modul pembelajaran fisika getaran dan gelombang_1

FISIKA KELAS XI

MODUL PEMBELAJARAN FISIKA ARIF ARDYATAMA
AFINI VINNAHARI NURYAMAN
GETARAN DAN
DESTY ZAFIRA RIZTANTI

GELOMBANG

Company 1

Logotype Your Company Name (C) Copyright (Print Date) All Rights Reserved

KATA PENGANTAR

Puji syukur senantiasa kami panjatkan ke hadirat Allah Yang Maha Esa, karena atas limpahan rahmat
dan hidayah-Nya, yang telah memberikan kemudahan serta dalam berbagai hal sehingga “E-modul Fisika
Berbasis Web Terintegrasi Alat Musik Tradisional Guna Meningkatkan Pemahaman Konsep dan Sikap
Cinta Tanah Air Peserta Didik SMA” dapat kami selesaikan. Penyusunan e-modul ini diharapkan dapat
memberikan manfaat dalam pembelajaran yang dilakukan berupa informasi tentang materi gelombang
bunyi pada alat music tradisional yang ada di Indonesia.

Ucapan terima kasih saya ucapkan kepada semua pihak yang telah berkontribusi dalam penyusunan
bahan ajar ini. Rasa hormat dan terima kasih saya ucapkan kepada:

1. Irvany Nurita Pebriana, M.Pd. selaku dosen pembimbing,
2. Validator ahli media dan ahli materi

Demikian bahan ajar ini saya hadirkan dengan segala kelebihan dan kekurangan. Oleh karena itu,
kritik dan saran yang membangun demi perbaikan bahan ajar ini sangat saya harapkan. Semoga bahan ajar
ini dapat memberikan manfaat dan pengetahuan bagi pembaca

Yogyakarta, Agustus 2022

Penulis

Company 2

Logotype Your Company Name (C) Copyright (Print Date) All Rights Reserved

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR....................................................................................................................................2
DAFTAR ISI ..................................................................................................................................................3
GLOSARIUM ................................................................................................................................................4
STANDAR ISI ...............................................................................................................................................5
GELOMBANG BUNYI.................................................................................................................................6
1.1 Pecobaan Melde .......................................................................................................................................6
1.2 Efek Doppler ............................................................................................................................................7
1.3 Kualitas Bunyi ..........................................................................................................................................8
APLIKASI GELOMBANG BUNYI..............................................................................................................9
2.1 Dawai........................................................................................................................................................9
2.2 Pipa Organa Terbuka..............................................................................................................................10
2.3 Pipa Organa Tertutup .............................................................................................................................11
LATIHAN SOAL.........................................................................................................................................12
Kunci Jawaban .............................................................................................................................................13
DAFTAR PUSTAKA...................................................................................................................................16

Company 3

Logotype Your Company Name (C) Copyright (Print Date) All Rights Reserved

Gelombang Transversal GLOSARIUM
Gelombang Stasioner
Frekuensi : gelombang bergerak yang osilasinya tegak lurus terhadap arah gelombang
Taraf Intensitas atau jalur rambat
Efek Doppler
Osilasi : gabungan dari dua gelombang yang memiliki frekuensi, cepat rambat, dan
amplitude sama besar tetapi merambat pada arah berlawanan
: banyaknya getaran dalam tiap sekon
: logaritma perbandingan antara intensitas bunyi dengan intensitas ambang
pendengaran
: peristiwa naik atau turunnya frekuensi gelombang bunyi yang terdengar
penerima bunyi ketika sumber bunyi bergerak mendekat atau menjauh
: variasi suatu periodik terhadap waktu dari suatu hasil pengukuran

