Gelombang Fisika

PENGERTIAN GELOMBANG DAN BUNYI

1.      Pengertian Gelombnag

Gelombang adalah getaran yang merambat. Jadi di setiap titik yang dilaluigelombang terjadi getaran, dan getaran tersebut berubah fasenya sehingga tampak sebagai getaran yang merambat. Terkait dengan arah getar dan arah rambatnya,gelombang dibagi menjadi dua yaitu gelombang transversal dan gelombang longitudinal.Gelombang transversal arah rambatnya tegak lurus dengan arah getarannya, sedangkangelombang longitudinal arah rambatnya searah dengan arah getarannya.Gelombang longitudinal dapat diklarifikasikan menjadi beberapa tipe gelombangyaitu gelombang kompresi, gelombang shear/gunting, gelombang fleksural/melengkungdan torsional. Terjadinya berbagai tipe gelombang tersebut oleh karena medium yangdilewati bunyi beraneka ragam.

2.      Pengertian Bunyi

Bunyi atau Suara merupakan salah satu fenomena fisika yang selalu kita alami sehari-hari. Contoh bunyi yang sering kita nikmati adalah musik. Musik bisa memberikan inspirasi saat kita sedang belajar, bekerja atau beraktifitas.

Dalam fisika, Bunyi atau suara adalah gelombang longitudinal yang merambat melalui medium, yang dihasilkan oleh getaran mekanis dan merupakan hasil perambatan energi. Sumber bunyi sebagai sumber getar memancarkan gelombang-gelombang longitudinal ke segala arah melalui medium baik padat, cair maupun gas. Sumber getar tersebut bisa saja berasal dari dawai/kawat, pipa organa, bahkan ombak di pantai.

Kebanyakan suara merupakan gabungan berbagai sinyal, tetapi suara murni secara teoritis dapat dijelaskan dengan kecepatan getar atau frekuensi yang diukur dalam Hertz (Hz). Bunyi tunggal  yang frekuensinya teratur dinamakan nada, sedangkan bunyi tunggal  yang frekuensinya tidak teratur dinamakan desis. Amplitudo gelombang menentukan kuat-lemahnya suatu bunyi atau kenyaringan bunyi dengan pengukuran dalam decibel (dB). Semakin tinggi amplitudoya semakin nyaring bunyi tersebut. Bunyi pesawat yang lepas landas mencapai sekitar 120 dB. Sedang bunyi desiran daun sekitar 33 dB.

Manusia dapat mendengar bunyi saat gelombang bunyi merambat di udara atau medium lain sampai ke gendang telinga manusia. Batas frekuensi bunyi yang dapat didengar oleh telinga manusia kira-kira dari 20 Hz sampai 20 kHz pada amplitudo umum dengan berbagai variasi dalam kurva responsnya. Suara di atas 20 kHz dinamakanultrasonik dan di bawah 20 Hz dinamakan infrasonik.

3.      Pengertian Gelombang Bunyi

Gelombang bunyi terdiri dari molekul-molekul udarayang tidak pernah merambat melainkan bergetar maju-mundur. Tiap saat, molekul-molekul itu berdesakan di beberapa tempat, sehingga menghasilkan wilayah tekanan tinggi, tapi di tempat lain merenggang, sehingga menghasilkan wilayah tekanan rendah. Gelombang bertekanan tinggi dan rendah secara bergantian bergerak di udara, menyebar dari sumber bunyi. Itulah alasannya mengapa Gelombang bunyi adalah gelombang longitudinal. Bunyi mengalami gejala gelombang seperti  interferensi, pemantulan, pembiasan dan difraksi. Bunyi merupakan gelombang mekanik karena hanya dapat merambat melalui medium (zat padat, cair atau gas) dan tidak dapat merambat dalam vakum.

Bunyi merambat di udara dengan kecepatan 1.224 km/jam. Bunyi akan merambat lebih lambat jika suhu dan tekanan udara lebih rendah. Di udara tipis dan dingin pada ketinggian lebih dari 11 km, kecepatan bunyi 1.000 km/jam. Di air, kecepatannya 5.400 km/jam,  jauh lebih cepat daripada di udara.

Adakalanya frekuensi yang didengar oleh pengamat mengalami perubahan sacara tiba-tiba manakala sumber bunyi (misal klakson mobil) bergerak mendekati atau menjauhi menurut pengamat yang diam. Fenomena ini dikenal sebagai Efek Doppler, yaitu perbedaan frekuensi yang diterima oleh pendengar dengan frekuensi asli sumber getarnya relatif antara  pendengar dan sumber bunyi. Bila kedudukan antara pengamat dan sumber saling mendekat, maka pengamat mendengar frekuensi yang lebih tinggi, dan bila kedudukannya saling menjauh maka pengamat mendengar frekuensi yang lebih rendah. Dan fenomena ini berhasil dijelaskan oleh fisikawan Christian Johann Doppler (1803-1855) pada tahun 1842.

B.     MACAM-MACAM GELOMBANG DAN BUNYI

1.      Macam-Macam Gelombang

Gelombang dibedakan atas beberapa macam, dan pembagian itu didasarkan pada berbagai jenis baik pembedaan Gelombang berdasarkan jenis perambatannya ataupun berdasarkan hal lain yang berkaitan dengan gelombang.

      Gelombang Kompresi

Gelombang ini hanya terdapat di udara/atmosfir. Kalau gelombang ini mengenaifluida (zat cair0 maka gelombang tersebut tersimpan sebagai energi kinetik dan potensial.Dalam perambatan akan mengalami perubahan bentuk. Apabila gelombang inimengenai materi padat maka akan menimbulkan gelombang fleksural (gelombang bending) dan gelombang torsional.

