Awesome physics with Alina Iman Arif

CHAPTER 5 WAVES GELOMBANG 5.1 Basic waves Asas Gelombang There are two types of waves: Terdapat dua jenis gelombang iaitu:

Progressive waves Gelombang progresif

Stationary wave Gelombang pegun

the wave where the wave profile moves with time

gelombang di mana profil gelombang bergerak dengan masa

the wave in which the wave profile does not travel with time

gelombang di mana profil gelombang tidak merambat dengan masa

Example: Contoh: • Transverse waves

Gelombang melintang • Longitudinal waves.

Gelombang membujur

Example: Contoh: Resulting waves in musical instruments Gelombang yang terhasil di dalam alat-alat muzik

WAVE GELOMBANG

transferring energy from one location to another which is produced by an oscillating or vibration motion

memindahkan tenaga dari satu lokasi ke lokasi lain yang dihasilkan oleh gerakan berayun atau getaran TRANSVERSE WAVE

Gelombang melintang LONGITUDINAL WAVE

Gelombang membujur Pattern of

wave produced

Bentuk gelombang

yang dihasilkan

Direction of vibration

Arah gerakan

The vibration of the particle in the medium is perpendicular to the direction of the propagation of the wave Getaran zarah dalam medium yang berserenjang (900) dengan arah perambatan gelombang

The vibration of the particle in the medium is parallel to the direction of the propagation of the wave Getaran zarah dalam medium yang selari dengan arah perambatan gelombang

Example Contoh

Water wave, Light wave and Electromagnetic wave Gelombang air, gelombang cahaya dan gelombang elektromagnet

Sound wave *need a medium (air, liquid, solid) to propagate Gelombang bunyi *memerlukan medium (udara, cecair dan pepejal) untuk merambat

Wavelength Panjang

gelombang

Distance between two successive crest or trough Jarak di antara dua puncak atau palung yang berturut-turut.

Distance between two successive compression or rarefaction Jarak di antara dua mampatan atau regangan yang berturut-turut.

Awesome physics with Alina Iman Arif

Physical quantity

Kuantiti Fizik

Meaning Maksud

SI unit Unit SI

Symbol Simbol

Amplitude

Amplitud

The maximum displacement from its equilibrium position. Anjakan/Sesaran maksimum dari kedudukan keseimbangan. Amplitude relates to loudness in sound and brightness in light. Amplitud berkaitan dengan kekuatan dalam bunyi dan kecerahan dalam cahaya.

meter a

Period Tempoh

The time taken for an oscillation to complete one cycle. Masa yang diambil untuk satu ayunan untuk melengkapkan satu kitaran.

Second Saat T

Frequency Frekuensi

The number of waves produced in one second. Bilangan gelombang yang dihasilkan dalam satu saat.

Hertz f

Wavelength Panjang

gelombang

The distance between two successive crests or two successive troughs. Jarak di antara dua puncak berturut-turut atau dua palung berturut-turut.

The distance between two successive compressions or two successive rarefactions in a sound wave. Jarak antara dua mampatan yang berturut-turut atau dua regangan berturut-turut dalam gelombang bunyi.

Meter

1Tf

=

1fT

=

l

Awesome physics with Alina Iman Arif

The speed of a wave is the measurement of how fast a crest is moving from a fixed point. SI unit is ms-1. Kelajuan gelombang adalah ukuran berapa cepat puncak yang bergerak dari satu titik tetap. Unit SI adalah ms-1.

The relationship between speed, wavelength and frequency: Hubungan antara kelajuan, panjang gelombang dan frekuensi:

Displacement-distance graph Graf Sesaran-jarak

Displacement-time graph Graf Sesaran-Masa

To find frequency, Untuk mencari frekuens,

lv = f

1fT

=

Awesome physics with Alina Iman Arif

5.2 Damping dan Resonance Pelembapan dan Resonans

Damping Pelembapan

The decrease in the amplitude of an oscillating system when its energy is drained out as heat energy. The amplitude of an oscillating system will gradually decrease and become zero when the oscillation stops. Penurunan dalam amplitud sistem berayun apabila tenaganya dialirkan sebagai tenaga haba. Amplitud sistem berayun akan beransur-ansur berkurangan dan menjadi sifar apabila ayunan berhenti.

Resonance Resonans

Resonance occurs when a system is made to oscillate at a frequency equivalent to its natural frequency by an external force. The resonating system oscillates at its maximum amplitude. Resonans berlaku apabila sistem yang dibuat untuk berayun pada frekuensi yang bersamaan dengan frekuensi semula jadi oleh kuasa luar. Sistem bergema berayun pada amplitud maksimum.

