LKPD Gelombang Berjalan dan Berdiri (Stasioner)

LKPD GELOMBANG BERJALAN DAN BERDIRI
(STASIONER)

Fisika
Kelas XI

Malinda Riwi Anugrah Putri, S.Pd., Gr.
SMA NEGERI 1 ABUNG TENGAH

Nama : Kelas :

TA. ujuan

1. Membedakan gelombang berjalan dan gelombang berdiri (stasioner)
2. Mengidentifikasi besaran-besaran fisis pada gelombang berjalan
3. Memformulasikan persamaan simpangan pada gelombang berjalan
4. Memformulasikan fase, sudut fase dan beda fase pada gelombang berjalan
5. Memformuliasikan persamaan kecepatan transversal pada gelombang berjalan
6. Memformuliasikan persamaan percepatan transversal pada gelombang berjalan

DB. asar teori

Jika salah satu ujung tali digerakkan naik dan turun misalnya tali diikatkan pada
beban yang tergantung pada pegas vertikal dan digetarkan nak-turun, maka akan
terbentuk deretan gelombang sinusoidal yang akan menjalar sepanjang tali.
Persamaan atau fungsi gelombang memuat informasi berbagai karakteristik
gelombang itu seperti amplitudo, cepat rambat, periode, dan panjang
gelombang. Bentuk tali pada suatu saat berupa bentuk fungsi sinus atau cosinus
yang bergantung pada dimana titik asal dipilih pada sumbu X. Adapun fungsi sinus
yang mendeskripsikan sebuah gelombang dinyatakan dengan:

y=A sin ωt

DC. iskusi

1

Silahkan kalian coba animasi flash yang telah diberikan oleh gurumu, setelah kalian
mengikuti intruksi dari guru coba kalian amati apakah ada perbedaan dari kedua
gelombang tersebut ? Sebutkan nama masing-masing gelombangnya ? dimana kah
letak perbedaannya ?

[Type here] [Type here] [Type here]

2  Setelah mengamati animasi gelombang berjalan , coba kalian gambarkan

gelombang berjalan atau bentuk gelombang pada tali dan sertakan besaran-

besaran fisis yang ada pada gelombang !

 Bagaimanakah pengaruh frekuensi terhadap panjang gelombang?
 Bagaimana karakteristik gelombang berjalan?

3  Dari gambar di atas coba beri titik asal O dan titik P. Perhatikan, waktu yang

diperlukan oleh gelombang berjalan untuk merambat dari titik o ke titik p adalah

. Dengan demikian, persamaan simpangan gelombang di titik O (titik asal

getaran) 0=0 :

=

 Jika = 2 , dan = 1 maka persamaan simpangan gelombang diatas menjadi:

=

 Jika titik o telah bergetar selama t sekon, titik p baru bergetar selama = −

. Maka persamaan simpangan gelombang berjalan yp melalui persamaan

= sin menjadi :

 Bagaimana jika gelombang merambat kearah kiri, maka persamaan simpangan
gelombang berjalan menjadi :

[Type here] [Type here] [Type here]

4  Fase gelombang menyatakan keadaan getaran suatu titik pada gelombang yang

berkaitan dengan simpangan dan arah getarnya. Dari persamaan umum
gelombang = sin ( − ), didapatkanlah :

Sudut Fase Fase Gelombang

 Jika dua buah titik P dan Q pada gelombang berjalan, masing-masing berjarak XP
dan XQ dari titik asal getaran O, maka persamaan beda fase adalah :

5  Selama gelombang merambat partikel partikel sepanjang tali hanya bergerak

harmonik naik turun. Jika persamaan simpangan diketahui,maka kecepatan dan
percepatan dapat dihitung dengan cara turunan (diferensial). Maka kecepatan
partikel adalah turunan fungsi persamaan singpangan terhadap waktu, yaitu :

 Jika t=0 dan x = 0 , maka di dapatkanlah kecepatan maksimum :

6 Percepatan partikel adalah turunan pertama persamaan kecepatan terhadap

waktu :

 Jika t=0 dan x = 0 , maka di dapatkanlah percepatan maksimum :

Kesimpulan

[Type here] [Type here] [Type here]

Nama : Kelas :

SUPERPOSISI GELOMBANG

Coba kalian amati animasi flash Superposisi !

