Gelombang Mekanik
Gelombang adalah getaran/usikan yang merambat. Dalam kehidupan sehari-hari banyak kita dapati berbagai contoh gelombang, antara lain : gelombang cahaya, gelombang bunyi, gelombang radio, gelombang air laut dsb.
Berdasarkan medium perambatannya, gelombang dikelompokkan menjadi dua :
- Gelombang mekanik, yaitu gelombang yang memerlukan medium perambatan. Gelombang yang termasuk gelombang mekanik adalah gelombang bunyi. Bunyi dapat kita dengar karena merambat melalui udara. Apabila tidak ada medium untuk merambat, bunyi tidak dapat kita dengar. Oleh karena itu, ledakan benda-benda langit tidak terdengar sampai ke bumi.
- Gelombang elektromagnetik, yaitu gelombang yang tidak memerlukan medium perambatan. Cahaya termasuk gelombang elektromagnetik. Oleh karena itu, cahaya dapat sampai ke bumi meskipun melewati ruang hampa
Berdasarkan arah arah getarnya, gelombang dikelompokkan menjadi dua :
- Gelombang transversal, yaitu gelombang yang arah getarnya tegak lurus terhadap arah perambatannya. Pada gelombang transversal, yang merambat adalah bentuk bukit dan lembah. Contoh gelombang transversal adalah gelombang permukaan air dan gelombang tali.
- Gelombang longitudinal, yaitu gelombang yang arah getarnya sejajar dengan arah perambatannya. Pada gelombang longitudinal yang merambat adalah rapatan dan renggangan. Contoh gelombang longitudinal adalah gelombang bunyi dan gelombang pada slingki (pegas) yang digerakkan maju mundur pada arah mendatar
Berdasarkan amplitudonaya, gelombang dikelompokkan menjadi dua ;
- Gelombang berjalan, yaitu gelombang yang amplitudonya tetap setiap titik yang dilalui gelombang.
- Gelombang stasioner (gelombang tegak), yaitu gelombang yang amplitudonya berubah-ubah
Gelombang berjalan dan gelombang tegak dibahas pada bab tersendiri.
Besaran Gelombang
Besaran gelombang yang dibahas adalah, panjang gelombang, amplitudo, frekuensi, periode, dan cepat rambat gelombang. Perhatikan gambar di bawah in
Simpangan gelombang ( y ) didefinisikan sebagai jarak sebuah titik dari posisi seimbangnya. Simpangan gelombang maksimum ( ymaks ) disebut amplitudo gelombang ( A ). Satu panjang gelombang ( λ ) terdiri atas sebuah bukit dan sebuah lembah gelombang. Pada gelombang longitudinal satu gelombang terdiri rapatan dan genggangan.
Waktu untuk menempuh satu panjang gelombang di sebut periode ( T ). Adapun banyaknya gelombang yang terjadi setiap satuan waktu disebut frekuensi ( f ). Periode dan frekuensi dirumuskan sebagai berikut : 
Berdasar rumus di atas, hubungan periode dan frekuensi adalah :
Cepat rambat gelombang ( v ) dirumuskan dengan :
Keterangan :
v = cepat rambat gelombang, m/s
λ = panjang gelombang, m
T = periode, s
f = frekuensi, Hz
n = banyak gelombang
t = waktu, s
Karakteristik gelombang mekanik adalah sebagai berikut :
- Pemantulan gelombang (Refleksi). Gelombang akan dipantulkan jika mengenai medium pantul (penghalang). Arah pantulan gelombang ditentukan oleh arah datangnya gelombang. Gelombang mengalami pemantulan jika gelombang mengenai suatu penghalang yang rigid (keras). Apabila penghalang berbahan lunak, gelombang tidak akan dipantulkan melainkan akan diserap. Contohnya bahan yang menyerap gelombang misalnya busa, kain, dan tisu.
- Pembiasan gelombang (Refraksi). Pembiasan gelombang mekanik relatif sulit diamati. Peristiwa pembiasan lebih mudah diamati pada gelombang elektromagnetik (cahaya). Pembiasan terjadi gelombang menjalar dari medium satu ke medium lain yang memiliki kerapatan berbeda. Pembiasan ada dua macam yaitu mendekati garis normal dan pembiasan yang menjauhi garis normal. Yang pertama terjadi bila sinar datang merambat melalui medium lebih rapat ke medium kurang rapat, sedangkan yang kedua terjadi bila sinar datang merambat dari medium kurang rapat ke medium lebih rapat.
