1. Gelombang

FISIKA KELAS XII

CHAPTER 1 GELOMBANG DAN SIFAT-SIFATNYA 1. Persamaan umum gelombang v  f 

v λ T f

 T

f 

1 1 T  T f

= kecepatan rambat gelombang (m/s) = panjang gelombang (m) = periode (s) = frekuensi (Hz)

2. Gelombang berdasarkan arah getarnya a. Gelombang transversal:gelombang yang arah getarnya tegak lurus arah rambatnya. Misalnya v gelombang tali yang timbul akibat digetarkan. b f j A puncak gelombang : b, f λ dasar gelombang : d, h a c e g i k bukit gelombang : abc, efg -A lembah gelombang : cde, ghi d h panjang gelombang (λ) : a-e, b-f, d-h, dan seterusnya periode (T) : waktu yang diperlukan untuk menempuh 1 gelombang. fase sama (titik yang berjarak 1λ, 2λ, ……… nλ) : a dan e, c dan g. fase berlawanan (titik yang berjarak 32  , 52  ,..., 2n  1 12  : a dan c. b. Gelombang longitudinal : gelombang adalah gelombang yang arah getarnya sejajar dengan arah rambatnya. Misalnya gelombang bunyi. Satu panjang gelombang adalah jarak antara pusat rapatan dengan rapatan terdekat atau jarak antara regangan dengan regangan terdekat. λ

λ

λ

λ

3. Gelombang berdasarkan amplitudonya a. Gelombang Berjalan: gelombang yang bergerak dengan amplitudo tetap.

Bentuk umum persamaan gelombang berjalan adalah: Simpangan awal ke atas

↑ =± ↓ Simpangan awal ke bawah

Merambat ke kanan

(

↑ ∓ ↓

Simpangan awal ke atas

↑ =∓ ↓

)

Merambat ke kiri

Simpangan awal ke bawah

=

↑ (± ↓

Simpangan awal ke atas

−

↑ =∓ ↓

)

Merambat ke kiri

=(

Simpangan awal ke bawah

−

)

=

-

Sudut fase gelombang adalah

-

Fase gelombang adalah : = = − tanpa satuan Titik-titik yang berjarak pada gelombang fasenya sama. Titik-titik yang berjarak pada gelombang fasenya berlawanan. Beda fase dua titik A dan B pada waktu yang sama adalah: ∆ ∆ = ∆ = jarak titik A dan B

Copyright © 2012 by Harina Institute

:

Merambat ke kanan

Merambat ke kanan

(−

↑ ± ↓

)

Merambat ke kiri

−

Page 1 of 6

FISIKA KELAS XII -

Beda fase satu titik untuk waktu yang berbeda adalah: ∆ ∆ = ∆ =beda waktu pengamatan Untuk menghitung cepat rambat gelombang dari persamaan umum gelombang dapat digunakan hubungan: =

Penjelasan mengenai suatu tahap yang telah dicapai oleh suatu gerak berkala, biasanya dengan membandingkan dengan gerak lain yang sejenis dengan frekuensi sama disebut fase. Dua gelombang dikatakan sefase, bila keduanya berfrekuensi sama dan titik-titik yang bersesuaian berada pada tempat yang sama selama osilasi (misalnya, keduanya berada pada puncak) pada saat yang sama. Jika yang terjadi sebaliknya, keduanya tidak sefase.Dan dua gelombang berlawanan fase jika perpindahan keduanya tepat berlawanan arah (misalnya, puncak dan lembah). Beda fase antara dua gelombang menyatakan ukuran seberapa jauh, diukur dalam sudut, sebuah titik pada salah satu gelombang berada di depan atau di belakang titik yang bersesuaian dari gelombang lainnya. Untuk gelombang-gelombang o o yang berlawanan fase, beda fasenya adalah 180 ; untuk yang sefase, besarnya 0 . b. Gelombang stasioner: gelombang yang merupakan hasil interferensi dari dua buah gelombang yang frekuensi dan amplitudonya sama, tetapi arah rambatnya berlawanan. Contohnya percobaan Melde. 1) Ujung tetap s5

P5

s4

P4

s3

P3

s2

P1

P2

= sin( − ) = − sin( + ) = + = sin( − = [sin( − ) − sin( 1 = 2 sin ( − − 2 = =

) − sin( + )] +

simpul : 0, ½ λ, λ, 3/2λ, 2λ,….,

=

perut : ¼λ, ¾λ, 5/4λ, 7/4λ,…., dengan n = 1, 2, 3, 4, ….