Langkah Kerja

1. Aturlah Amplitudo untuk gelombang 1
dan gelombang 2 dengan nilai yang
sama dan amatilah kedua gelombang
tersebut ketika bertemu

2. Aturlah gelombang 1 dengan dengan
nilai positif dan gelombang kedua
dengan nilai negative lalu amatilah
kedua gelombang tersebut ketika
bertemu

Gambarlah pola gelombang yang terjadi ketika kedua gelombang bertemu!

Dari gambar diatas dapat disimpulkan bahwa prisnsip superposisi gelombang adalah
 Apa yang terjadi ketika gelombang telah sampai pada ujung tali lainnya ?

[Type here] [Type here] [Type here]

GELOMBANG STASIONER PADA TALI

DENGAN UJUNG TERIKAT

Tujuan Percobaan
1. Melakukan percobaan sederhana untuk menunjukan peristiwa gelombang

stasioner ujung terikat
2. Menganalisis persamaan simpangan gelombang stasioner pada ujung tali

terikat
3. Menentukan Letak Simpul dan Perut pada gelombang stasioner ujung terikat

Alat dan Bahan
 Tali
 Tiang/ statif

Langkah Kerja
1. Siapkan alat-alat yang akan digunakan dalam percobaan.
2. Ikat salah satu ujung tali tersebut pada tiang/statif
3. Getarkan tali secara transversal dalam arah mendatar, lihatlah bagaimana

tali tersebut bergetar, dan cobalah gambarkan gerakan tali tersebut. Kalau

belum bisa menggambarkan ulangi percobaan tersebut.
4. Isilah lembar pertanyaan melalui diskusi siswa.
Hasil pengamatan

 Persamaan simpangan gelombang
1. Apa yang terjadi pada rambatan tali ketika digetarkan dan getaran tersebut

menumbuk ujung tali atau statif !

[Type here] [Type here] [Type here]

2. Bagaimana karakteristik gelombang pada tali mula-mula yang merambat dan
gelombang hasil pantulan setelah menumbuk ikatan tali?

3. Persamaan gelombang datang
yd =

4. Persamaan gelombang pantul
yp =

5. Jumlahan persamaan kedua gelombang tersebut!

(analisa penjumlahan kedua gelombang tersebut menggunakan penjumlahan

trigonometri yang sudah kalian pelajari dalam pelajaran matematika)

petunjuk : ( + ) + ( + ) = [( + ) + ( + )] [( + ) − ( + )]


 Letak Simpul dan Perut
1. Letak simpul dan perut pada gelombang stasioner pada ujung terikat

Diskusikan dengan teman sekelompok untuk mengisi bagian yang

kosong pada kurung berikut

a.Letak simpul
1. Jarak ujung terikat (Q) dengan simpul 1, = 0
0 = ( )

[Type here] [Type here] [Type here]

2. Jarak ujung terikat (Q) dengan simpul 2, = 1
1 = ( )

3. Jarak ujung terikat (Q) dengan simpul 1, = 2
2 = ( )

4. Jarak ujung terikat (Q) dengan simpul 1, = 3
3 = ( )

5. Jarak ujung terikat (Q) dengan simpul 1, = 4
4 = ( )

Secara umum letak simpul dari ujung terikat (Q) adalah

..................................................................................................................

..................................................................................................................

..................................................................................................................

..................................................................................................................

..................................................................................................................
b. Let.a...k...p...e...r.u..t..................................................................................................

1. J..a...r.a...k...u...ju...n..g....t.e...r.i.k..a...t..P....(.Q....)..d...e...n..g...a..n....p...e..r..u..t..1...,.. . ..=.....0.........................
.. . .0...=....(..........). . ............................

2. Jarak ujung terikat (Q) dengan perut 2, = 1
1 = ( )

3. Jarak ujung terikat (Q) dengan perut 3, = 2
2 = ( )

4. Jarak ujung terikat (Q) dengan perut 4, = 3
3 = ( )

5. Jarak ujung terikat (Q) dengan perut 5, = 4
4 = ( )

6. Jarak ujung terikat (Q) dengan perut 6, = 5
5 = ( )

Secara umum letak perut dari ujung bebas (Q) adalah

[Type here] [Type here] [Type here]

DENGAN UJUNG BEBAS

Tujuan Percobaan
1. Melakukan percobaan sederhana untuk menunjukan peristiwa gelombang

stasioner ujung bebas
2. Menganalisis persamaan simpangan gelombang stasioner pada ujung tali

bebas
3. Menentukan Letak Simpul dan Perut pada gelombang stasioner ujung bebas

Alat dan Bahan
 Tali
 Tiang/ statif

Langkah Kerja

1. Siapkan alat-alat yang akan digunakan dalam percobaan.

2. Kaitkan salah satu ujung tali tersebut pada tiang/statif

3. Getarkan tali secara transversal dalam arah mendatar, lihatlah bagaimana

tali tersebut bergetar, dan cobalah gambarkan gerakan tali tersebut. Kalau

belum bisa menggambarkan ulangi percobaan tersebut.

