Menyelesaikan Masalah Melibatkan Tekanan, Suhu dan Isi Padu Suatu Gas BerjisimTetap dengan Menggunakan Rumus dari Hukum-hukum Gas Contoh 1 Gambar foto 4.8 menunjukkan sebuah picagari dengan muncungnya ditutup. Udara di dalam picagari itu mempunyai isi padu awal 7.5 cm3 dan tekanan 105 kPa. Udara itu dimampatkan kepada isi padu 2.5 cm3. Berapakah tekanan udara termampat di dalam picagari itu?Penyelesaian: 34241 321 34241 P1 = 105 kPa udara termampat Gambar foto 4.8Langkah  P2 = tekananSenaraikan maklumat yang V1 = 7.5 cm3diberi dengan simbol. V2 = 2.5 cm3Langkah 2Kenal pasti dan tulis rumus P1V1 = P2V2yang digunakan.Langkah 3 105 × 7.5 = P120×5 2.5Buat gantian numerikal ke dalam P2 = × 7.5rumus dan lakukan penghitungan. 2.5 = 315 kPaContoh 2Udara dengan isi padu 0.24 m3 di dalam sebuah silinder yang boleh mengembangdipanaskan daripada suhu 27oC kepada 77oC pada tekanan malar. Berapakah isi paduudara itu pada suhu 77oC?Penyelesaian:V1 = 0.24 m3 udara V1 = V2V2 = Isi padu akhir T1 T2T1 = (27 + 273) = 300 K 03.0204 = V2 = (77 + 273) 350T2 = 350 K 0.24 × 350 V2 = 300 = 0.28 m3162 4.4.5

Bab 4 HabaContoh 3Tekanan dan suhu awal bagi udara di dalam tayar sebuah kereta masing-masing ialah 210 kPadan 25°C. Selepas suatu perjalanan, tekanan udara di dalam tayar itu ialah 240 kPa.Hitungkan suhu udara di dalam tayar itu dalam °C.Penyelesaian:Anggap isi padu tayar tidak berubah. Hukum Gay-Lussac digunakan.PP21 = 210 kPa P1 = P2 = 240 kPa T1 T2 T1 == 25°C + 273 229180 = 240 298 K T2 = 2T420 × 298T2 = Suhu akhir udara 210 = 340.6 K Suhu akhir udara = 340.6 – 273 = 67.6°CLatihan Formatif 4.4 1. Nyatakan kuantiti fizik yang malar dalam hukum Boyle, hukum Charles dan hukum Gay-Lussac. 2. Sebuah picagari mengandungi 50 cm3 udara pada tekanan 110 kPa. Hujung picagari itu ditutup dan ombohnya ditolak dengan perlahan sehingga isi padu udara menjadi 20 cm3. Berapakah tekanan udara termampat di dalam picagari itu? 3. Satu gelembung udara yang terperangkap di bawah sehelai daun di dalam sebuah tasik mempunyai isi padu 1.60 cm3 pada suhu 38°C. Hitungkan isi padu gelembung jika suhu air di dalam tasik turun kepada 26°C. 4. Tekanan di dalam sebuah silinder gas ialah 175 kPa pada suhu 27°C. Haba daripada sebuah relau yang berhampiran menyebabkan tekanan gas bertambah kepada 300 kPa. Berapakah suhu gas di dalam silinder itu? 5. Rajah 4.35 menunjukkan susunan radas untuk 80 90 100 110 Termometermengkaji hubungan antara tekanan dengan suhu 50 60 70 Tiubbagi udara di dalam sebuah kelalang dasar bulat. getah(a) Kenal pasti empat aspek dalam susunan Kelalang 10 20 30 40 Air Tolok dasar bulat Kasa tekanan radas ini yang boleh menjejaskan kejituan –10 0 dawai Ais Tungku kaki tiga keputusan eksperimen ini. Kaki Rajah 4.35(b) Cadangkan pengubahsuaian yang perlu retort dilakukan untuk membaiki kelemahan Penunu yang dikenal pasti. Bunsen4.4.5 163

164 Haba Keseimbangan Terma Muatan Haba Tentu Haba Pendam Tentu Hukum Gas Keseimbangan Menentu ukur sebuah Haba pendam Haba pendam Hubungan Hubungan terma dalam termometer cecair dalam tentu pelakuran tentu pengewapan antara tekanan antara tekanan kehidupan harian kaca menggunakan dua dengan isi padu dengan suhu takat tetap Q = ml bagi suatu gas bagi suatu gas Q Pemanasan c = m∆θ elektrik Pt = ml Hukum Boyle Hukum Gay- Memanaskan Takat Takat P1V1 = P2V2 Lussac objek lebur ais, didih air, P1 P2 0°C 100°C T1 = T2 Menyejukkan Hubungan objek antara isi padu dengan suhu Aplikasi dalam Aplikasi dalam bagi suatu gas • Kehidupan harian kehidupan • Kejuruteraan bahan • Sistem penyejukan • Fenomena alam dalam peti sejuk • Penyejatan peluh Hukum Charles • Pengukusan makanan http://bit. V1 V2 ly/2FQyUbd T1 = T2

Bab 4 Haba REFLEKSI KENDIRI 1. Perkara baharu yang saya pelajari dalam bab haba ialah ✎ . 2. Perkara paling menarik yang saya pelajari dalam bab haba ialah ✎ . 3. Perkara yang saya masih kurang fahami atau kuasai ialah ✎ . 4. Prestasi anda dalam bab ini.Kurang 12345 Sangat Muat turun dan cetakbaik baik Refleksi Kendiri Bab 4 5. Saya perlu ✎ untuk meningkatkan prestasi saya http://bit.dalam bab ini. ly/2QNfBBpPenilaian Prestasi 1. Gambar foto 1 menunjukkan sebuah mesin penyuntik stim yang boleh menyalurkan stim ke dalam air di dalam gelas. (a) Apakah maksud haba pendam? (b) Terangkan bagaimana air di dalam gelas dipanaskan oleh stim yang disuntik ke dalamnya. (c) Apakah kelebihan pemanasan air melalui kaedah suntikan stim? 2. Tandakan (✓) bagi situasi yang menunjukkan keseimbangan terma. Gambar foto 1 Situasi Tandakan (✓)(a) Satu objek panas dan satu objek sejuk diletakkan bersebelahan.(b) Satu objek dipanaskan oleh sumber api berhampiran.(c) Dua objek pada suhu yang sama dan bersentuhan supaya haba dapat dipindahkan antara satu sama lain tetapi tiada pemindahan haba bersih berlaku.(d) Dua objek pada suhu yang sama tetapi dipisahkan oleh satu penghalang haba. 165

3. Bongkah A mempunyai nilai muatan haba tentu yang tinggi dan bongkah B mempunyai nilai muatan haba tentu yang rendah. Jika kedua-dua bongkah mempunyai jisim yang sama, (a) bongkah yang manakah memerlukan lebih banyak tenaga untuk kenaikan suhu sebanyak 10°C? (b) bongkah yang manakah lebih cepat menjadi panas sekiranya dibekalkan dengan haba yang sama? Terangkan jawapan anda. 4. (a) Definisikan haba pendam tentu. (b) Jisim seketul ais yang sedang melebur berkurang sebanyak 0.68 kg. Berapakah kuantiti haba yang telah diserap daripada persekitaran oleh ketulan ais itu? [Haba pendam tentu pelakuran ais = 3.34 × 105 J kg–1] 5. (a) Apakah maksud haba pendam tentu pengewapan? (b) Rajah 1 menunjukkan graf jisim air, m melawan masa, t apabila air di dalam sebuah bikar dipanaskan oleh pemanas elektrik dengan kuasa 1 800 W. Pada masa, t = 360 s, air itu mula mendidih. Hitungkan: Jisim, m / g 480 200 0 360 710 Masa, t / s Rajah 1 (i) jisim air yang mendidih menjadi stim dari t = 360 s hingga t = 710 s. (ii) haba pendam tentu pengewapan air. 6. Sebentuk cincin emas berjisim 5.5 g mengalami peningkatan suhu dari 36°C hingga 39°C. Berapakah tenaga haba yang telah diserap oleh cincin tersebut? [Diberi nilai muatan haba tentu emas ialah 300 J kg–1 °C–1] 7. Gambar foto 2 menunjukkan label kuasa bagi sebuah Gambar foto 2 cerek elektrik. (a) Berapakah kuasa maksimum cerek elektrik itu? (b) Hitungkan masa yang diambil oleh cerek itu untuk mengubah 0.5 kg air yang mendidih pada suhu 100°C kepada stim pada suhu 100°C apabila cerek tersebut beroperasi pada kuasa maksimum. [Haba pendam tentu pengewapan air = 2.26 × 106 J kg–1] (c) Apakah andaian yang dibuat dalam perhitungan anda di 7(b)?166

