Halaman
Modul Fisika Kelas XI KD . 3.8@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN2KARAKTERISTIK GELOMBANG MEKANIKFISIKADAN XIPENYUSUNSUDIROSMAN 83 JAKARTA
Modul Fisika Kelas XI KD . 3.8@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN3DAFTAR ISIPENYUSUN.............................................................................................................................................2DAFTAR ISI............................................................................................................................................3GLOSARIUM...........................................................................................................................................4PETA KONSEP.......................................................................................................................................5PENDAHULUAN...................................................................................................................................6A. Identitas Modul...........................................................................................................6B. Kompetensi Dasar.......................................................................................................6C. Deskripsi Singkat Materi............................................................................................6D. Petunjuk Penggunaan Modul......................................................................................7E. Materi Pembelajaran...................................................................................................7KEGIATAN PEMBELAJARAN 1.......................................................................................................8PENGERTIAN GELOMBANG DAN JENIS-JENIS GELOMBANG MEKANIK.....................8A.Tujuan Pembelajaran..................................................................................................8B.Uraian Materi..............................................................................................................8C.Rangkuman...............................................................................................................13D.Penugasan Mandiri...................................................................................................14E.Latihan Soal..............................................................................................................15F.Penilaian Diri............................................................................................................17KEGIATAN PEMBELAJARAN 2.....................................................................................................18SIFAT-SIFAT GELOMBANG MEKANIK.......................................................................................18A.Tujuan Pembelajaran................................................................................................18B.Uraian Materi............................................................................................................18C.Rangkuman...............................................................................................................22D.Penugasan Mandiri...................................................................................................23E.Latihan Soal..............................................................................................................23F.Penilaian Diri............................................................................................................25EVALUASI.............................................................................................................................................26DAFTAR PUSTAKA............................................................................................................................30
Modul Fisika Kelas XI KD . 3.8@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN4GLOSARIUMAmplitudo :Simpangan terjauh dari titik kesetimbanganCepat rambat gelombang :Jarak yang ditempuh gelombang tiapsatu satuan waktuDifraksi Gelombang:Pembelokan gelombang yang disebabkan oleh adanya penghalang berupa celah sempitFase Gelombang:Keadaan gelombang yang berkaitan dengan simpangan dan arah rambatnyaFrekuensi:Banyaknya gelombang tiap satu satuan waktuGelombang :Getaran, usikanatau energi yang merambatGelombang Elektromagnetik :Gelombang yang tidak memerlukan medium untuk merambatGelombang Mekanik :Gelombang yang memerlukan medium untuk merambatGelombangLongitudinal :Gelombang yang arah getarnya sejajar dengan arah rambatnyaGelombangTransversal :Gelombang yang arah getarnya tegak lurus dengan arah rambatnyaIntensitas Gelombang :Besarnya energi gelombang yang dipindahkan per satuan luas per satuan waktuInterferensi Gelombang :Interferensi adalah peristiwa perpaduan dua atau lebih gelombang disuatu titik pada mediumPanjangGelombang :Jarak antara dua puncak yang berdekatan atau jarak antara dua lembah yang berdekatan atau jarak antara dua rapatan atau dua regangan yang saling berdekatanPeriodeGelombang:Waktu yangdiperlukan untuk melakukan satu gelombang penuhRefleksi Gelombang :Peristiwa pemantulan Gelombang datang ketika mengenai suatu penghalangRefraksi Gelombang :Peristiwa pembelokan gelombang
Modul Fisika Kelas XI KD . 3.8@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN5PETA KONSEP
Modul Fisika Kelas XI KD . 3.8@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN6PENDAHULUANA. Identitas ModulMata Pelajaran: FisikaKelas:XIAlokasi Waktu:8 Jam PelajaranJudul Modul:Karakteristik Gelombang MekanikB. Kompetensi Dasar3.8. Menganalisis Karakteristik Gelombang Mekanik4.8. Melakukan Percobaan Tentang Salah Satu Karakteristik Gelombang Mekanik berikut Presentasi Hasilnya.C. Deskripsi Singkat MateriApa kabar peserta didik Indonesia yang hebat, selamat bertemu kembali dalam Modul Pembelajaran kali ini. Semoga kalian selalu sehat, tetap semangat, dan tidak mudah menyerah dalam menghadapi segala kesulitan. Percalah bahwa kesulitan yang kalian hadapi akan semakin memperkuat diri kalian untuk menjadi genenerasi hebat dan unggul dalam segala hal. Tahukah kalian bahwa belajar Fisika merupakan salah satu pembiasan agar kalian bisa menyelesaikan permasalahan-permasalahan makro dan mikro. Betapa hebatnya Pelajaran Fisika ini. Karena dengan ilmu Fisika banyak misteri baru terungkap yang selama ini seolah-olah menjadi rahasia Sang Pencipta. Itulah sebabnya kita sebagai makhluk harus tetap tunduk pada aturan sang pencipta.Pada modul Fisika kali ini akan diungkap hal-hal yang Gelombang Mekanik antara lain pengertian gelombang, jenis-jenis gelombang, besaran-bsearan pada gelombang, dan sifat-sifat gelombang mekanik. Karakteristik gelombang mekanik dimanfaatkan dalam berbagai peralatan teknologi dari mendengarkan musik sampai memeriksa velg ban mobil.Banyak sekali manfaat yang diperoleh dari pelajaran atau materi tentang Gelombang Mekanikdalam kehidupan sehari-hari, dalam bidang industri pembuatan alat musik gitar dan sejenisnya memanfaatkan konsep gelombang, teaga yang dihasilkan pasang surut ombak dimanfaatkan untuk tenaga alternatif, konsep pembuatan seismograf bahkan pemeriksaan velg kendaraan menggunakan konsep gelombang. Itulah sebabnya bahwa materi Gelombang Mekanikmenjadi bagian yang penting untuk dipelajari dan dibuatkan Modul pembelajaran.