4. Isilah lembar pertanyaan melalui diskusi siswa.

Hasil pengamatan

 Persamaan simpangan gelombang
1. Apa yang terjadi pada rambatan tali ketika digetarkan dan getaran tersebut

menumbuk ujung tali

2. Bagaimana karakteristik gelombang pada tali mula-mula yang merambat dan
gelombang hasil pantulan setelah menumbuk ikatan tali?

[Type here] [Type here] [Type here]

3. Persamaan gelombang datang
yd =

4. Persamaan gelombang pantul
yp =

5. Jumlahan persamaan kedua gelombang tersebut!
(analisa penjumlahan kedua gelombang tersebut menggunakan penjumlahan
trigonometri yang sudah kalian pelajari dalam pelajaran matematika)
petunjuk : sin( − ) − sin( + ) = 2 sin

 Letak Simpul dan Perut

Tampak bahwa di ujung bebas (x=0) terjadi perut ke-1 dan pada saat
x=1/4 terjadi perut ke -1. Diskusikan dengan teman sekelompok untuk

mengisi bagian yang kosong pada kurung berikut

a. Letak simpul

1. Jarak ujung bebas (Q) dengan simpul 1, = 0
0 = ( )

2. Jarak ujung bebas (Q) dengan simpul 2, = 1
1 = ( )

3. Jarak ujung bebas (Q) dengan simpul 1, = 2

[Type here] [Type here] [Type here]

2 = ( )
4. Jarak ujung bebas (Q) dengan simpul 1, = 3

3 = ( )
5. Jarak ujung bebas (Q) dengan simpul 1, = 4

4 = ( )

Secara umum letak simpul dari ujung bebas (Q) adalah

..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
c. Letak p...e..r..u..t.........................................................................................................
1. Jara..k...u..j.u..n...g....b..e...b...a..n....P...(..Q...)...d...e..n...g..a...n....p..e...r.u...t..1..,... . ..=....0................................
0 =..(..........). . .....................................
2. Jarak ujung bebas (Q) dengan perut 2, = 1
1 = ( )
3. Jarak ujung bebas (Q) dengan perut 3, = 2
2 = ( )
4. Jarak ujung bebas (Q) dengan perut 4, = 3
3 = ( )
5. Jarak ujung bebas (Q) dengan perut 5, = 4
4 = ( )
6. Jarak ujung bebas (Q) dengan perut 6, = 5
5 = ( )

Secara umum letak perut dari ujung bebas (Q) adalah

Kesimpulan

[Type here] [Type here] [Type here]

Nama : Kelas :

Percobaan Melde

Gelombang transversal dalam seutas senar (kawat atau tali) yang kedua
ujungnya tertutup, gelombang pada tali itu akan terpantul-pantul dan dapat
menghasilkan gelombang stasioner yang tampak berupa simpul dan perut
gelombang. Amplitudo adalah jarak antara perut gelombang dengan arah cepat
rambatnya. Sedangkan panjang gelombang adalah jarak satu perut dan satu lembah
yang terdiri dari tiga simpul. Pada percobaan melde, besarnya cepat rambat
gelombang dinyatakan berbanding lurus dengan akar tegangan tali, berbanding lurus
dengan akar panjang tali dan berbanding terbalik dengan akar massa tali. Sehingga
persamaan cepat rambat gelombang dalam percobaan Melde dapat dirumuskan:

v F Dengan   m
 L

Dimana :
v = cepat rambat gelombang (m/s)
F = gaya ketegangan tali (N)
µ = rapat massa linier tali (massa tali/panjang tali) (kg/m)
m= massa tali (kg)
L = panjang tali (m)

TUJUAN PERCOBAAN

1. Menunjukkan gelombang transversal stasioner pada tali.
2. Menentukan cepat rambat gelombang (v) pada tali.
3. Mengetahui hubungan antara cepat rambat gelombang (v) dengan gaya

tegangan tali (F)
4. Mengetahui hubungan antara cepat rambat gelombang (v) dengan

rapat jenis tali ( )

Coba kalian amati bunyi dari suara gitar yang dipetik oleh temanmu di depan kelas

Bagaimana gelombang yang terjadi pada setiap
senar? Apakah ada pengaruh dengan rapat jenis
senar ?

