Modul IPA-Fisika05

Modul 5

Mata Pelajaran : IPA Fisika
Kelas / Semester : 2 (dua)
Materi : 1. Getaran dan Gelombang
2. Bunyi
3. Cahaya
4. Alat Optik

Standar Kompetensi
1. Memahami konsep dan penerapan getran, gelombang dan optika dalam produk teknologi sehari-hari

Kompetensi Dasar
1. Mendiskripsikan konsep getaran dan gelombang serta parameter-parameternya.
2. Mendiskripsikan konsep bunyi dalam kehidupan sehari-hari.
3. Menyelidiki sifat-sifat cahaya dan hubungannya dengan berbagai cermin dan lensa.
4. Mendiskripsikan alat-alat optic dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari.

Tata Cara Mempelajari Modul
Bacalah materi dengan cermat.
Kerjakan evaluasi dengan sungguh-sungguh.
Cocokkan jawaban anda dengan kunci jawaban.
Lakukan Penilaian pribadi.

Materi Belajar
A. Getaran
Adalah gerak blak-balik secara peridik melalui suatu titik seimbang.










atau dengan persamaan :

T = 1/f , atau
f = 1/T

contoh :
Suatu bergetar 120 dalam 30 detik. tentukan frekuensi dan periode getaran benda tersebut .

Jawab :
f = 120/30 T =1/f
= 40 Hz T =1/40 = 0,025 s

B. Gelombang
Adalah usikan yang merambat yang membawa energi dari suatu tempat ke tempat lain. Dilihat dari mediumnya, gelombang terdiri dari gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik. Gelombang mekanik adalah gelombang yang memerlukan medium untuk perambatan getarannya. contohnya : gelombang air laut, gelombang tali, dan lain lain.
Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang tidak memerlukan medium dalam perambatannya. contoh : gelombang cahaya matahari, sinar x, dan lain lain.
Dilihat dari cara perambatannya, gelombang terdiri dari gelombang transversal dan gelombang longitudinal. Gelombang transversal adalah gelombang yang merambat tegak lurus terhadap arah getarannya.








Istilah-istilah pada gelombang transversal
Puncak gelombang adalah titik-titik tertinggi pada gelombang (b dan f).
Dasar gelombang adalah titik-titik terendah pada gelombang (d dan h)
Bukit gelombang adalah lengkungan abc atau efg
Amplitudo (A) adalah jarak puncak gelombang di atas kedudukan seimbang, atau jarak dasar gelombang di bawah kedudukan seimbang (bb1, dd1, ff1, hh1)
Panjang gelombang () adalah panjang satu gelombang di mana terjadi lengkungan satu bukit dan satu lembah (abcde, bcdef)

Gelombang Longitudinal adalah gelombang yang arah rambatannya searah dengan arah getarannya.
Satu gelombang pada gelombang longitudinal didefinisikan sebagai jarak antara dua renggangan yang berdekatan atau dua rapatan yang berdekatan.






Persamaan gelombang :

T = 1/f , atau
f = 1/T

Cepat rambat gelombang adalah jarak yang ditempuh gelombang dalam satu selang waktu tertentu. Jika jarak yang ditempuh gelombang sama dengan satu gelombang (), selang waktu sama dengan periode (T). Maka cepat rambat gelombang di rumuskan sebagai :

v =/T , dimana T =1/f , maka

v = f . 

contoh :
Suatu gelombang merambat dalam suatu medium dengan frekuensi 6 Hz dan panjang gelombang 4 m, tentukan cepat rambat gelombang !

Jawab
diket : f = 6 Hz v = f . 
 = 4 m v = 6 . 4
ditanaya : v = ? v = 24 m/s















Jawab:
a. satu bukit = 10 m c. v = /T
1/2  = 10 m = (20 m)/(0,8 s) = 25 m/s
= 20 m
b. T =(1 gelombang)/(3/2 gelombang) x 1,2 s
= 0,80 s
C. Bunyi
Bunyi terjadi jika ada benda yang bergetar. Bunyi termasuk gelombang longitudinal. Bunyi memerlukan medium untuk merambat. Bunyi merupakan gelombang transversal. Pada bunyi berlaku persamaan :

v = f .  atau v = /T

v = x/t x = jarak (m/s)
t = waktu (s)

