Getaran, gerak harmonik, dan gelombang merupakan konsep dasar dalam fisika akustik. Getaran adalah gerak periodik yang terjadi disekitar posisi setimbang, sedangkan gerak harmonik adalah getaran yang mengikuti hukum Hooke. Gelombang merupakan getaran yang merambat melalui medium, seperti gelombang bunyi di udara.

1. GETARAN
GERAK HARMONIK
GELOMBANG
BUNYI

2. GETARAN

3. GETARAN

4. Contoh Animasi dalam getaran
Getaran yang terjadi pada
membran
Gerakan harmonik
sederhana sistem
benda-pegas

5. GETARAN
• Gerak bolak balik di sekitar titik setimbang secara
periodik disebabkan karena adanya gaya potensial

6. Contoh lain

7. Gejala Getaran
Misalnya:
• getaran pada sinar gitar saat dipetik,
• getaran beduk saat dipukul,
• getaran pada pita suara,
• getaran pada bandul yang diayun,
• getaran pada mistar yang ditarik
• dll.
• Getaran = gerak periodik dengan menempuh lintasan
yang sama
• Gerak periodik = gerak benda secara berulang-ulang
dalam selang waktu yang sama

8. GETARAN
f
1
T 
T
1
f 

9. GERAK HARMONIK
)
( 
 
 t
Sin
A
S

10. GERAK HARMONIK
)
( 
 
 t
Sin
A
Y

11. GERAK HARMONIK
)
( 
 
 t
Sin
A
x

15. Bandul Sederhana
mg
T

cos
mg

sin
mg

s
L
m

sin
mg
Ft 
 2
2
dt
s
d
m


L
s 
konstan


sin
2
2
L
g
dt
d


Untuk  kecil, 
 
sin
dalam radian


L
g
dt
d


2
2 2


L
g




2

T
g
L

2


16. FREKUENSI & PERIODE BANDUL
L
g
F 
2
1

g
L
T 
2


17. GERAK HARMONIK
2

g
ω

g
2
1
f


2
g
π
2
T



18. GERAK HARMONIK
)
( 
 
 t
Sin
A
y

19. GERAK HARMONIK
2 .
Dan hukum Newton :
2
2
2

20. GERAK HARMONIK
m
k
ω k
m
π
2
T
m
k
π
2
1
f 

21. ENERGI GETARAN
2 2
EK EP Energi getaran
0 2 2
maks
2 0 maks
2
2
maks

22. Gelombang = getaran yang merambat

23. Contoh

24. Gejala Gelombang
Misalnya:
Gelombang bunyi, gelombang pada air yang beriak.

25. Gelombang
Mekanik Elektromagnetik
 Gelombang Suara
 Gempa Bumi
 Gelombang pada dawai
 dll
 Cahaya
 Sinar X
 Gelombang Radio
 dll.

26. Gelombang mekanik
• gelombang yang pada perambatannya memerlukan
medium
• dibulan astronot tidak dapat mendengarkan bunyi ,
karena tidak ada udara sebagai medium perambatan
bunyi
• gelombang mekanik tidak dapat merambat tanpa
medium

27. GELOMBANG

28. GELOMBANG

29. GELOMBANG

30. Besaran gelombang
Beberapa besaran gelombang mekanik: panjang
gelombang, amplitudo, cepat rambat gelombang,
frekuensi, periode dan energi gelombang.
• panjang gelombang ()
= jarak yang ditempuh gelombang dalam satu periode
• satu panjang gelombang untuk gelombang transversal
= satu bukit dan satu lembah gelombang

31. • satu panjang gelombang untuk gelombang longitudinal
= jarak antara dua rapatan atau dua renggangan yang
berdekatan
amplitudo (A) = simpangan gelombang yang paling jauh
amplitudo hanya terjadi pada gelombang transversal
• cepat rambat gelombang (v)
= Jarak yang ditempuh gelombang dalam satu satuan waktu

32. GELOMBANG
t
S
v 
T
v

 f
x
v 


33. Contoh Soal
Sebuah gelombang transversal memiliki periode
4 detik. Jika jarak antara dua buah titik yang
berurutan dan sama fasenya adalah 8 cm, maka
cepat rambat gelombang itu adalah ;
C. 3 cm/s
B. 2 cm/s
E. 5 cm/s
A. 1 cm/s
D. 4 cm/s

34. Contoh Soal :
Sebuah gelombang merambat di udara dengan kecepatan
360 m/s. Jika panjang gelombang bunyi 25 cm, hitung
frekuensinya?
Diketahui v = 360 m/s
λ = 25 cm = 0,25 m
Ditanyakan f…..?
Jawab :
Hz
v
f 1440
25
,
0
360





35. BUNYI

36.  Bunyi timbul karena adanya sumber yang bergetar dengan
getarannya yang merambat merupakan suatu gelombang.
 Gelombang bunyi merupakan gelombang mekanis yang dapat
merambat melalui berbagai medium (padat, cair, dan gas/udara).
 Gelombang bunyi merambat di udara dalam bentuk gelombang
longitudinal
Pengertian Bunyi

37. Adanya sumber bunyi
Adanya medium atau zat perantara
Adanya telinga atau alat pendengaran
Getaran mempunyai frekuensi tertentu (20 Hz – 20.000 Hz)

38. Infrasonik : bunyi yang frekuensinya kurang dari 20 Hz.
Bunyi ini bisa didengar oleh jengkerik
Audiosonik : bunyi yang frekuensinya antara 20 Hz
sampai 20.000 Hz. Bunyi ini dapat didengar oleh manusia
Ultrasonik : bunyi yang frekuensinya lebih dari 20.000
Hz. Bunyi ini dapat didengar oleh kelelawar, lumba –
lumba, anjing, dan kucing.

