Induksi Elektromagnetik

Pada pembahasan sebelumnya tentang Medan Magnetik telah dijelaskan bahwa kuat dan arah medan magnetik dinyatakan oleh garis-garis gaya magnetik. Tahukah kamu… bahwa sesungguhnya Medan magnet tidak kasat mata namun bisa dibuktikan dengan mengamati penyimpangan jarum kompas atau serbuk halus besi di sekitar kawat berarus listrik.

Hal ini menyatakan bahwa:

• Arus listrik dapat menghasilkan medan magnetik atau
• Medan magnetik mengerjakan gaya pada kawat berarus listrik atau pada muatan bergerak.

Akibat dari pernyataan tersebut memunculkan pertanyaan :

“ Jika arus listrik dapat menghasilkan medan magnetik apakah medan magnetik juga dapat menghasilkan arus listrik ? ”.

Melalui berbagai percobaan, Michael Faraday (1791-1867), seorang ilmuwan jenius dari inggris akhirnya berhasil membuktikan bahwa arus listrik memang dapat dihasilkan dari perubahan medan magnetik. Peristiwa dihasilkannya arus listrik akibat adanya perubahan medan magnetik dinamakan induksi elektromagnetik, sedangkan arus yang dihasilkan dari induksi elektromagnetik dinamakan arus induksi. Penemuan ini dikenal dengan “Hukum Faraday”. Penemuan ini dianggap sebagai penemuan monumental. Mengapa? Pertama, “Hukum Faraday” memiliki arti penting dalam hubungan dengan pengertian teoretis tentang elektromagnetik. Kedua, elektromagnetik dapat dipergunakan sebagai penggerak secara terus-menerus arus aliran listrik seperti yang digunakan oleh Faraday dalam pembuatan dinamo listrik pertama.

Percobaan Faraday

• Ketika magnet digerakkan ( keluar- masuk ) dalam kumparan, jarum pada galvanometer akan menyimpang.
• Ketika magnet tidak digerakkan (berhenti) dalam kumparan, jarum pada galvanometer tidak menyimpang (menunjukkan angka nol).
• Penyimpangan jarum galvanometer ini menunjukkan bahwa di dalam kumparan mengalir arus listrik. Arus listrik seperti ini disebut arus induksi.
• Arus listrik timbul karena adanya perubahan jumlah garis gaya magnet, yang mengakibatkan pada ujung-ujung kumparan timbul beda potensial. Beda potensial ini disebut gaya gerak listrik induksi (ggl induksi)

Hukum Faraday

1. Jika sebuah penghantar memotong garis-garis gaya dari suatu medan magnetik (fluks) yang konstan, maka pada penghantar tersebut akan timbul tegangan induksi.
2. Perubahan fluks medan magnetik didalam suatu rangkaian bahan penghantar, akan menimbulkan tegangan induksi pada rangkaian tersebut.

Persamaan Ggl induksi (E_ind) yang memenuhi hukum Faraday adalah sebagai berikut:

Apa arti tanda negatif itu ?

Tanda negatif berati sesuai dengan Hukum Lenz, yaitu “Ggl Induksi selalu membangkitkan arus yang medan magnetiknya berlawanan dengan sumber perubahan fluks magnetik”.

Fluks Magnetik

Fluks Magnetik adalah kerapatan garis-garis gaya dalam medan magnet, artinya fluks magnetik yang berada pada permukaan yang lebih luas kerapatannya rendah dan kuat medan magnetik (B) lebih lemah, sedangkan pada permukaan yang lebih sempit kerapatan fluks magnet akan kuat dan kuat medan magnetik (B) lebih tinggi.

