MAKALAH TENTANG MEKANIK FISIKA

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan terhadap Tuhan Yang Maha Kuasa karena atas karunianya maka penulis dapat menyelesaikan makalah tentang "Gelombang Mekanik" ini dengan tepat waktu untuk memenuhi tugas dari guru mata pelajaran Fisika

Disamping itu, penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu penulis selama pembuatan makalah ini berlangsung sehingga terselesaikannya makalah ini.

Demikian yang dapat penulis sampaikan, semoga makalah ini bisa bermanfaat untuk semua pihak dan jangan lupa ajukan kritik dan saran terhadap makalah ini agar kedepannya bisa diperbaiki.

Kalabahi, 05 Mei 2020

Penulis

DAFTAR ISI

JUDUL

KATA PENGANTAR ................................................................................................................

DAFTAR ISI ...............................................................................................................................

BAB I PENDAHULUAN ..........................................................................................................

A.    Latar Belakang .................................................................................................................

B.     Rumusan Masalah ............................................................................................................

BAB II PEMBAHASAN ............................................................................................................

A.    Pengertian Gelombang Mekanik ......................................................................................

B.     Persamaan Gelombang Berjalan .......................................................................................

C.     Cepat Rambat Gelombang Transversal ............................................................................

D.    Gelombang Stasioner .......................................................................................................

BAB III PENUTUP ....................................................................................................................

A.    Kesimpulan ......................................................................................................................

B.     Saran ................................................................................................................................

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................................................

 

BAB I

PENDAHULUAN

A.    Latar Belakang

Dalam kehidupan sehari-hari kita selau mendengarkan beranekaragam suara, mulai dari suara musik, kicauan burung, klakson kendaraan bermotor, suara rel kereta api dan suara orang yang sedang berbicara. Semua suara itu dapat kita dengar karena ada sumber suara/bunyi.

Gelombang adalah getaran yang merambat, baik melalui medium ataupun tidak melalui medium. Perambatan gelombang ada yang memerlukan medium, seperti gelombang tali melalui tali dan ada pula yang tidak memerlukan medium yang berarti bahwa gelombang tersebut dapat merambat melalui vakum ( hampa udara ) , seperti gelombang listrik magnet dapat merambat dalam vakum. Perambatan gelombang dalam medium tidak diikuti oleh perambatan media, tapi partikel-partikel mediumnya akan bergetar. Perumusan matematika suatu gelombang dapat diturunkan dengan peninjauan penjalaran suatu pulsa. Dilihat dari ketentuan pengulangan bentuk, gelombang dibagi atas gelombang periodik dan gelombang nonperiodik.

Berdasarkan sumber getarnya, tanpa disertai dengan medium  perantaranya, gelombang dapat diklasifikasikan dalam dua kategori, yaitu gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik. Gelombang mekanik adalah sesuatu yang dapat dibentuk dan dirambatkan dalam zat perantara bahan elastis. Sebagai contoh khusus diantaranya adalah gelombang bunyi dalam gas, dalam zat cair dan dalam zat padat.

Gelombang didefinisikan sebagai energi getaran yang merambat. Dalam kehidupan sehari-hari banyak orang berfikir bahwa yang merambat dalam gelombang adalah getarannya atau partikelnya, hal ini sedikit tidak benar karena yang merambat dalam gelombang adalah energi yang dipunyai getaran tersebut.

B.     Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas, maka dapat dirumuskan masalah sebagai berikut :

1.      Mengetahui Pengertian Gelombang Mekanik

2.      Mengetahui Persamaan Gelombang Berjalan

3.      Mengetahui Cepat Rambat Gelombang Transversal

4.      Mengetahui tentang Gelombang Stasioner

  

BAB II

PEMBAHASAN

A.    Pengertian Gelombang Mekanik

Gelombang adalah getaran yang merambat. Gejala gelombang pada slinky maupun
tali merupakan gejala gelombang mekanik. Gelombang mekanik adalah gelombang
yang memerlukan media untuk merambat. Berdasarkan arah rambat dan arah getarnya, gelombang dibedakan atas gelombang transversal dan  gelombang longitudinal. Gelombang
transversal adalah gelombang yang arah rambatnya tegak lurus dengan arah getarnya. Contoh gelom-bang jenis ini adalah gelombang pada tali. Sedangkan gelombang longitudinal adalah gelombang yang memiliki arah rambat sejajar dengan arah getarnya. Contoh gelombang longitudinal adalah gelombang pada slinky.