Bab 4 Haba 8. Udara di dalam tayar sebuah kereta lumba mempunyai tekanan 220 kPa pada suhu awal 27°C. Selepas suatu perlumbaan, suhu udara itu meningkat kepada 87oC. (a) Hitungkan tekanan udara di dalam tayar selepas perlumbaan. (b) Apakah andaian yang anda buat di 8(a)? 9. Satu gelembung udara terperangkap di bawah sehelai daun yang terapung di permukaan air sebuah tasik. Isi padu gelembung udara ialah 3.6 cm3 apabila suhu ialah 20°C. (a) Berapakah isi padu udara yang terperangkap apabila suhu air telah meningkat kepada 38°C? (b) Nyatakan tiga andaian yang perlu dibuat dalam penghitungan di 9(a). 10. Rajah 2 menunjukkan ketulan ais sedang dipanaskan oleh pemanas rendam 500 W selama 80 saat. Ketulan ais yang melebur dikumpulkan di dalam sebuah bikar. [Haba pendam tentu pelakuran ais ialah 3.34 × 105 J kg–1]Bekalan kuasa Pemanas rendam 4 6 4 6 Ais Corong 8 8 turas 2 2 Bikar0 10 0 10 Air Kaki retort Rajah 2 (a) Apakah yang dimaksudkan dengan haba pendam tentu pelakuran? (b) Mengapakah suhu tidak berubah apabila ketulan ais berubah menjadi cecair? (c) Hitungkan: (i) tenaga yang diserap oleh ketulan ais. (ii) jisim ketulan ais yang sudah melebur. (d) Apakah andaian yang dibuat dalam penghitungan anda di 10(c)? 11. Sebuah cerek elektrik diisi dengan 500 g air pada suhu 30°C. Kuasa elemen pemanas cerek ialah 0.8 kW. Anggap bahawa semua haba dari elemen pemanas dipindahkan ke air. [Diberi nilai muatan haba tentu air ialah 4 200 J kg–1 °C–1.] (a) Hitungkan: (i) tenaga haba yang diperlukan untuk menaikkan suhu air kepada 100°C. (ii) masa yang diambil oleh cerek untuk memanaskan air kepada suhu 100°C. (b) Mengapakah pemegang cerek diperbuat daripada plastik? (c) Mengapakah elemen pemanas cerek diperbuat daripada logam? (d) Elemen pemanas cerek diletakkan di dasar cerek. Terangkan sebab. 167

12. Satu bahan mempunyai jisim 250 g. Bahan tersebut kehilangan 5 625 J haba apabila disejukkan sehingga mencapai penurunan suhu sebanyak 25°C. (a) Hitungkan muatan haba tentu bahan tersebut. Kenal pasti bahan tersebut berdasarkan Jadual 4.2 yang telah dilengkapkan di halaman 128. (b) Jelaskan kegunaan bahan tersebut berdasarkan muatan haba tentunya. 13. Gambar foto 3 menunjukkan sebuah bekas pengukus. Amin mendapat permintaan daripada sebuah pasar raya untuk membekalkan 400 biji pau pada setiap hari. Cadang dan terangkan reka bentuk bekas pengukus yang diperlukan oleh Amin dari segi ketahanan dan keupayaan mengukus pau dalam jumlah yang banyak dalam masa yang singkat. Gambar foto 3 Sudut Pengayaan 14. Khairi memesan secawan air kopi susu panas di sebuah restoran. Beliau mendapati air kopi susu yang disediakan terlalu panas. Gambar foto 4 menunjukkan dua cara yang dicadangkan untuk menyejukkan air kopi susu tersebut. Ais Ais Cara A Cara B Gambar foto 4 (a) Bincangkan kesesuaian antara cara A dengan B untuk menyejukkan air kopi susu di dalam cawan. (b) Nyatakan pilihan anda. Berikan sebab bagi pilihan anda. 168

5.1 Asas GelombangGelombangApabila membaca perkataan gelombang, apakah contoh gelombang yang anda fikirkan? Gambarfoto 5.1 dan 5.2 menunjukkan dua contoh gelombang. Bagaimanakah gelombang terhasil?Gambar foto 5.1 Belulang kompang yang dipalu Gambar foto 5.2 Objek yang terjatuh ke permukaanmenghasilkan gelombang bunyi air menghasilkan gelombang airAktiviti 5.1Tujuan: Mengkaji penghasilan gelombang oleh satu sistem ayunan dan satu sistem getaranRadas: Spring, kaki retort, ladung, talam air, tala bunyi, bola pingpong dan penukulBahan: Air, benang dan pita selofanArahan: Kaki retort A Ayunan ladung di hujung spring Spring Ladung besi1. Susun radas seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 5.1. Talam air2. Laraskan ketinggian spring supaya ladung tergantung Rajah 5.1 berhampiran permukaan air tanpa menyentuh permukaan air.3. Tarik ladung ke bawah sehingga menyentuh permukaan air dan lepaskannya.4. Perhatikan ayunan ladung dan keadaan permukaan air.B Getaran tala bunyi1. Apitkan tala bunyi pada pengapit kaki retort.2. Ketuk lengan tala bunyi dan dengar bunyi yang terhasil. Benang3. Sentuh bola pingpong pada lengan tala bunyi sepertiyang ditunjukkan dalam Rajah 5.2. Bola pingpong4. Perhatikan gerakan bola pingpong itu. Tala bunyiPerbincangan:1. Huraikan gerakan ladung setelah ladung itu ditarik Kaki retort dan dilepaskan.2. Apakah yang terbentuk pada permukaan air di dalam Rajah 5.2 talam?3. Huraikan gerakan bola pingpong apabila disentuh pada tala bunyi yang sedangmengeluarkan bunyi.4. Hubung kaitkan getaran bola pingpong dengan bunyi yang anda dengar.172 5.1.1