Satuan internasional dari besaran fluks magnetik diukur dalam Weber, disingkat Wb dan didefinisikan dengan:

”Suatu medan magnet serba sama mempunyai fluks magnetik sebesar 1 weber bila sebatang penghantar memotong garis-garis gaya magnetik selama satu detik akan menimbulkan gaya gerak listrik (ggl) sebesar satu volt”

Aplikasi dari Induksi Elektromagnetik

• Generator/Dinamo

Generator

• Trafo

Trafo

Selengkapnya dalam:

1. Modul 4 _ Induksi Elektromagnetik (Power Point ; PDF: Induksi Elektromagnetik, Tegangan dan Arus AC)
2. Latihan Soal _ 3.6 Induksi Elektromagneti

Contoh SOAL SELEKSI Olimpiade Fisika SMA

Contoh SOAL SELEKSI Olimpiade Fisika SMA

Silahkan dech  kamu nge-download Soal-Soal dan Solusi Olimpiade Fisika SMA yang bersumber dari website TOFI di www.tofi.or.id

Soal-soal olimpiade ini meliputi soal seleksi tingkat: Kabupaten/Kota, Provinsi dan Nasional.

Seleksi TOFI 

1. Seleksi TOFI 1998
2. Seleksi TOFI 1999
3. Seleksi TOFI 2000
4. Jawaban Seleksi TOFI 2000
5. Seleksi TOFI 2001
6. Seleksi TOFI 2003

Olimpiade Fisika Tahun 2004 

1. Soal Seleksi Olimpiade Fisika Propinsi 2004
2. Soal Teori Fisika OSN 2004
3. Soal Eksperimen Fisika OSN 2004

Olimpiade Fisika 2006 

1. Soal Seleksi Fisika Kab/Kota 2006
2. Soal Seleksi Fisika Propinsi 2006
3. Solusi Soal Seleksi Fisika Propinsi 2006
4. Soal Teori OSN Fisika 2006 Semarang
5. Soal Eksperimen Fisika OSN 2006 Semarang
6. Solusi Soal Eksperimen Fisika OSN 2006

Olimpiade Fisika 2007

1. Soal & Solusi Seleksi Fisika Propinsi 2007
2. Soal & Solusi Teori Fisika OSN 2007
3. Soal & Solusi Eksperimen Fisika OSN 2007

Olimpiade Fisika 2008

1. Soal Seleksi Fisika Kab/Kota 2008
2. Solusi seleksi tingkat Kab/Kota 2008
3. Soal Seleksi Fisika Propinsi 2008
4. Solusi Seleksi Fisika Propinsi 2008
5. Soal Teori Fisika OSN 2008
6. Solusi Teori Fisika OSN 2008
7. Soal Eksperimen Fisika OSN 2008
8. Solusi Eksperimen Fisika OSN 2008

Olimpiade Fisika 2009 

1. Soal seleksi Kab/kota 2009
2. Solusi seleksi kab/kota 2009
3. Soal seleksi Provinsi 2009
4. Solusi seleksi Provinsi 2009
5. Soal teori OSN 2009
6. Solusi soal teori OSN 2009
7. Soal eksperimen OSN 2009
8. Soal dan jawaban eksperimen OSN 2009

Kapita Selekta

A. KINEMATIKA

1. Gerak Lurus Beraturan (GLB)
2. Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)
3. Grafik Gerak Benda
4. Gerak Karena Pengaruh Gravitasi
5. Gerak Berbentuk Parabola
6. Gerak Melingkar

B. DINAMIKA

1. Gaya Termasuk Vektor
2. Hukum Newton
3. Gaya Gesek
4. Gaya Sentripetal
5. Usaha (Kerja) Dan Energi
6. Daya (Power)
7. Momentum Dan Impuls
8. Hukum Kekekalan Momentum
9. Hukum Hooke

C. STATIKA

1. Pusat Massa Dan Titik Berat
2. Rotasi Benda Tegar
3. Kesetimbangan
4. Menggeser Dan Mengguling

D. FLUIDA DAN KALOR

1. Fluida Statis
2. Fluida Dinamis
3. Suhu
4. Sifat Termal Zat
5. Titik Didih
6. Kalor
7. Pertukaran Kalor
8. Perambatan Kalor

E. TEORI KINETIK ZAT

1. Teori Kinetik Gas
2. Hukum I Termodinamika
3. Hukum II Termodinamika
4. Mesin Carnot

F. GELOMBANG DAN BUNYI

1. Pengertian Getaran Dan Persamaan Getaran Harmonis
2. Fase, Beda Fase Dan Gaya Penyebab Getaran Harmonis
3. Energi Getaran Harmonis Dan Contohnya
4. Macam-Macam Gelombang
5. Persamaan Gelombang Berjalan
6. Pelayangan Dan Resonansi
7. Cepat Rambat Gelombang
8. Sumber Bunyi
9. Efek Doppler
10. Gejala Akustik (Intensitas Dan Taraf Intensitas Bunyi)