41. Nama zat Cepat rambat bunyi (m/s)
Gas karbon 267
Udara pada suhu 0o C 332
Udara pada suhu 15o C 340
Udara pada suhu 25o C 347
Alkohol 1213
Air pada suhu 15o C 1440
Emas 2030
Alumunium 5000
Baja 5100
Besi 5120
Tabel cepat rambat bunyi di dalam beberapa zat (medium)
Cepat rambat bunyi tergantung pada jenis medium
perantaranya dan suhu medium tersebut.
vpadat > vcair > vgas

42. • Mengapa suara yang didengar pada malam hari
lebih jelas dibandingkan dengan siang hari?

44. Istilah dan terminologi
Sumber titik (Point source):
ukuran sumber emisi kecil
dibandingkan jarak antara
sumber dan pengamat.
Muka gelombang (Wave
front): permukaan dengan fasa
sama.
Arah gelombang (Rays): tegak
lurus terhadap wave front, arah
penjalaran.

45. Intensitas Bunyi Sumber Titik
Luas Wavefront pada jarak r dari sumber:
A = 4r2
I 
Ps
A

Ps
4r2

46. Skala Decibel
Level bunyi dapat berubah sesuai besaran orde
(orders of magnitude).
Tingkat bunyi b didefinisikan sebagai:
b  10dB
 log
I
I0
decibel
10-12 W/m2, ambang
pendengaran manusia
Bagaimana mengukur bunyi?
Catatan: Jika I berubah
jadi 10 kali, b bertambah 1.

48. I = 10
–10
W/m2
β = 10 log 100 = 20 dB
Di udara terbuka, pengurangan intensitas
I ~ 1/r
2
I1 . r1
2
= I2 . r2
2
(r = jarak dengan sumber)
Tingkat intensitas sebuah pesawat jet pada jarak 30 m
adalah 140 dB. Berapakah tingkat intensitasnya pada jarak
300 m ?

49. • Apa perbedaan tinggi rendahnya bunyi dengan
kuat lemahnya bunyi?
• Tinggi rendah bunyi bergantung pada frekuensi getaran
sumber bunyi
• Kuat bunyi bergantung pada besarnya amplitudo

50. • Faktor-faktor yang memengaruhi kuat bunyi
adalah:
1) amplitudo,
2) jarak sumber bunyi dari pendengar,
3) jenis medium.

51. Efek Doppler
Efek Doppler: perubahan frekuensi (bertambah atau
berkurang) yang disebabkan oleh gerak dari sumber
dan/atau detektor
Untuk pembahasan berikut, laju diukur relatif terhadap
udara, medium tempat menjalarnya gelombang bunyi
Efek Doppler terjadi saat terdapat gerak relatif
antara sumber dan detektor/pengamat.

52. 
f 
v  vD
 
v
f
vD adalah LAJU,
selalu positif
Jika detektor bergerak mendekati sumber:
Secara umum:

f 
v  vD
 
v
f
+ : mendekati S
-: menjauhi S
Detektor Bergerak, Sumber Diam

53. Sumber Bergerak, Detektor Diam

54.   vT 
  vT  vST

f 
v
v  vS
 
f vS adalah LAJU,
selalu positif
Jika sumber bergerak mendekati detektor :

f 



f
Secara umum:

f 
v
v vS
 
f -: mendekati D
+: menjauhi D

Sumber Bergerak, Detektor Diam

55. Secara umum

f 
v  vD
 
v vS
 
f
+: menjauhi D -: mendekati D
+ : mendekati S -: menjauhi S
Semua laju diukur relatif terhadap medium :
udara

Efek Doppler secara umum

56. 
f 
v
v  vS
 
f
Jika vS>>v, persamaan Doppler tidak lagi berlaku:
Laju Supersonik
Gelombang Kejut = sonic boom
akan dihasilkan: perubahan besar dari tekanan udara
Wavefront berbentuk Kerucut Mach (Mach Cone)
Laju Supersonik

57. Supersonik
Laju sumber > Laju bunyi
(Mach 1.4 - supersonik )
Laju sumber = Laju bunyi
(Mach 1 - sound barrier )

58. Peluru dengan Mach 1.01

59. Peluru (Mach 2.45)

60. Menembus Sound Barrier
F-18 – tepat saat mencapai kecepatan supersonik