      Gelombang fleksural dan torsional

Gelombang fleksural dan torsional dibangkitkan oleh gelombang shear. Gelombang ini merupakan kombinasi dari kompresi-tension.

      Gelombang Berdiri

Menggetarkan tali dengan frekuensi yang tepat kedua gelombang akan berinteferensi sedemikian sehingga akan dihasilkan gelombang berdiri dengan amplitude

Dan kali ini kita akn membahas tentang macam-macam gelombnag berdasarkan media perambatanya.Berdasarkan medium perambatnya, gelombang dapat dibedakan menjadi dua bagian, yaitu :

a.      Gelombang mekanik

Gelombang mekanik adalah gelombang yang dalam perambatannya memerlukan medium.

Contoh gelombang mekanik adalah :

·         gelombang tali

·          gelombang air

·         gelombang bunyi

Berdasarkan arah perambatannya, gelombang mekanik dibedakan menjadi dua jenis, yaitu:

     gelombang transversal

Pada saat kamu menggetarkan slinki ke arah samping, ternyata arah rambat gelombangnya ke depan, tegak lurus arah rambatnya. Gelombang seperti ini disebut gelombang transversal. Jadi, gelombang transversal adalah gelombang yang arah getarnya tegak lurus terhadap arah rambatannya. Contoh lain dari gelombang transversal adalah gelombang pada permukaan air, dan semua gelombang elektromagnetik, seperti gelombang cahaya, gelombang radio, ataupun gelombang radar.

Sumber getaran untuk gelombang air berada pada tempat batu jatuh sehingga gelombang menyebar ke segala arah. Dari gambar tersebut tampak bahwa semakin jauh dari sumber, gelombang semakin kecil. Hal tersebut disebabkan energi yang dirambatkan semakin berkurang.Contoh gelombnag Tranversal :

- getaran sinar gitas yang dipetik

- getaran tali yang digoyang-goyangkan pada salah satu ujungnya  

     gelombang longitudinal.

Pada saat kamu mendorong slinki searah dengan panjangnya, gelombang akan merambat ke arah temanmu berbentuk rapatan dan renggangan. Jika kamu perhatikan, arah rambat dan arah getarnya ternyata searah. Gelombang seperti itu disebut gelombang longitudinal. Jadi, gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah getarnya sejajar dengan arah rambatannya.
     Gelombang bunyi dan gelombang pada gas yang ditempatkan di dalam tabung tertutup merupakan contoh gelombang longitudinal. Pernahkah kamu memompa ban sepeda atau menggunakan alat suntik mainan? Pada saat kamu menggunakan pompa, kamu mendorong atau menekan alat tersebut. Partikel-partikel gas dalam pompa membentuk pola rapatan dan renggangan sehingga mendorong udara keluar.

b.       Gelombang elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang dapat merambat tanpa medium.

Contoh gelombang elektromagnetik adalah :

·         Gelombang suara

·         Gelombang cahaya G

·         elombang radio

·         Gelombang TV

·         Sinar – X

·         Sinar gamma

C.     PANJANG GELOMBNAG

Besaran tersebut identik dengan periode gelombang. Periode gelombang adalah waktu yang dibutuhkan untuk menempuh satu panjang gelombang. Jadi, satu gelombang dapat didefinisikan sebagai yang ditempuh panjang satu periode. Panjang gelombang dilambangkan dengan lamda. Satuan panjang gelombang dalam SI adalah meter (m).

1.      Panjang Gelombang Transversal

Jika kamu menggerakkan slinki tegak lurus dengan arah panjangnya, terbentuklah bukit dan lembah gelombang. Pola tersebut adalah pola gelombang transversal. Bukit gelombang adalah lengkungan a-b-c sedangkan lembah gelombang adalah lengkungan c-d-e. Titik b disebut puncak gelombang dan titik d disebut dasar gelombang. Kedua titik ini disebut juga perut gelombang.
      Adapun titik a, c, atau e disebut simpul gelombang. Satu panjang gelombang transversal terdiri atas satu bukit dan satu lembah gelombang. Jadi, satu gelombang adalah lengkungan a-b-c-d-e atau b-c-d-e-f. Satu gelombang sama dengan jarak dari a ke e atau jarak b ke f. Amplitudo gelombang adalah jarak b-b’ atau jarak d-d’. Kamu dapat menyebutkan panjang gelombang yang lain, yaitu jarak f-j atau jarak i-m.

2.      Panjang Gelombang Longitudinal

Jika kamu menggerakkan slinki searah dengan panjangnya dengan cara mendorong dan menariknya, akan terbentuk pola-pola gelombang. Satu panjang gelombang adalah jarak antara satu rapatan dan satu renggangan atau jarak dari ujung renggangan sampai ke ujung renggangan berikutnya.

D.    CEPAT RAMBAT GELOMBANG

Gelombang yang merambat dari ujung satu ke ujung yang lain memiliki kecepatan tertentu, dengan menempuh jarak tertentu dalam waktu tertentu pula. Dengan demikian, secara matematis, hal itu dituliskan sebagai berikut.

E.     PEMANTULAN GELOMBANG

Pada saat kamu berteriak di lereng sebuah bukit, kamu akan mendengar suaramu kembali setelah beberapa saat. Hal ini membuktikan bahwa bunyi dapat dipantulkan. Bunyi merupakan salah satu contoh gelombang mekanik. Maka dari itu terbukti bahwa gelombnag dapt dipantulkan.

