LISTRIK STATIS DAN DINAMIS by muh.akram25

VIEWS: 22 PAGES: 18

									                          HUKUM TERMODINAMIKA

Konsep dasar dalam termodinamika
         Pengabstrakkan dasar atas termodinamika adalah pembagian dunia menjadi sistem
dibatasi oleh kenyataan atau ideal dari batasan. Sistem yang tidak termasuk dalam pertimbangan
digolongkan sebagai lingkungan. Dan pembagian sistem menjadi subsistem masih mungkin
terjadi, atau membentuk beberapa sistem menjadi sistem yang lebih besar. Biasanya sistem dapat
diberikan keadaan yang dirinci dengan jelas yang dapat diuraikan menjadi beberapa parameter !

Sistem termodinamika
        Sistem termodinamika adalah bagian dari jagat raya yang diperhitungkan. Sebuah batasan
yang nyata atau imajinasi memisahkan sistem dengan jagat raya, yang disebut lingkungan.
Klasifikasi sistem termodinamika berdasarkan pada sifat batas sistem-lingkungan dan
perpindahan materi, kalor dan entropi antara sistem dan lingkungan.

Ada tiga jenis sistem berdasarkan jenis pertukaran yang terjadi antara sistem dan lingkungan:

      sistem terisolasi: tak terjadi pertukaran panas, benda atau kerja dengan lingkungan.
       Contoh dari sistem terisolasi adalah wadah terisolasi, seperti tabung gas terisolasi.
      sistem tertutup: terjadi pertukaran energi (panas dan kerja) tetapi tidak terjadi pertukaran
       benda dengan lingkungan. Rumah hijau adalah contoh dari sistem tertutup di mana terjadi
       pertukaran panas tetapi tidak terjadi pertukaran kerja dengan lingkungan. Apakah suatu
       sistem terjadi pertukaran panas, kerja atau keduanya biasanya dipertimbangkan sebagai
       sifat pembatasnya:
           o pembatas adiabatik: tidak memperbolehkan pertukaran panas.
           o pembatas rigid: tidak memperbolehkan pertukaran kerja.
      sistem terbuka: terjadi pertukaran energi (panas dan kerja) dan benda dengan
       lingkungannya. Sebuah pembatas memperbolehkan pertukaran benda disebut permeabel.
       Samudra merupakan contoh dari sistem terbuka.

Dalam kenyataan, sebuah sistem tidak dapat terisolasi sepenuhnya dari lingkungan, karena pasti
ada terjadi sedikit pencampuran, meskipun hanya penerimaan sedikit penarikan gravitasi. Dalam
analisis sistem terisolasi, energi yang masuk ke sistem sama dengan energi yang keluar dari
sistem.

Keadaan termodinamika
Ketika sistem dalam keadaan seimbang dalam kondisi yang ditentukan, ini disebut dalam
keadaan pasti (atau keadaan sistem).

Untuk keadaan termodinamika tertentu, banyak sifat dari sistem dispesifikasikan. Properti yang
tidak tergantung dengan jalur di mana sistem itu membentuk keadaan tersebut, disebut fungsi
keadaan dari sistem. Bagian selanjutnya dalam seksi ini hanya mempertimbangkan properti,
yang merupakan fungsi keadaan.

       Jumlah properti minimal yang harus dispesifikasikan untuk menjelaskan keadaan dari
sistem tertentu ditentukan oleh Hukum fase Gibbs. Biasanya seseorang berhadapan dengan
properti sistem yang lebih besar, dari jumlah minimal tersebut.

Pengembangan hubungan antara properti dari keadaan yang berlainan dimungkinkan. Persamaan
keadaan adalah contoh dari hubungan tersebut.

Hukum-hukum Dasar Termodinamika
Terdapat empat Hukum Dasar yang berlaku di dalam sistem termodinamika, yaitu:

      Hukum Awal (Zeroth Law) Termodinamika

       Hukum ini menyatakan bahwa dua sistem dalam keadaan setimbang dengan sistem
       ketiga, maka ketiganya dalam saling setimbang satu dengan lainnya.