=

)

(

)

(

)

)

+

1 ) cos ( 2

(

−

+

)

+

2) Ujung bebas s5

P6

s4

P5

s3

P4

s2

P3

s1

=

perut : 0, ½ λ, λ, 3/2λ,…., dengan n = 1, 2, 3, 4, ….

=

(

)

P2

= sin( − ) = sin( + ) = + = sin( − ) + sin( = [sin( − ) − sin( + )] 1 1 = 2 sin ( − + + ) cos ( 2 2 = =


: ¼ λ, ¾ λ, 5/4 λ,….,

simpul

+ −

) −

+

)

Page 2 of 6

FISIKA KELAS XII 4.

Gelombang berdasarkan medium perambatannya a. Gelombang mekanik adalah gelombang yang dalam perambatannya memerlukan medium. Contohnya gelombang tali dan gelombang air. b. Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang dalam perambatannya tidak memerlukan medium. Contohnya cahaya matahari dan radar.

5.

Gejala-gejala Gelombang a. Pemantulan (refleksi) gelombang, yaitu pencerminan gelombang (gelombang datang = gelombang pantul) b. Pembiasan (refraksi) gelombang, yaitu peristiwa pembelokan arah rambat cahaya ketika melewati bidang batas antara dua medium yang berbeda. c. Dispersi gelombang, yaitu perubahan bentuk gelombang ketika gelombang merambat melalui suatu medium. 1) Muka gelombang lurus λ λ

2) Muka gelombang lingkaran λ λ

d. Difraksi gelombang, yaitu lenturan gelombang yang disebabkan adanya penghalang berupa celah. e. Interferensi gelombang, yaitu perpaduan antara dua gelombang atau lebih yang memiliki amplitudo. f. Polarisasi gelombang, yaitu peristiwa hilangnya setengah komponen cahaya sehingga intensitasnya tinggal setengahnya.


Page 3 of 6

FISIKA KELAS XII Pilihlah jawaban yang paling tepat! 1.

Dari suatu tempat ke tempat lain, gelombang memindahkan…. A. amplitudo D. massa B. energi E. panjang gelombang C. fase

2.

Pernyataan berikut benar, kecuali.... A. Gelombang transversal adalah gelombang yang arah getarnya tegak lurus arah rambatnya B. Gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah getarnya sejajar arah rambatnya C. Gelombang yang memerlukan medium untuk perambatannya disebut gelombang mekanik D. Gelombang yang tidak memerlukan medium untuk perambatannya disebut gelombang elektromagnetik E. Bunyi termasuk gelombang elektromagnetik, sedangkan cahaya termasuk gelombang mekanik

3.

Dalam 3 sekon terbentuk 30 gelombang, berarti frekuensi gelombangnyasebesar....Hz. A. 3 B. 5 C. 10 D. 15 E. 30

4.

Pada permukaan suatu danau terdapat dua buah gabus yang terpisah satu dari lainnya sejauh 60 cm. keduanya turun naik bersama permukaan air dengan frekuensi 2 Hz. Bila salah satu gabus berada di puncak bukit gelombang, dan yang lainnya berada di lembang gelombang, sedangkan diantara kedua gabus itu terdapat satu bukit gelombang, maka cepat rambat gelombang pada permukaan danau adalah…. cm/s. A. 20 B. 30 C. 80 D. 120 E. 240

5.

6.

7.

Jarak titik A dan B adalah 1,2 m. Jika diantara kedua titik terdapat 2 lembah gelombang dan 3 bukit gelombang, maka besar panjang gelombang yang terjadi adalah....m. A. 0,72 B. 0,48 C. 0,36 D. 0,24 E. 0,18 Gelombang transversal merambat dari A ke B dengan cepat rambat 12 m/s pada frekuensi 4 Hz dan amplitudonya 5 cm. Jika jarak AB = 18 m, maka banyaknya gelombang yang terjadi sepanjang AB adalah…. A. 9 B. 8 C. 7 D. 6 E. 4 Perbedaan gelombang transversal dengan longitudinal terletak pada…. A. panjang gelombang D. arah getar B. frekuensi E. arah rambat C. cepat rambat


8.

