujung terikat.

Pada ujung terikat, gelombang pantul mengalami perubahan fase π, sehingga arah getar gelombang datang berlawanan dengan arah getar gelombang pantul.

Jika titik O telah bergetas t detik, maka :

Simpangan glg. dating di titik P adalah: yP1 = A sin (ωt + kx)

Simpangan glb, pantul di titik P adalah : yP2 = A sin (ωt – kx + π) atau

Glb.

datang Glb.pantul

x P

O terikat yP = 2A cos kx sin ωt Ingat: sin a + sin b = 2 sin ½ (a +b) cos ½ (a – b)

yP2 = - A sin (ωt - kx)

Perpaduan gelombang datang dengan gelombang pantul di titik P, mengasilkan simpangan sebesar:

yP = yP1 + yP2

yP = A sin (ωt + kx) - A sin (ωt - kx)

2 A sin kx = amplitude di titik P

Tempat-tempat simpul dari ujung terikat (titik O) adalah: x = 0, ½ λ , λ, 1 ½ λ, 2 λ, …. dst.

Tempat-tempat perut dari ujung terikat (titik O) adalah: x = ¼ λ, 3/4 λ, 5/4 λ, 7/4 λ, …. dst.

E. Interferensi Gelombang.

Yang dimaksud dengan interferensi adalah perpaduan antara dua buah gelombang atau lebih. Misalkan pada contoh di atas, gelombang datang dan gelombang pantul dapat mengalami perpaduan (interferensi).

Interferensi antara dua buah gelombang atau lebih dapat saling memperkuat (interferensi konstruktif) dan dapat pula saling memperlemah (interferensi distruktif). Interferensi saling memperkuat dapat terjadi jika kedua gelombang memiliki fase yang sama, sedangkan interferensi saling memperlemah terjadi jika kedua gelombang memiliki fase yang berlawanan.

F. Percobaan Melde.

Percobaan Melde untuk menentukan cepat rambat gelombang pada dawai atau tali Dari hasil percobaan disimpulkan bahwa:

1. Cepat rambat gelombang berbanding lurus dengan akar tegangan tali (F). yP = 2A sin kx cos ωt Ingat: sin a - sin b = 2 cos ½ (a +b) sin ½ (a – b)

2. Cepat rambat gelombang berbanding terbalik dengan akar massa tali tiap satu satuan panjang tali.

 RANGKUMAN

1. Gelombang didefinisikan sebagai suatu gangguan atau usikan yang merambat di dalam suatu medium. Di dalam perambatan gelombang tidak terjadi perpindahan partikel-partikel medium, tetapi hanya memindahkan energi.

2. Berdasarkan arah getarnya gelombang dibedakan menjadi 2 jenis, yaitu gelombang transversal dan gelombang longitudinal.

3. Berdasarkan medium rambatannya gelombang dapat dibedakan menjadi 2 jenis, yaitu gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik.

4. Berdasarkan amplitudonya gelombang dapat dibedakan menjadi 2 jenis, yaitu gelombang berjalan dan gelombang stasioner (gelombang diam),

5. Sifat-sifat gelombang:

- dapat mengalami pemantulan - dapat mengalami pembiasan - dapat mengalami lenturan - dapat mengalami perpaduan

W

Cepat rambat gelombang pada dawai/tali:

l m

F v

v = cepat rambat glb. pada dawai (m/s) F = tegangan dawai (N)

m = massa dawai (kg) l = panjang dawai

- dapat mengalami polarisasi 6. Persamaan gelombang berjalan.

yP = A sin (ωt - kx) atau yP = A sin (ωt + kx)

7. Persamaan gelombang stasioner dengan ujung terikat. yP = 2A cos kx sin ωt

8. Persamaan gelombang stasioner dengan ujung bebas. yP = 2A sin kx cos ωt

9. Percobaan Melde, menemukan bahwa cepat rambat gelombang pada tali adalah: a. berbanding lurus dengan akar tegangan tali

b. berbanding terbalik dengan akar massa tali tiap satu satuan panjang 10. Persamaan hasil percobaan Melde.

l m

F v

 TEST

Kerjakan dengan singkat dan jelas.