- Pelenturan gelombang (Difraksi). Pelenturan gelombang terjadi apabila muka gelombang melewati suatu celah sempit. Hal ini terjadi karena muka gelombang terpotong sehingga terjadi pelenturan. Contoh pelenturan gelombang yaitu ketika gelombang air laut masuk di antara dua karang.
- Pemaduan gelombang (Interferensi). Pemaduan dapat dilakukan pada dua gelombang atau lebih. Jenis pemaduan adan dua acam, ayitu interferensi konstruktif dan interferensi destruktif. Interferensi konstruktif terjadi ketika gelombang yang berinterferensi memiliki fase yang sma sehingga dapat saling menguatkan. Adapun interferensi destruktif terjadi ketika gelombang yang berpaduan memiliki fase yang berbeda sehingga dapat saling melemahkan.
Dinamika Partikel (1)
Telah dipelajari tentang gerak tanpa memperhatikan penyebab gerak tersebut, cabang ilmu fisika yang mempelajari hal tersebut dinamakan kinematika. Pada kesempatan kali ini akan dipelajari gerak dengan memperhatikan penyebab gerak tersebut, ilmunya dinamakan dinamika. Dalam fisika penyebab benda bergerak dinamakan gaya. Gaya adalah dorongan atau tarikan terhadap suatu benda. Satuan gaya dalam satuan SI berupa newton (N) atau kg.m/s2.
Hukum I Newton
"Setiap benda akan terus berada pada keadaan diam atau bergerak dengan laju tetap sepanjang garis lurus jika tidak dipaksa untuk merubah geraknya oleh gaya-gaya yang bekerja padanya".
Secara matematis di tulis SF = 0, dengan SF = resultan seluruh gaya yang bekerja terhadap benda ( N ). Dengan demikian SF = 0 bisa dikatakan benda diam atau benda bergerak lurus beraturan.
Hukum I Newton dinamakan juga dengan kelembamam (inersia benda), yaitu kecenderungan benda untuk mempertahankan kedudukannya. Kelembaman ini dipengaruhi oleh masa benda. Massa adalah sifat suatu benda yang menjelaskan kuatnya daya tahan benda tersebut untuk menolak terjadinya perubahan dalam kecepatannya
Hukum II Newton
"Resultan gaya yang bekerja pada suatu benda sama dengan laju perubahan momentum benda itu"
Untuk massa benda yang tetap/tidak berubah, dirumuskan :
dengan :
m = massa benda (kg)
a = percepatan gerak benda (N)
Arah gaya searah dengan arah gerak benda diberi tanda +
Arah gaya berlawanan dengan arah gerak benda diberi tanda -
Hukum III Newton
"Ketika suatu benda mengerjakan gaya (aksi) kepada benda kedua, maka benda kedua tersebut melakukan gaya (reaksi) sama besar terhadap penda pertama tetapi berlawanan arah terhadap benda pertama"
SFaksi = – SFreaksi
Tanda negatif menandakan arah gaya reaksi melawan gaya aksi
Pasangan gaya aksi-reaksi harus memenuhi syarat : kedua gaya bekerja pada dua benda berbeda yang saling berinteraksi, kedua gaya arahnya berlawanan, besar kedua gaya sama.
Gaya Gravitasi ( w )
Gaya gravitasi atau berat adalah gaya tarik menarik antara dua benda. Pada benda di permukaan bumi, arah gaya berat selalu menuju pusat bumi. Dirumuskan :
w = m . g
dengan :
w = gaya gravitasi/berat, N
m = massa benda, kg
g = percepatan gravitasi, m/s2
Gaya Normal ( N )
Gaya normal adalah gaya reaksi lanjutan yang tegak lurus bidang akibat pengaruh gaya tekan terhadap bidang.
Besar gaya normal tergantung posisi dan keadaan gerak benda.
Gaya Tegangan Tali ( T )
Gaya tegangan tali yaitu gaya yang bekerja pada ujung-ujung tali karena tali tersebut tegang
Gaya Gesek ( f )
Gaya gesek adalah gaya yang timbul karena dua buah permukaan bersentuhan langsung secara fisik. Arah gaya gesek selalu berlawanan arah dengan gerak benda.
Gaya gesek ada dua macam, yaitu gaya gesek statis ( fs ) dan gaya gesek kinetis ( fk ). Gaya gesek statis adalah gaya gesek pada permukaan benda saat benda itu tidak bergerak. Gaya gesek kinetis adalah gaya gesek pada permukaan benda saat benda itu bergerak.