F.      SIFAT-SIFAT GELOMBANG

a.       Dapat dipantulkan (refleksi)

Bunyi dapat dipantulkan terjadi apabila bunyi mengenai permukaan benda yang keras, seperti permukaan dinding batu, semen, besi, kaca dan seng.
Contoh :
            - Suara kita yang terdengar lebih keras di dalam gua akibat dari                 pemantulan bunyi yang mengenai dinding gua.
            - Suara kita di dalam gedung atau studio musik yang tidak menggunakan peredam suara.

b.      Dapat dibiaskan (refiaksi)

Refiaksi adalah pembelokan arah linatasan gelombang setelah melewati bidang batas antara dua medium yang berbeda.
Contoh : Pada malam hari bunyi petir terdengar lebih keras daripada siang hari karena pembiasan gelombang bunyi.

c.       Dapat dipadukan (interferensi)

Seperti halnya interferensi cahaya, interferensi bunyi juga memerlukan dua sumber bunyi yang koheren.
Contoh : Dua pengeras suara yang dihubungkan pada sebuah generator sinyal (alat pembangkit frekuensi audio) dapat berfungsi sebagai dua sumber bunyi yang koheren.

d.      Dapat dilenturkan (difraksi)

Difraksi adalah peristiwa pelenturan gelombang bunyi ketika melewati suatu celah sempit.
Contoh : Kita dapat mendengar suara orang diruangan berbeda dan tertutup, karena bunyi melewati celah-celah sempit yang bisa dilewati bunyi.

G.    SYARAT ADANYA BUNYI

1. Sumber Bunyi

Benda-benda yang dapat menghasilkan bunyi disebut sumber bunyi. Contoh sumber bunyi adalah berbagai alat musik, seperti gitar, biola, piano, drum, terompet dan seruling.

2. Zat Perantara (Medium)

Gelombang bunyi merupakan gelombang longitudinal yang tidak tampak. Bunyi hanya dapat merambat melalui medium perantara. Contohnya udara, air, dan kayu. Tanpa medium perantara bunyi tidak dapat merambat sehingga tidak akan terdengar. Berdasarkan penelitian, zat padat merupakan medium perambatan bunyi yang paling baik dibandingkan zat cair dan gas.

3. Pendengar

Bunyi dapat didengar apabila ada pendengar. Manusia dilengkapi indra pendengar, yaitu telinga sebagai alat pendengar.
Getaran yang berasal dari benda-benda yang bergetar, sampai ke telinga kita pada umumnya melalui udara dalam bentuk gelombang. Karena gelombang yang dapat berada di udara hanya gelombang longitudinal, maka bunyi merambat melalui udara selalu dalam bentuk gelombang longitudinal. Kita perlu ingat bahwa gelombang longitudinal adalah perapatan dan perenggangan yang dapat merambat melalui ketiga wujud zat yaitu : wujud padat, cair dan gas.

H.    FREKUENSI BUNYI

Berdasarkan frekuensinya, bunyi dapat digolongkan menjadi tiga, yaitu :
1. Infrasonik, adalah bunyi yang frekuensinya di bawah 20 Hz.
2. Audiosonik, adalah bunyi yang frekuensinya antara 20 – 20.000 Hz.
3. Ultrasonik, adalah bunyi yang frekuensinya di atas 20.000 Hz.

      Telinga manusia mempunyai batas pendengaran. Bunyi yang dapat didengar manusia adalah bunyi dengan frekuensi 20 Hz sampai 20.000 Hz, yaitu audiosonik. Infrasonik dan ultrasonik tidak dapat didengar oleh manusia. Infrasonik dapat didengar anjing, jangkrik, angsa, dan kuda. Ultrasonik dapat didengar oleh kelelawar dan lumba-lumba.
Adapun kegunaan gelombang ultrasonik adalah sebagai berikut :

a. Kelelawar

Gelombang ultrasonik yang dipancarkan oleh kelelawar mengetahui jarak suatu benda terhadap dirinya berdasarkan selang waktu yang diperlukan oleh gelombang pancar untuk kembali ke kelelawar. Itulah sebabnya kelelawar yang terbang malam tidak pernah menabrak benda-benda yang ada disekitarnya.

b. Mengukur kedalaman laut atau kedalaman gua

Teknik pantulan pulsa ultrasonik dapat dimanfaatkan untuk mengukur kedalaman laut di bawah kapal. Pulsa ultrasonik dipancarkan dan pantulan pulsa ultrasonik diterima oleh alat atau instrumen yang disebut Fathometer.

c. Mendeteksi kerusakan logam
            Selain dimanfaatkan untuk mengetahui kedalaman laut dan gua, gelombang ultrasonik juga bisa dimanfaatkan untuk mendeteksi kerusakan logam yang berada di dalam tanah, misalnya pipa air dan lain-lain.
Ketika pulsa-pulsa gelombang bunyi menumbuk sebuah logam yang rusak, maka pulsa-pulsa itu sebagian dipantulkan dan sebagian lagi diteruskan. Pulsan-pulsa yang dipantulkan itu terjadi karena mengenai suatu pembatas yang memiliki massa jenis yang berbeda. Pantulan-pantulan pulsa tersbeut diterima alat pendeteksi, sehingga kerusakan pada logam dapat diketahui.

d. Penggunaan dalam bidang kedokteran
    Pemeriksaan untuk melihat bagian dalam tubuh manusia dengan menggunakan pulsa-pulsa ultrasonik dinamakan USG (ultrasonografi).
Dalam tubuh manusia, pulsa-pulsa ultrasonik dipantulkan oleh jaringan-jaringan, tulang-tulang dan cairan tubuh dengan massa jenis berbeda.

