Gelombang Elektromagnetik

Gelombang adalah bentuk dari getaran yang merambat pada suatu medium. Jadi Gelombang Elektromagnetik mempunyai pengertian Gerak gelombang yang tidak memerlukan medium perantara dalam perambatannya. Gelombang tersebut termasuk jenis gelombang magnet yang menjalar secara bersamaan. Adapun Definisi menurut teori Maxwell atau teori-teori yang mendasari hipotesis tentang gelombang elektromagnetik adalah sebagaiberikut :

1. Hukum coulomb dan gauss ,yang menyatakan bahwa muatan listrik statis menimbulkan medan listrik di sekitar nya.

2. Hukum Biot-Savart dan Ampere,menyatakan bahwa muatan listrikk yang mengalir (arus listrik) menimbulkan medan magnet di sekitar nya.

3. Hukum Faraday menyatakan bahwa perubahan medan magnet dapat menimbulkan arus listrik.

Spektrum Gelombang Elektrimagnetik

Urutan spektrum gelombang elektromagnetik dari frekuensi terkecil hingga terbesar adalah:

1. Gelombang radio 4. Radar 7. Sinar ulraviolet

2. Gelombang televisi 5. Sinar inframerah 8. Sinar X

3. Gelombang mikro 6. Sinar tampak (cahaya) 9. Sinar gamma (y)

Susunan semua bentuk gelombang elektromagnetik berdasarkan panjang gelombang dan frekuensinya disebut spektrum elektromagnetik. Gambar spectrum elektromagnetik di bawah disusun berdasarkan panjang gelombang (diukur dalam satuan _m) mencakup kisaran energi yang sangat rendah, dengan panjang gelombang tinggi dan frekuensi rendah, seperti gelombang radio sampai ke energi yang sangat tinggi, dengan panjang gelombang rendah dan frekuensi tinggi seperti radiasi X-ray dan Gamma Ray.

1. Gelombang Radio

Gelombang radio dikelompokkan menurut panjang gelombang atau frekuensinya. Jika panjang gelombang tinggi, maka pasti frekuensinya rendah atau sebaliknya. Frekuensi gelombang radio mulai dari 30 kHz ke atas dan dikelompokkan berdasarkan lebar frekuensinya. Gelombang radio dihasilkan oleh muatan-muatan listrik yang dipercepat melalui kawat-kawat penghantar. Muatan-muatan ini dibangkitkan oleh rangkaian elektronika yang disebut osilator. Gelombang radio ini dipancarkan dari antena dan diterima oleh antena pula. Kamu tidak dapat mendengar radio secara langsung, tetapi penerima radio akan mengubah terlebih dahulu energi gelombang menjadi energi bunyi.

2. Gelombang televisi

Gelombang ini merambat lurus dan tidak dapat dipantulkan oleh lapisan atmosfer, sehingga diperlukan stasiun penghubung (relai) yang terletak pada tempat yang tinggi atau satelit sebagai penghubung.

3. Gelombang mikro

Gelombang mikro (mikrowaves) adalah gelombang radio dengan frekuensi paling tinggi yaitu diatas 3 GHz. Jika gelombang mikro diserap oleh sebuah benda, maka akan muncul efek pemanasan pada benda itu. Jika makanan menyerap radiasi gelombang mikro, maka makanan menjadi panas dalam selang waktu yang sangat singkat. Proses inilah yang dimanfaatkan dalam microwave oven untuk memasak makanan dengan cepat dan ekonomis.

Gelombang mikro juga dimanfaatkan pada pesawat RADAR (Radio Detection and Ranging) RADAR berarti mencari dan menentukan jejak sebuah benda dengan menggunakan gelombang mikro. Pesawat radar memanfaatkan sifat pemantulan gelombang mikro. Karena cepat rambat glombang elektromagnetik c = 3 X 108 m/s, maka dengan mengamati selang waktu antara pemancaran dengan penerimaan.

4. Radar

Radar (radio detecting and ranging) digunakan untuk pemancar dan penerima gelombang elektromagnetik. Digunakan di bandara untuk mendeteksi adanya pesawat yang terbang atau meninggalkan bandara.