Resonance happens when, Resonans berlaku apabila,

Driver frequency = Natural frequency

Frekuensi pemandu = Frekuensi Asli

Same length means same natural frequency Panjang yang sama bermakna frekuensi semula jadi yang sama

Awesome physics with Alina Iman Arif

5.3 Reflection of waves Pantulan Gelombang

Characteristics of the reflection of waves: Ciri-ciri pantulan gelombang:

Physical Quantity Kuantiti Fizik

Incidence wave Gelombang tuju

Reflected wave Gelombang pantulan

Frequency Frekuensi

Unchanged (come from the same source; water wave) Tidak berubah (datang dari sumber yang sama; gelombang

air) Speed Laju

Unchanged Tidak berubah

Wavelength Panjang gelombang

Unchanged Tidak berubah

Direction of Propagation Arah rambatan

Changed Berubah

Awesome physics with Alina Iman Arif

5.4 Refraction of waves Pembiasan Gelombang

Characteristics of the refraction of waves: Ciri-ciri pembiasan gelombang:

Physical Quantity Kuantiti Fizik

Shallow area Kawasan cetek

Deep area Kawasan dalam

Frequency Frekuensi

Unchanged (come from the same source; water wave) Tidak berubah (datang dari sumber yang sama; gelombang air)

Velocity Halaju

Decrease Berkurang

Increase Bertambah

Wavelength Panjang gelombang

Decrease Berkurang

Increase Bertambah

Direction of Propagation

Arah rambatan

Bends towards the normal line Membengkok ke arah normal

Bends away the normal line Membengkok menjauhi normal

Awesome physics with Alina Iman Arif

5.5 Diffraction of waves Pembelauan Gelombang • Spreading out of waves after passing through a gap or around an obstacles.

Penyebaran gelombang selepas melalui suatu celah atau sekitar halangan.

• Amplitude of diffracted waves decrease because the energy is dispersed to a larger area. Amplitud gelombang dibelaukan berkurangan kerana tenaga tersebar ke kawasan yang lebih besar.

Characteristics of the diffraction of waves: Ciri-ciri pembelauan gelombang:

Physical Quantity Kuantiti Fizik

Condition (diffracted waves) Keadaan (gelombang dibelaukan)

Frequency Frekuensi

Unchanged (come from the same source; water wave) Tidak berubah (datang dari sumber yang sama; gelombang air)

Speed Laju

Unchanged Tidak berubah

Wavelength Panjang gelombang

Unchanged Tidak berubah

Amplitude (Energy) Amplitud (Tenaga)

Decrease Berkurang

Awesome physics with Alina Iman Arif

5.6 Interference of waves Interferens Gelombang

Experiment to study the interference of water wave. Eksperimen untuk mengkaji Interferens gelombang air.

𝜆 = wavelength of water wave Panjang gelombang air a = distance between two dippers jarak di antara dua penggetar x = distance between two consecutive antinodal line or nodal line jarak berturutan di antara garis antinod dan garis nod D = distance between dippers and screen Jarak di antara penggetar dan skrin

axD

l =

Awesome physics with Alina Iman Arif

5.6 Electromagnetic waves Gelombang Elektromagnet

The electric and magnetic field vibrate perpendicular to each other and to the direction of propagation. Medan elektrik dan magnet bergetar serenjang antara satu sama lain dengan arah perambatan.

TYPE OF EM WAVE JENIS GELOMBANG ELEKTROMAGNET

SOURCE SUMBER

APPLICATION APLIKASI

Radio waves Gelombang Radio l = 10-1 - 105 m

Electrical oscillating circuit Litar pemancar elektrik

- Telecommunications Telekomunikasi

- Broadcasting : tv and radio transmission Menghantar maklumat radio dan televisyen

Microwave Gelombang Mikro l = 10-3 – 10-1 m

Oscillating electrical charge in a microwave transmitter Pemancar gelombang mikro

- Satellite transmissions komunikasi satelit

- Radar Digunakan dalam radar

- Cooking pemasakan makanan dengan ketuhar gelombang mikro

Infrared Sinar Inframerah l = 10-6 – 10-3 m

Hot bodies, the sun and fires Jasad panas dan sinaran matahari

- Night vision Penglihatan malam

- Thermal imaging and physiotherapy lampu inframerah digunakan dalam fisioterapi

- Remote controls Alat kawalan

Visible light Cahaya nampak l = 10-7 m

The sun, hot objects, light bulbs, fluorescent tubes Api, jasad panas yang membara, tiub nyahcas dan sinaran matahari

- Sight Penglihatan

- Photosynthesis in plants proses fotosintesis

- Photography Fotografi

Ultraviolet radiation Sinar Ultraungu l = 10-9 – 10-7 m

Very hot objects, the sun, mercury vapor lamps Tiub discas dan jasad yang sangat panas

- Identification of counterfeit notes Untuk mengesan wang kertas palsu

- Sentrilisation to destroy germs untuk pensterilan

X-ray Sinar- X l = 10-11 – 10-9 m

x-ray tubes Tiub sinar-X

- Radiotherapy Radioterapi

- Detection of cracks in building structures Mencari retakan dalam paip logam

Gamma rays Sinar Gamma l = 10-14 – 10-10 m

Radioactive subtances Bahan radioaktif

- Cancer treatment Merawat kanser

- Sterilisation of equipment Pensterilan

- Pest control in agriculture Kawalan perosak dalam pertanian