      Hukum Pertama Termodinamika

       Hukum ini terkait dengan kekekalan energi. Hukum ini menyatakan perubahan energi
       dalam dari suatu sistem termodinamika tertutup sama dengan total dari jumlah energi
       kalor yang disuplai ke dalam sistem dan kerja yang dilakukan terhadap sistem.

      Hukum kedua Termodinamika

       Hukum kedua termodinamika terkait dengan entropi. Hukum ini menyatakan bahwa total
       entropi dari suatu sistem termodinamika terisolasi cenderung untuk meningkat seiring
       dengan meningkatnya waktu, mendekati nilai maksimumnya.

      Hukum ketiga Termodinamika

       Hukum ketiga termodinamika terkait dengan temperatur nol absolut. Hukum ini
       menyatakan bahwa pada saat suatu sistem mencapai temperatur nol absolut, semua proses
       akan berhenti dan entropi sistem akan mendekati nilai minimum. Hukum ini juga
       menyatakan bahwa entropi benda berstruktur kristal sempurna pada temperatur nol
       absolut bernilai nol.
HUKUM TERMODINAMIKA I
Si t
Isotermal: Suhu-nya tetap
Adiabatik: Tidak terjadi perpindahan panas
antara sistem dan lingkungan
Pertemuan 3
Sistem Tertutup: Tidak terjadi pertukaran materi dengan
lingkungan
Terisolasi: Tidak memungkinkan terjadi pertukaran
panas, materi dan kerja dengan lingkungan
Hukum Termodinamika I:
Dalam suatu sistem yang terisolasi, jumlah energinya selalu
tetap,
atau
apabila sistem memungkinkan terjadi perpindahan panas dan
kerja dengan lingkungan �� total energi sistem dan
lingkungan selalu tetap

Hukum Termodinamika I:
ΔE = q + W
- q bertanda + bila energi terserap sistem
- q bertanda – bila energi dilepas sistem
Hukum Termodinamika I = Hukum kekekalan energi ��
i tid k d t di i t k t di hk
- W bertanda + bila sistem dikenai kerja
- W bertanda – bila sistem melakukan kerja
- ΔE = Perubahan energi dalam sistem
- q = Kuantitas panas
energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan
- W dapat mempunyai banyak nilai, tetapi harus memenuhi
persamaan q + W = konstan.
− ΔE tidak bergantung pada jalannya proses tetapi bergantung
pada keadaan awal dan keadaan akhir (fungsi keadaan)
                                  HUKUM TERMODINAMIKA II

        ormulasi Kelvin-Planck atau hukum termodinamika kedua menyebutkan bahwa
adalah tidak mungkin untuk membuat sebuah mesin kalor yang bekerja dalam suatu siklus yang
semata-mata mengubah energi panas yang diperoleh dari suatu reservoir pada suhu tertentu
seluruhnya menjadi usaha mekanik. Hukum kedua termodinamika mengatakan bahwa aliran
kalor memiliki arah; dengan kata lain, tidak semua proses di alam semesta adalah reversible
(dapat dibalikkan arahnya). Sebagai contoh jika seekor beruang kutub tertidur di atas salju, maka
salju dibawah tubuh nya akan mencair karena kalor dari tubuh beruang tersebut. Akan tetapi
beruang tersebut tidak dapat mengambil kalor dari salju tersebut untuk menghangatkan
tubuhnya. Dengan demikian, aliran energi kalor memiliki arah, yaitu dari panas ke dingin. Satu
aplikasi penting dari hukum kedua adalah studi tentang mesin kalor.