1. Suatu gelombang harmonic pada tali memiliki persamaan simpangan: yP = 0,2 sin (2πx - 10πt), dengan y dan x dalam m dan t dalam s. Hitunglah:

a. Amplitudo gelombang b. Panjang gelombang c. Frekuensi gelombang d. Periode gelombang e. Cepat rambat gelombang

2. Seutas tali panjangnya 4 m yang salah satu ujungnya terikat digetarkan sehingga terbentuk gelombang stasioner. Jika pada tali terbentuk gelombang dengan 8 perut, frekuensi 20 Hz dan amplitude 10 cm, tentukanlah:

a. Panjang gelombang b. Cepat rambat gelombang

c. Simpangan di titik P yang berjarak 3,75 m dari ujung terikat pada saat t = 1/5 s. 3. Pada percobaan Melde menggunakan beban yang beratnya 20 N dan kawat

panjangnya 2 m serta massanya 40 gram. Hitunglah cepat rambat gelombang pada kawat terwebut.

 SUMBER MEDIA YANG DIGUNAKAN

Power suplay, vibrator, tali, katrol penjepit, beban dan Pesona edukasi.

 TEST AKHIR

Kerjakan dengan memilih salah satu jawaban yang ada anggap benar. 1. Dalam perambatannya gelombang memindahkan …

a. materi b. frekuensi c. energi d. amplitude e. sudut fase

2. Bi bawah ini yang termasuk gelombang longitudinal adalah … a. cahaya

c. gelombang pada tali d. belombang cahaya e. gelombang bunyi

3. Gelombang bunyi termasuk gelombang: 1) gelombang mekanik

2) gelombang elektromagnetik 3) gelombang longitudinal 4) gelombang transversal Pernyataan yang benar adalah …

a. 1, 2 dam 3 b. 1 dan 3 c. 2 dan 4 d. 4 saja

e. Semua benar

4. Sifat gelombang yang hanya dimiliki oleh gelombang transversal adalah … a. pemantulan

b. interferensi c. disperse d. difraksi e. polarisasi

5. Persamaan gelombang transversal yang merambat pada tali : y = 8 sin (0,02 πx + 4πt), y dan x dalam cm dan t dalam s. Gelombang tersebut memiliki frekuensi …

a. 0,02 Hz b. 0,02π Hz c. 2 Hz

d. 2π Hz e. 4 Hz

6. Dua buah gelombang masing-masing memiliki persamaan: yP1 = 0,04 sin (πx - 2πt) cm

yP1 = 0,04 sin (πx + 2πt) cm

Jika kedua gelombang tersebut berinterferensi, amplitude gelombang hasil nterferensi adalah ….

a. 0,0016 cos πx b. 0,02 cos πx c. 0,04 cos πx d. 0,08 cos πx e. 0,16 cos πx

7. Gelombang pada tali merambat dengan kecepatan v. Jika tegangan tali diperbesar menjadi 4 kali semula, maka kecepatan rambat gelombang menjadi …

a. nol b. 2v c. 4v d. 8v e. 16v

8. Suatu gelombang mempunyai fungsi : y = 0,4 sin π(x – 4t) m. Panjang gelombang tersebut adalah …

a. 0,4 m b. 2 m c. 4 m d. 4π m

e. 8π m

9. Pada soal no. 8, cepat rambat gelombangnya adalah … a. 0,4π m/s

b. π m/s c. 4 m/s d. 4π m/s e. 8π m/s

10. Sebuah kabel bermassa 100 kg , panjangnya 100 m dan tegangannya 40000 N digetarkan sehingga menghasilkan gelombang dengan panjang gelombang 0,4 m. Frekuensi gelombang tersebut adalah …

a. 100 Hz b. 300 Hz c. 500 Hz d. 700 Hz e. 800 Hz

11. Jika pada soal no. 10, tegangan tali diperkecil menjadi ¼ kali semula, maka frekuensinya menjadi …

a. 50 Hz b. 150 Hz c. 250 Hz d. 350 Hz e. 480 Hz

12. Sebuah gelombang stasioner memiliki persamaan: y = 2 A cos kx sin ωt. Amplitudo dari gelombang tersebut adalah …

b. 2A c. A cos kx d. 2A cos kx e. 2 cos kx

13. Sebuah gelombang berjalan dengan persamaan simpangan sebagai berikut: y = 0,2 sin π (50t – x) m. Dari persamaan tersebut, pernayataan yang benar adalah …

a. frekuensi gelombangnya 50 Hz b. panjangng lombangnya 1 m c. cepat rambat gelombang 50 m/s d. dua titik yang berjarak 10 m sefase e. amplitudo gelombang 0,01 m

