Artikel Praktikum Fisika – Jurnal SGH Sopian Putra Pratama
Rd. Muhammad Sopian Putra Pratama
Kelompok IF 14C
SUPERPOSISI GERAK HARMONIK SEDERHANA
Superposisi adalah salah satu sifat gelombang. Penjumlahan gelombang (superposisi) terjadi ketika dua buah gelombang atau lebih yang menjalar dalam medium yang sama dan pada saat yang sama akan menyebabkan simpangan dari partikel dalam medium menjadi jumlah dari masing-masing simpangan yang mungkin ditimbulkan oleh masing-masing gelombang. Prinsip penjumlahan simpangan akibat dua buah gelombang atau lebih yang merambat dalam satu medium yang sama dan pada saat yang sama sering disebut superposisi
Dalam superposisi dua gelombang atau lebih dapat menghasilkan sebuah gelombang berdiri yang mungkin simpangannya saling menguatkan atau saling melemahkan bergantung kepada beda fase gelombang-gelombang tersebut. Apabila beda fase antara gelombang-gelombang yang disuperposisikan adalah 1/2 maka hasilnya saling melemahkan. Jika panjang gelombang dan amplitudo gelombang-gelombang tersebut sama, maka simpangan hasil superposisi tersebut nol.
Sebaliknya, jika fase gelombang-gelombang yang disuperposisikan itu sama, maka simpangan hasil superposisi itu saling menguatkan. Jika panjang gelombang dan amplitudo gelombang-gelombang itu sama maka simpangan hasil superposisi itu sebuah gelombang berdiri dengan amplitudo dua kali amplitudo kedua gelombang.
PRINSIP SUPERPOSISI GELOMBANG
- Berdasarkan eksperimen bahwa dua atau lebih gelombang dapat melintasi
ruang yang sama, tanpa adanya ketergantungan di antara gelombang-gelombang tersebut terhadap satu sama lain. Jika dua gelombang atau lebih merambat dalam medium yang sama dan pada waktu yang sama, akan menyebabkan simpangan dari partikel dalam medium. Simpangan resultan merupakan jumlah aljabar dari simpangan (positif dan negatif) dari masing-masing gelombang. Hal ini disebut prinsip superposisi. Pada superposisi dua gelombang atau lebih akan menghasilkan sebuah gelombang berdiri. Simpangan yang dihasilkan bisa saling menguatkan atau saling melemahkan, tergantung pada beda fase gelombang-gelombang tersebut.
- Peristiwa dimana beberapa gelombang (sembarang jenis gelombang) secara bersama-samamembentuk gelombang tunggal disebut sebagaisuperposisi. Gelombang tunggal tersebut adalah jenisgelombang harmonik maka prosesnya disebut dengan interferensi.Pada gelombang elektromagnetik, muatan yang mengalami percepatan (percepatan menandakanbahwa terdapat gaya pada sistem yang dimaksud) dapat menghasilkan gelombang elektromagnetik. Superposisi dua gelombang atau lebih dapat dilihatdari sudut pandang superposisi energi gelombang.
Jika beda fase antara gelombang-gelombang yang mengalami superposisi adalah 1/2, maka hasilnya saling melemahkan. Apabila panjang gelombang dan amplitudo gelombang-gelombang tersebut sama, maka simpangan hasil superposisinya nol. Tetapi, apabila gelombang-gelombang yang mengalami superposisi berfase sama, maka simpangan hasil superposisi itu saling menguatkan. Jika panjang gelombang dan amplitudo gelombang-gelombang itu sama, maka simpangan resultan ad
alah sebuah gelombang berdiri dengan amplitudo kedua gelombang.
Superposisi Gelombang
Superposisi Gelombang merupkan penjumlahan dua gelombang atau lebih dapat melintasi ruang yang sama tanpa ada ketergantungan satu gelombang dengan yang lain. Elastisitas medium akan mempengaruhi bentuk gelombang yang dihasilkan.
Berkaitan sebelum superposisi terjad
i pemantulan. Pemantulan pada gelombang tali ketika pulsa tersebut mencapai ujung, tali akan memberikan gaya pada dinding dan akibatnya dinding akan memberikan gaya reaksi yang menyebabkan pulsa pantulan yang terbalik. Tegangan tali akan membuat ujung terangkat. Saat ujung kembali ke posisi awal, akan ada pulsa baru yang merupakan hasil pantulan.