Modul Fisika Kelas XI KD . 3.8@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN7D. Petunjuk Penggunaan ModulAgar kalian bisa memahami modul ini secara tuntas, maka bacalah modul ini secara runut dengan langkah-langkah sebagai berikut :1.Baca Glosarium pada modul supaya paham kata kunci dan istilah-istilah yang akan digunakan dalam modul.2.Pelajari dan pahami peta materi yang disajikan dalam setiap modul untuk memberikan gambaran awal apa yang akan dipelajari.3.Pelajari dan pahami tujuan yang tercantum dalam setiap kegiatan pembelajaran. 4.Pelajari uraian materi secara sistematis dan mendalam dalam setiap kegiatan pembelajaran, diulangi lagi membacanya sampai benar-benar paham.5.Untuk mengingat kembali materi secara ringkas maka baca rangkuman sebelum mengerjakan Uji Kompetensi.6.Lakukan uji kompetensi di setiap akhir kegiatan pembelajaran untuk mengetahui tingkat penguasaan materi. 7.Lakukan Penilaian diri sendiri tentang penguasaan materi modul dengan jujur8.Jika sudah paham lanjutkan pertemuan berikutnya.9.Kerjakan soal-soal evaluasi untuk mengukur ketuntasan belajar menggunakan modul ini.E.Materi PembelajaranModul ini terbagi menjadi 2kegiatan pembelajarandandi dalamnya terdapat uraian materi, contoh soal, soal latihan dan soal evaluasi.Pertama :Pengertian Gelombang, Jenis-jenis Gelombang Mekanik, Besaran pada Gelombang MekanikKedua : Sifat-sifat Gelombang Mekanik, Pemantulan Gelombang, Pembahasan Gelombang, Difraksi Gelombang, Interferensi Gelombang, polarisasi gelombang dan disperse gelombang
Modul Fisika Kelas XI KD . 3.8@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN8KEGIATAN PEMBELAJARAN 1PENGERTIAN GELOMBANG DAN JENIS-JENIS GELOMBANG MEKANIKA.Tujuan PembelajaranSetelah kegiatanpembelajaran 1 ini Anda diharapkan dapat: 1.memahami pengertian gelombang;2.menganalisis jenis–jenis gelombang;3.menganalisis karakteristik gelombang mekanik; dan4.menganalisis besaran-besaran pada gelombang mekanik.B.Uraian MateriPengertian GelombangAyo dijawab , bagaimana cara astronot berkomunikasi di luar angkasa? Apakah mereka bisa bercakap-cakap layaknya orang yangada di Bumi? Jika mereka bercakap-cakap seperti saat di Bumi, tentu suara mereka tidak akan terdengar satu sama lain. Hal itu karena di luar angkasa merupakan ruang hampa udara. Oleh karena itu, para astronot bisa berkomunikasi menggunakan gelombang radio.Mengapa gelombang bunyi tidak bisa merambat di luar angkasa, sementara gelombang radio bisa merambat di luar angkasa? Keadaan tersebut menunjukkan bahwa gelombang itu bermacam-macam jenis dan karakteristiknya. Ingin tahu selengkapnya tentang macam-macamgelombang beserta karakteristiknya?Jadi apa itu gelombang? Gelombang adalah getaran yang merambat. Jenis-jenis GelombangBerdasarkammedium untuk merambatnya gelobang dibedakan menjadi duayaitu gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik.Gelombang yang memerlukan medium untukmerambat disebut gelombang mekanik. Contoh : gelombang bunyi, gelombang air. Gelombang yang tidak memerlukan medium untuk merambat disebut gelombang elektromagnetik. Contoh : gelombang cahaya, sinar X, gelombang radio.Berdasarkan arahgetarannya, gelombang dibedakan menjadi dua, yaitu : 1.gelombang transversal 2.gelombang longitudinal.Berdasarkan Amplitudonya, gelombang terbagi menjadi :