1.      Jenis Gelombang

a.       Jenis gelombang berdasarkan arah rambat dan arah getar

1.      Gelombang transversal

Gelombang transversal merupakan gelombang yang arah rambatnya tegak lurus arah getarnya. misalkan gelombang pada tali, gelombang pada air. Perhatikan gambar berikut :

Pada gelombang transversal panjang satu gelombang adalah satu bukit dan satu lembah

abc, efg adalah bukit gelombang

cde, ghi adalah lembah gelombang

titik b, f adalah puncak gelombang titik

d, h adalah dasar gelombang

abcde, bcdef, cdefg, dan seterusnya adalah satu gelombang.

Panjang a–e, b–f, c–g, d–h, dan seterusnya adalah panjang satu gelombang
atau sering disebut panjang gelombang ( λ = dibaca lamda).

Amplitudo adalah jarak terjauh titik getar dari posisi kesetimbangannya

2.      Gelombang Longitudinal

Gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah getarnya searah dengan arah rambatnya. Misalnya Gelombang bunyi dan gelombang pada slingky. Perhatikan gambar berikut :

Pada gambar di atas maka λ = “. Untuk gelombang longitudinal panjang satu gelombang adalah panjang satu rapatan dan satu regangan atau jarak antar dua rapatan yang berurutan atau jarak antara dua regangan yang berurutan.

2.      Panjang Gelombang

a)      Periode gelombang (T), yaitu waktu yang diperlukan untuk menempuh satu gelombang.

b)      Frekuensi gelombang (f), yaitu jumlah gelombang tiap sekon.

c)      Cepat rambat gelombang (v), yaitu jarak yang ditempuh gelombang tiap sekon.

Secara matematis, cepat rambat gelombang dirumuskan:

Jika s = O maka persamaan :

Keterangan:
s : jarak yang ditempuh dalam  t sekon
t : periode (t = T)

Contoh Soal

Gelombang merambat pada tali seperti gambar berikut. Berdasarkan gambar tersebut tentukan:

a.       panjang gelombang,

b.      periode,

c.       cepat rambat gelombang.

Jenis gelombang berdasarkan medium

1.      Gelombang mekanik merupakan gelombang yang membutuhkan zat perantara untuk merambatnya. Contoh : gelombang bunyi, gelombang pada tali, gelombang pada slinky.

2.      Gelombang Elektromagnetik Merupakan gelombang yang tidak memerlukan zat perantara untuk merambatnya. Contohnya : gelombang cahaya, gelombang radio, sinar X dan lain – lain.

B.     Persamaan Gelombang Berjalan

Perhatikan gambar di bawah ini! Gambar tersebut menunjukkan gelombang transversal pada seutas tali ab yang cukup panjang. Pada ujung a kita getarkan sehingga terjadi rambatan gelombang. Titik p adalah suatu titik yang berjarak x dari a :

Misalnya a digetarkan dengan arah getaran pertama kali ke atas, maka persamaan gelombangnya adalah:

Getaran ini akan merambat ke kanan dengan kecepatan v, sehingga getaran akan sampai di p setelah selang waktu x / v . Berdasarkan asumsi bahwa getaran berlangsung konstan, persamaan gelombang di titik p adalah:

 

 Selang waktu perjalanan gelombang dari a ke p adalah x / v . Oleh karena itu, persamaannya  dapat dituliskan sebagai berikut :

Dengan ω = 2 π f dan k = 2 π / λ serta v = f . λ , persamaan nya  dapat kita jabarkan menjadi :

Jika gelombang merambat ke kiri maka titik p telah mendahului a dan persamaan gelombangnya adalah:

Jika titik a digetarkan dengan arah getaran pertama kali ke bawah, maka amplitudo (A) negatif.
Dengan demikian,  persamaan gelombang berjalan dapat dituliskan sebagai berikut.

yp : simpangan (m)

A : amplitudo (m)

k : bilangan gelombang = 2 π / λ

v : cepat rambat gelombang (m/s)

λ : panjang gelombang (m)

t : waktu (s)

x : jarak (m)

ω : kecepatan sudut (rad/s)

f : frekuensi (Hz)

T : periode (1/s)

Contoh soal :

Fungsi gelombang pada suatu medium dinyatakan sebagai: y = 0,1 sin  (5t – 2x), dengan x dan y dalam meter dan t dalam sekon. Tentukanlah frekuensi dan panjang gelombang tersebut!