                                 HUKUM TERMODINAMIKA III

        Makanan dalam freezer untuk mempertahankan perubahan energi dari bahan makanan itu
dan mempertahankan dari kerusakan. Dan bila ingin memakannya, daging misalnya yang akan
disantap, harus dipanaskan dulu dengan digoreng atau dipanggang sehingga mendapatkan
makanan hangat yang telah mengalami kerusakan dibanding semula waktu tersimpan dalam
freezer .Entropi adalah munculnya efek ketidakteraturan/kerusakan pada saat terjadi peningkatan
energi pada suatu sistem. Pada daging yang telah menyerap kalor dari pemanasan seperti tersebut
di atas, entropi berupa kerusakan daging menjadi matang dari keadaan semula mentah.
Kerusakan sel-sel daging yang menyerap kalor akibat dipanaskan itu membawa perubahan yang
menguntungkan, yaitu daging siap dimakan.
         Asas entropi yang dikemukakan Clausius mengatakan bahwa alam raya(universe)
sebagai sistem terisolasi sehingga proses di dalamnya berlangsung secara adiabatik, maka entropi
alam raya cenderung naik ke nilai maksimum. Demikian pulayang berlangsung di bumi sebagai
bagian dari alam raya.Kenaikan entropi selalu diikuti pula dengan ketidak teraturan.
Karena penggunaan energi untuk usaha berlangsung terus menerus, entropi di bumi
haruslah bertambah terus dan ketidak teraturannya juga harus bertambah. Kecenderungan ini
dapatditahan dengan adanya fotosintesis. Dalam proses ini energi matahari yang
tersebar dikumpulkan menjadi energi kimia yang terkonsentrasi dalam molekul gula.
Dengan proses ini entropi bumi diturunkan dan ketidakteraturan bertambah. Karena
itufotosintesis disebut juga
negentropi (= entropinegatif).
        Tetapi penurunan entropi di bumidisertai oleh naiknya entropi di matahari. Inilah hukum
alam; penurunan entropi di suatutempat hanya mungkin dengan naiknya entropi di tempat lain.
Misalnya, alat ACmenurunkan entropi di dalam ruangan, tetapi ia menaikkan entropi di luar
ruangan.
                      LISTRIK STATIS DAN DINAMIS
          A. Listrik statis

Konsep Dasar Listrik Statis

         Listrik statis (electrostatic) membahas muatan listrik yang berada dalam keadaan diam
(statis). Listrik statis dapat menjelaskan bagaimana sebuah penggaris yang telah digosok-
gosokkan ke rambut dapat menarik potongan-potongan kecil kertas. Gejala tarik menarik antara
dua buah benda seperti penggaris plastik dan potongan kecil kertas dapat dijelaskan
menggunakan konsep muatan listrik.

Berdasarkan konsep muatan listrik, ada dua macam muatan listrik, yaitu muatan positif dan
muatan negatif. Muatan listrik timbul karena adanya elektron yang dapat berpindah dari satu
benda ke benda yang lain. Benda yang kekurangan elektron dikatakan bermuatan positif,
sedangkan benda yang kelebihan elektron dikatakan bermuatan negatif. Elektron merupakan
muatan dasar yang menentukan sifat listrik suatu benda.

Dua buah benda yang memiliki muatan sejenis akan saling tolak menolak ketika didekatkan satu
sama lain. Adapun dua buah benda dengan muatan yang berbeda (tidak sejenis) akan saling tarik
menarik saat didekatkan satu sama lain. Tarik menarik atau tolak menolak antara dua buah benda
bermuatan listrik adalah bentuk dari gaya listrik yang dikenal juga sebagai gaya coulomb.

Gaya Coulomb

Gaya coulomb atau gaya listrik yang timbul antara benda-benda yang bermuatan listrik
dipengaruhi oleh dua faktor, yaitu sebanding besar muatan listrik dari tiap-tiap benda dan
berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara benda-benda bermuatan listrik tersebut.




gaya coulomb antara dua benda bermuatan listrik
        Jika benda A memiliki muatan q1 dan benda B memiliki muatan q2 dan benda A dan
benda B berjarak r satu sama lain, gaya listrik yang timbul di antara kedua muatan tersebut dapat
dituliskan sebagai berikut




Dimana

F adalah gaya listrik atau gaya coulomb dalam satuan newton k adalah konstanta kesebandingan
yang besarnya 9 x 109 N m2 C–2 muatan q dihitung dalam satuan coulomb (C)

konstanta k juga dapat ditulis dalam bentuk




dengan ε0 adalah permitivitas ruang hampa yang besarnya 8,85 x 10–12 C2 N–1 m–2

Gaya listrik merupakan besaran vektor sehingga operasi penjumlahan antara dua gaya atau lebih
harus menggunakan konsep vektor, yaitu sesuai dengan arah dari masing-masing gaya. Secara
umum, penjumlahan vektor atau resultan dari dua gaya listrik F1 dan F2 adalah sebagai berikut.

