materi getaran gelombang untuk mahasiswa

A. Pengertian getaran
Getraran adalah : gerak bolak-balik benda secara teratur
melalui titik keseimbangan.Salah satu ciri getaran adalah
adanya Amplitudo (simpang terbesar suatu getaran).
B. Periode dan frekuensi getaran
Setiap benda yang bergetar selalu memiliki frekuensi dan
periode getar. Periode adalah waktu yang di perlukan benda
untuk melakukan satu kali getaran.Periode dinyatakan dalam
satuan sekon.
Ferkuensi adalah jumlah getran dalam satu sekon. Satuan
ferkuensi adalah hertz (Hz). Periode dan Frekuensi dapat
dinyatakan dalam persamaan matematika serta hubungannya

1. GETARAN GETARAN
DAN DAN
GELOMBANGGELOMBANG
STAF PENGAJAR STAF PENGAJAR
FISIKAFISIKA
DEP. FISIKA IPBDEP. FISIKA IPB

2. Gerak Kipas
Ayunan
Getaran (Osilasi) : Gerakan berulang
pada lintasan yang sama

3. Gelombang dihasilkan oleh getaran
Gelombang bunyi
Gelombang air
Gelombang tali
Gelombang laut

4. Tujuan InstruksionalTujuan Instruksional

Menentukan besaran-besaran frekuensi, Menentukan besaran-besaran frekuensi,
amplituda, perioda, dan energi pada getaran amplituda, perioda, dan energi pada getaran
harmonisharmonis

Menentukan besaran-besaran frekuensi, Menentukan besaran-besaran frekuensi,
amplituda, perioda, panjang gelombang, amplituda, perioda, panjang gelombang,
kecepatan gelombang pada gelombang mekanikkecepatan gelombang pada gelombang mekanik

5. GERAK HARMONIK GERAK HARMONIK
SEDERHANASEDERHANA

Ketika massa diujung pegas Ketika massa diujung pegas
ditarik dengan gaya F = kx ditarik dengan gaya F = kx
(k = konstanta pegas)(k = konstanta pegas)

Akan ada gaya pulih (restoring Akan ada gaya pulih (restoring
force) yang besarnya:force) yang besarnya:
F = - k xF = - k x

6. Simpangan (x) : posisi benda terhadap titik
setimbang

Amplitudo (A) : simpangan maksimum
Periode (T) : waktu yang diperlukan untuk
menempuh satu getaran penuh
Frekuensi (f) : banyak getaran yang
dilakukan tiap satuan waktu
Beberapa Besaran dalam GHS
m
k
T
f 
π
πω
2
2

7. Energi GHSEnergi GHS
E
Total
= ½ mv
2
+ ½ kx
2
Pada
x = A  E
Total = ½ kA
2
x = O  E
Total
= ½ mv
2
max

Energi total benda pada gerak
harmonik sederhana sebanding
dengan amplitudo kuadrat

8. Contoh SoalContoh Soal
Sebuah balok bermassa 0,25 kg berada pada permukaan yang licin Sebuah balok bermassa 0,25 kg berada pada permukaan yang licin
terhubungkan dengan pegas (k= 180 N/m). Jika pegas ditarik terhubungkan dengan pegas (k= 180 N/m). Jika pegas ditarik
sejauh 15 cm dari posisi kestimbangan dan kemudian dilepaskan. sejauh 15 cm dari posisi kestimbangan dan kemudian dilepaskan.
a. a. tentukan energi total sistem.tentukan energi total sistem.
b. b. tentukan kecepatan balok ketika berada di titik kesetimbangan.tentukan kecepatan balok ketika berada di titik kesetimbangan.
a.Energi Total = ½ kA
2
= ½ (180 N/m) (0.15 m)
2
= 2.025 J
b. Di titik kesetimbangan energi kinetik maksimum sehingga

m/s 4m/s
25.0
222
2
1
2


m
E
v
Emv
total
maks
totalmaks

9. Persamaan Gerak Harmonik Persamaan Gerak Harmonik
SederhanaSederhana
 = kecepatan angular (rad/s)
= 2f =
T
2



ω
ωcosω
ωsinω
ωcos
max
2
Av
tAa
tAv
tAx





10. 
Getaran TeredamGetaran Teredam Amplitudo semua pegas atau
pendulum yang berayun pada
kenyataannya perlahan-lahan
berkurang terhadap waktu
piston
Silinder oli
Oli
Batangpiston

11. 
Getaran PaksaGetaran Paksa
Pada getaran yang
dipaksakan, amplitudo
getaran bergantung pada
perbedaan frekuensi alami
benda (fo) dan frekuensi
eksternal (f) dan mencapai
maksimum ketika f = fo.
 Efek Resonansi
Contoh resonansi
• Runtuhnya jembatan Tacoma Narrows
• Hancurnya kristal karena suara

12. GelombangGelombang
Gelombang :Gelombang :
Getaran / gangguan / Getaran / gangguan /
energi yang menjalar.energi yang menjalar.