I.       CEPAT RAMBAT BUNYI

Cepat rambat bunyi didefinisikan sebagai hasil bagi jarak antara sumber bunyi dan pendengar dengan selang waktu yang diperlukan bunyi untuk merambat. Secara matematis dituliskan :

Dimana :
v = Kecepatan (m/s)
s = Jarak sumber bunyi dan pendengar (m)
t = waktu bunyi merambat (s)

      V=    s

               t

Cepat rambat bunyi pada berbagai medium perantara berbeda-beda. Bunyi akan merambat paling baik dalam zat padat dan paling buruk dalam gas

A.    KARAKTERTISTIK BUNYI

1. Nada
      Berdasarkan keteraturan frekuensinya, bunyi dibedakan menjadi nada dan desah. Nada adalah bunyi yang frekuensinya teratur, mislanya bunyi berbagai alat musik. Desah adalah bunyi yang frekuensinya tidak teratur, misalnya bunyi daun tertiup angin dan bunyi gemuruh ombah. Ada pula bunyi yang berlangsung sangat singkat tetapi kadang-kadang sangat kuat. Bunyi demikian disebut dentum, misalnya bunyi meriam, senapan, dan bom.
Tinggi rendahnya nada tergantung pada frekuensinya, sedang kuat lemahnya nada ditentukan oleh amplitudonya. Berbagai jenis nada dapat dideteksi dengan garputala. Sebuah garputala mempunyai frekuensi biasanya sudah tertera pada garputala tersebut.

2. Warna bunyi (timbre)
      Nada yang dihasilkan oleh alat musik mempunyai karakteristik tertentu, sehingga kita dapat dengan mudah membeda-bedakan nada yang dihasilkan oleh piano dan gitar, seruling dan terompet, atau suara laki-laki dan suara perempuan, meskipun frekuensi nadanya sama.
Dua nada yang mempunyai frekuensi sama tetapi bunyinya berbeda disebut timbre (warna suara). Tembre terjadi karena cara bergetar setiap sumber bunyi berbeda.

3. Hukum Mersenne
Tinggi nada atau frekuensi nada diselidiki oleh ilmuwan fisika berkebangsaan Prancis bernama Mersenne (1588-1648). Mersenne menyelidiki hubungan frekuensi yang dihasilkan oleh senar yang bergetar dengan panjang senar. Penampang senar, tegangan senar, dan jenis senar. Alat yang digunakan adalah sonometer.

B.     RESONANSI

Jika dua buah garputala berfrekuensi sama salah satunya digetarkan (dibunyikan) kemudian didekatkan ke garputala yang lain, maka garputala yang lain tersebut akan ikut bergetar.Peristiwa ikut bergetarnya suatu benda ketika benda lain di dekatnya digetarkan disebut resonansi. Syarat terjadinya resonansi adalah frekuensi benda yang bergetar sama dengan frekuensi alami benda yang ikut bergetar.
Peristiwa resonansi juga dapat dilihat pada ayunan bandul yang tergantung. Jika bandul kamu ayunkan, bandul akan bergetar dengan frekuensi alamiahnya. Bandul yang panjang talinya sama akan bergetar dengan frekuensi alamiah yang sama.

Keuntungan dan kerugian adanya resonansi 
a. pada telinga kita terdapat kolom udara yang disebut kanal pendengaran yang akan   memperuat bunyi yang kita dengar.
b. Adanya ruang resonansi pada gitar, biola, saron, kolintang, dan kentongan dapat memperkeras bunyi alat-alat tersebut.
c. Kantung udara yang dimiliki katak pohon dna katak sawah dapat memperkeras bunyi yang dihasilkan.

Contoh-contoh kerugian akibat resonansi antara lain :

a. Suara tinggi seorang penyanyi dapat memecahkan gelas yang berbentuk piala karena gelas berresonansi.
b. Dentuman bom atau mesin pesawat supersonik dapat memecahkan kaca-kaca jendela bangunan.
c. Bunyi yang terlalu kuat dapat memecahkan telinga kita.
d. Pengaruh kecepatan angin pada sbeuah jembatan di Selat Tacoma, Amerika Serikat, menghasilkan resonansi yang menyebabkan jembatan roboh.

C.     PEMANTULAN BUNYI

Gelombang bunyi dapat dipantulkan dan diserap. Sebagian besar bunyi dipantulkan jika mengenai permukaan benda yang keras, seperti permukaan dinding batu atau semen, besi, kaca, dan seng. Sebaliknya, sebagian besar bunyi akan diserap jika mengenai permukaan benda yang lunak, misalnya kain, karet, busa, gabus, karpet, dan wol (benda-benda peredam bunyi).

Manfaat pemantulan bunyi antara lain :

ü  Mendeteksi cacat dan retak pada logam

ü  Mengukur ketebalan pelat logam

ü  Mengukur kedalaman laut

ü  Mengetahui kedudukan kapal selam dengan mengirim gelombang ultrasonik dari kapal pemburu ke bawah laut.

ü  Mengetahui kedudukan gerombolan ikan di laut

ü  Mengetahui kantung-kantung cekungan minyak bumi dengan mengirimkan gelombang bunyi ke dalam tanah,.

D.    MANFAAT GELOMBNAG BUNYI DALAM KEHIDUPAN

1.      Gelombang air laut untuk menggerakkan Turbin

                                Dengan adanya gelombang air laut, maka energi  yang dihasilkannya dapat mengubah energi potensial menjadi energi kinetik, yang dapat menyebabkanberputarnya turbin sebuah generator  akibat energi dorongan dari air laut tersebut.

