download

Matakuliah
Tahun
Versi
: D0564/Fisika Dasar
: September 2005
: 1/1
Pertemuan 13 – 14
Implementasi Teorema Kerja dan
Energi, Gerak Harmonik dan
Gelombang
1
Learning Outcomes
Pada akhir pertemuan ini, diharapkan mahasiswa
akan mampu :
• Menghasilkan pengetahuan tentang teorma
kerja dan energi, gerak harmonik dan
gelombang (C3)
2
Outline Materi
• Teori atom
• Temperatur dan termometer
• Kesetimbangan termal dan hukum
termodinamika ke-0
• Pemuaian termal dan anomali air
• Hukum gas ideal
• Bilangan avogadro
• Teori kinetik
• Gas riil dan perubahan fasa
• Tekanan uap, kelembaban dan difusi
• Kalor sebagai transfer energi,
• Perbedaan antara ............
3
GELOMBANG
Gelombang adalah :
Rambatan gangguan dalam suatu medium.
Macam-macam Gelombang :
1.Berdasarkan medium tempat gel. merambat.
1.1 Gelombang Mekanik
Gelombang mekanik hanya merambat
dalam medium elastis
Contoh : Gelombang bunyi, gelombang
pada tali, gelombang pada permukaan air
4
1.2.
Gelombang Elektromagnetik
Berhubungan dengan medan listrik dan
medan magnit, dalam perambatannya
tidak memerlukan medium.
Contoh : Gelombang radio, cahaya
2. Berdasarkan arah getaran medium
2.1 Gelombang Transversal
Gelombang yang arah getarannya tegak lurus
pada arah rambatan.
5
2.2 Gelombang Longitudinal
Gelombang yang arah getarannya searah
dengan arah rambatan gelombang.
 Bentuk Gelombang :
1. Gelombang Denyut (Pulsa)
Gangguan tunggal yang merambat dalam suatu
medium
2. Gelombang periodik
Gangguan dalam bentuk yang sama
berulang secara periodik
6
• Fungsi dan Parameter Gelombang :
Y(x,t) = Ym f(x,t)
Untuk gelombang periodik:
Y(x,t) = A sin (ωt + k x + )
1. Ym = A = Amplitudo, atau simpangan
maksimum
2.  = Panjang gelombang; jarak antara dua titik
yang berbeda fase 2
3. T = Periode, waktu untuk satu getaran penuh; dt
4. V = cepat rambat Gelombang
V=f
7
5. f = Frekuensi Gelombang, jumlah
persatuan waktu; Hz
T= 1
getaran
f
6.
k = Bilangan gelombang ;
banyaknya gelombang persatuan panjang
2
k= 
7.  = frekuensi sudut ; radian/detik
 = 2 f
8.  = beda fase gelombang
8
Y = f( X-Vt) : Gelombang bergerak ke kanan
Y = f( X+Vt) : Gelombang bergerak ke kiri
Persamaan Umum Gelombang.
Semua
jenis
gelombang
akan
persamaan umum gelombang:
memenuhi
 y
2  y
v
2
2
t
x
2
2
( Persamaan differensial gelombang )
9
v = kecepata gelombang yang besarnya terganung
pada jenis gelombang dan mediumnya, antara lain:
1.Untuk gelombang dalam tali
v
F

 = rapat massa persatuan panjang
F = gaya tegang tali
10
2.Untuk gelombang elektromagnet
v
1
 o o
3.Untuk gelombang longitudinal dalam udara
v 
p
o
V   RT
M
11
R
T
M
= Konstanta Gas
= Temperatur (Kelvin)
= Berat molekul gas
4.Gelombang Longitudinal Dalam Zat Alir
V =
B

B = modulus benda ( Bulk modulus )
B =
Perubahan Tekanan  P
Fraksi Perubahan Volum ΔV / V
 = kerapatan zat alir
12
atau :
Cp
 = Konstanta panas jenis = C
v
• Kecepatan Gelombang Longitudinal dalam
benda tegar
1.Benda berbentuk batang
V=
Y

Y = Modulus Young
Tegangan Tarik  Tegangan Kompresi  F / A
Y =
Regangan Tarik Regangan Kompresi ΔL 13/ L
 = kerapatan benda tegar
 ENERGI GELOMBANG (TENAGA GELOMBANG )
• Untuk gelombang berbentuk :
y = ym sin ( kx -= t )
P = ym2 kw F cos2 ( kx - t )
Tenaga rata-rata dalam 1 periode:
P=
1
T
t T

t
P dt

P = 2 2 ym2 f2  V
 = Massa dawai per satuan panjang
14
Gelombang dalam medium berdimensi tiga.
Untuk medium berdimensi tiga  diganti dengan  A
P = 2 2 ym2 f 2  AV
 = rapat massa persatuan volume
• Intensitas Gelombang ( I )
Intensitas Gelombang adalah : Jumlah energi yang
dipindahkan persatuan luas persatuan waktu, atau
daya persatuan luas penampang.
P
I=
;
A
15
A = luas penampang
• Superposisi Gelombang
Dua atau lebih gelombang yang sejenis menjalar
dalam medium yang sama, maka gangguan total
pada medium adalah jumlah gangguan dari masingmasing gelombang
YT (X,t) = Y1(X,t) + Y2(X,t) + Y3(X,t)
1.Frekuensi dan amplitudo sama, fase berbeda
Y1 = Ym Sin (kX- (t + (1 )
Y2 = Ym Sin (kX- (t + (2 )
Y = Y1 + Y2
16
= 2Ym Cos( EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
)
) Sin(kX- (t +
2. Frekuensi sama , fase dan amplitudo berbeda
Y1 = A1 Sin (kX- t + 1 )
Y2 = A2 Sin (kX- t + 2 )
YR = ARCos(kX- t + R )
3. Amplitudo sama dan frekuensi berbeda
Y1 = Ym Sin (k1 X- 1 t )
Y2 = Ym Sin (k2 X- 2 t )
17
Y = Y1 + Y2
k1  k2 1  2