13. Beberapa karakteristik khusus Beberapa karakteristik khusus
gelombanggelombang

Jika melewati batas antara dua medium akan Jika melewati batas antara dua medium akan
mengalami pemantulan dan pembiasanmengalami pemantulan dan pembiasan

Jika dua gelombang bertemu dia mengalami Jika dua gelombang bertemu dia mengalami
interferensiinterferensi

Jika melewati suatu halangan (misalnya celah Jika melewati suatu halangan (misalnya celah
sempit) dia akan mengalami difraksi (lenturan)sempit) dia akan mengalami difraksi (lenturan)

14. Contoh SoalContoh Soal

Suara orang yang sedang mengobrol di suatu ruang dapat Suara orang yang sedang mengobrol di suatu ruang dapat
terdengar oleh orang yang berada di luar ruangan manakala ruang terdengar oleh orang yang berada di luar ruangan manakala ruang
tersebut tidak tertutup rapattersebut tidak tertutup rapat

(betul)(betul)

SEBABSEBAB

Bunyi merupakan suatu gelombang. Jika bunyi melewati suatu Bunyi merupakan suatu gelombang. Jika bunyi melewati suatu
celah maka dia akan mengalami difraksicelah maka dia akan mengalami difraksi

(betul)(betul)

Pernyataan betul dan alasan betul dan berhubungan sebab akibatPernyataan betul dan alasan betul dan berhubungan sebab akibat
JAWAB : A
(Soal UTS Fisika TPB semerter I tahun 2005/2006)

15. AA = Amplitudo = Amplitudo
kk = 2 = 2 / /  ( ( kk = bilangan gelombang) = bilangan gelombang)
 = Panjang gelombang= Panjang gelombang
 = 2 = 2  f = Frekuensi anguler f = Frekuensi anguler
fv
Persamaan penjalaran gelombang
y = A sin (kx ± t)
Kecepatan
gelombang

16. Contoh SoalContoh Soal

Sebuah gelombang transversal memiliki periode Sebuah gelombang transversal memiliki periode
4 detik. Jika jarak antara dua buah titik yang 4 detik. Jika jarak antara dua buah titik yang
berurutan dan sama fasenya adalah 8 cm, maka berurutan dan sama fasenya adalah 8 cm, maka
cepat rambat gelombang itu adalah ;cepat rambat gelombang itu adalah ;
A. 1 cm/sA. 1 cm/s B. 2 cm/sB. 2 cm/s C. 3 cm/sC. 3 cm/s
D. 4 cm/sD. 4 cm/s E. 5 cm/sE. 5 cm/s
JAWAB : B
(Soal UTS Fisika TPB semerter I tahun 2005/2006)

17. Tipe GelombangTipe Gelombang
1.Gelombang transversal : 1.Gelombang transversal :
arah gerak medium arah gerak medium 
arah gerak gelombang.arah gerak gelombang.
Contoh : gelombang taliContoh : gelombang tali

18. 2.2.Gelombang longitudinal : Gelombang longitudinal :
Arah gerak medium // arah gerak gelombang.Arah gerak medium // arah gerak gelombang.
Contoh : gelombang bunyi, gelombang pada pegas.Contoh : gelombang bunyi, gelombang pada pegas.

19. BunyiBunyi
Sumber bunyi : Getaran /vibrasiSumber bunyi : Getaran /vibrasi

Infrasonic : < 20 hertzInfrasonic : < 20 hertz

Audiosonic : 20 – 20.000 hertzAudiosonic : 20 – 20.000 hertz

Ultrasonic : > 20.000 hertzUltrasonic : > 20.000 hertz
Intensitas yang dapat didengar : Intensitas yang dapat didengar :
1010
-12-12
 1 W/m2 1 W/m2

20. Tingkat Intensitas bunyi
0
log10)(
I
I
dBdalam
I = Intensitas Sumber
I
o
= Intensitas ambang
= 10
-12
W/m
2

21. I = 10 I = 10
–10–10
W/m2 W/m2   = 10 log 100 = 20 dB = 10 log 100 = 20 dB
Di udara terbuka, pengurangan intensitas Di udara terbuka, pengurangan intensitas
I I  1/r 1/r
2 2
 I I
11rr
11
22
= I = I
22rr
22
22


(r jarak dengan sumber) (r jarak dengan sumber)
Tingkat intensitas sebuah pesawat jet pada jarak 30 m Tingkat intensitas sebuah pesawat jet pada jarak 30 m
adalah 140 dB. Berapakah tingkat intensitasnya pada jarak adalah 140 dB. Berapakah tingkat intensitasnya pada jarak
300 m ?300 m ?

22. Efek DopplerEfek Doppler









s
o
vv
vv
ff

'
Fenomena Frekuensi (f’) yang didengar berbeda dengan
frekuensi sumber (f) ketika sumber dan atau pendengar
bergerak
Tanda atas ketika mendekat dan
tanda bawah ketika menjauh
v
o = kecepatan pendengar
v
s =
kecepatan sumber
v = kecepatan bunyi (=340 m/s)

23. Contoh SoalContoh Soal

Cepat rambat bunyi di udara pada suhu tertentu 300 Cepat rambat bunyi di udara pada suhu tertentu 300
m/s. Jika pendengar diam, sedangkan sumber bunyi m/s. Jika pendengar diam, sedangkan sumber bunyi
bergerak menjauhi pendengar dengan kecepatan 60 bergerak menjauhi pendengar dengan kecepatan 60
m/s, frekuensi bunyi 108 hertz, maka frekuensi yang m/s, frekuensi bunyi 108 hertz, maka frekuensi yang
didengar pendengar,didengar pendengar,
A. 90 hertzA. 90 hertz B. 91 hertzB. 91 hertz C. 92 hertzC. 92 hertz
D. 93 hertzD. 93 hertz E. 94 hertzE. 94 hertz
JAWAB : (300/360) 108 = 90 Hz
(Soal UTS Fisika TPB semerter I tahun 2005/2006)

24. TERIMAKASIHTERIMAKASIH