Company 4

Logotype Your Company Name (C) Copyright (Print Date) All Rights Reserved

STANDAR ISI

A. Kompetensi Inti
1. Menghargai dan menghayati ajaran agama yang dianutnya

2. Menunjukkan perilaku jujur, disiplin, tanggung jawab, peduli (gotong royong, kerjasama, toleran,

damai), santun, responsif dan proaktif dan menunjukkan sikap sebagai bagian dari solusi atas

berbagai permasalahan dalam berinteraksi secara efektif dengan lingkungan sosial dan alam serta

dalam menempatkan diri sebagai cerminan bangsa dalam pergaulan dunia

3. Memahami, menerapkan, menganalisis pengetahuan faktual, konseptual, prosedural berdasarkan

rasa ingin tahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan humaniora dengan

wawasan kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait penyebab fenomena dan

kejadian, serta menerapkan pengetahuan prosedural pada bidang kajian yang spesifik sesuai dengan

bakat dan minatnya untuk memecahkan masalah

4. Mengolah, menalar, dan menyaji dalam ranah konkrit dan ranah abstrak terkait dengan

pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri, dan mampu menggunakan

metode sesuai kaidah keilmuan

B. Kompetensi Dasar dan Indikator Pencapaian Kompetensi

Kompetensi Dasar Indikator Pencapaian Kompetensi

3.10 Menerapkan konsep dan prinsip gelombang 3.10.1 Menyebutkan karakteristik gelombang

bunyi dan cahaya dalam teknologi bunyi

3.10.2 Menjelaskan gejala-gejala dan efek doppler

pada gelombang bunyi.

3.10.3 Menjelaskan intensitas, taraf intensitas

bunyi, dan penerapan gelombang bunyi

4.10 Melakukan percobaan tentang gelombang 3.10.4 Menerapkan konsep dan prinsip gelombang
bunyi dan/atau cahaya, berikut presentasi hasil bunyi pada teknologi
percobaan dan makna fisisnya misalnya 4.10.1 Melakukan percobaan tentang sonometer
sonometer, dan kisi difraksi
dan kisi difraksi

4.10.2 Melakukan percobaan efek Doppler

Company 5

Logotype Your Company Name (C) Copyright (Print Date) All Rights Reserved

GELOMBANG BUNYI

1.1 Pecobaan Melde

Hukum Melde mempelajari tentang besaran-besaran yang mempengaruhi cepat rambat gelombang

transversal pada tali. Melalui percobaannya, Melde menemukan bahwa cepat rambat gelombang pada dawai

sebanding dengan akar gaya tegangan tali dan berbanding terbalik dengan akar massa persatuan panjang

dawai. Percobaan yang dilakukan Franz Melde merupakan percobaan untuk

melihat terbentuknya gelombang stasioner atau dapat juga disebut

gelombang berdiri. Gelombang berdiri adalah suatu pola osilasi dengan suatu

bentuk stasioner yang tercipta dari superposisi dua gelombang identik yang

merambat dengan cara yang berlawanan. Selain menemukan gelombang

Gambar 1. Percobaan Melde berdiri, percobaan Melde juga menghasilkan kesimpulan berupa bunyi
hukum Melde, yaitu :

 Kecepatan gelombang berbanding lurus dengan akar panjang dawai.

 Kecepatan gelombang berbanding terbalik dengan akar massa dawai.

 Kecepatan gelombang berbanding lurus dengan akar gaya tegangan dawai.

 Kecepatan gelombang berbanding terbalik dengan akar massa per satuan panjang dawai.

 Kecepatan gelombang berbanding terbalik dengan akar massa jenis dawai.

 Kecepatan gelombang berbanding terbalik dengan akar luas penampang dawai.

Rumus percobaan Melde

= = √ =
√ √

Keterangan : Contoh hukum melde dalam
= cepat rambat gelombang (m/s) alat musik tradisional yaitu
ketika menyetel atau me-
F = gaya tegangan tali (N) nyetem suara alat musik siter.
= panjang tali (m) Kencang kendornya dawai
mempengaruhi cepat rambat
m = massa tali (Kg) gelombang. Dimana semakin
= massa per satuan panjang tali (kg/m) kencang menyetel dawai maka
= massa jenis dawai (kg/m3) nada akan semakin tingi, begitu
A = luas penampang tali (m2) juga sebaliknya.