G. MEDAN GRAVITASI DAN MEDAN LISTRIK

1. Medan Gravitasi
2. Muatan Listrik
3. Kuat Medan Listrik Dan Hukum Coulomb
4. Potensial Dan Energi Listrik
5. Grafik Kuat Medan Listrik (E) Dan Potensial Listrik (V) Pada Konduktor Dan Isolator
6. Garis-Garis Gaya Dan Hukum Gauss
7. Kapasitor

H. LISTRIK DAN ARUS SEARAH

1. Arus Listrik
2. Hambatan Jenis Dan Hambatan Listrik
3. Hukum Ohm
4. Energi Dan Daya Listrik

I. LISTRIK ARUS BOLAK – BALIK

1. Arus/Tegangan Bolak Balik Dan Nilai Efektif
2. Generator
3. Induktor Dalam Rangkaian Arus Bolak Balik
4. Kapasitor Pada Rangkaian Arus Bolak Balik
5. Fasor
6. Rangkaian Seri RLC
7. Daya Rata-Rata (P)

J. MAGNET

1. Medan Magnet
2. Garis Gaya Dan Fluks Magnetik
3. Timbulnya Medan Magnet
4. Pengaruh Medan Magnet
5. Sifat Magnetik Bahan
6. Imbas Elekromagnetik
7. Penerapan Induksi Elektromagnetik

K. OPTIKA GEOMETRI

1. Pemantulan Dan Pembiasan
2. Pembentukan Bayangan Dalam Cermin
3. Pembentukan Bayangan Pada Lensa Tipis
4. Lensa Gabungan Dan Kekuatan Lensa
5. Cacat Bayangan Pada Lensa

L. OPTIKA FISIS

1. Warna Benda
2. Dispersi Pada Prisma
3. Interferensi Pada Lapisan Tipis Planpararel
4. Difraksi Dan Interferensi
5. Difraksi (Lenturan) Kisi
6. Polarisasi (Pengutuban)

M. ALAT – ALAT OPTIK

1. Mata Dan Kaca Mata
2. L U P (Kaca Pembesar) Dan Mikroskop
3. Teleskop (Teropong)

N. GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

1. Teori Maxwell
2. Spektrum Dan Sumber Gelombang Elektromagnetik
3. Sifat Gelombang Elektromagnetik

O. TEORI RELATIVITAS KHUSUS

1. Pendahuluan
2. Penjumlahan Kecepatan Relativitas Dan Dilatasi Waktu
3. Kontraksi Panjang Dan Massa Relativitas
4. Kesetaraan Massa-Energi

P. TEORI KUANTUM

1. Hipotesis Planck
2. Efek Foto Listrik
3. Sifat Dualisme Gelombang Materi
4. Prinsip Ketidakpastian Heisenberg

Q. FISIKA ATOM DAN FISIKA INTI

1. Struktur Atom
2. Laser (light amplication by stimulated emision of radiation)
3. Struktur Inti Atom
4. Radioaktivitas
5. Transmutasi Inti Dan Piranti Eksperimen Fisika Inti
6. Radioisotop, Difraksi Sinar-X Dan Pita Energi
7. Semikonduktor

Listrik Statis

FENOMENA LISTRIK STATIS

 

LompatanMuatanListrik

Apakah kamu pernah iseng menggosokkan penggaris plastik pada tangan kemudian mendekatkannya ke rambut?… kalau memang pernah… tapi boleh juga sih dicoba… selanjutnya jika diamati… beberapa helai rambut berdiri karenanya. Cara lain, dengan menggunakan balon, gosokkan balon ke rambut kita kemudian tempelkanlah pada dinding…. balon akan menempel pada dinding. Beberapa contoh tersebut adalah salah satu dari sekian banyak fenomena listrik statis (elektrostatik) yang telah menjadi perhatian manusia sejak ribuan tahun lalu. Atau… dalam skala yang lebih besar fenomena elektrostatik sering kita lihat pada peristiwa timbulnya petir atau halilintar, hal ini diakibatkan adanya loncatan muatan listrik statis di ionosfir.