2.      Radar

                        Penggunaan Radar dalam berbagai bidang:

     Cuaca

     Weather Radar, merupakan jenis radar cuaca yang memiliki kemampuan untuk mendeteksi intensitas curahhujan dan    cuaca buruk, misalnya badai.Wind Profiler, merupakan jenis radar cuaca yang berguna untuk mendeteksi kecepatan dan arah angin dengan menggunakan gelombang suara (SODAR).

     Militer

     Airborne Early Warning (AEW), merupakan sebuah sistem radar yang berfungsi untuk mendeteksi posisi dan keberadaan pesawat terbang lain. Sistem radar ini biasanya dimanfaatkan untuk pertahanan dan penyerangan udara dalam dunia militer. Radar pemandu peluru kendali, biasa digunakan oleh sejumlah pesawat tempur untuk mencapai sasaran/target     penembakan. Salah satu pesawat yang menggunakan jenis radar ini adalah pesawat tempur Amerika Serikat F-14. Dengan memasang radar ini pada peluru kendali udara (AIM-54 Phoenix), maka peluru kendali yang ditembakkan ke udara itu (air-to-air missile) diharapkan dapat mencapai sasarannya dengan tepat.

     Kepolisian

   Radar biasa dimanfaatkan oleh kepolisian untuk mendeteksi kecepatan kendaraan bermotor saat melaju di jalan. Radar yang biasa digunakan untuk masalah ini adalah radar gun (radar kecepatan) yang berbentuk seperti pistol dan microdigicam radar.

     Pelayaran

                 Dalam bidang pelayaran, radar digunakan untuk mengatur jalur perjalanan kapal agar setiap kapal dapat berjalan dan berlalu lalang di jalurnya masing-masing dan tidak saling bertabrakan, sekalipun dalam cuaca yang kurang baik, misalnya cuaca berkabut.

     Penerbangan

                 Dalam bidang penerbangan, penggunaan radar terlihat jelas pada pemakaian Air Traffic Control (ATC). Air Traffic Control merupakan suatu kendali dalam pengaturan lalu lintas udara. Tugasnya adalah untuk mengatur lalu lalang serta kelancaran lalu lintas udara bagi setiap pesawat terbang yang akan lepas landas (take off), terbang di udara, maupun yang akan mendarat (landing). ATC juga berfungsi untuk memberikan layanan bantuan informasibagi pilot tentang cuaca, situasi dan kondisi bandara yang dituju.

3.       Kaca Mata Tuna Netra

Kaca mata tuna netra dilengkapi dengan pengirim dan penerima ultrasonikk sehingga tuna netra dapat menduga jarak benda yang ada didepannya.  Gelombang ultrasonik dipancarkan frame kaca mata dan mengenai objek disekitar,gelombang ultrasonik dipantulkan  dan diterima kembali oleh  alat penerima pada kaca mata.  Ultrasonik berada pada frame kaca mata yang mengirimkan signal getaran pada telinga tuna netra.  Perlu diketahui bahwa orang yang tuna netra memiliki pendengaran yang lebih tajam atau sensitif dibanding orang yang bermata normal. Mengapa demikian?

4.      Mengukur kedalaman Laut

Kedalam Laut termasuk kawanan atau gerombolan ikan di bawah permukaan air dapat ditentukan oleh teknik  pantulan pulsa ultrasonik.. Pulsa Ultrasonik dipancarkan oleh sistem yang dinamakan  fathometer. Ketika pulsa mengenai dasar laut  atau gerombolan ikan, maka pulsa akan dipantukan dan diterima kembali oleh antena penerima. Dengan  mengetahui  waktu pancar  sampai gelombangditerima kembali maka jarak gerombolan ikan atau dasar laut bisa dihitung dengan persamaan gerak lurus beraturan (glb).

5.       Mendeteksi retak-retak pada struktur logam

Untuk mendeteksi retak dalam struktur logam atau beton digunakan scaning Ultrasonik. Teknik scaning ultrasonik inilah yang digunakan untuk meameriksa retak-retak tersembunyi pada bagian-bagian pesawat terbang, yang bisa membahayakan sebuah penerbangan pesawat. Idealnya dalam pemeriksaan rutin setiap bagian penting pada pesawat akan di scaning ultrasonik. Bila ada keretakan akan diketahui  dengan  cepat dapat diatasi sebelum pesawat diperkenankan terbang.

6.       Membersihkan  benda dengan Ultrasonik

Beberapa benda seperti berlian  dan perhiasan serta bagian-bagian mesin, sangat sukar dibersihkan dengan mengguanakan spon kasar atau  detergen keras.  Getaran getaran dari ultrasonik ternyata dapat merontokan suatu kotoran  dari suatu objek.  Berlian, komponen elektronik atau bagian-bagian mesin yang akan dibersihkan dicelupkan kedalam cairan kemudian gelombang ultrasonik frekuensi tinggi dikirim pada cairan sehingga cairan ikut bergetar  maka getaran cairan akan merontokkan kotoran yang menempel tanpa harus digosok.