Company 6

Logotype Your Company Name (C) Copyright (Print Date) All Rights Reserved

1.2 Efek Doppler

Asep menghadiri acara pertunjukan tari tradisional di sebuah balai desa dekat rumahnya sebagai salah
satu bentuk kecintaannya terhadap kekayaan yang dimiliki Indonesia. Di dalam balai desa, Asep memilih
untuk duduk di baris paling belakang. Di tengah pertunjukan, ia berpindah tempat duduk ke baris paling
depan karena ingin melihat lebih jelas pertunjukannya. Saat itu ia berpikir mengapa bunyi dari alat musik
tradisional yang didengarkan saat berada di baris paling belakang berbeda dengan bunyi yang ia dengarkan
saat berjalan menuju tempat duduk paling depan? Hal itu merupakan fenomena efek Doppler.

Efek Doppler adalah peristiwa naik atau turunnya frekuensi gelombang bunyi yang diterima oleh
pendengar saat sumber bunyi bergerak mendekat atau menjauh. Ketika sumber bunyi diam, kedua penerima
mendengar besar frekuensi yang sama. Namun, saat sumber bunyi bergerak mendekat atau menjauh,
penerima akan mendengar frekuensi yang lebih besar atau lebih kecil dari sebelumnya. Persamaan umum
efek Doppler adalah :

= ± .
±

Keterangan : Tahukah Kamu
= frekuensi pendengar (Hz)
= frekuensi sumber bunyi (Hz) Salah satu kegunaan penting efek
= cepat rambat udara (340 m/s) Doppler dalam riset astronomi
= kecepatan pendengar (m/s) terkini adalah pencarian planet
= kecepatan sumber bunyi (m/s) lain di luar tata surya kita, yang
sering disebut Extrasolar planet
Perhatikan gambar berikut! atau Exoplanet.

Gambar 2. Tanda untuk efek Doppler

Dalam rumus efek Doppler ada beberapa perjanjian tanda yaitu
bernilai positif (+) jika sumber bunyi menjauhi pendengar.
bernilai negatif (-) jika sumber bunyi mendekati pendengar.
bernilai positif (+) jika pendengar mendekati sumber bunyi.
bernilai negatif (-) jika pendengar menjauhi sumber bunyi.

7

Modul Pembelajaran Fisika Getaran dan Gelombang

1.3 Kualitas Bunyi Dalam suau pertunjukan karawitan, mengapa saat
banyak alat musik dimainkan secara bersamaan bunyinya
Gambar 3. Orang Bermain Gamelan tidak memekakan telinga? Hal itu disebabkan taraf
intensitas bunyi yang kita dengar berbeda dengan ketika
satu alat musik saja. Begitu juga taraf intensitas yang
didengar oleh pemain dan penonton juga berbeda. Bunyi
yang mempunyai taraf intensitas yang tinggi akan
memekakan telinga kita.

Intensitas bunyi adalah jumlah energi yang ditransfer
oleh gelombang per satuan waktu di banding bidang
luasan rambat. Satuan intensitas bunyi yaitu Watt/meter2
(W/m2). Persamaan intensitas bunyi dapat dituliskan
sebagai berikut :


= = 4 2

Keterangan

= ( )
= ( 2)
= ( / 2)

Taraf intensitas sederhananya adalah tingkat kebisingan suatu bunyi pada pendengaran manusia. Bunyi

yang mempunyai taraf intensitas yang tinggi akan memekakan telinga seperti bunyi bom atau pesawat.

Menurut ilmu fisika, taraf intensitas bunyi yaitu perbandingan nilai logaritma antara intensitas bunyi yang

diukur dengan intensitas ambang pendengar. Intensitas ambang adalah intensitas bunyi terkecil yang mampu
didengar oleh telinga. Besar intensitas yang masih terdengar manusia rata-rata 0 = 10 − 12 2 (pada f

= 1000 Hz).