   1. untuk dua gaya yang searah maka resultan gaya sama dengan penjumlahan dari kedua
      gaya tersebut. Adapun, untuk dua gaya yang saling berlawanan, resultan gaya sama
      dengan selisih dari kedua gaya

   (gambar)

   R = F1 + F2 dan R = F1 – F2

   2. untuk dua gaya yang saling tegak lurus, besar resultan gayanya adalah

                (gambar)

   3 untuk dua gaya yang membentuk sudut θ satu sama lain, resultan gayanya dituliskan
      sebagai berikut




   (gambar)

Untuk penjumlahan lebih dari dua gaya, perhitungannya dapat menggunakan metode analitis
(lihat pembahasan tentang analisis vektor).
Medan Listrik

Sebuah muatan listrik dikatakan memiliki medan listrik di sekitarnya. Medan listrik adalah
daerah di sekitar benda bermuatan listrik yang masih mengalami gaya listrik. Jika muatan lain
berada di dalam medan listrik dari sebuah benda bermuatan listrik, muatan tersebut akan
mengalami gaya listrik berupa gaya tarik atau gaya tolak.

Arah medan listrik dari suatu benda bermuatan listrik dapat digambarkan menggunakan garis-
garis gaya listrik. Sebuah muatan positif memiliki garis gaya listrik dengan arah keluar dari
muatan tersebut. Adapun, sebuah muatan negatif memiliki garis gaya listrik dengan arah masuk
ke muatan tersebut.

       Gambar

       Besar medan listrik dari sebuah benda bermuatan listrik dinamakan kuat medan listrik.
Jika sebuah muatan uji q’ diletakkan di dalam medan listrik dari sebuah benda bermuatan, kuat
medan listrik E benda tersebut adalah besar gaya listrik F yang timbul di antara keduanya dibagi
besar muatan uji. Jadi, dituliskan



      dan F = E q’

Adapun kuat medan listrik dari sebuah benda bermuatan listrik q di suatu titik yang berjarak r
dari benda tersebut dapat dituliskan sebagai berikut


         Di sini kuat medan listrik dituliskan dalam satuan N/C.

Kuat medan listrik juga merupakan besaran vektor karena memiliki arah, maka penjumlahan
antara dua medan listrik atau lebih harus menggunakan penjumlahan vektor. Arah medan listrik
dari sebuah muatan positif di suatu titik adalah keluar atau meninggalkan muatan tersebut.
Adapun, arah medan listrik dari sebuah muatan negatif di suatu titik adalah masuk atau menuju
ke muatan tersebut.

Gambar

         Dua plat sejajar yang bermuatan listrik dapat menyimpan energi listrik karena medan
listrik timbul di antara dua plat tersebut. Kuat medan listrik di dalam dua plat sejajar yang
bermuatan listrik adalah



       Dimana

σ adalah rapat muatan dari plat yang memiliki satuan C/m2
ε0 adalah permitivitas ruang hampa

       (gambar) (gambar)

      Kita juga dapat menghitung kuat medan listrik dari sebuah bola konduktor berongga yang
bermuatan listrik, yaitu sebagai berikut.

Di dalam bola (r < R), E = 0

Di kulit atau di luar rongga (r > R),


         Energi Potensial Listrik

Dua buah benda bermuatan listrik yang terletak berdekatan akan mengalami gaya listrik di antara
keduanya. Suatu usaha diperlukan untuk memindahkan (atau menggeser) salah satu muatan dari
posisinya semula. Karena usaha merupakan perubahan energi, maka besar usaha yang diperlukan
sama dengan besar energi yang dikeluarkan. energi dari muatan listrik disebut energi potensial
listrik. Besar usaha (W) atau perubahan energi potensial listrik dari sebuah muatan uji q’ yang
dipindahkan dari posisi r1 ke posisi r2 adalah



                         (gambar)

Dengan demikian, usaha atau energi potensial untuk memindahkan sebuah muatan uji q’ yang
berjarak r dari sebuah muatan lain q ke jarak tak berhingga dapat dituliskan sebagai berikut


                 Dimana tanda minus berarti usaha yang dilakukan selalu melawan gaya tarik
yang ada (biasanya usaha yang dilakukan adalah usaha untuk melawan gaya tarik antara dua
muatan).