7.       Survai geofisika

Suatu gempa bumi atau ledakkan dahsyat dapat menghantarkan gelombang bunyi yang dicatat dengan seismograf yang diletakkan diberbagai tempat. Catatan ini dapat memperlihatkan bentuk gangguan  bentuk gangguan tergantung dari  struktur lapisan bumi.  Sehingga Pantulangelombang bunyi  yang berfrekuensi tinggi atau Ultrasonik ketika melalui lapisan-lapisan bumi bisa dipakai untuk memperkirakan  lapisan lapiasan batuan dan mineral yang mengandung endapan endapan minyak atau mineral-mineral berharga

8.      Kamera

Pernahkah anda menggunakan kamera yang dapat mengatur fokusnya secara otomatis. Kamera seperti ini pasti menggunakan SONAR. Gelombang-gelombang ultrasonik dikirim oleh kamera menuju objek yang akan difoto setelahgelombang dipantulkan kamera dapat mengetahui jarak objek sehingga secara otomatis kamera mengatur fokos sesuai jarak objek tersebut

Kesimpulan

 Gelombang adalah getaran yang merambat.gelombang dibagi menjadi dua yaitu gelombang transversal dan gelombang longitudinal.Gelombang transversal arah rambatnya tegak lurus dengan arah getarannya, sedangkangelombang longitudinal arah rambatnya searah dengan arah getarannya

      Bunyi adalah salah satu gelombang, yaitu gelombang longitudinal. Gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah rambatnya sejajar atau berimpit dengan arah getarnya. Contoh gelombang longitudinal adalah gelombang pada slinki dan gelombang bunyi di udara.

      Hubungan antara gelombnag dan bunyi adalah bahwa bunyi merupakan bagian dari gelombang yaitu Gelombang Longitudinal.

      Macam-macam gelombang:

1.      Gelombnag mekanik:

a.       Gelombnag Tranversal

b.      Gelombnag Longitudinal

2.      Gelombang Elektromaknetik

      Penerapan gelombnag dalam kehidupan sehari-hari :

1.      Gelombang air laut untuk menggerakkan Turbin

2.      Radar

3.      Kaca Mata Tuna Netra

4.      Mengukur kedalaman Laut

5.      Mendeteksi retak-retak pada struktur logam

6.      Membersihkan  benda dengan Ultrasonik

7.      Kamera

Persamaan Umum Gelombang

Keterangan:

A = amplitudo

k = bilanagan gelombang (tetapan gelombang)

ω = kecepatan sudut

Perjanjian Tanda Persamaan Umum Gelombang



Rumus Dasar Gelombang





Menentukan Frekuensi, Periode dan Panjang Gelombang

Persamaan Gelombang Stasioner Ujung Tetap/Terikat, Ujung Bebas



Letak Perut dan Simpul




Pembiasan Gelombang





Cepat Rambat Gelombang pada Tali

Getaran Fisika

Getaran adalah gerakan bolak-balik (periodik) suatu benda melalui titik seimbangnya.

Contoh:

Bandul atau ayunan sederhana.

Jarak dari A ke B atau A ke C disebut simpangan.
Simpangan maksimum disebut amplitudo.
Periode adalah waktu yang diperlukan untuk satu getaran penuh (A → B → A → C → A).
Frekuensi adalah banyaknya getaran setiap detik.
Rumus:

\!T=\frac{1}{f} atau \!f=\frac{1}{T}.

Keterangan:

T = periode (dalam satuan sekon)
f = frekuensi (dalam satuan Hertz)
Contoh:

Suatu bandul berayun 300 kali selama 1 menit. Hitunglah frekuensinya dalam satuan Hertz dan periode dalam satuan detik!
\!f=\frac{banyaknya getaran}{waktu}


=\frac{300 ayunan}{1 menit}

Karena satuan waktu di atas adalah detik, maka kita ubah 1 menit = 60 detik.

Sehingga menjadi:

=\frac{300}{60}


=\!5

Maka frekuensinya adalah 5 Hz.

Kita akan mencari periodenya. Masukkan f sehingga menjadi:

\!T=\frac{1}{f}


=\frac{1}{5}


=\!0,2

Periodenya = 0,2 detik.

Sebuah garpu tala melakukan 1.000 kali getaran dalam waktu 20 detik. Berapakah frekuensi dan periodenya?
f=\frac{1.000}{20}


=\!50

Periode:

\!T=\frac{1}{50}


=\!0,02

Periode = 0,02 detik



Apa Itu Getaran?
 Definisi dari getaran adalah gerak bolak balik (back and forth motion) yang terjadi secara periodik melalui suatu titik kesetimbangan. Getaran terjadi ketika ada gaya yang bekerja pada sebuah sistem benda elastis. Benda tersebut akan kembali ke titik kesetimbangannya setelah menerima gaya, begitu seterusnya. Yang dimaksud dengan titik kesetimbangan adalah titik saat resultan gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol. Terjadinya sebuah getaran adalah peristiwa yang unik. Dari sebuah getaran bisa muncul berbagai besaran pokok dan turunan.

Periode (T) adalah waktu yang diperlukan untuk sebuah getaran terjadi dengan atuan second. Frekuensi Getaran (f) adalah banyaknya getaran yang bisa terjadi dalam satu satuan waktu (biasanya detik) satuan Hertz (Hz). Hubungan keduanya adalah berbanding terbalik. Periode adalah kebalikan dari frekuensi, dirumuskan

Selain frekuensi dan periode ada juga namanya simpangan, kedudukan sutu titik terhadap titik kesetimbangan pada waktu tertentu. Simpangan terbesar dari sebuah getaran kemudian sobat kenal dengan nama amplitudo.