= 10 0
Keterangan:

= ( )
= ( / 2)
0 = (10−12 / 2)

Jika terdapat beberapa sumber bunyi yang identic maka taraf intensitasnya menjadi :

= 1 + 10 log

Keterangan:
= ℎ

8

Modul Pembelajaran Fisika Getaran dan Gelombang

APLIKASI GELOMBANG BUNYI

2.1 Dawai

Ayo Berdiskusi

Pada suatu hari, Rani dan teman-temannya melakukan kunjungan ke sanggar seni di Jawa
Tengah. Saat Rani memetik siter, ia dan teman-temannya melihat ada getaran pada siter tersebut.
Sebenarnya, apa yang terjadi pada saat siter dipetik, apakah dawai bergerak ke kiri dan ke kanan?
Kemudian, apakah ada titik dimana dawai sama dengan titik awalnya (titik seimbang)?

Gambar 1. Alat Musik Siter
Sumber : Nesabamedia

Siter adalah alat musik petik pada instrument gamelan. Alat musik ini mempunyai banyak dawai yang
disusun dalam sebuah kotak. Setiap dawai mewakili satu nada. Pada siter terdapat hubungan antara panjang
tali dan frekuensi bunyi. Dapat dilihat dengan jelas bahwa semakin pendek panjang tali maka, akan
semakin tinggi nada pada dawai siter. Sebaliknya, semakin panjang dawai siter semakin rendah nada bunyi
yang dihasilkan. Persamaan yang dipakai adalah:

1
= 2 √

Dimana adalah frekuensi bunyi, adalah tegangan tali, adalah panjang tali, dan adalah massa per
satuan panjang tali. Dengan asumsi tegangan tali dan massa per satuan panjang tali tetap, maka hubungan
panjang dawai dan frekuensi dapat diamati.

9

Modul Pembelajaran Fisika Getaran dan Gelombang

2.2 Pipa Organa Terbuka

Gambar 2. Alat Musik Angklung
Sumber : kompasiana.com

Angklung merupakan salah satu alat pipa organa terbuka, yaitu alat yang menggunakan kolom udara
sebagai sumber bunyi. Resonansi terjadi pada kolom udara, jika angklung digoyangkan tentu akan terdengar
bunyi tiupan yang menyebabkan udara dalam ruang/kolom udara bergetar. Frekuensi alami pipa organa
bergantung pada panjang pipa.

Pipa organa terbuka adalah pipa organa dengan ujung terbuka. Pola gelombang untuk nada dasar yaitu
terjadi dua perut dan satu simpul. Sehingga panjang kolom udara (pipa) sama dengan ½ (jarak antara dua
perut berdekatan).

Sehingga, frekuensi pipa organa terbuka dapat dirumuskan sebagai berikut:


= . 1 = 2 "n" adalah 1,2,3,….

10

Modul Pembelajaran Fisika Getaran dan Gelombang

2.3 Pipa Organa Tertutup

Gambar 3. Alat Musik Terompet
Sumber : istockphoto.com

Terompet merupakan salah satu contoh penerapan pipa organa tertutup. Pada terompet, udara tidak dapat
bergerak bebas, sehingga pada ujung pipa selalu terjadi simpul. Pola gelombang untuk nada dasar, yaitu
satu perut dan satu simpul. Panjang pipa sama dengan ¼ (jarak antara perut dan simpul yang berdekatan).

Sehingga untuk menghitung frekuensi pipa organa tertutup dapat menggunakan rumus sebagai berikut:


= . 1 = 4 "n" adalah 1,3,5,…

11

Modul Pembelajaran Fisika Getaran dan Gelombang

LATIHAN SOAL

1. Senai dawai siter sepanjang 80 cm memiliki massa 40 gram. Jika ujung-ujung dawai dipetik
dengan gaya 30 N tentukan :

a. Frekuensi nada dasar
b. Frekuensi nada atas pertama
c. Frekuensi nada atas kedua

2. Sebuah kereta api bergerak dengan kecepatan 72 km/jam mendekati stasiun sambil membunyikan
peluit yang berfrekuensi 940 Hz. Kecepatan bunyi di udara 340 m/s. Bunyi yang didengar oleh orang
yang beada di stasiun berfrekuensi…

3. Intensitas gelombang bunyi pada jarak 5 m dari sumber bunyi adalah 10-4 watt/m². Intensitas
bunyi pada jarak 10 meter adalah … watt/m².