Gelombang dapat dihasilkan apabila satu sistem berayun atau Bab 5 Gelombangbergetar di dalam suatu medium. Contohnya, ayunan ladung besidi atas permukaan air menghasilkan gelombang air. Mexican wave http://bit. Getaran tala bunyi dalam udara pula menghasilkan gelombangbunyi. Getaran dan ayunan ialah gerakan ulang-alik pada ly/2CPQNDMkedudukan keseimbangan mengikut satu lintasan yang tertutup.Adakah gelombang memindahkan tenaga Cuba hasilkan gerakandan jirim? Mexican wave di dalam kelas bersama rakan-rakan. Bincangkan ciri-ciri gelombang yang dapat anda kenal pasti dalam gerakan ini.Aktiviti 5.2Tujuan: Menjana idea gelombang memindahkan tenaga tanpa memindahkan jirimBahan: Spring slinki dan rebenArahan: Hujung A yang Spring Hujung B slinki yang tetap1. Ikat reben pada spring slinki seperti digerakkan Reben Meja dalam Rajah 5.3. Rajah 5.32. Hujung A dan hujung B spring slinki dipegang oleh dua orang murid yang berlainan.3. Gerakkan hujung A spring slinki dari sisi ke sisi secara mengufuk.4. Perhatikan gerakan gelombang sepanjang spring slinki dan gerakan reben.Perbincangan:1. Apakah yang dirasai oleh tangan murid di hujung B setelah hujung A spring slinki digerakkan dari sisi ke sisi secara mengufuk?2. Apakah arah pemindahan tenaga sepanjang spring slinki itu?3. Huraikan pergerakan reben yang diikat pada spring slinki. Melalui Aktiviti 5.2, kita dapat membuat kesimpulan bahawa gelombang dihasilkan apabilasuatu medium digetarkan di satu tempat yang tertentu. Perambatan gelombang memindahkantenaga dari satu tempat ke tempat yang lain tanpa pemindahan jirim medium seperti yangditunjukkan dalam Rajah 5.4 di halaman 174.5.1.1 173

Arah pemindahan tenaga Gerakan gelombang dari hujung A ke hujung B telah memindahkan tenaga dari A ke B. Gerakan rebenA Reben B Reben cuma bergetar sekitar satu kedudukan yang tetap. Reben itu tidak bergerak dalam arah tenaga dipindahkan oleh gelombang.Rajah 5.4 Gelombang memindahkan tenagaJenis Gelombang Profil gelombang bergerak ke kananRajah 5.5 menunjukkan rupa bentuk spring slinki Arah perambatanpada lima ketika yang berturut-turut selepas hujung A Hujung Bdigerakkan seperti dalam Aktiviti 5.2. Rupa bentukspring slinki semasa gelombang merambat melaluinya t1dikenali sebagai profil gelombang. Hujung A t2Gelombang boleh dikelaskan dari aspek perambatanprofil gelombang. Profil gelombang dalam Rajah 5.5merambat dengan masa sepanjang arah perambatan t3gelombang. Gelombang ini dikenali sebagaigelombang progresif. t4Gambar foto 5.3 menunjukkan contoh gelombangprogresif yang dihasilkan oleh getaran seekor anak itik t5di permukaan air. Profil gelombang merambat keluardalam semua arah. Rajah 5.5 Profil gelombang pada lima ketika yang berturut-turut Video gelombang progresif di atas permukaan air  http://bit. ly/2FXZi30 Gambar foto 5.3 Gelombang progresif di atas permukaan air Gelombang melintang dan Gelombang progresif boleh merambat melalui suatu gelombang membujurmedium sebagai gelombang melintang atau gelombangmembujur. Imbas QR code untuk memerhatikan gelombang  http://bit.melintang dan gelombang membujur. ly/2RQb1rj 174 5.1.1 5.1.2

Bab 5 Gelombang Rajah 5.6 menunjukkan profil gelombang pada lima ketika yang berturut-turut bagisebahagian daripada seutas tali gitar yang dipetik.Profil gelombang tidak merambat Gelombang pegun dihasilkan t1 apabila dua gelombang t2 progresif yang serupa dan bergerak dalam arah yang t3 bertentangan bertembung dengan satu sama lain. t4 t5Rajah 5.6 Profil gelombang pada lima ketika yang berturut-turut Gelombang yang dihasilkan sepanjang tali gitar yang dipetik Profil gelombang pegunialah satu contoh gelombang pegun. Gelombang pegun ialahgelombang apabila profil gelombang tidak merambat dengan  http://bit.masa. Anda boleh imbas QR code yang diberikan di sebelah untuk ly/2UlRQmmmemerhatikan profil gelombang pegun. Gelombang pegun jugadihasilkan oleh alat muzik seperti ukulele, seruling dan gendangapabila alat-alat ini dimainkan. Gelombang juga boleh dikelaskan kepada gelombang mekanik dan gelombang elektromagnet.Rajah 5.7 menunjukkan ciri-ciri gelombang mekanik dan gelombang elektromagnet.Gelombang mekanik Gelombang elektromagnet• Memerlukan medium untuk memindahkan • Tidak memerlukan medium untuk tenaga dari satu titik ke titik yang lain memindahkan tenaga• Terdiri daripada getaran zarah-zarah medium • Terdiri daripada ayunan medan elektrik dan• Gelombang air, gelombang bunyi dan medan magnet yang berserenjang antara satu gelombang seismik di atas permukaan Bumi sama lain ialah contoh gelombang mekanik. • Gelombang radio, gelombang cahaya dan sinar gama ialah contoh gelombang elektromagnet. Rajah 5.7 Ciri-ciri gelombang mekanik dan gelombang elektromagnet5.1.2 175

Perbandingan antara Gelombang Melintang dengan Gelombang MembujurAda dua jenis gelombang progresif, iaitu gelombang melintang dan gelombang membujur.Apakah persamaan dan perbezaan antara kedua-dua gelombang ini? Aktiviti 5.3Tujuan: Membandingkan gelombang melintang dan gelombang membujurBahan: Spring slinki dan rebenA Gelombang melintangArahan: Hujung P yang Spring Hujung Q slinki yang tetap1. Ikat dua utas reben pendek pada digerakkan Reben Meja spring slinki. Rajah 5.82. Hujung P dan hujung Q spring slinki dipegang oleh dua orang murid yang berlainan.3. Gerakkan hujung P ke kiri dan ke kanan secara berulang sehingga membentuk satu corak gelombang seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 5.8.4. Perhatikan perambatan gelombang sepanjang spring slinki dan gerakan reben.5. Lukiskan profil gelombang yang terhasil dan tandakan arah perambatannya.6. Tandakan arah gerakan reben yang diikat pada spring slinki.Perbincangan:Bandingkan arah perambatan gelombang dan arah gerakan reben-reben yang diikat padaspring slinki.B Gelombang membujurArahan:1. Ulangi aktiviti A dengan menggerakkan Hujung P yang Meja Spring Hujung Q hujung spring slinki ke depan dan ke digerakkan Reben slinki yang tetap belakang secara berulang sehingga membentuk gelombang seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 5.9.2. Perhatikan perambatan gelombang sepanjang spring slinki dan gerakan kedua-dua reben.3. Lakarkan rupa bentuk sepanjang spring Rajah 5.9 slinki dan tandakan arah perambatan.4. Tandakan arah gerakan reben-reben yang diikat pada spring slinki.Perbincangan:Bandingkan arah perambatan gelombang dan arah gerakan reben.176 5.1.3

Gelombang melintang Bab 5 Gelombang• Zarah-zarah medium bergetar pada arah yang berserenjang Gempa bumi menghasilkan dengan arah perambatan gelombang. gelombang-P dan gelombang-S. Gelombang-S ialah gelombang• Terdiri daripada puncak dan lembangan yang berturutan melintang dan gelombang-P ialah gelombang membujur.Puncak Lembangan Kedua-dua gelombang ini mempunyai laju yang berbeza.Puncak Arah perambatan Analisis perbezaan masa antara kedua-dua gelombang Arah getaran ini membantu menentukan zarah pusat gemipNa bFumOi. Lembangan KERJAYA Rajah 5.10 Gelombang melintang iNFO• Gelombang radio, gelombang cahaya dan gelombang air KERJAYA merupakan contoh gelombang melintang. Ahli seismologi mengkaji, meramal dan melaporkan kejadian gempa bumi.Gelombang membujur• Zarah-zarah medium bergetar pada arah yang selari dengan arah perambatan gelombang.• Terdiri daripada bahagian mampatan dan renggangan yang berturutan.Arah getaran zarah Mampatan Renggangan Mampatan Arah perambatanRenggangan Mampatan Renggangan Mampatan Renggangan Rajah 5.11 Gelombang membujur• Gelombang bunyi merupakan satu contoh gelombang membujur.5.1.3 177

