fisika kel 5

Pulsa dan Laju Pulsa dan Laju GelombangGelombang

Gelombang adalah perambatan energi dari satu tempat ke tempat lain tanpa menyeret materi yang dilewatinya

Laju GelombangLaju GelombangSeberapa cepat bentuk gelombang menjalar?

Pilih sebuah perpindahan tertentu fasa tertentu

kx-t = konstan v dx

dt

k

y(x,t) = Asin(kx-t) v>0

y(x,t) = Asin(kx+t) v<0

v

Gelombang Transversal (Tali):: rapat massa, : tegangan

• Laju gelombang adalah konstanta yang bergantung hanya pada medium, bukan pada amplitudo, panjang gelombang atau or perioda (seperti OHS)

Gelombang pada taliGelombang pada taliApa yang menentukan laju gelombang? Tinjau sebuah pulsa yang menjalar pada sebuah

tali: v

R

F

Tegangan tali adalah F

Massa per satuan panjang adalah (kg/m)

Bentuk tali pada daerah maksimum pulsa adalah lingkaran dengan jari-jari R

Misalkan:

Gaya total FNET adalah jumlah tegangan F pada ujung-ujung segmen tali.

Total gaya pada arah-y

F F

x

y

FNET = 2F

(karena kecill, sin ~ )

v

Tinjau gerak bersama dengan pulsa

Gunakan F = ma pada segmen kecil tali di “puncak” pulsa

Massa m dari segmen adalah panjangnya (R x 2) dikalikan massa per satuan panjang .

m = R 2

R

x

y

Percepatan a dari segmen adalah v 2/ R (sentripetal) dalam arah-y.

R

v

x

y

a

Jadi FNET = ma menjadi:

2vF

Fv

Rv 2R F2

2

FTOTm a

v

tegangan F

massa per satuan panjang

Jadi didapat:

Fv

Jika tegangan makin besar, laju bertambah.

Jika tali makin berat, laju berkurang.

Seperti disebutkan sebelumnya, ini bergantung hanya pada sifat alami medium, bukan pada amplitudo, frekuensi, dst. dari gelombang.

v

tegangan F massa per satuan panjang

Gelombang pada taliGelombang pada tali

Pulsa GelombangPulsa Gelombang

Adalah semacam gelombang non - sinusoidal yang mirip dengan gelombang persegi , tetapi tidak memiliki bentuk simetris terkait dengan gelombang persegi yang sempurna.

Sebuah pulsa membawa energi melalui media dari satu lokasi ke lokasi lain.

Fenomena yang terjadi ketika gelombang mencapai akhir dari media yang dilalui dalam perjalanan sering disebut perilaku batas.

Prinsip SuperposisiPrinsip Superposisi

Dua atau lebih gelombang yang saling tumpang tindih dalam ruang selama perjalanannya mempunyai perpindahan total yang merupakan jumlah vektor dari perpindahan individual masing-masing gelombang pada titik itu.

Yr(x,t) = y1(x,t)+y2(x,t)+…+yn(x,t)

Pulsa gelombang biasanya timbul jika kita menggoyang atau menyentakkan tali turun naik (atau naik turun) hanya sekali. Adanya sentakan yang kita berikan pada tali menyebabkan timbulnya pulsa atau denyut yang merambat sepanjang tali tersebut.

Superposisi & InterferensiSuperposisi & Interferensi

◦Superposisi dari dua atau lebih gelombang dalam ruang pada titik yang sama menghasilkan gelombang resultan yang disebut interferensi.

Ilustrasi Interferensi gelombangIlustrasi Interferensi gelombang

Dua bola dilempar dalam kolam. Gelombang tidak saling menghilangkan, malah saling menguatkan satu sama lain.

Interferensi dua gelombang Interferensi dua gelombang Amplitudo, panjang gelombang & frekuensi

sama.

sin()2

sin}2

cos2{

:

2cos

2sin2sinsin

)]sin()[sin(

)sin( )sin(

21

21

AmplitudotkxAy

diperoleh

bababa

karena

tkxtkxAyyy

Sehingga

tkxAydantkxAy

Interferensi dua gelombangInterferensi dua gelombang

Amplitudo bergantung pada beda fasa, Jika = 0 dan amplitudo = 2A, disebut

interferensi konstruktifJika = maka amplitudo = 2A, dan

kedua gelombang saling menghilangkan. Ini disebut interferensi destruktif

Interferensi dua gelombangInterferensi dua gelombang……

Interferensi konstruktifInterferensi konstruktif

(Interferensi konstruktif)

Dua pulsa (gelombang) saling menguatkan satu sama lain dan menghasilkan pulsa yang lebih besar.

Kita katakan kedua pulsa mengalami Interference konstruktif.

(Interferensi konstruktif)

(Interferensi konstruktif)

Kedua pulsa menjalar tanpa saling mempengaruhi.

(Interferensi konstruktif)

Interferensi destruktifInterferensi destruktif

Interferensi destruktif

Interferensi destruktif

Dua pulsa (gelombang) saling menghilangkan satu sama lain.

Kita katakan kedua pulsa mengalami Interference destruktif.

.

Interferensi destruktif

Kedua pulsa menjalar tanpa saling mempengaruhi.

Refleksi dari suatu pulsa gelombang pada ujung tetap dari tali yang digetarkan. Pulsa yang dipantulkan adalah terbalik, tetapi bentuknya tetap sama

Refleksi Gelombang pada ujung tetapRefleksi Gelombang pada ujung tetap

Refleksi dari suatu pulsa gelombang pada ujung bebas dari tali yang digetarkan. Pulsa yang dipantulkan adalah tidak terbalik.

Refleksi pada ujung bebasRefleksi pada ujung bebas

Transmisi gelombang. (a) Sebuah pulsa menjalar ke kanan pada suatu tali ringan yang dihubungkan dengan suatu tali yang lebih berat (b) Sebagian dari pulsa yg datang akan dipantulkan (dan terbalik), dan sebagian lagi diteruskan (ditransmisikan) kepada tali yang lebih berat.

Transmisi gelombangTransmisi gelombang

Transmisi gelombang (a) Sebuah pulsa menjalar ke kanan pada suatu tali berat yang dihubungkan dengan suatu tali yang lebih ringan (b) Sebagian dari pulsa yg datang akan dipantulkan tapi tidak terbalik.

Transmisi gelombangTransmisi gelombang

Gelombang berdiriGelombang berdiri (Standing Waves) (Standing Waves)

Dua gelombang yg sama, menjalar dalam arah berlawanan:

k = bilangan gelombang

= 2

ContohContoh Sebuah kapal melempar sauh pada suatu lokasi dan

diombang-ambingkan gelombang naik dan turun. Jika jarak antara puncak gelombang adalah 20 meter dan laju gelombang 5 m/s, berapa lama waktu t yang dibutuhkan kapal untuk bergerak dari puncak ke dasar lembah gelombang?

t

t + t

Diketahui v = / T, maka T = / v. Jika = 20 m dan v = 5 m/s, maka T = 4 sec

Waktu tempuh dari puncak ke lembah adalah setengah perioda, jadi t = 2 sec

Panjang gelombang microwave yang dihasilkan oleh oven microwave kira-kira 3 cm. Berapa frekuensi yang dihasilkan gelombang ini yang menyebabkan molekul air makanan anda bervibrasi?

ContohContoh

34

1 GHz = 109 siklus/sec

Laju cahaya c = 3x108 m/s

Ingat v = f.

fv 3 10 m s

.03m10 Hz 10GHz

810

H H

O

Membuat molekul air bergoyangMembuat molekul air bergoyang