Potensial Listrik

Suatu muatan uji hanya dapat berpindah dari satu posisi ke posisi lain yang memiliki perbedaan
potensial listrik sebagaimana benda jatuh dari tempat yang memiliki perbedaan ketinggian.
Besaran yang menyatakan perbedaan potensial listrik adalah beda potensial. Beda potensial dari
sebuah muatan uji q’ yang dipindahkan ke jarak tak berhingga dengan usaha W adalah



       Dimana V adalah potensial listrik dengan satuan volt (V).

Beda potensial dari suatu muatan listrik di suatu titik di sekitar muatan tersebut dinyatakan
sebagai potensial mutlak atau biasa disebut potensial listrik saja. Potensial listrik dari suatu
muatan listrik q di suatu titik berjarak r dari muatan tersebut dapat dinyatakan sebagai berikut
       Dari persamaan di atas tampak bahwa potensial listrik dapat dinyatakan dalam bentuk
kuat medan listrik, yaitu

V=Er

Gambar

Berbeda dengan gaya listrik dan kuat medan listrik, potensial listrik merupakan besaran skalar
yang tidak memiliki arah. Potensial listrik yang ditimbulkan oleh beberapa muatan sumber
dihitung menggunakan penjumlahan aljabar. Untuk n muatan, potensial listriknya dituliskan
sebagai berikut.



                                   Catatan: tanda (+) dan (–) dari muatan perlu diperhitungkan
dalam perhitungan potensial listrik.

           B. Listrik dinamis

istrik Dinamis merupakan pergerakan muatan atau aliran muatan.

      Arus Listrik

Arus listrik merupakan arah gerak muatan-muatan bebas positif.

Jika dalam suatu penghantar,terus-menerus terjadi pemindahan netto muatan,maka di dalam
penghantar itu ada arus listrik.

Didalam penghantar terdapat muatan-muatan bebas yakni electron-electron yang bergerak jika
mendapat gaya dari medan listrik.

Tiap-tiap muatan bebas mendapat gaya dari muatan listrik karena geraknya mendapat
percepatan,namun percepatan yang didapat itu hanya berlangsung dalam waktu yang singkat.
Sebab muatan-muatan itu mengalami gesekan akibat tumbukan dengan partikel yang diam.

Apa yang menyebabkan arus listrik dapat mengalir?

Beda potensial listrik adalah dorongan yang menyebabkan electron-electron mengalir dari suatu
tempat ke tempat lain.

Apakah jika ada beda potensial arus listrik dapat mengalir?

Walaupun beda potrensial tersedia,electron-electron hanya mengalir dalam suatu rangkaian jika
rangkaian itu tertutup.
Jika sejumlah muatan Q menembus penampang dalam waktu t,maka kuat arus

I = Q/t.



      Pengukuran Arus Listrik dan Tegangan Listrik

Alat untuk mengukur kuat arus listrik dalam rangkaian disebut amperemeter atau

Ammeter.

Alat yang mengukur tegangan listrik adalah voltmeter.

Amperemeter harus dihubungkan seri pada komponen yang akan diukur kuat arus listriknya.

Cara memasang Amperemeter :

Titik yang potensialnya lebih tinggi dihubungkan ke terminal “+” dan titik potensialnya yang
lebih rendah dihubungkan ke terminal “-“.

Jika dihubungkan terbalik,jarum penunjuk akan menyimpang dalam arah berlawanan yaitu
membentur sisi tanda nol {0},sehingga amperemeter dapat rusak.

Dan yang paling penting diperhatikan,ketika memasang amperemeter seri dengan komponen
yang akan diukur kuat arusnya adalah rangkaiannya harus dipotong.

Untuk memasang voltmeter secara paralel ,kita tidak perlu memotong rangkaian.

Kita hanya memperhatikan mana ujung komponen yang potensialnya lebih besar.

Ujung potensial yang lebih besar tersebut dihubungkan keterminal positif dan yang potensialnya
lebih kecil dihubungkan keterminal negative.