Jika pulsa datang dinyatakan dengan yd = f(x-vt), maka persamaan pulsa pantulannya adalah
yp = f ‘(x +vt )
Superposisi kedua gelombang akan memb
erikan
Y(x, t) = y (x,t) + y (x)
Gelombang berdiri
Misalkan suatu gangguan periodik diberikan pada tali yang panjangnya L. Gangguan periodik tersebut dinyatakan dengan persamaan gelombang harmonik
y (x,t ) =Asin(kx –wt ) d
maka persamaan gelombang pantulannya adalah
yp (x,t ) = A sin(kx + wt )
Hasil superposisi kedua gelombang tersebut plot yT(x,t) pada beberapa nilai t tertentu :
YT(x,T) = A sin (kx-wt) + A sin (kx + wt)
= A {sin (kx-wt) + sin (kx + wt)}
= 2A sin kx cos wt
- Interferensi
Interferensi ialah pertemuan dan pertindihan, atau superposisi gelombang yang koheren. Apabila dua gelombang bersuperposisi dan menghasilkan paduan amplitudo yang bertambah, suatu interferensi dihasilkan. Contohnya, puncak gelombag bersuperposisi dengan puncak gelombang yang lain atau lembah gelombang yang lain.Sebaliknya jika satu puncak gelombang bersuperposisi dengan lembah gelombang yang lain paduan amplitudo gelombangnya berkurang. Interferensi yang saling menghilangkan akan terjadi.
Kesan yang dihasilkan oleh superposisi antara dua gelombang yang koheren ialah interferensi dan interferensi saling menghilangkan , juga dikenali sebagai interferens memusnah. Interferensi berlaku apabila dua puncak atau dua lembah bersuperposisi untuk mengha
silkan gelombang berpuncak atau lembah yang mempunyai amplitudo maksimum. Interferensi berlaku
apabila satu puncak dan satu lembah bersuperposisi untuk menghasilkan gelombang beramplitudo sifar. Antinode adalah tempat di mana interferensi berlaku, dan node pula ialah tempat di mana interferensi saling menghilangkan berlaku.
Apabila puncak gelombang bertemu puncak gelombang ia menghasilkan puncak yang lebih besar. Apabila lurah gelombang bertemu lurah gelombang ia menghasilkan lurah yang lebih besar. Tetapi apabila puncak gelombang bertemu lembah gelombang ia menghasilkan
kawasan tenang (tidak ada gelombang).
Salah satu akibatnya , apabila di suatu tempat permukaan air,ia bergerak ke bawah kerana dilalui oleh gelombang, maka partikel-partikel air di bawah permukaan tadi akan bergerak ke tempat lain yang permukaannya bergerak ke atas. Dengan demikian maka partikel-partikel air tidak hanya bergerak dalam arah vertikal seperti yang terjadi pada gelombang transversal, tetapi juga mempunyai komponen gerak dalam arah mendatar.
Pelayangan
Pelayangan merupakan fenomena yang disebabkan interferensi (superposisi) gelombang. Misalkan suatu sumber gelombang menghasilkan gelombang di suatu tempat dalam bentuk
y1 = A sin(w1t ),
sedangkan sumber gelombang lainnya menghasilkan gelombang di tempat tersebut dalam bentuk
y2 = A sin(w2t ).