Cepat rambat bunyi didefiniskan sebagai hasil bagi jarak antara sumber bunyi dan pendengar dengan selang waktu yang diperlukan bunyi untuk merambat.
Cepat rambat bunyi bergantung pada suhu udara. Makin tinggi suhu udara, makin besar cepat rambat bunyi, dan sebaliknya makin rendah suhu udara makin kecil cepat rambat bunyi.
Pada berbagai zat, bunyi merambat paling baik dalam zat padat, dan paling buruk pada gas.
Alat untuk mendengarkan bunyi adalah telinga. Gelombang bunyi dikumpulkan oleh telinga luar dan selanjutnya menggetarkan gendang telinga. Di dalam telinga tengah, getaran-getaran ini dilewatkan melalui tingkap oval (selaput telinga yang luas penampangnya kecil) melalui tiga buah tulang, yang diberi nama martil, landasan, dan sanggurdi, yang berfungsi sebagai penguat (amplifier) tekanan bunyi samapi kira-kira 60 kali. Tekanan bunyi pada tingkap oval diteruskan melalui cairan dalam cochlea. Getaran-getaran cairan dalam cochleaI mempengaruhi beribu-ribu saraf yang mengirim isyarat ke otak.

Infrasonik adalah suara yang mempunyai frekuensi di bawah 20 Hz.
Audiosonik adalah suara yang mempunyai frekuensi antara 20 Hz – 20.000 Hz.
Ultrasonik adalah suara yang mempunyai frekuensi di atas 20.000 Hz.
Suara yang dapat didengar oleh telinga manusia adalah audiosonik.
Nada bunyi tergantung pada frekuensi sumber bunyi, makin tinggi frekuensi sumber bunyi makin tinggi nada bunyi yang dihasilkan.
Tinggi nada bunyi bergantung pada panjang kawat yang digetarkan, makin pendek kawat yang digetarkan makin tinggi nada bunyi yang dihasilkan.
Kuat bunyi bergantung pada amplitude, makin kuat atau keras bunyi makin besar amplitudonya.
Faktor alam yang mempengaruhi frekuensi alami sebuah senar menurut Marsenne (hokum Marsenne) adalah :
1. Frekuensi senar bergantung pada panjang senar, senar panjang memiliki frekuensi rendah, senar pendek memiliki frekuensi tinggi.

2. Frekuensi senar bergantung pada luas penampang senar, senar tebal memiliki frekuensi rendah, senar tipis memiliki frekuensi tinggi.
3. Frekuensi senar bergantung pada tegangan senar, senar yang tegang (kencang) memiliki frekuensi yang tinggi, senar yang kendur memiliki frekuensi rendah.
4. Frekuensi senar bergantung pada massa jenis senar, senar yang ringan (massa jenis kecil) memiliki frekuensi tinggi, senar berat memiliki frekuensi rendah.
Resonansi adalah ikut bergetarnya suatu benda ketika bendalain di dekatnya digetarkan. Syarat resonansi adalah frekuensi benda yang bergetar sama dengan frekuensi alami benda yang ikut bergetar.


Hukum pemantulan bunyi antara lain :
1. Bunyi datang, garis normal dan bunyi pantul terletak pada satu bidang dan ketiga berpotongan pada satu titik.
2. Sudut pantul sama dengan sudut dating (r = i).

Pemanfaatan pemantulan bunyi antara ain :
1. menetukan cepat rambat bunyi di udara
2. survey geofisika
3. kacamata tunanetra
4. mengukur kedalaman laut.
contoh soal :
Alat fathometer mencatat selang waktu 3 sekon mulai dari pulsa ultrasonic dikirim sampai diterima kembali. Jika cepat rambat bunyi dalam air 1500 m/s, tentukan kedalaman air laut di bawah kapal !

jawab :
diket : v = 1500 m/s
t = 3 sekon
ditanya : kedalaman = ?
x = v . t
x = 1500 . 3
x = 4 500 m

kedalaman = jarak/2 = 4500/2 = 2250 m

5. penggunaan dalam bidang kedokteran (USG)
6. mendeteksi cacat dan retak pada logam
7. mengukur ketebalan pelat logam