Modul Fisika Kelas XI KD . 3.8@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN91.gelombang berjalan2.gelombang stasioner (gelombang berdiri)Berdasarkan medium perambatannya, gelombang terbagi menjadi :1.gelombang mekanis2.gelombang elektromagnetisGelombang TransversalYaitu gelombang yang arah getarannya tegak lurus dengan arah perambatannya. Contoh : gelombang tali yang diusik.Pada gelombang transversal mempunyai bagian dan besaran berikut :▪puncak gelombang, yaitu titik tertinggi pada gelombang▪dasar gelombang, yaitu titik terendah pada gelombang▪bukit gelombang▪lembah gelombang▪amplitudo gelombang, yaitu simpangan terbesar gelombang/tinggi puncak gelombang.▪panjang gelombang, yaitu jarak antara dua puncak gelombang yang berturutan atau jarak antara dua dasar gelombang yang berurutan. Jadi sebuah gelombang terdiridari sebuah bukit dan sebuah lembang gelombang.▪periode gelombang, yaitu waktu untuk menempuh 1 buah panjang gelombang.▪Frekuensi gelombang, yaitu banyaknya gelombang yang terjadi tiap detik.Gelombang LongitudinalYaitu gelombang yang arah getarannya searah dengan arah rambatnya. Contoh : gelombang pegas atau slinki.Pada gelombang longitudinal, terdiri dari rapat dan renggangan. Satu panjang gelombang () adalah jarak antara rapatan dengan rapatan yang berurutan, atau jarak antara renggangan dengan renggangan yang berurutan.Besaran-besaran Pada Gelombang1.Amplitudo (A)Amplitudo adalah simpangan maksimum gelombang yang memiliki satuan meter (m).2.Panjang gelombang (λ)Arah rambatArah getarArah rambatArah getar
Modul Fisika Kelas XI KD . 3.8@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN10Jika ditinjau dari gelombang transversal, panjang gelombang adalah jarak antara dua puncak yang berdekatan atau jarak antara dua lembah yang berdekatan.Padagelombang longitudinal, panjang gelombang adalah jarak antara pusatrapatanke rapatan berikutya atau pusat regangan ke pusat regangan berikutnya.3.Frekuensi gelombang (f)Frekuensi adalah banyaknya gelombang yang bisa terbentuk setiap detik. Secara matematis, frekuensi dirumuskan sebagai berikut.𝑓=𝑛𝑡Keterangan:f= frekuensi gelombang (Hz);n= jumlah gelombang yang terbentuk; dant= waktu tempuh gelombang (s).4.Periode gelombang (T)Periode adalah waktu yang dibutuhkan gelombang untuk menempuh satu panjang gelombangnya. Periode juga bisa didefinisikan sebagai waktu yang dibutuhkan gelombang untuk melakukan satu kaliputaran. Secara matematis, periode dirumuskan sebagai berikut.𝑇=𝑡𝑛;𝑇=1𝑓Keterangan:f= frekuensi gelombang (Hz);T= periode (s);n= jumlah gelombang yang terbentuk; dant= waktu tempuh gelombang (s).5.Kecepatan Rambat GelombangKecepatan rambat gelombang pada suatu medium dihitung dengan :v = kecepatan rambat gelombang (m/s)= panjang gelombang (m)f = frekuensi gelombang (Hz)T = periode gelombang (s)6.Fasedan beda faseGelombangFase gelombang adalah keadaan gelombang yang berkaitan dengan simpangan dan arah rambatnya.Secara matematis fase gelombang dinyatakan sebagai berikut : 𝜑=𝜃2𝜋Dimana = fase gelombang (tampa satuan) ; = sudut fase (rad) Dua titik dikatakan sefase jika kedua titik memiliki jarak 1, 2, 3....,n. Jadi kedua titik akan memiliki amplitudo dan arah gerak yang sama.Dua titik dikatakan berlawanan fase jika kedua titik berjarak 135,,222,... (2n-12). Keduatitik akan memiliki arah simpangan yang berlawanan, walaupun sama besar.