      Hukum Ohm

Bunyi hukum ohm “Kuat arus yang mengalir pada suatu kawat penghantar sebanding dengan
tegangan yang memindahkannya”.

Rumus hukum Ohm :

V= R* I



       Dimana V=tegangan atau beda potensial(volt)
R=hambatan (ohm)

I=kuat arus(ampere)

Dalam persamaan ini kuat arus yang mengalir dalam suatu kawat penghantar(yang tidak
mengalami perubahan suhu)besarnya :

ü       Sebanding dengan tegangan yang menimbulkannya

ü       Berbanding terbalik dengan hambatan kawat penghantar

Contoh:

Pada sebuah tahanan listrik sebesar 20 ohm terukur arus sebesar 2 A.Tentukan besar tegangan.

Penyelesaiannya:

R=20Ω

I=2 A

Maka V=R*I

=20*2

=40 volt.

         Hambatan Listrik (R)

Dengan persamaan

R=Þ* l/A



Keterangan :

R= hambatan (ohm)

L=panjang penghantar(m)

A=luas penampang(m2)

Þ= hambatan jenis (ohm m)
Bahan                             Hambatan(Þ)         (°C)-1
Konduktor
Perak                             1,59*10-8       0,0061
Tembaga                           1,68*10-8       0,0068
Emas                              2,44*10-8       0,0034
Milenium                          2,65*10-8       0,00429
Besi                              9,71*10-8       0,00651
Air Raksa                         98*10-8         0,0009
Semi Konduktor
Silicon                           0.1-60          -0,07
Isolator
Kaca                              109-1012
Karet padatan                     1013-1015

Hubungan Þ dengan kenaikan suhu

ÞT = Þ o (1+α ∆T)

keterangan:


ÞT=hambatan jenis   pada suhu T

Þ○=Mula-mula

Α=koefesiensi suhu (°C)

∆T=Perubahan suhu(T2-T1)

Α merupakan kenaikan Þ setiap kenaikan suhu 1°C

Hubungan hambatan penghantar dengan suhu

RT=R0(1+α∆T)

Keterangan:

RT= hambatan penghantar pada suhu T

R0= hambatan penghantar mula-mula

α= koefisiensi suhu °K(+273)

∆T= kenaikan suhu

         Rangkaian Hambatan
Susunan seri menyebabkan hambatan total ran gkaian menjadi lebih besar,sedangkan susunan
paralel menyebabkan hambatan total paralel menjadi lebih kecil.

ü       Hambatan Seri

V=i*R

V1= iR1+iR2+iR3

V=V1+V2+V3

iRS=iR1+iR2+iR3

iRs=i(R1+R2+R3)

Rs=R1+R2+R3

Rs=∑Ri

Karena HAmbatan R menjadi lebih besar maka kuar arus menjadi lebih kecil.

ü       Hambatan Paralel

V=iR atau i= ∑Ri

I=i1+i2+i3

V/Rp=V/R1+V/R2+V/R3

Jadi 1/Rp=1/R1+1/R2+1/R3

Hambatan pengganti paralel lebih kecil dari pada hambatan resistor yang terkecil.

Jadi untuk memperoleh hambatan pengganti paling kecil dari beberapa resistor maka resistor itu
harus disusun paralel.

         Hukum Kirchoff 1

Menurut Hukum Kirchoff 1,”jumlah arus yang masuk pada suatu titik percabangan sama dengan
jumlah arus yang keluar dari titik percabangan itu.

Dengan persamaan ;

∑i masuk=∑i keluar

         Hukum Kirchoff 2
Hukum Kirchoff 2 mengatakan bahwa :

Pada suatu rangkaian tertutup jumlah aljabar ggl (E) sama dengan jmumlah aljabar penurunan
potensial listriknya.

Dengan persamaan :

∑ E =∑ (i.R)

        Energi dan Daya Listrik

Suatu hambatan (R) yang berbeda pada rangkaian listrik tertutup dapat memiliki energi daya
listrik.

   1. Energi Listrik

Besarnya energi listrik yang hilang dan berubah menjadi energi bentuk lain ketika saat hambatan
(R) dialiri arus listrik (i) dapat dihitung memakai persamaan sebagai berikut:

W= V.i.t

Dimana W= besar energi listrik

V=tegangan

I= kuat arus

T=waktu

   1. Daya Listrik

Daya listrik adalah besarnya usaha yang dilakukan tiap satuan waktu atau disebut juga kecepatan
melakukan usaha.