k
t)
= 2Ym Cos(
X - t) Sin( 2 X 2
k = k1 – k2
2
2
dan  = 1 - 2
Untuk : k1  k2 dan 1  2
k1  k2
2
k
dan
1  2
2

maka :


k
X
t) Sin( k X -  t )
Y = 2Ym Cos( 2
2
18
Disebut gelombang pelayangan , dengan :
Gelombang pembawa : Sin( k X -  t )
Gelombang modulasi : 2Ym Cos(
k X -  t)
2
Frekuensi pelayangan :  = 1 - 2
2
19
RAMBATAN GELOMBANG
Gelombang Transmisi dan Gelombang Refleksi.
Jika gelombang merambat dari medium 1 ke
medium 2 yang berbeda jenisnya, maka akan terjadi
Gelombang Transmisi dan Gelombang Refleksi.
Gelombang Transmisi adalah: Gelombang yang
diteruskan ke medium 2.
Gelombang Refleksi adalah: Gelombang yang
dipantulkan kembali ke medium 1.
Gelombang Pantul dan Tranmisi pada dua Tali.
20
1.Tali Ringan ke Tali Berat
V1
1
V1
2 > 1
V2
Gelombang pantul mengalami perubahan fase
sebesar , dan gelombang tranmisi tidak mengalami
perubahan fase
Gelombang datang : Y1 = Ad Sin ( kX - t )
Gelombang pantul : Y2 = AP Sin ( kX + t+ )
Gelombang transmisi : Y3 = AT Sin ( kX - t ) 21
2.Tali Berat ke tali Ringan
V1
1
2 < 1
V1
V2
Gelombang pantul dan gelombang tranmisi tidak
mengalami perubahan fase
Gelombang datang : Y1 = Ad Sin ( kX - t )
Gelombang pantul : Y2 = AP Sin ( kX + t )
Gelombang transmisi : Y3 = AT Sin ( kX - t )
22
GELOMBANG BUNYI
• Macam-macam Gelombang Bunyi
Gelombang Bunyi Terdengar adalah :
Gelombang bunyi yang frekuensi terletak antara
20 - 20.000 Hz.
Gelombang Bunyi Ultrasonik adalah :
Gelombang bunyi yang frekuensinya di atas
20.000 Hz.
Gelombang Bunyi Infrasonik adalah :
Gelombang bunyi yang frekuensinya di bawah
20 Hz.
23
• Kualitas bunyi
Amplitudo Tekanan adalah : Selisih maksimum
antara tekanan atmosfir pada selaput gendang
dan tekanan atmosfir.
Intensitas (I) Bunyi yang merambat : Jumlah
rata-rata energi yang dibawa per satuan waktu
oleh bunyi per satuan luas luas permukaan yang
tegak lurus pada arah rambatan
Tingkat Intensitas () :
 = 10 log I / I0 db
24
Desibel adalah : Tingkat intensitas yang
dinyatakan dalam dB.
Ambang Pendengaran
Tingkat intensitas bunyi dimana telinga telah dapat
mendengar.
I0 = 10-12 watt / m2
Ambang Rasa Sakit adalah :
Tingkat intensitas bunyi dimana telinga akan merasa
sakit.
25
Gelombang Sferis adalah :
Gelombang bunyi yang menyebar (merambat) ke
segala arah.
Bola Denyut adalah :
Sumber bunyi yang berbentuk bulatan yang
permukaannya berisolasi secara radial.
Amplitudo simpangan dan amplitudo tekanan
Persamaan Gelombang :
Y = Ym Cos ( kX - t)
26
A Y
Y

V
-B
B
Dari ; P = - B
V
A X
X
Dan B = c2
Maka : P = k  c2 Ym Cos ( kX - t)
Atau : P = Pm Cos ( kX - t)
Dengan : Pm = k  c2 Ym
Pm = amplitudo tekanan
Ym = amplitudo simpangan
27
Hubungan Amplitudo Tekanan dan Intensitas.
2
Pm
I= 2c
Bunyi Layang adalah :
Gelombang bunyi yang menimbulkan berbagai
keras bunyi sebagai akibat perubahan amplitudo .
• Efek Doppler.
Perubahan frekuensi yang diamati oleh
pendengar akibat adanya gerak relatif antara
sumber dan pendengar.
28
VG  VP
fP = V  V fS
G
S
fP = frekuensi yang diamati oleh pendengar
fS = frekuensi dari sumber
VG = kecepatan gelombang
VP = kecepatan pendengar
VS = kecepatan sumber
29

Download Report