Besar gaya gesek statis dan kinetis secara matematis ditulis :
fs = μs . N dan fk = μk . N
dengan,
fs = gaya gesek statis, N
fk = gaya gesek kinetis, N
μs = koefisien gesek statis
μk = koefisien gesek kinetis
N = gaya normal, N
Dalam kehidupan sehari-hari banyak sekali penggunaan berbagai peralatan yang menggunakan prinsip gaya gesek. Gaya gesek ada yang menguntungkan dan ada yang merugikan. Contoh gaya gesek yang menguntungkan :
- Seorang dapat berjalan di atas tanah, karena ketika telapak kaki menekan tanah ke arah belakang, ada gesekan antara telapak kaki dan permukaan tanah yang menimbulkan reaksi, di mana tanah mendorong telapak kaki ke depan.
- Gesekan pada piringan rem sepeda motor atau gesekan antara rem karet dan pelek pada se[eda digunakan untuk proses pengereman.
- Gesekan antara udara pada parasut yang terbentang memungkinkan penerjun dapat mendarat di tanah dengan selamat.
- Ban mobil dibuat bergerigi sehingga terjadi gesekan antara ban dan permukaan jalan untuk memutar ban dan untuk menghindari tergelincir ketika jalan licin
Contoh gesekan yang merugikan :
- Gesekan antara bagian-bagian mesin mobil dapat menimbulkan panas. Untuk meminimalkan hal tersebut mesin diberi minyak pelumas atau oli
- Gesekan antara roda ban dan poros dapat menghambat putaran roda, maka perlu dipasang bantalan peluru.
- Gesekan udara penghambat laju mobil, maka bentuk mobil perlu didisain secara aerodinamis
E-Modul Fisika XII (2)
E-modul Fisika kelas XII semester 2 materi yang tersedia : Relativitas, Inti Atom dan Radioaktivitas, Penyimpanan dan Transmisi Data. E-modul ini dapat dibaca langsung dengan klik tanda panah pojok kanan atas pada modul atau klik download untuk mengunduh e-modul.
Penyimpanan dan Transmisi Data Download
E-Modul Fisika XII (1)
E-modul Fisika kelas XII semester 1 materi yang tersedia : Listrik Statis, Medan Magnet, Rangkaian Listrik Bolak-Balik, dan Listrik Dinamis. E-modul bisa dibaca langsung dengan klik tanda panah di pojok kanan atas pada modul atau klik download untuk mengundul e-modul
E-Modul Fisika X (2)
E-Modul Fisika X semester 2 materi yang tersedia : Hukum Newton Pada Gerak Lurus, Hukum Newton Tentang Gravitasi, Inti Atom dan Radioaktivitas, Impuls dan Momentum, Gerak Harmonis.
Hukum Newton Pada Gerak Lurus Impuls dan Momentum
Gerak Harmonis Hukum Newton Tentang Gravitasi
Inti Atom dan Radioaktivitas
E-Modul Fisika X (1)
E-modul Fisika X semester 1 ini materi yang tersedia : Hakikat Fisika dan Metode Ilmiah, Besaran dan Pengukuran, Penjumlahan Vektor, Gerak Lurus, Gerak Parabola, dan Gerak Melingkar. Bisa dibaca langsung atau dibuka di tab baru dengan klik tanda panah pada pojok kanan dan langsung didownload
Hakikat Fisika dan Metode Ilmiah Gerak Lurus
E-Modul Fisika XI (2)
E-modul Fisika XI semester 2 ini materi yang tersedia : Gelombang Mekanik, Gelombang Berjalan & Stasioner, Gelombang Bunyi dan Cahaya, Alat Optik, dan Pemanasan Global. E-modul ini dapat dibaca ditempat atau dibuka di tab baru (klik tanda panah pojok atas pada modul) atau langsung klik download
E-Modul Fisika XI (1)
E-modul Fisika kelas XI semester 1 ini materi yang tersedia : Dinamika Rotasi & Keseimbangan Benda Tegar, Elastisitas Bahan, Fluida Statis, Suhu dan Perpindahan Kalor. Penggunaan e-modul dapat dibaca ditempat klik tanda panah (pojok kanan atas pada modul) dan bisa langsung diunduh
Dinamika Rotasi & Kesetimbangan Benda Tegar Elastisitas Bahan
Fluida Statis Suhu dan Kalor
Fisika XI (Kumer)
Latihan Soal Analisis Vektor Pada Gerak
1. Seekor lebah mula-mula berada di posisi (10 
, 5 
) m. Setelah bergerak selama 30 sekon, lebah telah berada pada posisi (5 , 10 ) m. Berapa besar perubahan posisi yang dialami lebah tersebut pada tiap-tiap sumbu koordinat?