Ciri-ciri GelombangRajah 5.12 menunjukkan profil gelombang air di sebuah kolam. Apakah perubahan yang andadapat perhatikan semasa gelombang itu merambat merentasi permukaan air? Arah perambatan Perubahan profil gelombang http://bit. ly/2WmU0Hw Rajah 5.12 Profil gelombang air Untuk menjawab soalan ini, anda perlu mengetahui definisi istilah yang berkaitandengan gelombang.Jadual 5.1 Definisi istilah berkaitan dengan gelombangIstilah DefinisiAmplitud, A Sesaran maksimum suatu zarah dari • Kedudukan keseimbanganTempoh, T kedudukan keseimbangan ialah kedudukan asal Masa yang diambil oleh suatu zarah untukFrekuensi, f membuat satu ayunan lengkap atau untuk zarah sebelum suatu menghasilkan satu gelombang oleh suatu sistem berayun.Panjang sumber gelombanggelombang, λ Bilangan ayunan lengkap yang dilakukan oleh • Bagi gelombang dengan suatu zarah atau bilangan gelombang yang frekuensi, f : dihasilkan oleh suatu sumber gelombang dalam satu saat f = —T1 Jarak di antara dua titik sefasa yang berturutan • Sesaran ialah jarak suatu zarah dari kedudukan keseimbangan.Laju gelombang, v Jarak yang dilalui sesaat oleh profil gelombang Jalankan Aktiviti 5.4 untuk menerangkan definisi istilah berkaitan dengan gelombangdengan cara yang lebih mudah difahami.Aktiviti 5.4 KMK KIAKTujuan: Mendefinisikan istilah berkaitan dengan gelombang EduwebTV: GelombangArahan:  http://bit.1. Jalankan aktiviti ini secara berkumpulan. ly/2mcg86n2. Imbas QR code dan tonton video tentang gelombang.3. Cari maklumat daripada laman sesawang yang menerangkan definisi istilah berkaitan dengan gelombang.4. Persembahkan hasil carian anda dalam bentuk persembahan multimedia yang menarik.178 5.1.4

Bab 5 Gelombang Rajah 5.13 mengilustrasikan amplitud, titik-titik sefasa dan panjang gelombang bagigelombang melintang. Cuba anda mengenal pasti beberapa jarak lain yang bersamaan denganpanjang gelombang.X1 X2 λ X3 X4 Titik-titik yang sefasa:A Y1 Y2 X1, X2, X3 dan X4 Z1 Z2 λ Y3 Y1, Y2 dan Y3 Kedudukan Z1, Z2 dan Z3 keseimbangan Z3 Rajah 5.13 Gelombang melintang Rajah 5.14 pula menunjukkan titik-titik sefasa dan panjang gelombang bagi gelombangmembujur. Berdasarkan Rajah 5.14, bolehkah anda mendefinisi panjang gelombang dalamsebutan mampatan atau renggangan? λλ Titik-titik yang sefasa:P1 Q1 P2 Q2 P3 Q3 P4 P1, P2, P3 dan P4 Q1, Q2 dan Q3Mampatan Renggangan Mampatan Renggangan Mampatan Renggangan Mampatan Rajah 5.14 Gelombang membujur Rajah 5.15 menunjukkan profil suatu gelombang Arah perambatanmelintang pada suatu ketika dan profil gelombang Profil gelombang pada suatu ketikatersebut selepas masa yang sama dengan tempoh, Tgelombang itu. Dalam masa, t = T, profil gelombangmerambat melalui jarak yang sama dengan panjanggelombang, λ.Daripada rumus, laju = jarak dilalui masa yang diambil λ Laju T1 Tgelombang, v = = λ λFrekuensi gelombang, f = 1 Profil gelombang selepas masa, t = T T Rajah 5.15 Profil suatu gelombangJadi, laju gelombang, v = fλ5.1.4 179

Melakar dan Mentafsir Graf GelombangRajah 5.16 menunjukkan profil suatu gelombang pada satu ketika yang tertentu. Arah perambatan Kedudukan keseimbanganSumbergelombang Rajah 5.16 Profil gelombang melintang Simulasi profil gelombang Zarah-zarah sepanjang gelombang itu berayun ke atas danke bawah sekitar kedudukan keseimbangan. Imbas QR code yang http://bit.diberi untuk memerhati perubahan sesaran zarah-zarah tersebut. ly/2YmePTIDua jenis graf boleh dilukis untuk perubahan sesaran zarahgelombang, iaitu graf sesaran melawan masa dan graf sesaranmelawan jarak.Aktiviti 5.5 KMKTujuan: Melakar graf sesaran melawan masa dan graf sesaran melawan jarakArahan: Video kaedah melakar graf sesaran melawan masa1. Jalankan aktiviti ini secara berpasangan.2. Imbas QR code untuk memerhati kaedah melakar graf  http://bit. ly/2SduBxq sesaran melawan masa dan graf sesaran melawan jarak. Video kaedah melakar graf3. Lakar graf sesaran melawan masa bagi suatu gelombang sesaran melawan jarak yang mempunyai ciri berikut:  http://bit. •  Amplitud, A = 5 cm ly/2Hydked •  Tempoh, T = 0.4 s4. Lakar graf sesaran melawan jarak bagi suatu gelombang yang mempunyai ciri berikut: •  Amplitud, A = 5 cm •  Panjang gelombang, λ = 4 cm180 5.1.5

Graf sesaran melawan masa dan graf sesaran melawan jarak Bab 5 Gelombangmasing-masing memberi maklumat tentang ciri-ciri gelombang.Rajah 5.17 menunjukkan ciri gelombang yang boleh ditafsirkan INBFOestaridaripada dua graf tersebut. Laju gelombang, v = fλ5.1.5 Graf sesaran melawan masa boleh dihitung daripada maklumat yang diperolehSesaran / cm dalam graf sesaran melawan masa dan graf sesaran Tempoh, T melawan jarak. Amplitud, A Maklumat yang diperoleh: Masa / s Amplitud, A Tempoh, T Tempoh, T Frekuensi, f = —T1 Graf sesaran melawan jarakSesaran / cm Panjang gelombang, λ Amplitud, APanjang gelombang, λ Jarak / cm Maklumat yang diperoleh: Amplitud, A Panjang gelombang, λ Rajah 5.17 Ciri-ciri gelombang yang boleh ditafsirkan daripada graf KBMMAktiviti 5.6Tujuan: Mentafsir graf gelombangArahan:1. Jalankan aktiviti ini secara berkumpulan.2. Teliti graf sesaran melawan masa dan graf sesaran melawan jarak bagi gelombang yang merambat sepanjang seutas tali.Sesaran / cm Sesaran / cm33 0 0.25 0.50 0.75 1.00 Masa / s 0 8 16 24 32 Jarak / cm –3 –3 Rajah 5.19 Graf sesaran melawan jarak Rajah 5.18 Graf sesaran melawan masa 1815.1.5

3. Bincang dan tafsirkan ciri-ciri gelombang yang berikut daripada kedua-dua graf tersebut: (a) Amplitud, A (b) Tempoh, T (c) Frekuensi, f (d) Panjang gelombang, λ (e) Laju gelombang, vMenentukan Panjang Gelombang, l, Frekuensi, f dan Video demonstrasiLaju Gelombang, v penggunaan tangki riakTangki riak digunakan di dalam makmal untuk mengkajigelombang air. Tangki riak terdiri daripada takung air yang  http://bit.diperbuat daripada perspek atau kaca, penjana gelombang, ly/2CHYsnHstroboskop digital xenon, cermin, skrin kaca dan penggetar.Pandangan hadapan tangki riak Pandangan sisi tangki riak Stroboskop digital xenon Penjana gelombang Penggetar Takung air Skrin kaca Cermin Bekalan kuasa dan unit kawalan Gambar foto 5.4 Tangki riakTerdapat dua jenis penggetar yang boleh digunakanPenggetar satah Penggetar sferaPenggetar satah menghasilkan Penggetar sfera menghasilkangelombang satah. gelombang membulat. Gambar foto 5.5 Jenis gelombang yang dihasilkan oleh jenis penggetar yang berlainan182 5.1.5 5.1.6