Sebuah slinki menghasilkan gelombang longitudinal dengan jarak renggangan dan rapatan berurutan 7,5 cm. Jika cepat rambat gelombang pada slinki 3 m/s, maka frekuensi gelombangnya adalah....Hz. A. 3 B. 7,5 C. 10 D. 20 E. 22,5

9.

Seorang peselancar ketika diam di laut merasakan gelombang laut melaluinya setiap 10 s. Jika dia mengayuh papan selancarnya sehingga bergerak dengan kecepatan 2 m/s searah dengan gelombang laut, dia merasakan gelombang laut melaluinya setiap 12 s. Panjang gelombang laut tersebut adalah…. m. A. 40 B. ,60 C. 80 D. 100 E. 120

10. Persamaan sebuah gelombang adalah sebagai berikut: y = –0,02 sin 2π (3t + 5x) Berdasarkan persamaan di atas, arah gerak pertama gelombang dan arah rambat gelombang berturut-turut adalah.... A. ke atas, ke kanan B. ke atas, ke kiri C. ke bawah, ke kanan D. ke bawah, ke kiri E. ke kiri, ke atas 11. Diberikan persamaan gelombang y = 0,02 sin(10πt – 4πx) dengan y dan x dalam meter dan t dalam sekon. Besar cepat rambat gelombang tersebut adalah.... m/s. A. 2,5 B. 5 C. 7,5 D. 10 E.12,5 12. Sebuah gelombang berjalan dengan persamaan simpangan y = 0,2 sin π(10t – 4x). semua besaran dalam SI, besar frekuensi dan panjang gelombang pada persamaan tersebut adalah…. A. 2 Hz dan 0,2 m B. 2 Hz dan 5 m C. 0,5 Hz dan 5 m D. 5 Hz dan 2 m E. 5 Hz dan 0,5 m 13. Sebuah gelombang memiliki panjang gelombang 2 m. Titik A dan B pada medium yang dalam gelombang terpisah sejauh 60 cm. Beda fase gelombang antara titik A dan B adalah.... A. 54o B. 108o C. 162o D. 216o E. 235o 14. Sebuah tali yang panjangnya 6 m digerakkan ke atas dan ke bawah dengan frekuensi 60 Hz sehingga terbentuk gelombang pada tali tersebut. Jika gelombang mencapai ujung yang lain dari tali dalam waktu 0,5 sekon. Nilai bilangan gelombang yang berbentuk pada tali adalah…. Page 4 of 6

FISIKA KELAS XII A. 10π

B. 8π

C. 6π

D. 4π

E. 2π

15. Titik A dan B terpisah sejauh 4 m. Jika diantara titik A dan B terdapat gelombang yang memiliki periode 2 sekon dan kecepatan 8 m/s maka selisih sudut fase antara titik A dan B sebesar.... o o o o o A. 120 B. 90 C. 60 D. 45 E. 30 16. Sebuah gelombang berjalan di permukaan air memenuhi persamaan y = 0,03 sin 2π (60t – 2x), y dan x dalam meter dan t dalam sekon. Cepat rambat gelombang tersebut adalah.... m/s. (UN 2011) A. 15 B. 20 C. 30 D. 45 E. 60 17. Kecepatan merambat dari gelombang berjalan adalah 360 m/s dengan frekuensi 680 Hz. Maka beda fase pada satu titik yang dilalui gelombang jika selisih waktu 0,002 detik adalah…. A. 0,36 C. 2,36 E. 1,40 B. 1,36 D. 0,40 18. Gelombang merambat dari titik A ke titik B dengan ampllitudo 10-2 m dan periode 0,2 s. Jarak AB = 0,3 m, bila cepat rambat gelombang 2,5 m/s. Pada suatu saat tertentu sudut fase antara titik A dan B adalah…. A. 0,3π C. 1,2π E. 3,6π B. 0,6π D. 2,4π 19. Jarak antara dua buah titik yang berdekatan dengan fase sama adalah 8 cm. Jika periode gelombang 2 sekon, maka cepat rambat gelombang adalah....m/s A. 2 B. 4 C. 8 D. 16 E. 32 20. Suatu gelombang berjalan melalui titik A dan B yang berjarak 8 cm dalam arah A ke B. Pada saat t = 0, simpangan gelombang di titik A adalah 0. Jika panjang gelombangnya 12 cm dan amplitudonya 4 cm, simpangan di titik B pada saat fase 3/2 di titik A adalah…. cm. A. 2 B. –√2 C. –2√2 D. 2√3 E. 0 21. Sebuah sumber gelombang O menghasilkan gelombang berjalan dengan frekuensi 20 Hz dan ampllitudo 10 cm. maka simpangan titik P yang berjarak 9 m dari O pada saat titik gerak O telah bergerak 16 kali, jika titik O mulai geraknya ke atas, anggap cepat rambat gelombang 80 m/s adalah…. A. –5 cm C. –10cm E. –7 cm B. 5cm D. 10 cm 22. Gelombang berjalan dengan ampllitudo 0,02 m menjalar ke kanan sepanjang tali dengan frekuensi 60 Hz dan kecepatan rambat 10