Tahun 1700-an, seorang Ilmuan bernama Du Fay menunjukkan bahwa ada dua jenis gejala kelistrikan statik. Pertama bahwa gejala listrik ini dapat menimbulkan efek tarik-menarik pada benda tertentu dan yang kedua dapat menyebabkan tolak-menolak. Dari dua gejala ini disimpulkan terdapat dua jenis sumber listrik (yang kemudian disebut muatan listrik). Du Fay menamakan gejala ini dengan istilah resinous (-) dan vitreous (+).

Seorang ilmuan, sastrawan, politisi dan terutama salah seorang penggagas deklarasi kemerdekaan Amerika, Benjamin Franklin pada tahun 1752 kemudian menyatakan bahwa kedua jenis listrik (muatan listrik) ini sebagai positif (+) dan negatif (-). Penamaan ini dipakai hingga saat ini dan amat membantu dalam menjelaskan gaya elektrostatik.

Robert A. Millikan (1869-1953) kemudian melakukan eksperimen yang bertujuan mencari harga muatan yang paling kecil yang bisa didapatkan. Percobaan Millikan dikenal sebagai percobaan tetes-minyak (oil-drop). Percobaan ini dilakukan dengan meneteskan minyak dengan tetesan kecil melalui dua pelat logam dengan beda potensial yang dapat diatur. Medan listrik yang dihasilkan dari kedua pelat akan menarik muatan listrik dari tetesan minyak tadi pada pelat bagian atas, dan jika beda tegangan diatur agar cukup bisa mengimbangi gaya gravitasi pada tetes minyak, maka partikel-partikel minyak yang mengandung muatan tadi akan melayang karena keseimbangan gaya ini. Pada keadaan ini gaya gravitasi (yang dapat kita hitung) sama dengan gaya elektrostatik, sehingga muatan dapat diketahui besarnya. Melalui banyak percobaan dengan tetes minyak yang beragam massanya, maka Millikan mengamati bahwa hasil dari muatan listrik yang diperoleh selalu kelipatan dari 1,602 x 10^-19 C. Hasil percobaan tetes minyaknya didapatkan harga muatan terkecil sebesar 1,6 x 10^-19. Harga muatan ini dimiliki oleh partikel terkecil elektron, sehingga bilangan tersebut disebut e (muatan elektron). e = 1,602 x10^-19 C. Artinya benda apapun yang bermuatan listrik, muatannya adalah kelipatan bilangan bulat dari harga e (1e, 2e, 3e, dst). Atas percobaan ini Millikan menerima hadiah Nobel bidang Fisika.

HUKUM COULOMB

Pada tahun 1768, melalui sebuah percobaan, Coulomb mendapatkan bahwa muatan-muatan sejenis akan menimbulkan efek tarik-menarik (atraktif) dan benda yang berlainan jenis akan saling menolak (repulsif). Gaya tarik/tolak ini berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antar benda/muatan dan sebanding dengan besarnya muatan benda tersebut.

KAPASITOR

Kapasitor-Elektrik

Kapasitor adalah komponen elektronika yang digunakan untuk menyimpan muatan listrik, dan secara sederhana terdiri dari dua konduktor yang dipisahkan oleh bahan penyekat (bahan dielektrik) tiap konduktor di sebut keping. Kapasitor atau disebut juga kondensator adalah alat (komponen) listrik yang dibuat sedemikian rupa sehingga mampu menyimpan muatan listrik untuk sementara waktu. Pada prinsipnya sebuah kapasitor terdiri atas dua konduktor (lempeng logam) yang dipisahkan oleh bahan penyekat (isolator). Isolator penyekat ini sering disebut bahan (zat) dielektrik.

Zat dielektrik yang digunakan untuk menyekat kedua penghantar dapat digunakan untuk membedakan jenis kapasitor. Beberapa kapasitor menggunakan bahan dielektrik berupa kertas, mika, plastik cairan dan lain sebagainya.