Superposisi keduanya adalah :
YT = Y1 + Y2
- Prinsip Superposisi Gelombang
Prinsip Superposisi Linear, yaitu : Ketika dua gelombang atau lebih datang secara bersamaan pada tempat yang sama, resultan gangguan adalah jumlah gangguan dari masing – masing gelombang. Prinsip ini dapat diaplikasikan pada semua jenis gelombang, termasuk gelombang bunyi, gelombang permukaan air, dan gelombang elektromagnetik seperti cahaya. Gelombang Stasioner / Gelombang Berdiri / Gelombang Diam adalah hasil pertemuan antara gelombag datang dengan gelombang pantul yang memiliki frekuensi dan amplitudo yang sama bahwa gelombang datang yang merambat ke kanan Pertemuan dua gelombang ini menghasilkan gelombang stasioner seperti yang dapat menghasilkan kasus berikut :
- Kecepatan Fase & Kecepatan Group
Kecepatan fase atau cepat rambat gelombang (cw) : nilai kecepatan pada gelombang sinusoidal tunggal :
ξ = ξ0 sin k(x − ct)
Kecepatan tertentu dari deretan gelombang kontinyu merupakan perpaduan dari beberapa gelombang tunggal dengan panjang gelombang atau frekeunsi tertentu (merambat dengan satu panjang gelombang dan satu frekuensi tertentu)
- Dispersi
Dispersi merupakan fenomena superposisi gelombang yang menghasilkan bentuk gelombang yang berbeda. Contoh medium Tak Dispersif : gelombang suara di udara, gelombang elektromagnetik pada medium vakum. Contoh medium Dispersif : Gelombang laut, Gelombang cahaya melewati pandu gelombang.
Kebanyakan medium nyata dimana gelombang merambat dapat kita dekati sebagai medium nondispersi yang maksudnya apabila gelombang melaluinya, tidak akan mengalami perubahan bentuk gelombang. Contih dari medium nondispersi adalah udara dan ruang vakum.
Superposisi 2 Gelombang Gaussian (medium non dispersif
- Beberapa Hal Yang Berhubungan Superposisi Gelombang
- Pemantulan Gelombang
Pemantulan gelombang adalah pembalikan arah rambat gelombang karena membentur suatu medium atau pembatas. Salah satu gelombang yang mudah diamatai adalah gelombang permukaan air pada tangki riak (seperti yang tampak pada gambar) Dasar tangki riak terbuat dari bahan kaca. Tepi – tepi tangki dilapisiKaret busa atau logam berlubag untuk menjaga pemantulan gelombang dari samping agar tidak mengaburkan pola – pola gelombang yang terbentuk pada layar. Sebuah motor yang diletakkan di atas batang penggetar akan menggetarkanbatang penggetar. Pada batang penggetar ditempelkan pembangkit gelombang. Ada dua jenis pembangkit gelombang, yaitu pembangkit keeping sebagai pembangkit gelombang lurus dan pembangkit bola sebagai pembangkit gelombang lingkaran. Frekuensi gelombag dapat diatur dengan cara mengatur kecepatan putar motor. Pola – pola gelombang yang dihasilkan proyeksikan pada layar putih yang diletakka
n di bawah tangki. Puncak dan dasar gelombang akan tampak pada layar sebagai garis – garis terang dan gelap.
- Pembiasan Gelombang
Pembiasan gelombang adalah pembelokan rambat gelombang karena melalui dua medium yang memiliki kerapatan yang berbeda Per
ubahan panjang gelombang menyebabkan pembelokan gelombang, seperti diperlihatkan pada foto pembiasan gelombang lurus sewaktu gelombang lurus mengenai bidang batas antara tempat yang dalam ke tempat yang dangkal dalam suatu tangki riak
- Difraksi
Difraksi adalah gejala penyebaran arah yang dialami oleh seberkas gelombang cahaya ketika melalui suatu celah sempit dibandingkan dengan ukuran panjang gelombang. Dalam kehidupan seharí-hari, kita tidak terlepas dengan cahaya. Dalam eksperimen spektrum kisi ini berkaitan juga dengan cahaya. Dimana gelombang cahaya mengalami difraksi melalui statu celah sempit. Pada eksperimen ini, kita menggunakan spektrometer. Dengan alat tersebut kita dapat mengetahui garis spektrum yang dhasilkan oleh cahaya yang datang dari sumber cahaya merkuri dengan panjang gelombang yan
g berbeda.
Pada eksperimen spectrum kisi ini kita menggunakan sumber cahaya merkuri yang berfungsi sebagai sumber elektromagnetik dengan beberapa panjang gelombang. Seperti pada eksperimen efek fotolistrik kita mengetahui bahwa sumber cahaya merkuri menghasilkan beberapa spektrum garis. Gelombang cahaya yang dihasilkan oleh sumber cahaya merkuri akan mengalami difraksi. Difraksi tidak lain ialah interferensi gelombang cahaya yang berasal dari bagian-bagian suatu medan gelombang. Medan gelombang itu boleh jadi suatu celah.