Jawaban : 2. Seorang pereli memacu kendaraannya ke arah tenggara sehingga berpindah sejauh (100 km, 50 km) selama satu jam. Tuliskan persamaan kecepatan rata-rata pereli tersebut! (Arah timur sumbu X, arah selatan sumbu Y)
Jawaban : 3. Suatu titik materi bergerak lurus vertikal. Persamaan posisi titik materi tersebut dituliskan dengan persamaan =10\mathit{t}-2t^{2} "\mathit{y}(t)=10\mathit{t}-2t^{2}")
. Nilai y dalam meter dan t dalam sekon. Tentukan:
a. kecepatan awal titik materi;b. kecepatan titik materi setelah bergerak selama 1,25 sekon.
Jawaban :  "(v_{o}=10\textup{m/s};v_{t}=5\textup{m/s})")
4. Vektor posisi suatu benda dinyatakan dengan persamaan =(3\mathit{t}^{2}-2t)\widehat{i}+(5t^{2})\widehat{j} "\vec{\mathit{r}}(t)=(3\mathit{t}^{2}-2t)\widehat{i}+(5t^{2})\widehat{j}")
Nilai 
dalam meter dan t dalam sekon. Berapa besar dan arah perpindahan benda dari t = 1 s sampai dengan t = 3 s?
Jawaban :  "(\left | \Delta \vec{r} \right |=20\sqrt{5}\textup{m} ;\theta =1,32^{o})")
b. percepatan awal pesawat;
c. percepatan pesawat saat t = 2 s
5. Posisi sebuah pesawat dituliskan dengan persamaan =2t^{2}+0,5t^{3} "x(t)=2t^{2}+0,5t^{3}")
, nilai x dalam meter dan t dalam sekon. Tentukan:
a. persamaan percepatan pesawat;b. percepatan awal pesawat;
c. percepatan pesawat saat t = 2 s
Jawaban : =4-3t&space;;a_{o}=4m.s^{-2};a_{t}=-2m.s^{-2}) "(a(t)=4-3t ;a_{o}=4m.s^{-2};a_{t}=-2m.s^{-2})")
Rangkaian Listrik Bolak-Balik
Tegangan Bolak-Balik
Tegangan AC dihasilkan oleh GGL induksi. Nilai tegangan AC selalu berubah-ubah terhadap fungsi waktu. Tegangan AC dinyatakan dalam persamaan berikut : V = Vm sin ωt, dengan ω = frekuensi sudut/kecepatan sudut (rad/s), t = waktu (s), Vm = tegangan maksimum (volt).
= 2Vm
Tegangan efektif (Vef) adalah nilai tegangan yang dapat menghasilkan energi kalor yang
sama dengan nilai arus searah. Nilai efektif tegangan adalah nilai yang ditunjukkan oleh voltmeter AC.
Arus Bolak-Balik
Dalam listrik bolak-balik, arus juga dinyatakan dalam fungsi waktu. Besarnya
arus AC dinyatakan oleh persamaan berikut : I = Im sin ωt.
Arus maksimum merupakan amplitudo
sinyal arus, sedangkan arus puncak ke
puncak (Ipp) memiliki nilai dua kali arus
maksimumnya.
Ipp = 2Im
Arus efektif adalah nilai arus yang dapat menghasilkan energi kalor yang
sama dengan nilai arus searah.