Kegunaan kapasitor dalam berbagai rangkaian listrik adalah:

1. mencegah loncatan bunga api listrik pada rangkaian yang mengandung kumparan, bila tiba-tiba arus listrik diputuskan dan dinyalakan
2. menyimpan muatan atau energi listrik dalam rangkaian penyala elektronik
3. memilih panjang gelombang pada radio penerima
4. sebagai filter dalam catu daya (power supply)

Bentuk Kapasitor
 

Kapasitor Kertas

Kapasior Variabel

kapasitor variabel (besar kapasitas bisa di ubah-ubah dengan nilai kapasitas maksimum 500 pF)

kapasitor kertas (besar kapasitas 0,1 F)

(source: jowo.jw.lt/pustaka/buku/Iptek/Listrik Statis_txt. dan e-dukasi.net)

Rangkaian dasar kapasitor

Seri

Rangkaian Seri Kapasitor

Paralel

Rangkaian Paralel Kapasitor

Selengkapnya dalam:

1. Modul 2 _ Listrik Statis (Power Point ; PDF)Latihan Soal  _ 3.4. Listrik Statis (dari BANK SOAL FISIKA sma )

Cahaya

Pembiasan Pada Prisma

Dispersi Cahaya

Saat cuaca cerah, pada siang hari kita bisa melihat matahari dan malamnya bisa melihat bulan ataupun bintang. Matahari, bulan dan bintang adalah bagian dari benda langit, yang ketika kita melihatnya ataupun mengamatinya, informasi yang bisa kita tangkap langsung dari benda langit tersebut berupa cahaya. Dan dari cahaya tersebut para astronom dapat menentukan posisi, jarak, warna, suhu, jenis zat yang dikandungnya, energi dan lain sebagainya. Jadi cahaya itu ilmu, cahaya merupakan bagian dari fenomena fisika, tanpa cahaya bisa jadi ilmu astronomi tidak akan pernah ada, tanpa cahaya kita tidak akan bisa hidup. Dari fenomena cahaya ini, banyak para ilmuwan memuculkan berbagai gagasan ataupun teori tentang cahaya. Namun demikian, didalam ilmu pengetahuan, kebenaran dari suatu gagasan maupun teori akan sangat di tentukan oleh uji eksperimen. 

Ilmuwan  Abu Ali Hasab Ibn Al-Haitham (965–sekitar 1040), menyatakan bahwa setiap titik pada daerah yang tersinari cahaya, mengeluarkan sinar cahaya ke segala arah, namun hanya satu sinar dari setiap titik yang masuk ke mata secara tegak lurus yang dapat dilihat. Sedangkan cahaya lain yang mengenai mata tidak secara tegak lurus tidak dapat dilihat.

Ada teori Partikel oleh Isaac Newton (1642-1727) dalam Hypothesis of Light pada 1675 bahwa cahaya terdiri dari partikel halus (corpuscles) yang memancar ke semua arah dari sumbernya. Teori Gelombang oleh Chrisiaan Huygens (1629-1695), menyatakan bahwa cahaya dipancarkan ke segala arah sebagai gelombang seperti bunyi. Perbedaan antara keduanya hanya pada frekuewensi dan panjang gelombang saja.

Pada zaman Newton dan Huygens hidup, orang-orang beranggapan bahwa gelombang yang merambat pasti membutuhkan medium. Padahal ruang antara bintang-bintang dan planet-planet merupakan ruang hampa (vakum) sehingga menimbulkan pertanyaan apakah yang menjadi medium rambat cahaya matahari sampai ke bumi jika cahaya merupakan gelombang seperti yang dikatakan Huygens. Inilah kritik orang terhadap pendapat Huygens. Kritik ini dijawab oleh Huygens dengan memperkenalkan zat hipotetik (dugaan) yang bernama eter. Zat ini sangat ringan, tembus pandang dan memenuhi seluruh alam semesta. Eter membuat cahaya yang berasal dari bintang-bintang sampai ke bumi.