Modul Fisika Kelas XI KD . 3.8@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN11Sedangkan beda fase adalah apabila pada tali terdapat dua buah titik, maka beda fasenya adalah jarak antara dua titik tersebut. Persamaan beda fase gelombang adalah sebagai berikut.: ∆𝜑=𝜑2−𝜑1sehingga beda sudut fase dinyatakan :∆𝜃=2𝜋.∆𝜑7.Energi dan Intensitas GelombangGelombang memindahkan energi dari satu tempat ke tempat lain. Gelombang merupakan getaran yang merambat dalam suatu medium. Energi getaran merambat dari satu partikel ke partikel lain sepanjang medium, walaupun partikelnya sendiri tidak berpindah. Besarnya energi gelombang adalah :EK = energi kinetik (J)EP energi potensial (J)E = energi mekanik / energi total (Joule)= sudut fase gelombangk = m.2= konstanta (N/m)m = massa (kg)= 2..f = frekuensi sudut = kecepatan sudut (rad/s)f = 1T= frekuensi gelombang (Hz)T = periode gelombang (s)A = amplitudo gelombang (m)Besarnya energi gelombang yang dipindahkan per satuan luas per satuan waktu disebut intensitas gelombang.Besarnya intensitas gelombang bunyi adalah :I = intensitas bunyi (J/m2.s = Watt/m2)t = waktu(s)P = daya bunyi (watt)A = 4..r2= luas penampang medium (m2)r = jarak (m)
Modul Fisika Kelas XI KD . 3.8@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN12Contoh Soal 1.Berikut ini merupakan gambar gelombang transversal.Tentukanlah :a.Frekuensi getaranb.Panjang gelombangc.Cepat rambat gelombang.Pembahasan :Dari gambar didapatkan bahwa: T = t/nT = 8/2T = 4 sMaka,a.Frekuensi Getaranf = 1/Tf = ¼f = 0.25 Hzb.Panjang Gelombangλ = s/nλ = 16 cm/2λ = 8 cmc.Cepat Rambat Gelombangv = f×λv = 0.25×8v = 2 m/s2.Suatu gelombang permukaanair yang frekuensinya 500 Hz merambat dengan kecepatan 350 m/s. tentukan jarak antara dua titik yang berbeda sudut fase 60°! Pembahasan:Lebih dahulu tentukan besarnya panjang gelombang dimanaBeda fase gelombang antara dua titik yang jaraknya diketahui adalah
Modul Fisika Kelas XI KD . 3.8@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN133. Sebuah gelombang transversal memiliki frekuensi sebesar 0,25 Hz. Jika jarak antara dua buah titik yang berurutanpada gelombang yang memiliki fase samaadalah 0,125 m, tentukan cepat rambat gelombang tersebut, nyatakan dalam satuan cm/s!PembahasanData dari soal:f = 0,25 HzJarak dua titik yang berurutan dan sefase:λ = 0, 125 mν = .....ν = λ fν = (0,125)(0,25) = 0,03125 m/s = 3,125 cm/sC.Rangkuman1.Gelombang adalah getaran yang merambat. 2.Berdasarkam medium untuk merambatnya gelobang dibedakan menjadi dua yaitu gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik.Gelombang yang memerlukan medium untuk merambat disebut gelombang mekanik. 3.Gelombang yang tidak memerlukan medium untuk merambat disebut gelombang elektromagnetik. Contoh : gelombang cahaya, sinar X, gelombang radio.4.Berdasarkan arah getarannya, gelombang dibedakan menjadi dua, yaitu : a.gelombang transversal b.gelombang longitudinal.5.Berdasarkan Amplitudonya, gelombang terbagi menjadi :a.gelombang berjalanb.gelombang stasioner (gelombang berdiri)6.Berdasarkan medium perambatannya, gelombang terbagi menjadi :a.gelombang mekanisb.gelombang elektromagnetis7.Yaitu gelombang yang arah getarannya tegak lurus dengan arah perambatannya. 8.Gelombang Longitudinaladalahgelombang yang arah getarannya searah dengan arah rambatnya. 9.Amplitudo adalah simpangan maksimum gelombang yang memiliki satuan meter (m).10.Panjang gelombang (λ)Padagelombang transversal, panjang gelombang adalah jarak antara dua puncak yang berdekatan atau jarak antara dua lembah yang berdekatan, sedang padagelombang longitudinal, panjang gelombang adalah jarak antara dua rapatan atau dua regangan yang saling berdekatan.11.Frekuensi gelombang (f)Frekuensi adalah banyaknya gelombang yang bisa terbentuk setiap detik. Secara matematis, frekuensi dirumuskan sebagai berikut.𝑓=𝑛𝑡Keterangan:f= frekuensi gelombang (Hz);
Modul Fisika Kelas XI KD . 3.8@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN14n= jumlah gelombang yang terbentuk; dant= waktu tempuh gelombang (s).12.Periode gelombang (T)Periode adalah waktu yang dibutuhkan gelombang untuk menempuh satu panjang gelombangnya. Periode juga bisa didefinisikan sebagai waktu yang dibutuhkan gelombang untuk melakukan satu kali putaran. Secara matematis, periode dirumuskan sebagai berikut.𝑇=𝑡𝑛;𝑇=1𝑓Keterangan:f= frekuensi gelombang (Hz);T= periode (s);n= jumlah gelombang yang terbentuk; dant= waktu tempuh gelombang (s).13.Kecepatan Rambat GelombangKecepatan rambat gelombang pada suatu medium dihitung dengan :v = kecepatan rambat gelombang (m/s)a.= panjang gelombang (m)f = frekuensi gelombang (Hz)T = periode gelombang (s)14.Fase GelombangYaitu keadaan gelombang yang berkaitan dengan simpangan dan arah rambatnya.15.Energi dan Intensitas GelombangGelombang memindahkan energi dari satu tempat ke tempat lain. Gelombang merupakan getaran yang merambat dalam suatu medium. Energi getaran merambat dari satu partikel ke partikel lain sepanjang medium, walaupun partikelnya sendiri tidak berpindah. D.Penugasan Mandiri Perhatikan gambar kaca mata berikut. Ini adalah kacamata yang biasa digunakan oleh orang buta.