Bab 5 Gelombang Aktiviti 5.7Tujuan: Menentukan panjang gelombang, frekuensi dan laju gelombangRadas: Tangki riak dan aksesorinya, stroboskop digital xenon dan pembarisBahan: Air sulingArahan: Penggetar satah1. Susunkan radas seperti Gambar foto 5.6. Stroboskop digital xenon2. Hidupkan penggetar satah dan laraskan frekuensi stroboskop digital xenon supaya imej pada skrin kelihatan pegun.3. Gunakan pembaris untuk ukur panjang gelombang air, iaitu jarak antara dua jalur cerah yang berturutan.Perbincangan: Gambar foto 5.61. Berapakah frekuensi gelombang air? Nota: Sekiranya tiada stroboskop2. Berapakah panjang gelombang air? digital xenon, stroboskop tangan3. Berapakah laju gelombang? boleh digunakan. Latihan Formatif 5.1 1. Rajah 5.20 menunjukkan graf sesaran melawan masa bagi suatu gelombang. Sesaran / cm 3 0 0.2 0.4 0.6 0.8 Masa / s –3 Rajah 5.20(a) Apakah yang dimaksudkan dengan amplitud?(b) Tentukan tempoh ayunan, T. Seterusnya, hitungkan frekuensi ayunan. 2. Banding dan bezakan antara gelombang progresif dengan gelombang pegun. 3. Rajah 5.21 menunjukkan spring slinki yang Gerakan tangansedang digerakkan ke depan dan ke belakangdi satu hujungnya.(a) Apakah jenis gelombang yang terhasil pada spring slinki? 10 cm Rajah 5.21(b) Tandakan “X” pada bahagian renggangan gelombang dalam Rajah 5.21.(c) Berapakah panjang gelombang, λ bagi gelombang tersebut?5.1.6 183

5.2 Pelembapan dan ResonansPelembapan dan Resonans bagi Satu Sistem Ayunan dan GetaranSistem ayunan yang disesar dan kemudian dibiarkan berayun tanpa tindakan daya luar, akanberayun dengan satu frekuensi yang tertentu yang dinamakan frekuensi asli. Apakah yangberlaku kepada amplitud ayunan sistem tersebut? Aktiviti 5.8 Tujuan: Memerhatikan kesan fenomena pelembapan ke atas suatu sistem yang berayun Radas: Bandul ringkas yang terdiri daripada beg plastik berisi gula pasir diikat dengan panjang benang 120 cm, kaki retort dan pengapit-G Bahan: Gula pasir halus, kertas hitam dan pensel tajam Arahan: 1. Sediakan susunan radas seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 5.22. Kaki retortBenang Pengapit-G Mejasekurang-kurangnya 1 mBeg plastik Kertasberisi gula hitampasirLubang kecil Arah untuk menarik kertas hitam Rajah 5.222. Tebuk satu lubang kecil di sebelah bawah beg plastik yang berisi gula pasir dengan menggunakan mata pensel yang tajam. 3. Sesar beg plastik itu ke sisi dan lepaskan supaya beg plastik itu berayun dengan perlahan berhampiran dengan lantai.4. Tarik kertas hitam dengan laju seragam secara perlahan-lahan di bawah beg plastik itu.5. Perhatikan corak yang dibentuk oleh gula pasir di atas kertas hitam.6. Lakarkan corak yang dibentuk.Perbincangan:1. Apakah perubahan yang berlaku kepada amplitud ayunan beg plastik berisi gula pasir semasa beg plastik itu diayunkan?2. Mengapakah ayunan beg plastik itu berhenti selepas suatu masa?184 5.2.1

Bab 5 Gelombang Rajah 5.23 menunjukkan graf sesaran melawan masa bagiayunan dalam Aktiviti 5.8.Sesaran Ayunan bandul ringkas mengalami pelembapan luaran yang ketara tetapi A1 pelembapan dalaman yang0 A2 A3 A4 tidak ketara. Bagi getaran spring, kedua-dua pelembapan T 2T 3T Masa luaran dan dalaman berlaku dengan ketara. Amplitud A1 > A2 > A3 > A4 Rajah 5.23 Graf sesaran melawan masa bagi ayunan bandul ringkas Daya berkala ialah daya Perhatikan bahawa amplitud bagi ayunan itu berkurang yang bertindak pada selang masa yang tertentu. Dayadengan masa. Rajah 5.24 menunjukkan graf amplitud melawan berkala tidak bertindakmasa bagi ayunan bandul ringkas itu. secara berterusan. Amplitud A1 A2 A3 A4 0 T 2T 3T Masa Rajah 5.24 Graf amplitud melawan masa bagi ayunan bandul ringkas Ayunan dengan amplitud yang berkurang dengan masa menunjukkan sesuatu sistem yangsedang berayun mengalami kehilangan tenaga secara beransur-ansur. Akhirnya ayunan ituberhenti. Fenomena ini dinamakan pelembapan. Sistem ayunan mengalami kehilangan tenagadisebabkan oleh:Pelembapan luaran Sistem ayunan kehilangan tenaga bagi mengatasi daya geseran atau rintangan udara.Pelembapan Sistem ayunan kehilangan tenaga kerana renggangan dandalaman mampatan zarah-zarah yang bergetar dalam sistem tersebut. Pelembapan ialah pengurangan amplitud suatu sistem ayunan akibat kehilangan tenaga.Semasa pelembapan berlaku, frekuensi ayunan adalah kekal manakala amplitud ayunan berkurang. Kesan pelembapan dapat diatasi dengan mengenakan daya luar berkala ke atas sistem yangsedang berayun. Tindakan daya luar yang berkala memindahkan tenaga ke dalam sistem ayunanitu untuk menggantikan tenaga yang hilang. Sistem ayunan yang dikenakan daya luar berkaladikatakan sedang melakukan ayunan paksa. 5.2.1 185

Resonans berlaku apabila suatu sistem ayunan dikenakan daya luar yang mempunyaifrekuensi yang sama dengan frekuensi asli sistem ayunan tersebut. Semasa resonans: • Sistem berayun dengan frekuensi aslinya. • Sistem berayun dengan amplitud maksimum. Aktiviti 5.9Tujuan: Mengkaji penghasilan resonans menggunakan Kit Tala Bunyi dan bandul BartonA Kit Tala BunyiRadas: Kit tala bunyi yang terdiri daripada dua buah tala bunyi dengan frekuensi yang sama, tukul dan tablet yang dipasang dengan aplikasi meter bunyiArahan: Tala bunyi P Tala bunyi Q1. Sediakan susunan radas seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 5.25.2. Buka aplikasi meter bunyi pada tablet dan perhatikanbacaan yang dipapar untuk bunyi latar. Rajah 5.253. Ketuk tala bunyi P dengan tukul.4. Jauhkan tala bunyi Q dari tala bunyi P tanpa menyentuh lengannya.5. Gunakan aplikasi meter bunyi untuk memerhatikan aras kekuatan bunyi bagi tala bunyi P dan Q secara berasingan.Perbincangan:1. Adakah bunyi dikesan oleh tablet apabila berada berhampiran dengan tala bunyi P dan Q?2. Mengapakah tala bunyi Q mengeluarkan bunyi walaupun tidak diketuk. Terangkan.B Bandul BartonRadas: Kaki retort, ladung loyang dan pengapit-GBahan: Benang, tali halus, cawan kertas yang kecil dan pita selofanArahan: A X Kaki retort B Tali halus1. Sediakan susunan radas seperti yang ditunjukkan C dalam Rajah 5.26. D Benang2. Pastikan ladung loyang X dan ladung Ladung loyang cawan kertas C berada pada aras ufuk yang Cawan kertas sama supaya kedua-dua bandul ringkas itu Pengapit-G mempunyai panjang yang sama. Rajah 5.263. Sesarkan bandul X dan lepaskannya.4. Perhatikan ayunan bandul A, B, C dan D.5. Kenal pasti bandul yang berayun dengan amplitud yang paling besar.186 5.2.1

