Gelombang


::. Identitas Matakuliah .::

Nama Matakuliah : Gelombang
Kode : FIS-21416
Beban Studi : 3 SKS
Semester : Genap
Kelompok : Matakuliah Wajib
Program Studi : Fisika
Prasyarat : Tidak ada
Hari/Jam/Ruang : Sesuai Jadwal Fakultas
Dosen Pengampu : Syamsuddin, S.Si., M.T.

::. Deskripsi Mata Kuliah .::

Mata kuliah ini mempelajari mengenai Pengertian dasar gelombang, gelombang mekanik transversal, gelombang stasioner, gelombang longitudinal, teknik analisis Fourier, modulasi, gelombang listrik magnet, interferensi dan difraksi.
Rencana Pembelajaran Semester (RPS) mata kuliah ini dapat diunduh via link berikut ini: RPS MK Gelombang.


::. Capaian Pembelajaran Mata Kuliah (CPMK) .::

  1. Mampu mengaplikasikan sistem fisis gelombang.
  2. Mampu menguasai model matematika dan fisis gelombang.
  3. Mampu mendisemnasikan hasil kajian fenomena alam dalam tinjauan gelombang.

::. Kemampuan Akhir tiap tahapan belajar (Sub-CPMK) .::

  1. Mampu menjelaskan Karakteristik, tipe dan anatomi gelombang.
  2. Mampu menguasai teori Mekanika Gelombang: SHM, teredam (DHO), terpaksa (FO), dan Osilator kopel.
  3. Mampu menjelaskan Gelombang bunyi pada zat padat, cair, dan gas. Gelombang sferis, silinder dan muiltidimensi.
  4. Mampu menjelaskan Penjalaran gelombang transversal dan longitudinal, refleksi dan gelombang stasioner.
  5. Mampu menerapkan Efek Doppler dan Sock waves.
  6. Mampu menganalisis Gelombang Elektromagnetik berupa: Persamaan gelombang untuk jaringan LC, Kabel Koaksial,,Vektor Poynting, GEM bidang ruang vakum, Refleksi GEM, dan GEM pada materi.
  7. Mampu Menganalisis Radiasi Gelombang Elektromagnetik.
  8. Mampu menerapkan Disfersi, Interferensi dan difraksi gelombang.
  9. Mampu menerapkan Analisis Fourier dan Transformasi Laplace dalam gelombang.

::. Materi/Pokok Bahasan Matakuliah .::

  1. Karakteristik, tipe dan anatomi gelombang
  2. Teori Mekanika Gelombang: SHM, teredam (DHO), terpaksa (FO), dan Osilator kopel
  3. Gelombang bunyi pada zat padat, cair, dan gas, Gelombang sferis, silinder dan muiltidimensi
  4. Penjalaran gelombang transversal dan longitudinal, refleksi dan gelombang stasioner
  5. Efek Doppler dan Sock waves
  6. Gelombang Elektromagnetik: Persamaan gelombang: jaringan LC, Kabel Koaksial, Vektor Poynting, GEM bidang ruang vakum, Refleksi GEM, dan GEM pada materi
  7. Radiasi Gelombang Elektromagnetik
  8. Dispersi, Interferensi dan difraksi gelombang
  9. Analisis Fourier dan Transformasi Laplace dalam gelombang

::. Ketentuan Perkuliahan .::

Ketentuan dan peraturan terkait purkuliahan dapat dilihat pada link berikut ini klik disini.


::. Buku Pegangan .::