Besarnya daya listrik dapat kita ketahui dengan menggunakan persamaan;

P= W/t

Atau

P= V.i
                  GETARAN, GELOMBANG DAN BUNYI

           A. Getaran

       Getaran didefinisikan sebagai gerak bolak-balik melalui titik kesetimbangan. Titik
kesetimbangan adalah titik dimana saat benda diam. Contoh getaran adalah gerak bandul atau
ayunan, gendang yang dipukul, dan lain-lain.

Yang sering membuat kita bingung adalah apakah gerak jarum jam dan gerak kipas angin
termasuk getaran? Jawabnya tidak karena gerak jarum jam dan gerak kipas angin tidak
mempunyai titik kesetimbangan atau dalam arti titik kesetimbangannya dapat diletakkan dimana
saja. Gerak jarum jam dan gerak kipas angin termasuk gerak melingkar.

Ada beberapa besaran yang perlu diperhatikan dalam mempelajari getaran yaitu:

   1. Frekuensi adalah banyaknya getaran yang terjadi tiap satuan waktu, atau didefinisikan
      sebagai banyaknya getaran yang terjadi setiap satu sekon. Frekuensi dilambangkan
      dengan f dan bersatuan Hz (dibaca Hertz)
   2. Periode adalah waktu yang dibutuhkan untuk melakukan satu kali getaran. Periode
      dilambangkan dengan T dan bersatuan sekon.
   3. Simpangan adalah jarak yang ditempuh benda bergetar dan dihitung dari titik
      kesetimbangan. Simpangan dilambangkan dengan y dan bersatuan meter.
   4. Amplitudo adalah simpangan maksimum yang ditempuh benda bergetar. Amplitudo
      dilambangkan dengan A dan bersatuan meter.

Hal penting lain yang harus diketahui dalam belajar tentang getaran adalah sebagai berikut :

Untuk getaran pada bandul massa bandul dan amplitudo tidak mempengaruhi besarnya frekuensi
dan periode. Tetapi massa mempengaruhi besarnya frekuensi dan periode pada getaran pegas
(getaran selaras).

Berikut ini hubungan antara frekuensi dengan periode

f = n/t sedangkan T = t/n. Bila kedua persamaan ini digabungkan maka akan diperoleh
persamaan baru yaitu f = 1/T atau T = 1/f.

Hubungan diatas mempunyai arti bahwa antara frekuensi dan periode hubungannya berbanding
terbalik yaitu bila frekuensi besar maka periodenya akan kecil, begitu juga sebaliknya bila
periodenya besar maka frekuensinya akan kecil.
          B. Gelombang
Gelombang adalah getaran yang merambat. Di dalam perambatannya tidak diikuti oleh berpindahnya
partikel-partikel perantaranya. Pada hakekatnya gelombang merupakan rambatan energi (energi
getaran)

Macam gelombang
Menurut arah getarnya :
- gelombang transversal adalah gelombang yang arah getarnya tegak lurus terhadap arah
rambatannya. Contoh: gelombang pada tali , gelombang permukaan air, gelobang cahaya, dll.
- gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah getarnya sejajar atau berimpit dengan arah
rambatannya. Contoh: gelombang bunyi dan gelombang pada pegas.

Menurut amplitudo dan fasenya :
- gelombang berjalan adalah gelombang yang amplitudo dan fasenya sama di setiap titik yang dilalui
gelombng.
- gelombng diam (stasioner) adalah gelombang yang amplitudo dan fasenya berubah (tidak sama) di
setiap titik yang dilalui gelombang.

Menurut medium perantaranya :
- gelombang mekanik adalah gelombang yang didalam perambatannya memerlukan medium
perantara. Hampir semua gelombang merupakan gelombang mekanik.
- Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang didalam perambatannya tidak memerlukan
medium perantara. Contoh : sinar gamma (γ), sinar X, sinar ultra violet, cahaya tampak, infra merah,
gelombang radar, gelombang TV, gelombang radio.