m/s. Waktu suatu titik yang berjarak 5 m dari sumber akan memiliki kecepatan getar sebesar 2,4π m/s adalah…. sekon. A. 2 B. 0,5 C. 1 D. 0,75 E.1,5 23. Persamaan untuk gelombang transversal mempunyai bentuk y = 2 sin 2π ( , − ) dengan x dan ya dalam cm dan t dalam sekon. Cepat rambat gelombangnya adalah…. cm/s A. 1000 C. 2000 E. 3000 B. 1500 D. 2500 24. Sebuah gelombang berjalan pada seutas kawat dinyatakan oleh y = 2 sin 2π ( + ) ,

dimana x dan y dalam cm dan t dalam sekon. Maka percepatan maksimum sebuah partikel 2 dalam tali adalah… cm/s . 2 2 A. 49π C. 51π E. 53π2 2 2 B. 50π D. 52π 25. Gelombang berjalan dengan persamaan y = 0,02 sin (120π – 12πx). Pada saat sumber gelombang telah bergetar 1/3 sekon, suatu titik yang berjarak x memiliki kecepatan getar setengah dari kecepatan maksimumnya. Jarak x dari sumber gelombang adalah…. A. 3,30 m C. 1,36 m E. 0,45 m B. 2,67 m D. 0,56 m 26. Gelombang stasioner terjadi bila ada dua gelombang menjalar dalam arah berlawanan dengan ketentuan…. A. mempunyai fase yang sama B. mempunyai frekuensi yang sama C. mempuyai amplitudo yang sama D. mempunyai amplitudo maupun frekuensi yang sama E. mempunyai amplitudo maupun frekuensi berbeda 27. Dua gelombang dinyatakan oleh y1 = 2 sin (kx – ωt) dan y2 = 2 sin (kx + ωt), dengan k = π -1 cm , dan ω = 4π rad/s. Superposisi kedua gelombang ini akan menghasilkan suatu gelombang stasioner dengan amplitudonya dapat dinyatakan oleh…. A. 2 sin πx C. 4 sin πx E. 4 cos 4πx B. 2 cos πx D. 4 sin 4πx 28. Sebuah tali yang salah satu ujungnya diikatkan digetarkan sehingga terbentuk gelombang stasioner dengan amplitudo 0,08 cm dan kecepatan rambat 2,5 cm/s. Jika jarak antara simpul ke-4 dengan perut kelima 3/8 cm, bentuk persamaan gelombang stasionernya adalah…. A. y = 0,16 sin 4πx cos 10πt Page 5 of 6

FISIKA KELAS XII B. C. D. E.

y = 0,06 sin 2πx cos 8πt y = 0,4 sin 10πx cos 4πt y = 0,8 sin 20πx cos 10πt y = 1, sin 4πx cos 10πt