  1. M.O. Tjia (1994). Gelombang, Fisika FMIPA ITB, Bandung.
  2. George C. King (2009). Vibrations and Waves, 3th Edition, John Wiley & Sons Ltd.: New York.
  3. Akira Hirose and Karl E Longren (2010). Introduction to Waves Phenomena, 2th Edition, SciTech Publishing, Inc: Raleigh, NC.
  4. Iain G. Main (1993). Vibrations and Waves in Physics, 3rd Edition, Cambridge University Press: Cambridge, United Kingdom.
  5. Benjamin Crowell (2002). Vibrations and Waves: The Light and Matter Series of Introductory Physics Textbooks, Light and Matter: Fullerton, California.
  6. A.P. French (1971). Vibrations and Waves: The MIT Introductory Physics Series, W.W. Norton & Company, Inc.: New York.
  7. H.J. Pain & P. Rankin (2015). Introduction to Vibrations and Waves, John Wiley & Sons, Ltd: West Sussex, United Kingdom.
  8. H. J. Pain (2005). The Physics of Vibrations and Waves, 6th Edition, John Wiley & Sons Ltd, New York.
  9. Prof. M. S. Santhanam (2018). Waves and Oscillations, IISER Pune, India.
  10. Walter Fox Smith (2010). Waves and Oscillations: A Prelude to Quantum Mechanics, Oxford University Press: Oxford.
  11. Prof. Dr. Fritz K. Kneubühl (1997). Oscillations and Waves, Springer-Verlag Berlin Heidelberg: New York.
  12. Richard Fitzpatrick (2012). Oscillations and Waves, The University of Texas at Austin.
  13. Somnath Bharadwaj dan S. Pratik Khastgir (2015). Physics I: Oscillations and Waves, Department of Physics and Meteorology, IIT Kharagpur: India.
  14. R.N. Chaudhuri (2010). Waves and Oscillations, 2nd Edition, New Age International (P) Ltd., Publishers: New Delhi.

::. Sumber Bahan/Materi Belajar Lain .::

  1. D.D. Pant (2011). Lectures on Oscillations and Waves, Department of Physics, BITS Pilani: India.
  2. M.S. Santhanam. Kuliah: Waves and Oscillations, NPTEL-IISER Pune: India.
  3. Somnath Bharadwaj dan S. Pratik Khastgir. Kuliah: Osillation and Wave, Department of Physics and Meteorology, IIT Kharagpur India.
  4. S. Bharadwaj Kuliah: Physics I - Oscillations and Waves, NPTEL-IIT Kharagpur: India.
  5. Yen-Jie Lee (2016). Physics III: Vibrations and Waves, Open Learning, Massachusetts Institute of Technology.
  6. Michael Fowler. Kuliah: Physics 152: Oscillations and Waves, Department of Physics, University of Virginia.
  7. pwiki at Vanier College. Waves and Modern Physics ► klik disini.

::. Program Simulasi Gelombang .::

Berikut ini adalah simulasi tentang gelombang:

  1. Osilasi Harmonik
    • 1.1: Hubungan antara gerak harmonik dan gerak melingkar beraturan (The connection between harmonic motion and uniform circular motion). Untuk melihat simulasinya, silakan: klik disini.
    • 1.2: Multiplication in the complex plane (Perkalian pada bidang kompleks). Untuk melihat simulasinya, silakan: klik disini.
  2. Osilasi dan Resonansi Paksa
    • 2.1: A damped forced harmonic oscillator with one degree of freedom (Osilator harmonik paksa teredam dengan satu derajat kebebasan). Untuk melihat simulasinya, silakan: klik disini.
  3. Mode Normal
    • 3.1: Two coupled pendulums (Dua pendulum berpasangan). Untuk melihat simulasinya, silakan: klik disini.
  4. Simetri
    • 4.1: Beats in two coupled pendulums (Layangan pada dua pendulum berpasangan). Untuk melihat simulasinya, silakan: klik disini.
    • 4.2: Modes of the hacksaw oscillator (Mode osilator gergaji besi). Untuk melihat simulasinya, silakan: klik disini.
  5. Gelombang
    • 5.1: Standing waves in a system of coupled pendulums with fixed ends (Gelombang berdiri dalam sistem bandul berpasangan dengan ujung-ujungnya tetap). Untuk melihat simulasinya, silakan: klik disini.
    • 5.2: Standing waves on a beaded string with fixed ends (Gelombang berdiri pada tali manik-manik dengan ujung tetap). Untuk melihat simulasinya, silakan: klik disini.
    • 5.3: Standing waves on a beaded string with one free end (Gelombang berdiri dalam sistem bandul berpasangan dengan ujung-ujungnya tetap). Untuk melihat simulasinya, silakan: klik disini.
  6. Batas Kontinum dan Deret Fourier
    • 6.1: Mode normal string kontinu dengan ujung tetap, dengan k = nπ/L untuk n = 1 hingga ∞ (Normal modes of the continuous string with fixed ends, with k = nπ/L for n = 1 to ∞). Untuk melihat simulasinya, silakan: klik disini.
    • 6.2: Mode normal string kontinu dengan satu ujung tetap dan satu ujung bebas, dengan k = nπ/L ‐ π/2L untuk n = 1 hingga ∞ (Normal modes of the continuous string with one fixed end and one free end, with k = nπ/L ‐ π/2L for n = 1 to ∞). Untuk melihat simulasinya, silakan: klik disini.
    • 6.3: Deret Fourier untuk fungsi (6.19) (The Fourier series for the function of (6.19)). Untuk melihat simulasinya, silakan: klik disini.
    • 6.4: Memetik senar yang ideal (Plucking an ideal string). Untuk melihat simulasinya, silakan: klik disini.
    • 6.5: Program yang sama seperti 6-4, tetapi dengan input variabel (Same program as 6-4, but with variable inputs). Untuk melihat simulasinya, silakan: klik disini.
  7. Osilasi dan Bunyi Longitudinal
    • 7.1: Mode memanjang dari pegas kontinu dengan ujung tetap (Longitudinal modes of a continuous spring with fixed ends). Untuk melihat simulasinya, silakan: klik disini.
    • 7.2: Mode longitudinal pegas kontinu dengan satu ujung tetap dan satu ujung bebas (Longitudinal modes of a continuous spring with one fixed end and one free end). Untuk melihat simulasinya, silakan: klik disini.
  8. Gelombang Berjalan
    • 8.1: Gelombang berjalan dengan lingkaran yang bergerak sepanjang gelombang maksimum dengan kecepatan fase (A traveling wave with a circle moving along the maximum of the wave at the phase velocity). Untuk melihat simulasinya, silakan: klik disini.
    • 8.2: Gelombang berjalan yang dibangun dari dua gelombang berdiri (A traveling wave built out of two standing waves). Untuk melihat simulasinya, silakan: klik disini.
    • 8.3: Gelombang berjalan dengan redaman (A traveling wave with damping). Untuk melihat simulasinya, silakan: klik disini.
    • 8.4: Masalah osilasi paksa untuk string kontinu dengan redaman dan salah satu ujungnya tetap (A forced oscillation problem for a continuous string with damping and one end fixed). Untuk melihat simulasinya, silakan: klik disini.
    • 8.5: Masalah osilasi paksa untuk senar manik-manik dengan redaman dan salah satu ujungnya diperbaiki (A forced oscillation problem for a beaded string with damping and one end fixed). Untuk melihat simulasinya, silakan: klik disini.
    • 8.6: Pemutusan frekuensi tinggi dan rendah dalam masalah osilasi paksa (High- and low-frequency cut-offs in a forced oscillation problem). Untuk melihat simulasinya, silakan: klik disini.
  9. Batasan di Keabadian
    • 9.1: Melihat gelombang yang dipantulkan (Looking at reflected waves). Untuk melihat simulasinya, silakan: klik disini.
    • 9.2: Pemantulan dan transmisi dari suatu massa pada tali (Reflection and transmission from a mass on a string). Untuk melihat simulasinya, silakan: klik disini.
  10. Sinyal dan Analisis Fourier
    • 10.1: Pulsa berbentuk segitiga yang merambat pada tali yang diregangkan (A triangular pulse propagating on a stretched string). Untuk melihat simulasinya, silakan: klik disini.
    • 10.2: Kecepatan grup/jumlah dua kosinus) (Group velocity/sum of two cosines). Untuk melihat simulasinya, silakan: klik disini.
    • 10.3: Hamburan pulsa oleh batas antar daerah yang berbeda k (Scattering of a pulse by a boundary between regions of different k). Untuk melihat simulasinya, silakan: klik disini.
    • 10.4: Hamburan pulsa oleh suatu massa pada tali (Scattering of a pulse by a mass on a string). Untuk melihat simulasinya, silakan: klik disini.
  11. Gelombang Dua dan Tiga Dimensi
    • 11.1: Mode string manik dua dimensi (The modes of a two-dimensional beaded string). Untuk melihat simulasinya, silakan: klik disini.
    • 11.2: Hukum Snell tanpa refleksi (Snell’s law with no reflection). Untuk melihat simulasinya, silakan: klik disini.
    • 11.3: Air tumpah dalam wadah persegi panjang (Water sloshing in a rectangular container). Untuk melihat simulasinya, silakan: klik disini.
    • 11.4: Dua cairan yang tidak dapat bercampur tumpah (Two immiscible liquids sloshing). Untuk melihat simulasinya, silakan: klik disini.
  12. Polarisasi
    • 12.1: Polarisasi pada osilator harmonik dua dimensi, atau pada gelombang elektromagnetik (Polarization in the two-dimensional harmonic oscillator, or in an electromagnetic wave). Untuk melihat simulasinya, silakan: klik disini.
    • 12.2: Pengembaraan medan listrik pada cahaya tak terpolarisasi (The wandering of the electric field in unpolarized light). Untuk melihat simulasinya, silakan: klik disini.