Apabila gelombang cahaya melalui sebuah celah, maka titik yang terdapat pada celah tersebut berfungsi sebagai sumber gelombang sekunder,
sehingga menghasilkan gelombang cahaya baru. Ketika gelombang cahaya melewati celah, damana celah tersebut dipersempit sampai pada usuran panjang gelombang cahaya sumber. Maka dari celah tersebut akan dihasilkan pola difraksi celah tunggal.
Pada difraksi yang terjadi jika gelombang melewati sejumlah N celah yang identik dengan jarak konstan D maka akan diperoleh titik intensitas máksima yang memenuhi persamaan. Apabila N celah tersebut berupa kisi. Kisi-kisi sering kali digunakan untuk mengukur panjang gelombang dan untuk mengkaji struktur dan intensitas garis-garis spectrum. (David Halliday, 1984:
hal 768)
Dari kisi (deretan celah sempit) maka cahaya yang datang dari sumber cahaya akan terpisah menjadi beberapa spectrum warna yang berbeda panjang gelombang :
Berbagai Aplikasi Superposisi Gelombang
- Tangki Riak
Gelombang hakekatnya adalah proses perpindahan energi. Perpindahan energi yang berupa gelombang ters
ebut dalam proses perpindahan memiliki sifat-sifat yaitu: difraksi, interferensi/superposisi, dan dispersi. Dua gelombang atau lebih yang melewati suatu medium dalam waktu bersamaan akan mengalami interferensi. Hasil interferensi tersebut berupa gelombang yang merupakan superposisi linear gelombang-gelombang tersebut. Simpangan suatu gelombang pada suatu titik atau fase suatu gelombang dengan fase gelombang lain sangat menentukan pola interferensi. Gelombang-gelombang yang sefase menghasilkan interferensi konstruktif, sedangkan gelombang-gelombang yang fasenya berlawanan menghasilkan superposisi destruktif.
- Redaman Propagasi pada kanal Wireless
Pada umumnya, sinyal yang diterima pada titik penerima adalah jumlah dari sinyal langsung dan sejumlah sinyal terpantul dari berbagai obyek. Pada komunikasi mobile, refleksi akan disebabkan oleh : dari koefisien refleksi, lintasannya, dan juga tergantung pada sudut Gelombang pantul akan berubah magnitude dan fasanya, tergantung datangnya. Jadi, antara sinyal langsung dan sinyal pantulan kan berbeda dalam hal :
- Amplitudo, tergantung dari magnitude koefisien refleksi
- Phasa, yang tergantung pada perubahan fasa refleksi serta pada perbedaan jarak tempuh antara gelombang langsung dan gelombang pantul
Kondisi terburuk terjadi saat gelombang langsung dan gelombang pantul memiliki magnituda yang sama serta berbeda fasa 180o. Pada kondisi yang demikian, terjadi saling menghilangkan antara gelombang langsung dan pantulnya (complete cancellation )
- Sistem Interferometer
Peralatan Interferometer terdiri atas empat bagian pokok yaitu sinarlaser, detektor, sistem akuisisi data dan komputer. Dalam interferometer,sumber 
cahaya yang digunakan adalah sinar laser. Sinar LASER (LightAmplification by Stimulated Emission of Radiation) merupakan cahaya yang intensitasnya digandakan dan difokuskan pada arah tertentu. Sinar laser bersifat koheren dan mempunyai intensitas yang sangat tinggi Tahun 1960 untuk pertama kalinya sinar laser He-Ne di demontrasikan oleh Javan, Bennet dan Heriot. Setelah itu berkembang sinar laser jenis gas seperti kripton dan sinar laser jenis zat cair seperti laser dyne.