Pada dekade awal Abad 20, berbagai eksperimen yang dilakukan oleh para ilmuwan seperti Thomas Young (1773-1829) dan Agustin Fresnell (1788-1827) berhasil membuktikan bahwa cahaya dapat melentur (difraksi) dan berinterferensi. Gejala alam yang khas merupakan sifat dasar gelombang bukan partikel. Percobaan yang dilakukan oleh Jeans Leon Foulcoult (1819-1868) menyimpulkan bahwa cepat rambat cahaya dalam air lebih rendah dibandingkan kecepatannya di udara. Padahal Newton dengan teori emisi partikelnya meramalkan kebalikannya. Selanjutnya Maxwell (1831-1874) mengemukakan pendapatnya bahwa cahaya dibangkitkan oleh gejala kelistrikkan dan kemagnetan sehingga tergolong gelombang elektomagnetik. Sesuatu yang yang berbeda dengan gelombang bunyi yang tergolong gelombang mekanik. Gelombang elekromagnetik dapat merambat dengan atau tanpa medium dan kecepatan rambatnyapun amat tinggi bila dibandingkan dengan gelombang bunyi. Gelombang elekromagnetik merambat dengan kecepatan 300.000 km/s. Kebenaran pendapat Maxwell tak terbantahkan ketika Hertz (1857-1894) berhasil membuktikan secara eksperimental yang disusun dengan penemuan-penemuan berbagai gelombang yang tergolong gelombang elekromagnetik seperti sinar x, sinar gamma, gelombang mikro RADAR dan sebagainya.

Dewasa ini pandangan bahwa cahaya merupakan gelombang elektomagnetik umum diterima oleh kalangan ilmuwan, walaupun hasil eksperimen Michelson dan Morley di tahun 1905 gagal membuktikan keberadaan eter seperti yang di sangkakan keberadaan oleh Huygen dan Maxwell.

Di sisi lain pendapat Newton tentang cahaya menjadi partikel tiba-tiba menjadi polpuler kembali setelah lebih dari 300 tahun tenggelam di bawah populeritas pendapat Huygens. Dua fisikawan pemenang hadiah Nobel, Max Plack (1858-1947) dan Albert Einstein mengemukan teori mereka tentang Foton..

Berdasarkan hasil penelitian tentang sifat-sifat termodinamika radiasi benda hitam, Planck menyimpulkan bahwa cahaya di pancarkan dalam bentuk-bentuk partikel kecil yang disebut kuanta. Gagasan Planck ini kemudian berkembang menjadi teori baru dalam fisika yang disebut teori Kuantum. Dengan teori ini, Einstein berhasil menjelaskan peristiwa yang dikenal dengan nama efek foto listrik, yakni pemancaran elekton dari permukaan logam karena lagam tersebut di sinari cahaya.

Jadi dalam kondisi tertentu cahaya menunjukkan sifat sebagai gelombang dan dalam kondisi lain menunjukkan sifat sebagai partikel. Hal ini di sebut sebagai dualisme cahaya. (source: e-dukasi.net)

Gelombang

Gelombang Air

Gelombang adalah gangguan yang merambat. Bentuk ideal dari suatu gelombang akan mengikuti gerak sinusoide. Selain radiasi elektromagnetik, dan mungkin radiasi gravitasional, yang bisa berjalan lewat vakum, gelombang juga terdapat pada medium (yang karena perubahan bentuk dapat menghasilkan gaya memulihkan yang lentur), mereka dapat berjalan dan dapat memindahkan energi dari satu tempat kepada lain tanpa mengakibatkan partikel medium berpindah secara permanen; yaitu tidak ada perpindahan secara masal. Bahkan, setiap titik khusus berosilasi di sekitar satu posisi tertentu.

(http://id.wikipedia.org/wiki/Gelombang)

Jenis Gelombang

Ditinjau dari arah getar (gangguan/usikan), gelombang dibedakan menjadi gelombang transversal dan gelombang longitudinal. Sedangkan ditinjau dari medium perambatannya, gelombang dibedakan menjadi gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik.

Untuk lebih mengetahui dan memahami seberapa besar kecepatan arah getar dan rambatannya, aliran energi gelombang, intensitas gelombang dan gejala-gejala lainnya yang menyertai fenomena gelombang, diperlukan beberapa persamaan fisika tentang gelombang itu.