::. Program Simulasi Gelombang Lainnya .::

  1. Pelangi/Rainbow (1) - Demonstrasi pembiasan cahaya merah dan biru pada tetesan hujan (Demonstration of red and blue light refracting in a raindrop). Untuk melihat simulasinya ► klik disini.
  2. Pelangi/Rainbow (2) - Visualisasi pelangi ganda dan pita gelap Alexander (Visualization of the double rainbow and Alexander’s dark band). Untuk melihat simulasinya ► klik disini.
  3. Air/Water - Gelombang air di lautan tanpa batas (Water waves in an infinite ocean). Untuk melihat simulasinya ► klik disini.
  4. Lensa/Lens - Pembiasan cahaya melalui lensa (Light refracting through a lens). Untuk melihat simulasinya ► klik disini.
  5. Sinar-X/X-ray - Demonstrasi sinar-x yang didifraksikan melalui kristal (A demonstration of x-rays diffracting through a crystal). Untuk melihat simulasinya ► klik disini.
  6. Purcell (1) - Medan listrik yang dihasilkan oleh partikel yang mulai bergerak (The electric field generated by a particle that starts moving). Untuk melihat simulasinya ► klik disini.
  7. Purcell (2) - Medan listrik yang dihasilkan oleh partikel yang berhenti bergerak (The electric field generated by a particle that stops moving). Untuk melihat simulasinya ► klik disini.
  8. Pegas Akselerometer - Menampilkan massa pada pegas yang dapat Anda kendalikan menggunakan akselerometer ponsel Anda (Displays a mass on a spring that you can control using your phone’s accelerometer). Untuk melihat simulasinya ► klik disini.
  9. The Physics Classroom - Vibrations and Waves ► klik disini.
  10. General Physics Animations by B.Surendranath, Hyderabad, India ► klik disini.
  11. Acoustics and Vibration Animations by Dr. Daniel A. Russell ► klik disini.
  12. Conceptual Physics - Vibrations and Waves ► klik disini.
  13. Physics at School (Physics Animations/Simulations) by RNDr. Vladimír Vaščák ► klik disini.
  14. oPhysics: Interactive Physics Simulations ► klik disini.
  15. PhET: Physics Interactive Simulations - University of Colorado - Wave on a String ► klik disini.
  16. JAVALAB: Science Simulations - Wave Simulation ► klik disini.
  17. Physics and Chemistry by a Clear Learning ► klik disini.
  18. UCSC Physics Demonstration Room by University of California ► klik disini.
  19. Focus on Physics: Waves ► klik disini.
  20. Math, Physics, and Engineering Applets | Oscillations and Waves ► klik disini.
  21. Khan Academy | Oscillations and Mechanical Waves ► klik disini.