Rangkaian Arus Bolak-Balik
Rangkaian Resistor
Rangkaian resistif adalah rangkaian
yang terdiri atas hambatan atau tahanan
R yang dihubngkan dengan sumber
tegangan AC, seperti gambar di bawah :
Tegangan pada resistor VR = Vm sinωt. Hukum Ohm menyatakan bahwa besarnya tegangan sesuai dengan kuat arus dikalikan hambatan, secara matematis ditulis :
Grafik arus dan tegangan pada R dalam rangkaian AC :
Berlaku juga hubungan sebagai berikut :
Keterangan :
Vm = tegangan maksimum, volt
Vef = tegangan efktif, volt
Im = arus maksimum, ampere
Ief = arus efektif, ampere
Dari persamaan di atas diketahui bahwa sudut fase arus sama dengan sudut
fase tegangan. Sudut fase tegangan dan arus sebesar ωt. Diagram fasor untuk I dan V pada resistor :
Rangkaian Induktor
Rangkaian induktif adalah rangkaian yang terdiri atas sebuah induktor L
yang dihubungkan dengan sumber tegangan AC, seperti di bawah ini :
Hambatan pada rangkaian
induktor yang dilalui arus bolak-balik didefinisikan sebagai reaktansi induktif
(XL) = ωL, dengan ω = kecepatan sudut (rad/s) dan L = induktor (henry). Pada rangkaian induktif berlaku persamaan sebagai berikut.
Vm = Im.XL dan VL = IL.XL
Keterangan :
VL = tegangan pada induktor, volt
Vm = tegangan maksimum, volt
XL = reaktansi induktif, ohm
Grafik arus dan tegangan pada rangkaian induktor :
Dari persamaan V = Vm sin (ωt + π/2 ) dan
I = Im sin ωt kita dapatkan sudut fase arus
sebesar ωt, sedangkan sudut fase tegangan
ωt + 2/π = ωt + 90°. Dengan demikian arus
didahului tegangan sebesar 90° atau arus
tertinggal sebesar 2/π oleh tegangan. Diagram fasor untuk induktor seperti tampak di bawah :
Rangkaian Kapasitor
Rangkaian kapasitif adalah rangkaian yang terdiri atas kapasitor C yang
dihubungkan dengan sumber tegangan AC.
Hambatan pada rangkaian kapasitor
yang dilalui arus bolak-balik didefinisikan sebagai reaktansi kapasitif (XC = 1/ωC). Pada rangkaian kapasitif berlaku rumus-rumus berikut :
Keterangan :
V = tegangan sesaat pada kapasitor (volt)
Vm = tegangan maksimum pada kapasitor (volt)
XC = reaktansi kapasitif (Ω)
VC = tegangan antara ujung-ujung kapasitor (volt)
Im = arus listrik maksimum (A)
Grafik arus dan tegangan pada rangkaian kapasitor :
Dari penjelasan tersebut diketahui bahwa
pada rangkaian kapasitor, tegangan selalu
tertinggal sebesar π/2 terhadap arus I.
Penggambaran diagram fasor untuk
kapasitor terlihat berikut :
Rangkaian R-L-C
Rangkaian RLC adalah rangkaian yang terdiri atas Resistor R, Indoktor L, dan Kapasitor C yang dirangkai secara seri serta dihubungkan sumber tegangan AC.
Rumus-rumus yang berkaitan dengan rangkaian RLC :
VR = I.R VL = I.XL VC = I.XC
Keterangan:
V = tegangan sesaat, volt
Vm = Im Z, volt
Z = impedansi rangkaian, ohm (Ω)
ϕ = beda sudut fase tegangan dan arus
Sifat rangkaian seri R–L–C sebagai berikut.
1. XL > XC sifat rangkaian induktif karena ϕ positif.
2. XC > XL sifat rangkaian kapasitif, karena ϕ negatif.
3. XL = XC fasenya sama, sifat rangkaian resistif, terjadi resonansi Z = R, ϕ = 0.
Diagram fasor untuk rangkaian RLC
Daya Pada Arus Bolak-Balik
Daya sesaat atau daya semu yang mengalir pada rangkaian arus bolak-balik dirumuskan sebagai P = V I
Jika induktor dialiri arus bolak-balik maka di dalam maupun di sekitar induktor akan timbul medan magnet. Medan magnet ini timbul karena adanya fluktuasi nilai arus. Jika arus mencapai harga nol, medan magnetnya lenyap. Bersamaan dengan lenyapnya medan magnet, energi yang tersimpan berubah menjadi energi listrik dalam bentuk arus listrik induksi. Hal yang hampir sama terjadi pada kapasitor. Kapasitor menyimpan energi dalam bentuk medan listrik. Ketika arus mencapai harga nol, energi yang tersimpan dalam bentuk medan listrik diubah menjadi arus.
Hal serupa tidak terjadi pada resistor. Resistor tidak dapat menyimpan energi listrik dalam bentuk lain, tetapi mendisipasi energi dalam bentuk panas. Perhatikan diagram fasor berikut :