C.    Cepat Rambat Gelombang Transversal

Gelombang pada senar yang di petik tersebut merambat dengan kecepatan  v. Berikut ini kita akan membahas cara menentukan besarnya  v tersebut :

Berdasarkan percepatan sentripetal as = v² / R dan sudut pusat θ = as / R . Komponen F pada arah mendatar saling meniadakan resultan komponen F pada arah vertikal:

Jika P adalah massa persatuan panjang senar maka untuk segmen senar  berlaku:

Jika resultan komponen F pada arah vertikal: (FR) = gaya radial maka:

Keterangan:
v : laju gelombang (m/s)
F : tegangan tali (N)
P : massa persatuan panjang tali (kg/m)

Contoh soal :

Suatu tali dihubungkan melalui katrol dan ujungnya diberi beban 0,2 kg kemudian digetarkan. Jika panjang tali 3m dari massa tali 60 gram, tentukan laju gelombang pada tali (g=10 m/s² ).

D.    Gelombang Stasioner

Jika gelombang telah mengalami pemantulan, sementara sumber gelombang masih terus memberikan pulsa terus-menerus maka akan terjadi pertemuan antara gelombang datang
dan gelombang pantul. Pertemuan ini akan menghasilkan pola gelombang yang disebut gelombang stasioner.

Gelombang stasioner terjadi jika dua buah gelombang yang koheren dengan arah rambat yang saling berlawanan bertemu pada suatu titik, sehingga mengakibatkan terjadinya interferensi antara kedua gelombang tersebut. Gambar di bawah  menunjukkan gejala terbentuknya gelombang stasioner.

Misalnya dua buah gelombang berjalan yang bergerak berlawanan arah akibat pantulan, masing-masing gelombang memiliki persamaan:

Gelombang tersebut akan bertemu pada suatu titik dan menimbulkan gejala interferensi gelombang dan menghasilkan gelombang stasioner. Jika kedua persamaan ini kita jumlahkan, untuk gelombang stasioner yang terjadi memiliki persamaan:

Keterangan:
x : jarak titik dari ujung pantulan

ys : simpangan gelombang stasioner

Persamaan di atas  adalah persamaan gelombang stasioner pada ujung bebas. Dari persamaan tersebut dapat kita lihat bahwa gelombang stasioner ini memiliki amplitudo  sebesar:

Keterangan:

As : ampiltudo gelombang stasioner (m)

A : amplitudo gelombang berjalan (m)

k : bilangan gelombang = 2 π / λ

x : jarak suatu titik ke titik pantul (m)

Pola gelombang stasionernya dapat kita lihat pada gambar berikut.

Letak perut gelombang dari dinding pemantul adalah:

Keterangan:
n : 1, 2, 3, . . . atau perut ke 1, 2, 3, . . .

Letak simpul gelombang dari dinding pemantul adalah:

Keterangan:
n : 1, 2, 3, . . . atau simpul ke 1, 2, 3, . .

Untuk gelombang stasioner yang terjadi pada tali dengan ujung tetap maka gelombang pantul akan mengalami pembalikan fase gelombang sebesar  1 / 2  periode gelombang atau sebesar  p. Dengan demikian, persamaannya  akan menjadi:

Sedangkan amplitudo gelombang stasionernya adalah:

Letak perut gelombang dari dinding pemantul dapat ditentukan:

Sedangkan letak simpul gelombang dari dinding pemantul dapat ditentukan:

 BAB III

PENUTUP

A.    Kesimpulan

Gelombang adalah getaran yang merambat. Gejala gelombang pada slinky maupun
tali merupakan gejala gelombang mekanik. Gelombang mekanik adalah gelombang
yang memerlukan media untuk merambat.

Jenis gelombang berdasarkan arah rambat dan arah getar terbagi atas dua, yaitu Gelombang transversal dan Gelombang Longitudinal. Sedangkan Panjang Gelombang terbagi atas 3, yaitu :

1.      Periode gelombang (T), yaitu waktu yang diperlukan untuk menempuh satu gelombang.

2.      Frekuensi gelombang (f), yaitu jumlah gelombang tiap sekon.

3.      Cepat rambat gelombang (v), yaitu jarak yang ditempuh gelombang tiap sekon.

B.     Saran

Penulis berharap agar makalah yang penulis susun ini dapat lebih bermanfaat bagi semua pihak terutama bagi teman-teman sekolah dan penulis sendiri untuk lebih memahami materi tentan gelombang mekanik

DAFTAR PUSTAKA

https://iksan35.wordpress.com/fisika-xi2/gelombang-mekanik/

https://physicsranggaagung.wordpress.com/2017/06/26/gelombang-mekanik/

https://physicsranggaagung.wordpress.com/2017/06/26/gelombang-mekanik/