Modul Fisika Kelas XI KD . 3.8@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN15Dengan menggunakan konsep gelombang mekanik. Jelaskan prinsip kerja dari kacamata tersebut sehingga ketika dipakaioleh orang buta dia mampu mendeteksi benda-benda disekitarnya, sehingga dia mampu menghindari jangan sampai menabrak benda ketika berjalan.E.Latihan Soal1.Sebuah gelombang transversal memiliki frekuensi sebesar 0,25 Hz. Jika jarak antara dua buah titik yang berurutanpada gelombang yang memiliki fase berlawananadalah 0,125 m, tentukan cepat rambat gelombang tersebut, nyatakan dalam satuan cm/s!2.Seutas tali digetarkan pada salah satu ujungnya sehingga menghasilkan gelombang seperti gambar. Jika ujung tali digetarkan selama 0,5 s, tentukanlah besar panjang gelombang dan cepat rambat gelombang di atas !3.Sebuah gelombang transversal memiliki periode 4 s. Jika jarak antara dua titik berurutan yang fasenyasama adalah 16 cm,berapakah cepat rambat gelombang tersebut ?4.Suatu gelombang permukaan air yang frekuensinya 50 Hz merambat dengan kecepatan 350 m/s. Berapkah jarak antara dua titik yang berbeda fase 60° ?.
Modul Fisika Kelas XI KD . 3.8@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN16Pembahasan Soal :1.Data dari soal:f = 0,25 HzJarak dua titik yang berurutan dan berlawanan fase:1/2λ = 0, 125 m → λ = 2 × 0,125 = 0,25 mν = .....?ν = λ fν = (0,25)(0,25) = 0,0625 m/s = 6,25 cm/s2.Untuk dua buah gelombang = 50 cmJadi satu gelombangnya λ = 50 cm / 2 = 25 cmT = 0,5/2 = 0,25s(Perhatikan gambar gelombang, waktu yang dibutuhkan dalam gambar adalah 2T)Cepat rambat:v = λ/ Tv = 25/ 0,25v = 100cm/s3.Pembahasan :Diketahui : 1λ= 16 cm, T = 4 sDitanya : vJawab :v = λ/ Tv = 16 / 4v = 4 cm/s4.Diketahui :Δφ = 60o= 60π/180 =π/3 radf = 50 Hzv = 350 m/sDitanya : x =.......?Jawab :v =λ.f350 =λ.50λ = 0,7rumus beda sudut faseΔφ = k.xπ/3 = x. 2π/λπ/3 = x. 2π/0,7x = 0,7/6 =0,12 m = 12 cm
Modul Fisika Kelas XI KD . 3.8@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN17F.Penilaian DiriJawablah pertanyaan di bawah ini dengan jujur, sesuai dengan kemampuan kalian. Cara menjawabnya adalah dengan memberikan centang (√) di kolom yang disediakan.Keterangan:Apabila kalian menjawab pernyataan jawaban Ya, berarti telah memahami dan menerapkan semua materi. Bagi yang menjawab tidak silahkan mengulang materi yang terkait.NoPertanyaanYaTidakKeterangan1Saya mampu memahami pengertian gelombang2Saya mampu menganalisis jenis –jenis gelombang3Saya mampu menganalisis karakteristik gelombang mekanik4Saya mampu menganalisis besaran-besaran pada gelombang mekanik
Modul Fisika Kelas XI KD . 3.8@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN18KEGIATAN PEMBELAJARAN 2SIFAT-SIFAT GELOMBANG MEKANIKA.Tujuan PembelajaranSetelah kegiatan pembelajaran 2ini diharapkan, dapat:1.menganalisis sifat-sifat gelombang mekanik;2.menganalisis pemantulan gelombang(refleksi);3.menganalisis pembiasan gelombang(refraksi);4.menganalisis pelenturan gelombang (difraksi); dan5.menganalisis gabungan gelombang (interferensi).B.Uraian MateriSifat-sifat GelombangAda beberapa sifat gelombang yang berlaku umum, baik gelombang mekanik maupun gelombang elektromagnetik. Sifat gelombang tersebut adalah :a.Pemantulan (refleksi)b.Pembiasan (refraksi)c.Pelenturan (difraksi)d.Perpaduan (interferensi)e.Dispersif.PolarisasiSetiap gelombang merambat dengan arah tertentu. Arah merambat suatu gelombang disebut sinar gelombang. Sinar gelombang selalu tegak lurus pada muka gelombang. Muka gelombang (front gelombang) adalah kedudukan titik yang memiliki fase yang sama pada gelombang. Jarak antara dua muka gelombang yang berdekatan sama dengan satu panjang gelombang ().Pemantulan GelombangGelombang yang datang dan mengenai suatu penghalang akan dipantulkan. Gelombang lurus yang datang pada permukaan bidang datar, akan berlaku hukum pemantulan gelombang, yang berbunyi :a.Gelombang datang, gelombang pantul dan garis normal (N) terletak pada satu bidang datar.b.Sudut gelombang dating (i) sama dengan sudut gelombang pantul (r.)Perhatikan gambar berikut :i r N
Modul Fisika Kelas XI KD . 3.8@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN19Pembiasan GelombangPembiasan adalah peristiwa pembelokan gelombang. Seperti pada peristiwa pemantulan, gelombang yang datang menuju medium yang berbeda akan dibiaskan, dan berlaku hukum pembiasan gelombang, yang berbunyi :1.Gelombang datang, gelombang bias dan garis normal (N) terletak pada satu bidang datar.2.Gelombang datang dari tempat yang dalam (medium renggang) ke tempat yang dangkal (medium rapat), maka gelombang akan dibiaskan mendekati garisnormal (sudut bias r < sudut datang i)3.Gelombang datang dari tempat yang dangkal (medium rapat) ke tempat yang dalam (medium renggang), maka gelombang akan dibiaskan menjauhi garis normal (sudut bias r > sudut datang i).Persamaan umum yang berlaku untuk pembiasan gelombang adalah persamaan Snellius, yaitu :n = indeks bias relatif medium 2 terhadap medium 1n2= indeksbias medium 2n1= indeks bias medium 1i = sudut gelombang datangr = sudut gelombang biasv1= cepat rambat gelombang pada medium 1v2= cepat rambat gelombang pada medium 21= panjang gelombang pada medium 12= panjang gelombang pada medium 2Nir n1n2