Bab 5 GelombangPerbincangan:1. Bandul yang manakah berayun dengan amplitud paling besar?2. Mengapakah bandul tersebut berayun dengan amplitud paling besar? Getaran tala bunyi P telah memaksa tala bunyi Q bergetar secara resonans. Tenagadipindahkan daripada tala bunyi P kepada tala bunyi Q. Tala bunyi Q bergetar dengan amplitudyang maksimum dan mengeluarkan bunyi yang boleh dikesan. Ayunan bandul loyang X memindah tenaga kepada bandul A, B, C dan D menyebabkankeempat-empat bandul itu turut berayun. Resonans berlaku pada bandul C kerana bandul Cmempunyai frekuensi asli yang sama dengan bandul X. Bandul C berayun dengan amplitudyang paling besar.Kesan Resonans kepada Kehidupan KIAK KMKAktiviti 5.10 KIAK KMKTujuan: Menunjukkan video kesan-kesan resonans Video contoh resonans dalam kehidupan  http://bit.Arahan: ly/2RMlOCW1. Jalankan aktiviti ini secara berkumpulan.2. Berikut ialah contoh-contoh kesan resonans dalam kehidupan. Pada tahun 1940, Jambatan Gantung Tacoma Narrows di Washington, Amerika Syarikat runtuh disebabkan tiupan angin kuat yang menyebabkan jambatan itu berayun secara resonans dengan amplitud yang besar. London Millennium Footbridge dibuka pada bulan Jun 2000. Jambatan itu mengalami ayunan di luar jangkaan apabila seramai 2 000 orang pejalan kaki berjalan di atas jambatan baharu tersebut. Resonans digunakan dalam penalaan peralatan muzik. Cari video mengenai kesan resonans yang diberikan dan persembahkan video anda.3. Anda juga digalakkan mencari contoh kesan resonans yang lain. Latihan Formatif 5.2 1. Apakah maksud pelembapan? 2. Lakarkan graf sesaran melawan masa bagi suatu sistem yang mengalami pelembapan. 3. Nyatakan tiga contoh kesan resonans terhadap kehidupan manusia. 4. Bagaimanakah pelembapan bagi suatu sistem ayunan dapat diatasi dengan resonans?5.2.1 5.2.2 187

5.3 Pantulan GelombangSemasa di Tingkatan 1 dan 2, anda telah mempelajaribahawa cahaya dan gelombang bunyi boleh dipantulkan.Semua gelombang menunjukkan fenomena pantulan.Gambar foto 5.7 menunjukkan gelombang laut yangdipantul oleh benteng. Imbas QR code untuk menontonvideo perambatan gelombang pantulan.Video perambatangelombang pantulan  http://bit. ly/2FY1szE Gambar foto 5.7 Gelombang laut dipantul oleh bentengMuka GelombangFenomena pantulan gelombang boleh dikaji dengan bantuan tangki riak dan aksesorinya.Rajah 5.27 menunjukkan gelombang satah yang dihasilkan oleh tangki riak. Puncak Sinar cahayaBDAC Arah Air Jalur cerah perambatan SkrinJalur gelap GJealaupr CJearluarh GJeallaupr CJearluarh GJealaupr gelap cerah gelap cerah gelap Rajah 5.27 Muka gelombang Rajah 5.28 Pembentukan jalur cerah dan gelap Semua titik di atas garis AB adalah sefasa sebab titik-titik tersebut berada pada jarak yangsama dari sumber getaran dan mempunyai sesaran yang sama. Garis AB yang menyambungkantitik-titik sefasa dalam suatu gelombang dikenali sebagai muka gelombang. Garis CD juga ialahmuka gelombang. Apabila sinar cahaya bergerak melalui air di dalam tangki riak, satu siri jalurcerah dan gelap dibentuk di atas skrin seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 5.27. Rajah 5.28menunjukkan mekanisme pembentukan jalur cerah dan gelap oleh sinar cahaya.188 5.3.1

Bab 5 Gelombang Rajah 5.29 menunjukkan muka gelombang bagi gelombang satah dan gelombangmembulat. Teliti arah perambatan dan panjang gelombang. λ λ • Arah perambatan gelombang adalahMuka gelombang satah Muka gelombang bulat serenjang dengan muka gelombang. • Panjang gelombang, λ adalah sama dengan jarak antara dua muka gelombang yang berturutan. Rajah 5.29 Muka gelombang satah dan bulatApakah kesan ke atas ciri-ciri gelombang apabila suatu gelombang dipantulkan? Aktiviti 5.11Tujuan: Mengkaji pantulan gelombang bagi gelombang air satahRadas: Tangki riak dan aksesorinya, pemantul satah, stroboskop digital xenon, pembaris dan protraktorBahan: Helaian plastik lut sinar, pen penanda, pita selofan dan air sulingArahan:1. Sediakan radas seperti yang ditunjukkan dalam Gambar foto 5.8.2. Hidupkan penggetar dan laraskan supaya frekuensi getaran adalah rendah.3. Laraskan frekuensi stroboskop sehingga pergerakan gelombang kelihatan dibekukan. Perhatikan corak gelombang.4. Letakkan pemantul satah di dalam takung air.5. Gunakan pen penanda untuk menandakan pada Helaian plastik helaian plastik kedudukan bagi: lut sinar dilekatkan (a) pemantul satah pada skrin kaca (b) tiga muka gelombang tuju yang berturutan, tiga muka gelombang pantulan yang Gambar foto 5.8 berturutan6. Keluarkan helaian plastik dan lukiskan: (a) bentuk pemantul satah (b) tiga muka gelombang tuju dan muka gelombang pantulan (c) arah perambatan gelombang tuju dan gelombang pantulan (d) garis normal7. Tentukan nilai-nilai yang berikut: (a) sudut tuju, i dan sudut pantulan, r (b) panjang gelombang tuju dan panjang gelombang pantulan5.3.1 189

Perbincangan: 1. Bandingkan sudut tuju dan sudut pantulan. 2. Bandingkan panjang gelombang tuju dan panjang gelombang pantulan. 3. Adakah stroboskop itu dapat membekukan pergerakan gelombang tuju dan gelombang pantulan pada masa yang sama? 4. Berdasarkan jawapan anda dalam soalan 3, bandingkan frekuensi gelombang tuju dan frekuensi gelombang pantulan. 5. Daripada jawapan anda dalam soalan 2 dan 4, bandingkan laju gelombang tuju dan laju gelombang pantulan. Gambar foto 5.9 menunjukkan pantulan gelombang air satah dalam tangki riak. Fenomenapantulan gelombang hanya menyebabkan arah gelombang berubah manakala ciri-ciri laingelombang tidak mengalami perubahan. Pemantul satah λ1 Garis normal i Muka gelombang r pantulanMuka λ2gelombangtuju Gambar foto 5.9 Pantulan gelombang air satah oleh pemantul satahJadual 5.2 meringkaskan kesan pantulan ke atas ciri-ciri gelombang. Jadual 5.2 Kesan pantulan ke atas ciri-ciri gelombangCiri gelombang Selepas pantulan gelombangSudut tuju dan sudut pantulan Sudut tuju = sudut pantulanPanjang gelombang Tidak berubahFrekuensi Tidak berubahLaju gelombang Tidak berubahArah perambatan Berubah dengan keadaan sudut tuju sama dengan sudut pantulan190 5.3.1