14. Gelombang stasioner dapat terjadi karena interferensi gelombang datang dan gelombang pantul ujung terikat. Titik simpul yang ke-11 berjarak 1,5 m dari ujung bebasnya. Jika frekuensi gelombang itu 50 Hz maka cepat rambat gelombangnya adalah

a. 15 m/s b. 32 m/s c. 48 m/s d. 64 m/s e. 72 m/s

15. Tali panjangnya 5 m bertegangan 2 N digetarkan sehingga terbentuk gelombang stasioner. Jika massa tali 0,625 kg, maka cepat rambat gelombang pada tali tersebut adalah …

a. 4 m/s b. 5 m/s c. 6 m/s

d. 10 m/s e. 40 m/s

 UMPAN BALIK

Setelah anda selesai menjawab pertanyaan pada evaluasi periksalah jawaban anda setelah divalidasi bersama-sama dengan guru di kelas, atau melihat kembali materi pada modul ini. Gunakan rumus berikut ini untuk mengetahui ketuntasan belajar anda.

skor yang anda peroleh

Target penguasaan = x 100 %

skor maksimal Tingkat penguasaan yang anda peroleh: 90 % - 100 % baik sekali 80 % - 89 % baik 70 % - 79 % cukup < 69 % kurang

Apabila anda mencapai tingkat penguasaan 80 % atau lebih, anda telah tuntas mempelajari kegiatan belajar dan dapat mempelajari kegiatan belajar selanjutnya. Jika tingkat penguasaan anda kurang dari 80 % anda harus mempelajari kembali kegiatan belajar ini, terutama bagian yang belum anda kuasai.

 RANCANA REMIDIAL

Remidial dirancang ketika siswa yang sudah melakukan test akhir belum memenuhi KKM wajib mengikuti remidial disamping tugas yang diberikan yang digali melalui media internet

1. Badan Standar Nasional pendidikan. 2006. Kurikulum 2006 KTSP: Mata Pelajaran Fisika untuk Sekolah Menengah Atas dan Madrasah aliyah. Jakarta: Departemen Pendidikan Nasional

2. Departemen Pendidikan dan Kebudayaan Dirjen Pendidikan Tinggi. Soal-soal Ujian Masuk Perguruan Tinggi Negeri tahun 1987 sesuai dengan tahun 1998.

3. Alonso, M. Dan E.D. Finn.1980. Fundamental University Physics. New Cork: Addison Wesley Longmen.

c. gelombang pada tali d. belombang cahaya e. gelombang bunyi

3. Gelombang bunyi termasuk gelombang: 1) gelombang mekanik

2) gelombang elektromagnetik 3) gelombang longitudinal 4) gelombang transversal Pernyataan yang benar adalah …

a. 1, 2 dam 3 b. 1 dan 3 c. 2 dan 4 d. 4 saja

e. Semua benar

4. Sifat gelombang yang hanya dimiliki oleh gelombang transversal adalah … a. pemantulan

b. interferensi c. disperse d. difraksi e. polarisasi

5. Persamaan gelombang transversal yang merambat pada tali : y = 8 sin (0,02 πx + 4πt), y dan x dalam cm dan t dalam s. Gelombang tersebut memiliki frekuensi …

a. 0,02 Hz b. 0,02π Hz c. 2 Hz

d. 2π Hz e. 4 Hz

6. Dua buah gelombang masing-masing memiliki persamaan: yP1 = 0,04 sin (πx - 2πt) cm

yP1 = 0,04 sin (πx + 2πt) cm

Jika kedua gelombang tersebut berinterferensi, amplitude gelombang hasil nterferensi adalah ….