Bagaimana jika senar diterikkan ? apakah
berpengaruh terhadap terhadap cepat rambat
gelombang ?

[Type here] [Type here] [Type here]

Coba kalian prediksi bagaiman hubungan cepat rambat gelombang dengan gaya
tegangan tali dan rapat jenis tali !

Berdasarkan prediksi yang telah kalian buat, maka ungkapkan variable-variabel dalam
menentukan cepat rambat gelombang (v) dengan gaya tegangan tali (F)
Variabel bebas :
Variabel terikat :
Variabel Kontrol :
Variabel-variabel dalam menentukan hubungan antara cepat rambat gelombang (v)
dengan rapat jenis tali ( )
Variabel bebas :
Variabel terikat :
Variabel Kontrol:

Buatlah pertanyaan penyelidikan (hipotesis) untuk prediksi yang telah kalian buat !

Mari Kita lakukan Percobaan Melde :

ALat dan Bahan
1. Vibrator : 1 buah
2. Sumber tegangan
3. Katrol:1 buah (diameter

kecil)
4. Papan/meja:1 buah
5. senar gitar : 3 buah (no 1-3)
6. Tali benang
7. Beban
8. Timbangan/ Neraca ohous:

1 buah
9. Mistar : 1 buah

[Type here] [Type here] [Type here]

Langkah Kerja Tabel Hasil Pengamatan
f (Hz) =......l (m) =......
 Percobaan I (variasi massa beban): mbeban (kg) =......
a. Ukurlah panjang dan massa tali
benang. No λ (m) mtali (kg) µ (kg/m)
b. Timbanglah massa beban yang
dipakai.  Percobaan III (variasi frekuensi) :
c. Rangkailah alat seperti pada a. Ukurlah panjang dan massa tali.
gambar . b. Timbang massa beban yang
d. Catat frekuensi yang dipakai. dipakai.
e. Hidupkan vibrator dengan c. Rangkailah alat seperti pada
menghubungkannya dengan gambar 2.
sumber tegangan. d. catat frekuensi yang dipakai.
f. Ukurlah panjang gelombang e. hidupkan vibrator dengan
yang terjadi. menghubungkan pada sumber
g. Catat data yang diperoleh ke tegangan.
dalam tabel pengamatan. f. Ukurlah panjang gelombang
h. Mengulagi langkah b sampai g yang terjadi.
dengan memvariasi massa g. Catat data yang diperoleh ke
beban sebanyak 5 kali dalam tabel pengamatan.
h. Ulangi langkah a sampai g
 Tabel Hasil pengamatan\ dengan memvariasi frekuensi
gelombang sebanyak 5 kali
f (Hz) = ...... l (m) =......
 Tabel Hasil Pengamatan
mtali(kg) =......µ (kg/m) = ...... l (m) =......mtali (kg) =......
µ (kg/m) =......mbeban (kg) =......
No mbeban (kg) λ (m)
No Frekuensi (Hz) λ (m)
Percobaan II (variasi jenis tali) :
a. Ukurlah panjang dan massa tali.
b. Timbanglah massa beban yang

dipakai.
c. Rangkailah alat seperti pada

gambar .
d. Catat frekuensi yang dipakai.
e. hidupkan vibrator dengan

menghubungkan pada sumber
tegangan.
f. Ukur panjang gelombang yang
terjadi.
g. Catat data yang diperoleh ke
dalam tabel pengamatan.
h. Ulangi langkah a sampai g
dengan memvariasi jenis tali
sebanyak 5 kali

[Type here] [Type here] [Type here]

Pertanyaan

1. Coba kalian hitung besar cepat rambat gelombang pada hasil percobaan II dan
III dengan menggunakan persamaan berikut ini :
a. =
b. = √

2. Bagaiamana besar cepat rambat gelombang terhadap besar tegang tali dan
rapat jenis tali ?

3. Coba gambarkan hubungan tersebut kedalam bentuk grafik !

Kesimpulan

[Type here] [Type here] [Type here]