Supaya dapat mengadakan interferensi, maka sinar laser tersebut dipisahkan oleh pemisah berkas menjadi dua bagian yaitu berkas uji danberkas referensi. Berkas uji adalah berkas cahaya yang dikenakan atau dipantulkan dengan obyek yang akan diukur. Berkas referensi adalah berkas cahaya yang pola fasanya dipertahankan tetap. Setelah dilakukan pengujian, maka berkas uji dan berkas referensi dipertemukan. Interferensi antara keduanya memberikan informasi mengenai obyek yang memantulkan berkas uji tersebut. Pola interferensi ini diterima oleh detektor yang dilengkapi dengansistem akuisisi data.
Sistem akuisisi data terdiri dari dua bagian yaitusistem pengkondisi sinyal dan interface. Detektor adalah alat untuk mengubah besaran fisik – dalam hal ini fluks intensitas cahaya – menjadibesaran listrik. Pemilihan detektor didasarkan pada akurasi, presisi,linieritas dan kestabilan temperatur. Detektor yang sering digunakandalam interferometer adalah foto detektor. Jika detektor ini ditembus olehsinar laser maka akan terjadi ionisasi. Hal ini menyebabkan timbulnya aruslistrik. Karena arus listrik yang ditimbulkan oleh detektor sangat kecil,maka perlu diperkuat dan diubah menjadi tegangan oleh sistempengkondisi sinyal. Selain memperkuat, sistem pengkondisi sinyal jugamelakukan filtering yaitu mereduksi noise dan sinyalsinyal yang tidak dikehendaki. Sinyal tersebut lalu diubah menjadi sinyal digital oleh ADCdan dimasukkan ke komputer melalui interface input.
KESIMPULAN
- Gelombang adalah getaran dan energi yang merambat tanpa disertai perambatan partikel – pertikel mediumnya.
- Superposisi Gelombang merupkan penjumlahan dua gelombang atau lebih dapat melintasi ruang yang sama tanpa ada ketergantungan satu gelombang dengan yang lain. Elastisitas medium akan mempengaruhi bentuk gelombang yang dihasilkan. Interferensi ialah pertemuan dan pertindihan, atau superposisi gelombang yang koheren. Apabila dua gelombang bersuperposisi dan menghasilkan paduan amplitudo yang bertambah, suatu interferensi dihasilkan. Kesan yang dihasilkan oleh superposisi antara dua gelombang yang koheren ialah interferensi dan interferensi saling menghilangkan
- Prinsip Superposisi Linear, yaitu : Ketika dua gelombang atau lebih datang secara bersamaan pada tempat yang sama, resultan gangguan adalah jumlah gangguan dari masing – masing gelombang
- Dispersi merupakan fenomena superposisi gelombang yang menghasilkan bentuk gelombang yang berbeda. Contoh medium Tak Dispersif : gelombang suara di udara, gelombang elektromagnetik pada medium vakum. Contoh medium Dispersif : Gelombang laut, Gelombang cahaya melewati pandu gelombang.
- Gelombang adalah getaran dan energi yang merambat tanpa disertai perambatan partikel – pertikel mediumnya.
- Superposisi Gelombang merupkan penjumlahan dua gelombang atau lebih dapat melintasi ruang yang sama tanpa ada ketergantungan satu gelombang dengan yang lain. Elastisitas medium akan mempengaruhi bentuk gelombang yang dihasilkan. Interferensi ialah pertemuan dan pertindihan, atau superposisi gelombang yang koheren. Apabila dua gelombang bersuperposisi dan menghasilkan paduan amplitudo yang bertambah, suatu interferensi dihasilkan. Kesan yang dihasilkan oleh superposisi antara dua gelombang yang koheren ialah interferensi dan interferensi saling menghilangkan
- Prinsip Superposisi Linear, yaitu : Ketika dua gelombang atau lebih datang secara bersamaan pada tempat yang sama, resultan gangguan adalah jumlah gangguan dari masing – masing gelombang
- Dispersi merupakan fenomena superposisi gelombang yang menghasilkan bentuk gelombang yang berbeda. Contoh medium Tak Dispersif : gelombang suara di udara, gelombang elektromagnetik pada medium vakum. Contoh medium Dispersif : Gelombang laut, Gelombang cahaya melewati pandu gelombang.
- Beberapa hal yang berhubungan dengan superposisi gelombang yaitu : pemantulan gelombang, pembiasan dan difraksi gelombang.