Getaran Harmonik Sederhana
Yang dimaksud getaran harmonik sederhana adalah sebuah getaran yang resultan
gaya yang bekerja pada titik sembarang selalu mengarah pada titik keseimbangan.  Besarnya gaya yang bekerja sebanding dengan jarak titik sembarang ke titik keseimbangan. Contoh getaran harmonik sederhana bisa sobat jumpai pada pegas dan pada ayunan.

Perasamaan Simpangan, Kecepatan, dan Percepatan pada Getaran
Dalam getaran harmonik ada besaran yang disebut simapangan, kecepatan harmonik, dan juga percepatan getarn harmonik. Simpangan paling besar dari sebuah getaran dapat dicapai benda Amplitudo atau simpangan maksimal Ym.
Besarnya simpangan dirumuskan:

y = A sin (ωt + θ0)
A = amplitudo (simpangan maksimal)
ω = frekuensi sudut
θ0 = fase sudut awal
Persamaan kecepatan pada getaran harmonik dapat sobat peroleh dari turunan persamaan simpanga baku terhadap waktu

Vy = ωA cos (ωt + θ0)
(ingat sobat turunan dari Sin f (x) adalah cos (fx) . f’(x)
Sedangkan persamaan percepatan pada getaran harmonik adalah turunan pertama dari kecepatan atau turunan kedua dari sipangan

ay = – ω2A sin (ωt + θ0)
(ingat sobat turunan dari Cos f(x) adalah -sin f(x). f’(x)

Sudut Fase, Fase, dan Besa Fase pada Getaran harmonik
Apa itu fase, sudut fase, dan beda fase dalam getaran harmonik? Jika kita lihat dari persamaan sinpangan
y = A sin (ωt + θ0) atau bisa ditulis
y = A sin (2 π t/T + θ0)

yang dinamakan sudut fase adalah sudut (2 π t/T + θ0), ia dinotasikan
dengan theta θ
jadi rumus dari sudut fase adalah
rumus sudut fase getaran harmonik
rumus di atas dapat ditulis juga

rumus fase getaran

nah yang kami kasih warna kuning adalah dinamakan fase getaran. Jika ketika t = t1 fase getaran adalah φ1 dan pada saat t = t2 fase getaran adalah φ2. Maka selisih fase tersebut dinamakan beda fase Δφ dirumuskan

Contoh Soal
Jika ada sebuat titik materi melakukan getaran harmonik sederhana dengan simpangan terbesar adalah A. Pada saat simpangannya 1/2 A √2, maka fase getaran titik tersebut terhadap garis keseimbangan adalah

a. 1/4 d. 1/32
b. 1/8 e. 1/64
c. 1/16
Pembahasan
Diketahui besarnya simpangan
y = 1/2 A √2
A sin (ωt + θ0) = 1/2 A √2
sin (ωt + θ0) = 1/2 √2
sin θ = 1/2 √2
θ (sudut fase) = 45o = π/4 (ingat sobat π = 180o)
hubungan sudut fase dengan fase adalah
θ = 2π φ (lihat rumus di atas)
π/4 = 2π φ
1/8 = φ
Jadi fase getaran pada saat simpangan getaran 1/2 A √2 adalah 1/8 dari garis keseimbangan.

Contoh soal dari Ujian Nasional 2002

Sebuah partikel bergeak
harmonik dengan amplitudo 13 cm dan periode
0,1π sekon. Kecepatan partikel pada saat simpangannya 5 cm adalah? a. 2,4 m/s
b. 2,4π m/s
c. 2,4 m2 m/s
d. 24 m/s
e. 240 m/s
Jawab :
diketahui A = 13 cm, T = 0,1π s, y = 5 cm
untuk menjawab soal getaran di atas ada rumus cepat dari rumushitung.com
Vy = ωA cos (ωt + θ0) (ada aturan trigonometri cos2 x = 1-sin2x)

Matematika perkelompok

Matematika perkelompok

1.Gambarlah daerah penyelesaian dari :

a. X >= 0

b. Y > 0

c. X < 0

d. Y <= 0

e. X + 2Y <= 6

f. 2X -Y > 6

3.

a.Gambarlah daerah penyelesaian dari 6x + 4y <= 24, 3x + 6y <= 30, x > 0 dan y > 0 dalam satu koordinat kartesius, kemudian tentukan daerah penyelesaiannya

b.tentukan titik-titik sudut pada daerah penyelesaian tersebut

c.dari titik-titik sudut pada soal b hitunglah nilai dari z(x,y) + 2x + 6y

d.titik berapakah yang memaksimalkan fungsi z

e.gambarlah garis 2x +6y = k, dengan k = 0,1,2,3,....

f.garis manakah yang terakhir menutupi daerah penyelesaian

g.kesimpulan apa yang kamu peroleh dengan memperhatikan soal d dan soal f

4.gambarlah daerah penyelesaian dari x + y <= 2 dan 5x + y > 10 dalam satu koordinat kartesius, kemudian tentukan daerah penyelesaiannya!

hitunglah nilai maksimum dari fungsi objektif Z(x,y) = 4x + y

Praktek Fermentasi Yoghurt

A.    Tujuan :

1.      Siswa dapat mengetahui cara pembuatan yoghurt yang baik dan benar, sehingga menghasilkanyoghurt yang berkualitas baik.

2.      Siswa dapat mengetahui peranan bakteri dalam bidang pangan.

             B.Prisip 

Prinsip pembuatan yoghurt adalah fermentasi susu dengan menggunakan bakteriLactobacillus bulgaricus dan Streptococcus thermophilus. Kedua macam bakteri tersebut akan menguraikan laktosa (gula susu) menjadi asam laktat dan berbagai komponen aroma dan citarasa. Lactobacillus bulgaricus lebih berperan pada pembentukan aroma, sedangkan Streptococcus thermophilus lebih berperan pada pembentukan citarasa yoghurt. Yoghurt yang baik mempunyai total asam laktat sekitar 0,85-0,95%. Sedangkan derajat keasaman (pH) yang sebaiknya dicapai oleh yoghurt adalah sekitar 4,5.