5. Sinar Inframerah

Sinar inframerah meliputi daerah frekuensi 1011Hz sampai 1014 Hz atau daerah panjang gelombang 10-4 cm sampai 10-1 cm. jika kamu memeriksa spektrum yang dihasilkan oleh sebuah lampu pijar dengan detektor yang dihubungkan pada miliampermeter, maka jarum ampermeter sedikit diatas ujung spektrum merah. Sinar yang tidak dilihat tetapi dapat dideteksi di atas spektrum merah itu disebut radiasi inframerah.

Sinar infamerah dihasilkan oleh elektron dalam molekul-molekul yang bergetar karena benda diipanaskan. Jadi setiap benda panas pasti memancarkan sinar inframerah. Jumlah sinar inframerah yang dipancarkan bergantung pada suhu dan warna benda.

6. Cahaya tampak

Cahaya tampak sebagai radiasi elektromagnetik yang paling dikenal oleh kita dapat didefinisikan sebagai bagian dari spektrum gelombang elektromagnetik yang dapat dideteksi oleh mata manusia. Panjang gelombang tampak nervariasi tergantung warnanya mulai dari panjang gelombang kira-kira 4 x 10-7 m untuk cahaya violet (ungu) sampai 7x 10-7 m untuk cahaya merah. Kegunaan cahaya salah satunya adlah penggunaan laser dalam serat optik pada bidang telekomunikasi dan kedokteran.

7. Sinar Ultraviolet

Sinar ultraviolet mempunyai frekuensi dalam daerah 1015 Hz sampai 1016 Hz atau dalam daerah panjang gelombagn 10-8 m 10-7 m. gelombang ini dihasilkan oleh atom dan molekul dalam nyala listrik. Matahari adalah sumber utama yang memancarkan sinar ultraviolet dipermukaan bumi,lapisan ozon yang ada dalam lapisan atas atmosferlah yang berfungsi menyerap sinar ultraviolet dan meneruskan sinar ultraviolet yang tidak membahayakan kehidupan makluk hidup dibumi.

8. Sinar X

Sinar X mempunyai frekuensi antara 10 Hz sampai 10 Hz . panjang gelombangnya sangat pendek yaitu 10 cm sampai 10 cm. meskipun seperti itu tapi sinar X mempunyai daya tembus kuat, dapat menembus buku tebal, kayu tebal beberapa sentimeter dan pelat aluminium setebal 1 cm.

9. Sinar Gamma

Sinar gamma mempunyai frekuensi antara 10 Hz sampai 10 Hz atau panjang gelombang antara 10 cm sampai 10 cm. Daya tembus paling besar, yang menyebabkan efek yang ser jika diserap oleh jaringan tubuh.

Gel radio  gel mikro  inframerah  sinar tampak  UV sinar X  sinar

Sifat-Sifat Gelombang Elektromagnetik :

Gelombang elektromagnetik memiliki sifat-sifat sebagai berikut:

1. Gelombang elektromagnetik dapat merambat dalam ruang tanpa medium

2. Gelombang Elektromagnetik merupakan gelombang transversal.

3. Gelombang elektromagnetik tidak memiliki muatan listrik sehingga bergerak lurus dalam medan magnet maupun medan listrik.

4. Gelombang elektromagnetik dapat mengalami pemantulan (refleksi), pembiasan (refraksi), perpaduan (interferensi), pelenturan (difraksi), pengutuban (polarisasi).

5. Perubahan medan listrik dan medan magnet terjadi secara bersamaan, sehingga medan listrik dan medan magnet sefase dan berbanding lurus.

Read More

Gerak Parabola

           Gerak Parabola (Perpaduan GLB dan GLBB)- Perhatikanlah lintasan yang dibentuk oleh bola basket yang dilemparkan ke dalam ring. Lintasan bola basket tersebut berbentuk parabola. Gerak yang lintasannya berbentuk parabola disebut gerak parabola. Contoh umum gerak parabola adalah gerak benda yang dilemparkan ke atas membentuk sudut tertentu terhadap permukaan tanah. Gerak parabola dapat dipandang dalam dua arah, yaitu arah vertikal (sumbu-y) yang merupakan gerak lurus berubah beraturan (GLBB), dan arah horizontal (sumbu-x) yang merupakan gerak lurus beraturan (GLB). Perhatikan Gambar 1.15 berikut.