Melukis Gambar Rajah Pantulan Gelombang Air Bab 5 GelombangRajah 5.30 menunjukkan muka gelombang satah bagi gelombangyang menuju pemantul satah. Rajah pantulan gelombang itu Video melengkapkan rajahboleh dilengkapkan dengan mengikuti empat langkah di bawah. pantulan gelombang  http://bit. ly/2sNH6Bu Pemantul satahGelombang tujuA1 B 4 ir 3C N 2Langkah 1 Lukis anak panah AB berserenjang dengan muka gelombang tuju untuk mewakili arah perambatan gelombang tuju.Langkah 2 Lukis garis normal BN yang serenjang dengan pemantul satah.Langkah 3 Lukis anak panah BC dengan keadaan sudut CBN sama dengan sudut ABN untuk mewakili arah perambatan gelombang pantulan.Langkah 4 Lukis garis-garis berserenjang dengan BC untuk mewakili muka gelombang pantulan. Panjang gelombang pantulan hendaklah sama dengan panjang gelombang tuju. Rajah 5.30 Langkah-langkah melukis gambar rajah pantulan gelombang air5.3.2 191

Aplikasi Pantulan Gelombang dalam Kehidupan Harian iNFOFenomena pantulan gelombang telah diaplikasikan dalam KERJAYAkehidupan harian manusia dalam pelbagai bidang. Pegawai SiaNinsF(OFizik) Gelombang ultrasonik yang di bahagian peKngEimRejJanAYA dipantulkan oleh organ dalaman atau fetus memudahkan diagnostik dan radioterapi pemeriksaan perubatan. perlu sentiasa memastikan semua radas di hospital yang menghasilkan sinaran diselenggara dan ditentu ukur agar sentiasa selamat digunakan.Gelombang radio dari satelit komunikasidipantulkan oleh antena parabola ke hon suapan.Transduser Teknologi pemantulan ultrasonik yang dikenali sebagai SONAR membantu mengesan kawasan yang mempunyai banyak ikan. Transduser memancarkan gelombang ke dalam air dan gelombang tersebut dipantulkan oleh ikan kembali ke transduser. Penerima Pemancar gelombang gelombang pantulan tujuPerbezaan dalam corak pantulan gelombang bunyiyang disebabkan oleh batu-batuan yang berbezamembolehkan lokasi, kedalaman dan strukturpermukaan dasar laut yang mengandungi sumber gasasli dikenal pasti. Rajah 5.31 Aplikasi pantulan gelombang dalam kehidupan harian192 5.3.3

Bab 5 GelombangPenyelesaian Masalah Melibatkan Pantulan Gelombang Contoh 1Gelombang ultrasonik berfrekuensi 25 kHz dipancar dari sebuah kapal ke dasar laut untukmenentukan kedalaman laut. Gelombang itu bergerak dengan laju 1 500 m s–1 dalam air laut.Sela masa antara penghantaran dengan penerimaan semula gelombang ultrasonik ialah 120 ms.Tentukan(a) kedalaman laut, dan (b) panjang gelombang ultrasonik tersebut.Penyelesaian:Gelombang ultrasonik mengambil masa 120 ms untuk bergerak dari kapal ke dasar laut dankembali semula ke kapal. Jarak dilalui oleh gelombang itu ialah dua kali kedalaman laut.(a) Langkah  14243 14243 14243Laju gelombang, v = 1 500 m s–1 Senaraikan maklumat yang diberi Sela masa, t = 120 ms dengan simbol.Langkah 2 Jarak yang dilalui = Laju × masaKenal pasti dan tulis rumus 2d = vtyang digunakan.Langkah 3 Kedalaman, d = vtBuat gantian numerikal ke dalam 2rumus dan lakukan penghitungan. 1 500(120 × 10–3) = 90 m 2(b) v = fλ = 1 500 = (215 5×01003)λ λ = 25 × 103 = 0.06 m Latihan Formatif 5.3 70° Y Rajah 5.32 1. Salin semula Rajah 5.32 dan lukiskan muka gelombang bagi gelombang pantulan serta tunjukkan arah pantulan Rajah 5.33 gelombang air. 193 X 2. Rajah 5.33 menunjukkan penggunaan gelombang ultrasonik oleh sebuah kapal untuk menentukan kedalaman laut. Sela masa antara pemancaran dengan penerimaan gema bunyi ultrasonik tersebut ialah 0.06 saat. Kelajuan gelombang ultrasonik di dalam air laut ialah 1 500 m s–1. Tentukan kedalaman laut tersebut. 5.3.4

5.4 Pembiasan GelombangGambar foto 5.10 menunjukkan muka gelombang Gambar foto 5.10 Pembiasan gelombanglaut yang melengkung semasa menuju tepi pantai. laut di Imsouane, MaghribiKelengkungan muka gelombang ini disebabkan oleh (Sumber: Image ©2019 CNES/Airbus)fenomena pembiasan gelombang. Pembiasan gelombang ialah perubahan arahperambatan gelombang yang disebabkan olehperubahan halaju gelombang apabila gelombang itumerambat dari satu medium ke medium yang lain.ApakIaNhBFkeOesasntpaemrbiiasan terhadap ciri-ciri gelombang? INBFOestari • Laju gelombang air dipengaruhi oleh kedalaman air. • Laju gelombang bunyi dipengaruhi oleh ketumpatan udara. • Laju gelombang cahaya dipengaruhi oleh ketumpatan optik medium. Aktiviti 5.12Tujuan: Mengkaji pembiasan gelombang bagi gelombang satahRadas: Tangki riak dan aksesorinya, stroboskop digital xenon, penggetar satah, pembaris, jangka sudut serta kepingan perspeksBahan: Helaian plastik lut sinar, pen penanda, pita selofan dan air sulingArahan:1. Sediakan radas seperti yang ditunjukkan dalam Gambar foto 5.11.Penjana gelombangPenggetar Penggetar satah Kepingan perspekssatah Penjana Kawasan KawasanHelaian plastik gelombang dalam ceteklut sinardilekatkan pada Airskrin kaca Gambar foto 5.11 Rajah 5.34194 5.4.1

Bab 5 Gelombang2. Hidupkan penggetar dan laraskan supaya gelombang satah dengan frekuensi yang rendah dihasilkan.3. Perhatikan muka gelombang satah yang merambat merentasi skrin.4. Letakkan kepingan perspeks di dalam air seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 5.34 supaya gelombang merambat dari kawasan air dalam ke kawasan air cetek.5. Perhatikan gerakan muka gelombang di kawasan dalam dan kawasan cetek.6. Laraskan frekuensi stroboskop sehingga pergerakan gelombang kelihatan dibekukan. Perhatikan corak gelombang.7. Gunakan pen penanda untuk menandakan pada helaian plastik kedudukan bagi: (a) garis sempadan antara kawasan dalam dengan kawasan cetek (b) tiga muka gelombang tuju yang berturutan (c) tiga muka gelombang biasan yang berturutan8. Keluarkan helaian plastik dan lukiskan pada helaian plastik itu: (a) garis sempadan antara kawasan dalam dengan kawasan cetek (b) tiga muka gelombang tuju dan muka gelombang biasan (c) arah perambatan gelombang tuju dan gelombang biasan (d) garis normal9. Tentukan nilai-nilai yang berikut: (a) sudut tuju, i dan sudut biasan, r (b) panjang gelombang tuju dan panjang gelombang biasan10. Ulangi langkah 4 hingga 9 untuk gelombang yang merambat dari kawasan air cetek ke kawasan air dalam seperti dalam Rajah 5.35. Penggetar satah Kepingan perspeksPenjana Kawasangelombang cetek Air Kawasan dalam Rajah 5.35Perbincangan:1. Bandingkan sudut tuju dan sudut biasan untuk kedua-dua situasi.2. Bandingkan panjang gelombang tuju dan panjang gelombang biasan untuk kedua-dua situasi.3. Adakah stroboskop itu dapat membekukan pergerakan gelombang tuju dan gelombang biasan pada masa yang sama?4. Berdasarkan jawapan anda dalam soalan 3, bandingkan frekuensi gelombang tuju dan frekuensi gelombang biasan.5. Daripada jawapan anda dalam soalan 2 dan 4, bandingkan laju gelombang tuju dan laju gelombang biasan.35.24.21 195