Modul Fisika Kelas XI KD . 3.8@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN20Difraksi GelombangDifraksi gelombang adalah pembelokan gelombang yang disebabkan oleh adanya penghalang berupa celah sempit. Celah bertindak sebagai sumber sumber gelombang berupa titik dan gelombang yang melalui celah dipancarkan berbentuk lingkaran dengan celah tersebut sebagai pusatnya.Gambar Difraksi GelombangInterferensi GelombangInterferensi adalah peristiwa perpaduan dua atau lebih gelombang disuatu titikpada medium. Interferensi dapat terjadi jika dua buah gelombang yang berinterferensi adalah koheren, artinya memiliki frekuensi dan beda fase yang sama. Dengan menggunakan prinsip superposisi gelombang, maka interferensi dapat dijelaskan.1.Interferensi konstruktif, yaitu interferensi yang saling menguatkan, terjadi jika gelombang yang berinterferensi memiliki fase yang sama.2.Interferensi destruktif, yaitu interferensi yang saling meniadakan, terjadi jika gelombang yang berinterferensi memiliki fase yang berlawanan.Interferensi yang terjadi terus menerus antara gelombang datang dan gelombang pantul menghasilkan gelombang berdiri (gelombang stasioner).Gambar pola interferensi gelombang
Modul Fisika Kelas XI KD . 3.8@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN21Polaisasi GelombangPolarisasi gelombang adalah penyerapan sebagian arah getar gelombang karena melalui sebuah celah. Polarisasi gelombang hanya terjadi pada gelombang tranversal saja. Itu artinya polarisasi tidak dapat terjadi pada gelombang longitudinal, misalnya pada gelombang bunyi. Polarisasi dapat terjadi karena pemantulan, pembiasan, bias kembar,absorpsi selektif, dan peristiwa bidang getar.Peristiwa polarisasi dapat divisualisasikan dengan membayangkan gelombang travensal pada seutas tali..Seutas tali digetarkan dengan melewati sebuah celah sempit vertikal. Tali terlihat menyimpang seperti spiral. Setelah gelombang tali melewati celah, hanya arah getar vertikal saja yangmasih tersisa, sedangkan arah getar herizotal diredam atau diserap oleh celah sempit tersebut. Gelombang yang keluar dari tali disebut gelombang linear.Dispersi GelombangDispersi gelombang adalah perubahan bentuk gelombang ketika gelombang merambat pada suatu medium. medium nyata yang gelombangnya merambat dapat disebut sebagai medium non dispersi. dalam medium non dispersi, gelombang mempertahankan bentuknya. contoh medium non disperse adalah udara sebagai medium perambatan dari gelombang bunyi.Contoh soal :1.Cahaya merambat dari udara ke air. Bila cepat rambat cahaya di udara adalah 3 × 108m/s dan indeks bias air 4/3, maka tentukanlah cepat rambat cahaya di air!Penyelesaian:Diketahui:c = 3 × 108m/snair= 4/3Ditanyakan: vairJawab:nair=cvairMaka cepat rambat cahaya di air dirumuskan sebagai berikut.vair=cnairvair=3 × 108m/s4/3vair=2,25×108m/sJadi, cepat rambat cahaya di dalam air adalah 2,25 × 108m/s.
Modul Fisika Kelas XI KD . 3.8@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN222.Seseorang menyinari sebuah kaca tebal dengan sudut 30° terhadap garis normal. Jika cepat rambat cahaya di dalam kaca adalah 2 × 108m/s, tentukan indeks bias kaca dan sudut biasnya.Penyelesaian:Diketahui:θi= 30°v2= 2 × 108m/sDitanyakan: n2(indeks bias kaca) danθrJawab:Untukmencari indeks bias kaca, gunakan persamaan:n=c=3 × 108m/s=1,5v2 × 108m/sJadi, indeks bias kaca adalah 1,5Untuk mencari sudut bias, gunakan hukum Snellius.sinθi=n2sinθrn1sin 30°=1,5sinθr1C.Rangkuman1.Sifat-sifat GelombangAda beberapa sifat gelombang yang berlaku umum, baik gelombang mekanik maupun gelombang elektromagnetik. Sifat gelombang tersebut adalah :a.Pemantulan (refleksi)b.Pembiasan (refraksi)c.Pelenturan (difraksi)d.Perpaduan (interferensi)e.Dispersif.Polarisasi2.Pemantulan GelombangGelombang yang datang dan mengenai suatu penghalang akan dipantulkan. 3.Pembiasan adalah peristiwa pembelokan gelombang. Seperti pada peristiwa pemantulan, gelombang yang datang menuju medium yang berbeda akan dibiaskan4.Difraksi gelombang adalah pembelokan gelombang yang disebabkan oleh adanya penghalang berupa celah sempit. Celah bertindak sebagai sumber sumber gelombang berupa titik dan gelombang yang melalui celah dipancarkan berbentuk lingkaran dengan celah tersebut sebagai pusatnya.5.Interferensi adalah peristiwa perpaduan dua atau lebih gelombang disuatu titik pada medium. Interferensi dapat terjadi jika dua buah gelombang yang berinterferensi adalah koheren, artinya memiliki frekuensi dan beda fase yang sama.