• Bahan Belajar Presentasi (Power Point, Pdf) : Modul 1_Gelombang
• Latihan Soal : 3.1. Gelombang Mekanik (LATIHAN SOAL FISIKA SMA KELAS XI IPA)
• Lainnya: Rumus-rumus gelombang
• Physics Flash Animations : Gelombang Berjalan

Gelombang dan Bunyi

Gelombang Longitudinal

Pernahkah kita membayangkan bagaimana rasanya jika dunia ini begitu sepi… hening… tanpa bunyi / suara?..  Atau sebaliknya… Pernahkah kita membayangkan jika dunia ini terlalu berisik… bising…, banyak terdengar suara pabrik, suara kendaraaan bermotor atau suara lainnya yang memekakkan telinga ?… Apalagi kondisi ini berlangsung cukup lama… jangan deh… cukup dalam bayangan saja…

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. Gimana jadinya ya kalau dunia ini tanpa musik?

Adakalanya bunyi iu bisa juga menjadi sumber polusi manakala yang kita dengar itu berupa Musik keras yang berlebihan, Kendaraan bermotor dengan suara knalpot yang berbunyi bising/keras , suara Mesin pesawat terbang dan aktifitas pabrik.. kesemuanya menjadi sumber polusi suara… ya tho?

Karenanya, bunyi adalah anugrah Tuhan yang mesti kita syukuri. So.. tidak salah khan jika pokok bahasan tentang gelombang Bunyi cukup menarik untuk dipelajari ?…

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 dapat 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 dinamakan ultrasonik dan di bawah 20 Hz dinamakan infrasonik.

Gelombang bunyi terdiri dari molekul-molekul udara yang 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 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.

Selengapnya lihat Video dan Physics Flash Animations :

• Video: Pengukuran Gelombang Bunyi Pada Pipa Organa Tertutup

1. Beats
2. Temperament
3. Efek Doppler, 1 sumber bergerak

Gerak Harmonik

Gerak harmonik

Gerak harmonik merupakan gerak sebuah benda dimana grafik posisi partikel sebagai fungsi waktu berupa sinus (dapat dinyatakan dalam bentuk sinus atau kosinus). Gerak semacam ini disebut gerak osilasi atau getaran harmonik. Contoh lain sistem yang melakukan getaran harmonik, antaralain, dawai pada alat musik, gelombang radio, arus listrik AC, dan denyut jantung. Galileo di duga telah mempergunakan denyut jantungnya untuk pengukuran waktu dalam pengamatan gerak.

 

Untuk memahami getaran harmonik, Anda dapat mengamati gerakan sebuah benda yang diletakkan pada lantai licin dan diikatkan pada sebuah pegas. Anggap mula-mula benda berada pada posisi X = 0 sehingga pegas tidak tertekan atau teregang. Posisi seperti ini dinamakan posisi keseimbangan. Ketika benda ditekan ke kiri (X = –) pegas akan mendorong benda ke kanan, menuju posisi keseimbangan. Sebaliknya jika benda ditarik ke kanan, pegas akan menarik benda kembali ke arah posisi keseimbangan (X = +).

Gaya yang dilakukan pegas untuk mengembalikan benda pada posisi keseimbangan disebut Gaya Pemulih. Besarnya gaya pemulih menurut Robert Hooke dirumuskan sebagai berikut.
Fp = -kX
Tanda minus menunjukkan bahwa gaya pemulih selalu pada arah yang berlawanan dengan simpangannya.

Terlihat bahwa percepatan berbanding lurus dan arahnya berlawanan dengan simpangan. Hal ini merupakan karakteristik umum getaran harmonik. Syarat suatu gerak dikatakan getaran harmonik, antara lain:
1. Gerakannya periodik (bolak-balik).
2. Gerakannya selalu melewati posisi keseimbangan.
3. Percepatan atau gaya yang bekerja pada benda sebanding dengan posisi/ simpangan benda.
4. Arah percepatan atau gaya yang bekerja pada benda selalu mengarah ke posisi keseimbangan