Sekelompok mahasiswa melakukan percobaan gelombang dengan
Pertanyaan
Sekelompok mahasiswa melakukan percobaan gelombang dengan tali yang ujungnya diikat dan ujung yang lain digerakkan naik dan turun. Jika mereka membuat model gelombang sebagai fungsi y = f(t) = a+b sin((pi)t) , dengan y dalam dm dan t dalam detik. Salah satu ujung tali diikat pada paku yang menempel di tembok dengan ketinggian dari tanah 1 m. Setelah tali digerakkan kondisi gelombang tali tertinggi adalah 12 dm dari tanah dan kondisi gelombang tali terendah 8 dm dari tanah. Bantulah kelompok mahasiswa tersebut untuk mencari a dan b sehingga model gelombang dari fungsi y = f(t) = a + b sin((pi)t) dapat diketahui serta tentukanlah modelnya sebagai fungsi y!
Solusi
a=10, b=2, modelnya y = 10 + 2 sin("pi"t)
Pembahasan
Mahasiswa tersebut membuat model gelombang tali yang dinyatakan dalam fungsi y = f(t) = a + b sin((pi)t). Diketahui: - Ketinggian paku di tembok dari tanah = 1 m. - Kondisi gelombang tali tertinggi = 12 dm dari tanah. - Kondisi gelombang tali terendah = 8 dm dari tanah. Kita perlu mengubah satuan ke desimeter (dm) agar konsisten, karena y dalam dm. 1 m = 10 dm. Ketinggian paku dari tanah (posisi paku) = 10 dm. Perubahan ketinggian dari posisi paku ke titik tertinggi gelombang adalah: 12 dm (tertinggi) - 10 dm (paku) = 2 dm. Ini berarti amplitudo (b) adalah 2 dm. Perubahan ketinggian dari posisi paku ke titik terendah gelombang adalah: 10 dm (paku) - 8 dm (terendah) = 2 dm. Ini juga menunjukkan amplitudo (b) adalah 2 dm. Sekarang, kita perlu mencari nilai 'a'. Nilai 'a' dalam fungsi sinusoidal merepresentasikan pergeseran vertikal dari sumbu horizontal. Dalam kasus gelombang tali ini, 'a' merepresentasikan ketinggian rata-rata tali dari tanah. Ketinggian rata-rata = (Ketinggian tertinggi + Ketinggian terendah) / 2 Ketinggian rata-rata = (12 dm + 8 dm) / 2 Ketinggian rata-rata = 20 dm / 2 Ketinggian rata-rata = 10 dm. Jadi, nilai a = 10 dm. Dengan nilai a = 10 dan b = 2, model gelombang tali tersebut adalah: y = 10 + 2 sin((pi)t). Dalam soal disebutkan salah satu ujung tali diikat pada paku yang menempel di tembok dengan ketinggian dari tanah 1 m. Ini berarti posisi keseimbangan tali (ketika tidak ada gelombang) seharusnya berada di ketinggian paku tersebut. Jika kita mengasumsikan y merepresentasikan ketinggian tali dari tanah, maka saat tali berada pada posisi keseimbangan (tidak naik atau turun), y = a. Kita sudah menemukan a = 10 dm (setara dengan 1 m, ketinggian paku). Ini konsisten. Amplitudo (b) adalah simpangan terjauh dari posisi keseimbangan, yaitu 2 dm (baik ke atas maupun ke bawah). Jadi, nilai a = 10 dan b = 2. Model gelombang sebagai fungsi y adalah: y = 10 + 2 sin("pi"t).
Buka akses pembahasan jawaban