29. seutas kawat bergetar menurut persamaan: y = 0,40 sin x cos 50πt. Jika x dan y dalam cm dan t dalam sekon. Maka jarak simpul yang berdekatan adalah…. cm. A. 3 B. 6 C. 9 D. 12 E. 24 30. Persamaan gelombang stasioner dengan titik pantul P setelah bergetar t sekon, titik B yang berjarak 4 meter darii P memiliki simpangan y = 0,08 cos 4π sin 10πt. Jarak titik simpul ketiga terhadap titik P adalah…. m. A. 12,5 B. 10 C. 7,5 D. 5 E. 2,5

terhadap medium 1 adalah √2 , maka besar sudut adalah.... A. 60o B. 45o C. 37o D.30o E. 15o 37. Gelombang air datang dari daerah dalam ke o daerah dangkal dengan sudut 45 dan berkecepatan 20 m/s. bila gelombang o dibiaskan dengan sudut 30 , maka cepat rambat didaerah dangkal adalah…. A. 8√2 m/s C. 10√2 m/s E. 12√2 m/s B. 9√2 m/s D. 11√2 m/s Essay 1.

Dua gabus terapung di atas permukaan air terpisah pada jarak 42 cm. pada saat gelombang permukaan air dating dengan ampllitudo 0,6 m dan frekuensi 5 Hz, gabus P ada di puncak bukit gelombang dan gabus Q ada di dasar lembah gelombang. Keduanya terpisah oleh tiga bukit gelombang. Jika gelombang dating dari gabus P dan waktu untuk gabus P adalah t, tentukan: persamaan getaran (a) untuk gabus P, dan (b) untuk gabus Q.

2.

Sebuah gelombang merambat dari sumber S ke kanan dengan laju 8 m/s, frekuensi 16 Hz, ampllitudo 4 cm. gelombang itu melalui titik P yang berjarak 9,5 m dari S. Jika S telah bergerak 1,25 s dan arah gerak pertamanya ke atas, tentukan simpangan titik P pada saat itu.

3.

Suatu gelombang yang frekuensinya 700 Hz mempunyai kecepatan 350 m/s, tentukan: (a) jarak antara dua titik agar sudut fasenya berbeda sebesar 60o, (b) beda fase suatu titik yang bergetar setelah 0,005 s.

4.

Tali OB memiliki panjang 4 m dengan ujung B terikat. Ujung O digetarkan dengan frekuensi 10 Hz dan ampllitudo 6 cm. Jika getaran merambat sepanjang tali dengan laju 12 m/s, tentukan: (a) ampllitudo gelombang stasioner di titik P yang terletak 2,4 m dari O, (b) waktu yang diperlukan sejak O digetarkan sehingga di titik P terjadi gelombang stasioner, dan (c) simpangan titik P setelah O digetarkan 0,4 s.

5.

Seutas tali yang panjangnya 125 cm direntangkan horizontal. Salah satu ujungnya digetarkan sedang ujung yang lainnya dibiarkan bebas bergerak. Tentukan: (a) panjang gelombang yang merambat pada tali jika simpul ketujuh berjarak 92,5 cm dari titik asal getaran, dan (b) letak perut keempat dari titik asal getaran.

31. Suatu gelombang stasioner mempunyai persamaan: y = 0,2 cos 5πx sin 10πt, y dan x dalam meter dan t dalam sekon, jarak antara perut dan simpul yang berurutan pada gelombang ini adalah…. m. A. 0,1 B. 0,2 C. 0,4 D. 2,5 E. 5,0 32. Gelombang stasioner pada dawai dengan ujung bebas mempunyai frekuensi 10 Hz. Simpul kesepuluh terdapat pada jarak 152 cm dari ujung bebas. Besar cepat rambat gelombangna adalah…. cm/s. A. 32 C. 640 E. 3200 B. 320 D. 1600 33. Gelombang longitudinal tidak dapat menunjukkan peristiwa…. A. Pembiasan D. Polarisasi B. Pemantulan E. Interferensi C. Difraksi 34. Bila gelombang melalui celah sempit, maka terjadi…. A. refleksi D. interferensi B. refraksi E. polarisasi C. difraksi 35. Pada pembiasan gelombang dari daerah dangkal ke daerah dalam, makin kecil sudut datang, maka…. A. makin besar sudut bias B. sudut bias tetap C. makin kecil pula sudut bias D. sudut bias tergantung pada indeks bias E. sudut bias dapat menjadi lebih kecil atau lebih besar, tergantung pada cepat rambat gelombang 36. Sebuah gelombang lurus datang pada bidang antara dua medium dengan sudut datang o 45 . Jika indeks bias medium 2 relatif


Page 6 of 6

1. Gelombang

Recommend Documents