a. 0,0016 cos πx b. 0,02 cos πx c. 0,04 cos πx d. 0,08 cos πx e. 0,16 cos πx

7. Gelombang pada tali merambat dengan kecepatan v. Jika tegangan tali diperbesar menjadi 4 kali semula, maka kecepatan rambat gelombang menjadi …

a. nol b. 2v c. 4v d. 8v e. 16v

8. Suatu gelombang mempunyai fungsi : y = 0,4 sin π(x – 4t) m. Panjang gelombang tersebut adalah …

a. 0,4 m b. 2 m c. 4 m d. 4π m

e. 8π m

9. Pada soal no. 8, cepat rambat gelombangnya adalah … a. 0,4π m/s

b. π m/s c. 4 m/s d. 4π m/s e. 8π m/s

10. Sebuah kabel bermassa 100 kg , panjangnya 100 m dan tegangannya 40000 N digetarkan sehingga menghasilkan gelombang dengan panjang gelombang 0,4 m. Frekuensi gelombang tersebut adalah …

a. 100 Hz b. 300 Hz c. 500 Hz d. 700 Hz e. 800 Hz

11. Jika pada soal no. 10, tegangan tali diperkecil menjadi ¼ kali semula, maka frekuensinya menjadi …

a. 50 Hz b. 150 Hz c. 250 Hz d. 350 Hz e. 480 Hz

12. Sebuah gelombang stasioner memiliki persamaan: y = 2 A cos kx sin ωt. Amplitudo dari gelombang tersebut adalah …

b. 2A c. A cos kx d. 2A cos kx e. 2 cos kx

13. Sebuah gelombang berjalan dengan persamaan simpangan sebagai berikut: y = 0,2 sin π (50t – x) m. Dari persamaan tersebut, pernayataan yang benar adalah …

a. frekuensi gelombangnya 50 Hz b. panjangng lombangnya 1 m c. cepat rambat gelombang 50 m/s d. dua titik yang berjarak 10 m sefase e. amplitudo gelombang 0,01 m

14. Gelombang stasioner dapat terjadi karena interferensi gelombang datang dan gelombang pantul ujung terikat. Titik simpul yang ke-11 berjarak 1,5 m dari ujung bebasnya. Jika frekuensi gelombang itu 50 Hz maka cepat rambat gelombangnya adalah

a. 15 m/s b. 32 m/s c. 48 m/s d. 64 m/s e. 72 m/s

15. Tali panjangnya 5 m bertegangan 2 N digetarkan sehingga terbentuk gelombang stasioner. Jika massa tali 0,625 kg, maka cepat rambat gelombang pada tali tersebut adalah …

a. 4 m/s b. 5 m/s c. 6 m/s

d. 10 m/s e. 40 m/s

 UMPAN BALIK

Setelah anda selesai menjawab pertanyaan pada evaluasi periksalah jawaban anda setelah divalidasi bersama-sama dengan guru di kelas, atau melihat kembali materi pada modul ini. Gunakan rumus berikut ini untuk mengetahui ketuntasan belajar anda.

skor yang anda peroleh

Target penguasaan = x 100 %

skor maksimal Tingkat penguasaan yang anda peroleh: 90 % - 100 % baik sekali

80 % - 89 % baik

70 % - 79 % cukup

< 69 % kurang

Apabila anda mencapai tingkat penguasaan 80 % atau lebih, anda telah tuntas mempelajari kegiatan belajar dan dapat mempelajari kegiatan belajar selanjutnya. Jika tingkat penguasaan anda kurang dari 80 % anda harus mempelajari kembali kegiatan belajar ini, terutama bagian yang belum anda kuasai.

 RANCANA REMIDIAL

Remidial dirancang ketika siswa yang sudah melakukan test akhir belum memenuhi KKM wajib mengikuti remidial disamping tugas yang diberikan yang digali melalui media internet

1. Badan Standar Nasional pendidikan. 2006. Kurikulum 2006 KTSP: Mata Pelajaran Fisika untuk Sekolah Menengah Atas dan Madrasah aliyah. Jakarta: Departemen Pendidikan Nasional

2. Departemen Pendidikan dan Kebudayaan Dirjen Pendidikan Tinggi. Soal-soal Ujian Masuk Perguruan Tinggi Negeri tahun 1987 sesuai dengan tahun 1998.

3. Alonso, M. Dan E.D. Finn.1980. Fundamental University Physics. New Cork: Addison Wesley Longmen.