Macam-macam Bunyi Pantul
1. Bunyi Pantul yang memperkuat Bunyi Asli
Bunyi pantul dapat memperkuat bunyi asli jika jarak antara sumber bunyidan bidang pemantul sangat dekat. Kuat bunyi yang kita dengar bergantung pada empat factor, yaitu :
amplitude sumber bunyi
jarak antara sumber bunyi dan pendengar
resonansi
adanya dinding pemantul (reflector)
2. Gaung atau Kerdam
Adalah bunyi pantul yang sebagian bersamaan dengan bunyi aslinya, sehingga bunyi asli menjadi tidak jelas. Untuk menghindari terjadinya gaung, dinding dalam bioskop, studio radio atau televise dilapisi oleh zat kedap (peredam suara. Ruang besar yang tidak terdapat gaung disebut ruang yang memiliki akustik baik.

3. Gema
Adalah bunyi pantul yang terdengar setelah bunyi asli selesai diucapkan.




D. Cahaya
Adalah segala sesuatu yang memancar dari suatu sumber tetapi bukan zat yang dapat dilihat oleh mata. Cahaya merambat menurut garis lurus. Ketika cahaya yang merambat lurus dihalangi oleh benda tak tembus cahaya maka akan membentuk bayangan dari benda pada layar yang diletakkan di belakang benda.

Hukum Pemantulan
Hukum pemantulan cahaya, menyebutkan bahwa :
1. Sinar dating, sinar pantul, dan garis normal terletak pada satu bidang dan ketiganya berpotongan pada satu titik.
2. Sudut pantul sama dengan sudut dating.

i = r dimana, i = sudut dating
r = sudut pantul
contoh :








A1 = 65o , berarti A2 = 65o (sudut dating (i) = sudut pantul (r))
A2 +A3 = 90 (karena tegak lurus)
65 + A3 = 90
A3 = 90o – 65o
A3 = 25o

Perhatikan  AOB, Jumlah sudut harus = 180o

A3 + O + B1 = 180o
B1 = 180o - A3 - O
B1 = 180o – 25o – 100o
B1 = 55o

Sudut datang pada cermin B, adalah B2
B1 + B2 = 90o
B2 = 90o - B1
B2 = 90o – 55o
B2 = 35o

Sudut datang (i) = sudut pantul (r)
B2 = B3
B3 = 35O

Bayangan yang dibentuk pada cermindatar mempunyai sifat-sifat :
1. maya
2. sama besar dengan bendanya
3. tegak
4. menghadap terbalik dengan bendanya
5. jarak benda ke cermin sama dengan jarak bayangan ke cermin

Bayangan maya dapat dilihat langsung pada cermin, sedangkan bayangan nyata dapat dilihat pada layar.






Cermin Cekung
Pada cermin cekung, jika sinar sejajar mengarah pada cermin cekung maka akan dipantulkan pada satu titik, yaitu titik fokus. Karena bersifat mengumpulkan (konvergen) maka cermin cekung disebut cermin konvergen
Beberapa sifat sinar istimewa pada lensa cekung anatara lain :



















Keterangan :
Ruang di sebelah kanan titik kelengkungan M disebut ruang III, Ruang diantara titik kelengkungan dan titik fokus disbut ruang II, ruang diantara titik fokus F dan pusat cermin O disebut ruang I dan ruang di sebelah kanan cermin disebut ruang IV.

contoh soal








Penggunaan cermin cekung dalam kehidupan sehari-hari :
1. Cermin cekung untuk berdandan
2. Cermin cekung untuk pemantul pada lampu sorot mobil dan senter
Pada cermin cekung, titik pusat kelengkungan M dan titik fokus F terletak di bagian depan cermin. Oleh karena itu jarak kelengkungan (=R) dan jarak fokus berharga positif. Sehingga cerminnya juga disebut cermin positif.

Cermin Cembung
Pada cermin cermin cembung, kebalikan dari cermin cekung. Cermin cembung bersifat menyebarkan sinar atau divergen. Dan harga jarak kelengkungan dan jarak fokus di belakang pusat kelengkungan sehingga berharga negatif. Akibatnya cermin cembung disebut juga cermin negatif.
Tiga sinar istimewa pada cermin cembung antara lain :