Persamaan Umum Gelombang
Besaran-besaran dalam gelombang hampir sama dengan besaran-besaran yang dimiliki oleh getaran,
antara lain, periode, frekuensi, kecepatan, fase, amplitudo. Ada satu besaran yang dimiliki oleh
gelombang tetapi tidak dimiliki oleh getaran, yaitu panjang gelombang.
A
B
C
puncak gelombang
       lembah gelombangUntuk memperjelas pengertian, perhatian keterangan dan gambar di bawah
ini:Periode gelombang (T) adalah waktu yang diperlukan oleh gelombang untuk menempuh satu
panjang gelombang penuh.
       Panjang gelombang (λ) adalah jarak yang ditempuh dalam waktu satu periode (jarak antara A
dan C)
Frekuensi gelombang adalah banyaknya gelombang yang terjadi tiap satuan waktu.
Cepat rambat gelombang (v) adalah jarak yang ditempuh gelombang tiap satuan waktu.
v = λ.fDituliskan dengan persamaan : v = , dalam hal ini jika t diambil nilai ekstrem yaitu periode (T),
maka S dapat digantikan dengan λ (panjang gelombang). Sehingga persamaan di atas dapat ditulis
menjadi :
v = , dan karena f = , maka persamaan tersebut juga dapat ditulis sbb:
Keterangn : T = periode ( s )
f = frekuensi ( Hz )
λ = panjang gelombang ( m )
v = cepat rambat gelombang ( m/s )
Contoh Soal 1 :
Sebuah gelombang pada permukaan air dihasilkan dari suatu getaran yang frekuensinya 30 Hz. Jika
jarak antara puncak dan lembah gelombang yang berturutan adalah 50 cm, hitunglah cepat rambat
gelombang tersebut!
Penyelesaian :
Diketahui : f = 30 Hz , ½ λ = 50 cm à λ = 100 cm = 1 m
Ditanya : v = ..?
Jawab : v = λ.f = 1.30 = 30 m/s
Contoh Soal 2 :
Sebuah pemancar radio bekerja pada gelombang 1,5 m. Jika cepat rambat gelombang radio 3.108 m/s,
pada frekuensi berapakah stasion radio tersebut bekerja!
Penyelesaian :
Diketahui : λ = 1,5 m, v = 3.108 m/s
Ditanya : f = ..?
Jawab : f = = = 2. 108 Hz = 200 MHz


          C. Bunyi

        Gelombang bunyi merupakan gelombang mekanik yang bersifat longitudinal. Menurut
frekuensinya gelombang bunyi dibedakan menjadi 3 yaitu :
a. infrasonic ( f ≤ 20 Hz )
b. audio (audience ) ( 20 Hz < f < 20.000 Hz )
c. ultrasonic ( f > 20.000 Hz )
Dari ketiga jemis gelombang bunyi tersebut, hanyalah bunyi audio saja yang dapat ditangkap oleh
tilinga manusia.

Cepat rambat Bunyi
Bunyi dapat merambat padaa 3 jenis zat, yaitu zat padat, zat cair, dan gas. Cepat rambat bunyi
tersebut dapat ditentukan dengan persamaan:
a. pada zat padat
E = modulus Young (N/m2)
ρ = massa jenis zat (kg/m3)
v = cepat rambat bunyi ( m/s )
b. pada zat cair
B = modulus Bulk (N/m2)
ρ = massa jenis zat (kg/m3)
v = cepat rambat bunyi ( m/s )
c. pada zat gas
γ = konstante Laplce
R = konstante umum gas ( R = 8,31 j/molK)
T = suhu mutlak gas ( K )
M = massa molekul gas ( kg/mol)
Contoh Soal 1:
Suatu bunyi yang frekuensinya f = 250 Hz merambat pada zat padat yang memiliki modulus Young E
=108 N/m2 dan massa jenisnya ρ = 2500 kg/m3. Tentukan :
cepat rambat bunyi
panjang gelombang bunyi
Penyelesaian :
Diketahui : f = 250 Hz, E =1010 N/m2, ρ =5000 kg/m3
Ditanya : a. v = …?
b. λ = …?
Jawab : =200 m/s

								
To top