4. Sebuah pipa organa terbuka menghasilkan nada dasar dengan frekuensi 500 hz. Cepat rambat
bunyi di udara 345 m/s.
a. Berapakah panjang pipa organa terbuka tersebut?
b. Bila salah satu ujungnya disumbat, berapakah frekuensi nada atas pertamanya?

5. Dua buah dawai baja yang identik memberikan nada dasar dengan frekuensi 400 Hz. Bila
tegangan dalam salah satu ditambah dengan 2%, berapa frekuensi pelayangan yang terjadi?

12

Modul Pembelajaran Fisika Getaran dan Gelombang

Kunci Jawaban

1. Diketahui :

l = 80 cm = 0,8 m

m = 40 gram = 0,04 kg

F = 30 N

Ditanya :
f0 = …? n = 1
f1 = …? n = 2
f2 = …? n = 3

Jawab :

Mencari nilai kelajuan gelombang

v = √



v = √(30 )(0,8 )

0,04

v = 10√6 = 24,49 m/s

Substitusi nilai v ke rumus f

Frekuensi nada dasar

f = 2

f0 = (1)(24,49 / )
(2)(0,8 )

f0 = 15,306 Hz

Frekuensi nada atas pertama

f = 2

f1 = (2)(24,49 / )
(2)(0,8 )

f1 = 30,612 Hz

Cara Cepat

f1 = 2f0 = (2)(15,306 Hz) = 30,612 Hz

Frekuensi nada atas pertama

f = 2

f2 = (3)(24,49 / )
(2)(0,8 )

f2 = 45,918 Hz

Cara Cepat

f2 = 3f0 = (3)(15,306 Hz) = 45,918 Hz
2. Diketahui :

Vs = 72 km/jam = 20 m/s (sumber bunyi mendekati pendengar (-))
Vp = 0 m/s (pendengar diam)
fs = 940 Hz
V = 340 m/s

Ditanya: fp?

= +
−
340+ 0
= 340− 20 940

= 988,75

13

Modul Pembelajaran Fisika Getaran dan Gelombang

3. Diketahui :

1 = 5 m
1 = 10−4 watt/m²
2 = 10 m

Ditanyakan :

1 = ?

Pembahasan :

1 = 22
12
2
10−4 watt/m² (10 )2
2 = (5 )2

10−4 watt/m² = 100 2
2 25 2

2 = 10−4wma2tt
2
2 = 0,25 × 10−4 watt/m²

4. Diketahui :

Pipa organa terbuka

0 = 500 Hz
= 345 m/s

Ditanyakan :

a. = ?

b. Frekuensi nada atas pertama = ?

Penyelesaian ;

a. = +1
2

500 = 0 +1 (345)
2

100 = 345

= 0,345

b. = 2 +1
2

= 2(1)+1 (345)
2(0,345)

= 750 Hz
5. Diketahui :

1 = 0 = 400 Hz
1 = f
2 = f + 0,02f
1 = 2

Ditanyakan :

= selisih frekuensi?

Penyelesaian :

12 = 1


(λf)2 =



14

Modul Pembelajaran Fisika Getaran dan Gelombang

1 = 1 √


1 = √1,0 2
2

2 = √1,02 1

= selisih frekuensi
= 2 - 1
= √1,02 1 - 1
= (1,01-1) 400

= (0,01)(400) = 4 Hz

15

Modul Pembelajaran Fisika Getaran dan Gelombang

DAFTAR PUSTAKA

Nursulistiyo, Eko. (2019). Pemanfaatan Siter, Kendang, Saron, Dan Gender Sebagai Media Pembelajaran
Fisika. JRKPF UAD 6(1). Universitas Ahmad Dahlan

Anissa, Issi. (2020). Modul Pembelajaran Fisika SMA Fisika. Jakarta: Direktorat SMA, Direktorat Jenderal
PAUD, DIKDAS, dan DIKMEN

Kangenan, Marthen. (2016). Fisika untuk SMA Kelas XII. Jakarta: Penerbit Erlangga

16

Modul Pembelajaran Fisika Getaran dan Gelombang