Modul Fisika Kelas XI KD . 3.8@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN23D.Penugasan Mandiri Pada tahun 2004, Aceh mengalami gempa tektonik berkekuatan hamper 9,3 SR yang akhirnya memunculkan gelombang Tsunami. Penyebabnya adalah akibat dari interaksi lempeng Indo-Australia dan Eurasia yang bergeser secara tiba-tiba, sehingga menimbulkan gempa disertai pelentingan batuan yang terjadi dibawah lautDeskripsikan secara singkat terjadinya gelombang Tsunami sehingga menghasilkan energi yang sangat besarE.Latihan Soal1.Dalam sebuah eksperimen untuk menentukan kecepatan cahaya di dalam air, seorang siswa melewatkan seberkas cahaya ke dalam air dengan sudut datang 30°. Kemudian, siswa mencatat sudut bias yang terjadi di dalam air ternyata besarnya 22°. Jika kecepatan cahaya di udara dianggap 3 × 108m/s, tentukan kecepatancahaya di dalam air!2.Diatas suatu lapisan kaca terdapat lapisan air (n = 1,33). Seberkas cahaya menembus pada batas permukaan kaca air tersebut ternyata mulai mengalami pemantulan internal total pada sudut datang 53o. Berapakah besar indeks bias kaca yang dipakai?3.Seberkas sinar datang dari suatu medium ke udara, jika sudut datang lebih besar dari 45o, sinar terpantul sempurna.Tentukanlah indeks bias medium tersebut !
Modul Fisika Kelas XI KD . 3.8@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN24Pembahasan :1.Diketahui:i = 30°c = 3 × 108m/sr = 22°Ditanyakan: vJawab:Dengan menggabungkan persamaan n21=sin i/sin rdengan persamaan n21=c/v, maka kita peroleh persamaan berikut.sin i=csin rvDengan demikian, kecepatan cahaya di dalam air (v) dapat kita hitung dengan rumus berikut.v=c×sin rsin iv=3 × 108m/s×sin 22°sin 30°v=3 × 108m/s×(0,37)0,5v=2,25 × 108m/sJadi, kecepatan cahaya di dalam air adalah 2,25 × 108m/s.2.Cahaya mengalami pemantulan internal total berarti sudut datangnya = sudut kritis. Sudut kritis berarti sinar dari rapat ke renggang dan r = 90o.nkaca= 1,663.Sinar akan terpantul sempurna berarti sudut datangnya sudut kritis. sin𝑖𝑘sin𝑟=𝑛𝑢𝑑𝑛𝑚sin45sin90=1𝑛𝑚12√21=1𝑛𝑚;𝑛𝑚=√2
Modul Fisika Kelas XI KD . 3.8@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN25F.Penilaian DiriJawablah pertanyaan di bawah ini dengan jujur, sesuai dengan kemampuan kalian. Cara menjawabnya adalah dengan memberikan centang (√) di kolom yang tersediaNoPernyataanYaTidakKeterangan1Saya mampu menjelaskan penyebab ketidakpastian pengukuran2Saya mampu menjelaskan perbedaan ketidakpastian mutlak dan relatif3Saya mampu menentukan ketidakpastian pengukuran tunggal3Saya mampu menentukan ketidakpastian pengukuran berulangKeterangan:Apabila kalian menjawab pernyataan jawaban Ya, berarti telah memahami dan menerapkan semua materi. Bagi yang menjawab tidak silahkan mengulang materi yang terkait.