Gambar 1.15 Arah gaya pada lintasan gerak parabola.

          Gerak pada sumbu-x (horizontal) adalah gerak lurus beraturan karena kecepatan benda di setiap titik bernilai konstan dan berlaku persamaan

vx = v₀x = v₀ cos α

Adapun, jarak mendatar yang ditempuh oleh sebuah benda ditentukan oleh persamaan

x = vx t = v₀cos α t ……… (1–35)

      Gerak pada sumbu-y (vertikal) adalah gerak lurus berubah beraturan, karena benda mengalami perubahan kecepatan akibat percepatan gravitasi Bumi. Dalam hal ini, arah gerak benda vertikal ke atas sehingga persamaan kecepatan geraknya pada setiap titik adalah

vy = v₀y – gt ………….. (1–36)

oleh karena v₀y = v₀ sin α , Persamaan (1–36) dapat dituliskan menjadi

vy = v₀ sin α – gt …………… (1–37)

Posisi benda pada sumbu-y (menurut ketinggian) dapat dituliskan dengan persamaan berikut

y = v₀y t – ½ gt² …………….. (1–38)

atau

y = v₀ sin α t – ½gt² ………….. (1–39)

1. Kecepatan dan Arah Kecepatan Benda di Sembarang Titik

          Pada gerak parabola, benda memiliki kecepatan pada komponen sumbu-x dan sumbu-y sehingga besar kecepatan benda di sembarang titik secara matematis, dirumuskan sebagai berikut.

Arah kecepatan benda terhadap sumbu mendatar (sumbu-x) dirumuskan sebagai berikut.

Oleh karena nilai vx selalu positif maka positif atau negatifnya sudut θ bergantung pada nilai vy.

2. Beberapa Persamaan Khusus pada Gerak Parabola

           Persamaan-persamaan khusus gerak parabola ini hanya berlaku untuk gerak parabola dengan lintasan dari tanah, kemudian kembali lagi ke tanah seperti pada Gambar 1.16.

Gambar 1.16 Lintasan gerak parabola benda dengan titik tertinggi di B dan titik terjauh di C.

           Pada contoh gerak parabola tersebut, suatu benda bergerak dari titik A dengan kecepatan awal v0 dan sudut θ . Benda tersebut mencapai titik tertinggi di titik B dan jarak terjauh di titik C.

a. Waktu untuk Mencapai Titik Tertinggi (Titik B)

        Pada saat benda yang melakukan gerak parabola mencapai titik tertinggi, kecepatan benda pada komponen vertikal (sumbu-y) vy = 0. Persamaannya adalah sebagai berikut.

vy = v₀y – gtAB

0 = v₀ sin α – gtAB

gtAB = v₀ sin α

          Ketinggian benda di titik tertinggi adalah H = ½ g(tBC)2. Sifat simetri grafik parabola memperlihatkan bahwa waktu yang diperlukan benda untuk mencapai titik tertinggi dari posisi awal (tAB), sama dengan waktu tempuh benda dari titik tertinggi ke jarak terjauh (tBC). Dengan demikian, akan diperoleh persamaan

b. Tinggi Maksimum (H )

Tinggi maksimum benda yang melakukan gerak parabola dapat ditentukan dari penurunan Persamaan (1–43) sebagai berikut.

dikuadratkan menjadi

sehingga diperoleh

c. Jarak Terjauh (X )

        Waktu tempuh untuk mencapai titik terjauh (titik C) sama dengan dua kali waktu yang diperlukan untuk mencapai titik tertinggi (tAC = 2 tAB). Jarak terjauh yang dicapai benda pada sumbu-x (dilambangkan dengan X) adalah

          Menurut trigonometri, 2 sinα cos α = sin 2α sehingga persamaan untuk jarak terjauh yang dapat dicapai benda dapat dituliskan

Perbandingan antara jarak terjauh (X) dan tinggi maksimum (H) akan menghasilkan persamaan

sumber : http://budisma.web.id/materi/sma/fisika-kelas-xi/gerak-parabola-perpaduan-glb-dan-glbb/

Read More