C.     Dasar Teori

Yoghurt atau yogurt adalah sebuah produk susu yang dihasilkan oleh bakteri fermentasi susu. Fermentasi dari laktosa menghasilkan asam laktat yang bekerja pada protein susu sehinggamembuat yoghurt lebih padat serta memiliki tekstur dan aroma yang khas. Umumnya yoghurtdibuat menggunakan susu sapi, namun ada beberapa yoghurt juga menggunakan susu kedelai. Yoghurt telah dikonsumsi selama lebih dari 4500 tahun dan telah terkenal di seluruh duniadewasa ini. Yoghurt memiliki kandungan nutrisi yang baik untuk kesehatan. Beberapa dikeunggulan yoghurt adalah kaya protein, memiliki kandungan kalsium, riboflavin, vitamin B6dan vitamin B12 (Anonim 1, 2009).

Ada bukti bahwa produk susu budidaya telah diproduksi sebagai makanan selama paling sedikit 4500 tahun, sejak milenium ke-3 SM. Yoghurt paling pertama kemungkinan terfermentasi secara spontan oleh bakteri liar yang hidup pada tas kulit kambing yang dibawa oleh bangsa Bulgar, orang nomadik yang mulai bermigrasi ke Eropa pada abad ke-2 M dan akhirnya menetap di Balkan pada akhir abad ke-7. Sekarang, banyak negara memiliki yoghurtnya sendiri, walaupun sampai sekarang belum ada bukti yang jelas mengenai siapa yang menemukan yoghurt.

Susu merupakan bahan makanan yang mempunyai nilai gizi tinggi. Hampir semua zatyang dibutuhkan oleh tubuh kita terdapatdalam susu. Susunan yang sempurna ini merupakanmedia yang sangat baik bagi pertumbuhan organisme, sehingga susu sangat peka terhadapkontaminasi mikroorganisme serta sangat mudah menjadi busuk. Teknologi yang diterapkanuntuk mengatasi keadaan tersebut, dengan meningkatkan daya guna susu mencakup usaha-usaha untuk meningkatkan manfaat susu dengan cara mengolahnya menjadi produk lain untuk dapat dipasarkan. Yoghurt adalah salah satu dari hasil pengolahan susu yang mempunyai nilai gizi tinggi. Baik sekali diminum setiap hari oleh setiap orang, terutama bagi mereka yang dietdan intoleransi laktosa. Yoghurt yang beredar dipasaran mempunyai keasaman dan rasa yangtidak sama. Salah satu penyebabnya adalah penggunaan starter yang berbeda atau konsentrasi yang  berbeda.  Konsentrasi  starter  yang  digunakan  akan  mempengaruhi  kecepatanperombakan laktosa, pada waktu dan  suhu inkubasi yang sama sehingga akan  menghasilkanyoghurt yang mempunyai karakteristik yang berbeda. Hal ini merupakan pemikiran bagipenulis untuk mengetahui pengaruh konsentrasi starter pada pembuatan yoghurt terhadapkadar asam, warna, bau, rasa dan tekstur yang disukai konsumen.

Fermentasi susu menjadi yoghurt dilakukan dengan bantuan bakteri asam laktat yaitu Lactobacilus bulgaricus dan Streptococcus thermophilus. L. Bulgaricus adalah bakteri grampositif berbentuk batang dan tidak membentuk endospora. Dalam susu, L. Bulgaricus akan mengubah laktosa menjadi asam laktat. Bakteri ini bersifat termodurik dan homofermentatif,dengan  suhu  optimum  untuk  pertumbuhannya  sekitar  450

Kondisi optimum  untuk pertumbuhannya adalah sedikit asam atau sekitar pH 5,5.S. thermophilus adalah bakteri grampositif  berbentuk  bulat,  sering  pertumbuhannya  berbentuk  rantai.  Bakteri  ini dapatdiklasifikasikan sebagai bakteri homofermentatif dan termodurik dengan pH optimum untuk pertumbuhannya sekitar 6,5 (Helferich dan Westhoff 1980).

            D.    Alat dan Bahan

1.Alat yang digunakan :

- Gelas kimia

- Bunsen/Spirtus

- Toples bervolume 1 liter

- Alumunium foil

- Lakban putih

- Batang pengaduk

2.Bahan yang digunakan :

-  Susu murni 0,5 liter

-  Starter yoghurt / activia 50 ml

- bakteri Lactobacilus bulgaricus

- bakteri Streptococcus thermophilus

           E.    Prosedur Kerja

1.Panaskan susu yang akan difermentasikan pada suhu 80-85 derajat C hingga 15-30 menit

2.Aduk terus susu selama pemanasan agar tidak mendidih

3.Dinginkan susu yang telah mencapai suhu 80 derajat C hingga suhu turun menjadi 40-45 derajat C

4.Setelah dingin masukan biakan Lactobaccilus bulgaricus dan Streptococcus menmophilus kedalam susu yg telah mencapai suhu 40-45 derajat C sebanyak 100 ml

5.Masukan kedalam plastik yg tahan panas

6.Inkubasi pada suhu sekitar 43 derajat C selama kurang dari 3 jam atau sampai tercapai pH 4-5
7.dinginkan dalam kulkas