Modul Fisika Kelas XI KD . 3.8@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN26EVALUASIPilihlah salah satu jawaban yang paling tepat!1.Persamaan antara getaran dan gelombang:1)memiliki frekuensi2)memiliki amplitudo3)memiliki panjang gelombangPernayataan yang benar adalah ...A.1, 2B.1, 3C.1,2,3D.2,3E.2. 42.Gelombang frekuensinya 2 Hz dan cepat rambatnya 3 m/s. Jarak yang ditempuh gelombang dalam waktu 5 s adalah ...mA.5B.6C.7,5D.15E.303.Suatu puncak gelombang air diamati menempuh jarak 80 cm dalam waktu 5 s. Jika jarak antara puncak ke puncak yang berdekatan 2 cm, maka frekuensi gelombang adalah ... HzA.4B.5C.8D.10E.164.Sebuah slinki panjangnya 50 cm digetarkan maju mundur duakali per detik sehingga terjadi gelombang longitudinal. Jika pada slingki terbentuk 5 rapatan dan 4 renggangan, maka panjang gelombang dan cepat rambat gelombangnya adalah ...A.12,5 cm dan 25 cm/sB.25 cm dan 25 cm/sC.50 cm dan 25 cm/sD.25 cm dan 50 cm/sE.50 cm dan 100 cm/s5.Bila garputala digetarkan dengan frekuensi 340 Hz pada dawai yang panjangnya 120 cm, sehingga terjadi gelombang stasioner pada dawai. Jika terbentuk 4 perut gelombang, maka cepat rambat gelombang pada dawai adalah ... m/sA.102B.204C.306D.408E.510
Modul Fisika Kelas XI KD . 3.8@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN276.Frekuensi suatu pembangkit gelombang air adalah 30 Hz ketika jarak antara dua muka gelombang yang berdekatan 2 cm. Jika frekuensi pembangkit diubah, diperoleh jarak dua muka gelombang 4 cm. Frekuensi baru tersebut adalah ...HzA.2B.4C.5D.15E.307.Pada getaran harmonik, agar besar energi potensialnya sama dengan energi kinetiknya, maka besarnya sudut fase harus ....A.30odan 120oB.30odan 135oC.45odan 135oD.45odan 120oE.90odan 135o8.Intensitas gelombang pada jarak 50 m adalah 30000 W/m2. Intensitas gelombang pada jarak 25 m adalah ... W/m2A.30000B.60000C.90000D.12000E.1200009.Jarak antara dua simpul yang berurutan pada gelombang stasioner adalah 25 cm. Jika cepat rambat gelombang 225 m/s, frekuensi gelombang adalah ... Hz.A.25B.200C.225D.450E.47510.Persamaan simpangan gelombang berjalan adalah : y = 2 sin (20t-25x). Jika x dan y dalam cm dan t dalam sekon, maka cepat rambat gelombang adalah ...m/sA.1B.2C.3D.4E.5
Modul Fisika Kelas XI KD . 3.8@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN2811.Persamaan gelombang berjalan adalah: y = sin 2(0, 0215tx−). Jika x dan y dalam cm dan t dalam sekon, maka :1)panjang gelombangnya = 15 cm2)frekuensinya 50 Hz3)amplitudo 1 cm4)cepat rambat gelombangnya 750 cm/sPernyataan yang benar adalah ...A.1,2,3B.1,3C.2,4D.4E.1,2,3,412.Gelombang stasioner persamaan simpangannya y = 10 sin 0,4t cos 5x dalam SI. Cepat rambat gelombang itu adalah ... m/sA.0,02B.0,08C.0,10D.0,12E.0,1413.Dua buah gabus berada di puncak-puncak gelombang. Keduanya bergerak naik turun diatas permukaan air laut sebanyak 20 kali dalam waktu 4 detik mengikuti gelombang air laut. Jika jarak kedua gabus 100 cm dan diantara keduanya terdapat dua lembah dan satu bukit, frekuensi gelombang dan cepat rambat gelombang berturut-turut adalah....A. 0,2 Hz dan 200 cm/sB. 5,0 Hz dan 200 cm/sC. 0,2 Hz dan 250 cm/sD. 2,5 Hz dan 250 cm/sE. 5,0 Hz dan 250 cm/s14.Persamaan gelombang transversal yang merambat sepanjang tali yang sangat panjang y = 6 sin ( 0,02 πx + 4 πt ), y dan x dalam cm dan t dalam sekon.. Cepat rambat gelombangnya adalah :A. 50 cm/s B. 100 cm/s C. 150 cm/sD. 200 cm/sE. 400 cm/s15.Pada sebuah tali ujung bebas terjadi gelombang diam. Jarak 4 buah simpul yang berurutan 60 cm. Bila cepat rambat gelombang 12 m/s, besarnya frekuensi gelombang ioni adalah ... Hz.A.10B.20C.30D.40E.50
Modul Fisika Kelas XI KD . 3.8@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN29Kunci Jawaban1.A2.C3.C4.A5.B6.D7.E8.E9.D10.E11.E12.B13.E14.D15.D
Modul Fisika Kelas XI KD . 3.8@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN30DAFTAR PUSTAKAFrederick J. Bueche, Ph.D.1999. Physics Handbook, Student Edition, Hartwell Bratt Ltd., Lud: Sweden. Tipler.P, Fisika untuk Sains dan Teknik, Edisi ketiga. Jakarta : Erlangga. Halliday. D, Resnick.R, Walker. J, 1997. Fundamental of Physics Extended, Edisi 5, John Willet and Sons, Inc. Hewit.G.P, 1993.Muis Abdul .2006. Perang Siasat Fisika Praktis, Jakarta : Kreasi Wacana. Nordling C. dan Osterman J. 1987. Conceptual Physics, edisi 7.Harper Collins College Publisher.