Daripada Aktiviti 5.12, anda akan memperoleh pembiasan gelombang air satah. Rajah 5.36menunjukkan pembiasan gelombang air satah. Kawasan air dalam λ1 Garis normalDari kawasan air dalam ke Arah perambatan λ2kawasan air cetek. gelombang tuju i Arah perambatan r gelombang biasan Kawasan air cetek Kawasan air cetek λ2Dari kawasan air cetek ke i Arah perambatankawasan air dalam. r gelombang biasan Arah perambatan gelombang tuju Garis normal λ1 Kawasan air dalam Rajah 5.36 Pembiasan gelombang air satah Jadual 5.3 meringkaskan kesan pembiasan ke atas ciri-ciri gelombang. Bandingkanperbezaan antara ciri-ciri gelombang dari segi sudut tuju, sudut biasan, panjang gelombang,frekuensi, laju gelombang dengan arah perambatan. Jadual 5.3 Kesan pembiasan ke atas ciri-ciri gelombangCiri gelombang Dari kawasan air dalam ke Dari kawasan air cetek ke kawasan air cetek kawasan air dalamSudut tuju dan Sudut tuju  sudut biasan Sudut tuju  sudut biasansudut biasanPanjang gelombang Berkurang BertambahFrekuensi Tidak berubah Tidak berubahLaju gelombang Berkurang BertambahArah perambatan Dibias mendekati garis normal Dibias menjauhi garis normal196 5.4.1

Bab 5 GelombangMelukis Gambar Rajah Pembiasan Gelombang Air SatahRajah 5.37 menunjukkan muka gelombang satah di kawasan air dalam yang menuju kawasanair cetek.Gelombang tuju A Garis normal 12 Kawasan dalam B 4Kawasan cetek 3 C Rajah 5.37 Muka gelombang bagi gelombang biasan boleh dilukis dengan mengikut empat langkahseperti berikut.Langkah 1: Lukis anak panah AB berserenjang dengan muka gelombang tuju untuk mewakili arah perambatan gelombang tuju.Langkah 2: Lukis garis normal yang berserenjang dengan sempadan kawasan dalam dan kawasan cetek di B.Langkah 3: Nota: Lukis anak panah BC, yang lebih mendekati garis Jika gelombang air merambat normal daripada AB untuk mewakili arah perambatan dari kawasan yang cetek ke gelombang biasan. kawasan yang dalam, arah perambatan gelombangLangkah 4: biasan haruslah menjauhi Lukis tiga garis yang berserenjang dengan BC untuk garis normal. mewakili muka gelombang biasan. Garis-garis hendaklah lebih rapat kepada satu sama lain berbanding dengan muka 197 gelombang tuju. 35.24.2

Aktiviti 5.13Tujuan: Membincang dan melukis rajah pembiasan gelombang air satah yang merambat pada satu sudut tuju tertentu bagi dua kedalaman yang berbezaArahan:1. Jalankan aktiviti ini secara berpasangan.2. Muat turun Rajah 5.38 daripada laman sesawang yang diberikan. Muat turun Rajah 5.38  http://bit. ly/2Wk1444Kawasan dalam Kawasan cetekKawasan cetek Kawasan dalam Rajah 5.383. Berdasarkan langkah-langkah melukis gelombang yang telah anda pelajari, bincang dan lengkapkan Rajah 5.38.Fenomena Pembiasan Gelombang dalam Kehidupan Pemikiran Logik KIAK KMK Aktiviti 5.14Tujuan: Membincangkan fenomena semula jadi pembiasan gelombangArahan:1. Jalankan aktiviti ini secara berpasangan.2. Cari maklumat mengenai fenomena semula jadi pembiasan gelombang.3. Bentangkan dalam bentuk persembahan multimedia yang menarik.198 5.4.2 5.4.3

Bab 5 GelombangPada waktu siang, udara yang berhampiran permukaan Bumi adalah lebih panas daripada udaradi atas. Bunyi bergerak dengan lebih laju dalam udara panas berbanding dengan dalam udarasejuk. Dengan itu, gelombang bunyi dibiaskan menjauhi permukaan Bumi. Hal ini menyebabkanpemerhati mendengar bunyi yang lemah pada waktu siang. Perhatikan Rajah 5.39.Udara sejuk Pembiasan menjauhi Bumi Udara panas Pemerhati mendengar bunyi Waktu siang yang lebih lemahRajah 5.39 Bunyi tidak kedengaran dengan jelas pada waktu siang Pada waktu malam, udara yang berhampiran dengan permukaan Bumi adalah lebih sejuk.Gelombang bunyi dibiaskan mendekati permukaan Bumi. Hal ini menyebabkan pemerhatimendengar bunyi yang lebih kuat pada waktu malam. Perhatikan Rajah 5.40. Udara panas Pembiasan mendekati Bumi Udara sejuk Pemerhati mendengar bunyi Waktu malam yang lebih kuatRajah 5.40 Bunyi kedengaran lebih jelas pada waktu malamRajah 5.41 menunjukkan fenomena pembiasangelombang air laut. Tanjung ialah kawasan air cetekmanakala teluk ialah kawasan air dalam. Sebelum Telukmenghampiri pantai, muka gelombang air hampir Tanjunglurus dan selari kerana gelombang air bergerak Tanjungpada kelajuan yang seragam.Apabila muka gelombang air merambatke tanjung, laju gelombang air berkurangmenyebabkan panjang gelombang menjadi lebihkecil. Muka gelombang air yang menuju ke arahteluk bergerak dengan kelajuan yang lebih tinggidan panjang gelombang yang lebih besar. Hal ini Kawasan air cetek Kawasan air dalammenyebabkan muka gelombang membengkok dan Laju lebih rendah Laju lebih tinggimengikut bentuk tepi pantai. Rajah 5.41 Pembiasan gelombang air lautPembiasan gelombang air menyebabkan tenaga gelombang ditumpukan pada kawasan tanjungmenyebabkan amplitud ombak lebih tinggi. Di kawasan teluk, tenaga gelombang disebarkan kekawasan yang lebih luas menyebabkan amplitud ombak lebih rendah dan air lebih tenang.5.4.3 199

Menyelesaikan Masalah Melibatkan Pembiasan GelombangPembiasan gelombang adalah disebabkan oleh perubahan laju gelombang. Bagi gelombangair, laju gelombang berubah apabila kedalaman air berubah. Hal ini menyebabkan panjanggelombang turut berubah. Walau bagaimanapun, frekuensi gelombang tidak berubah sebabfrekuensi gelombang adalah ditentukan oleh frekuensi getaran di sumber gelombang itu. Rajah 5.42 menunjukkan perubahan laju dan panjang gelombang apabila gelombang airmerambat dari kawasan dalam ke kawasan cetek. v1 v2 λ1 λ2Kawasan dalam Kawasan cetek Kawasan dalamRajah 5.42 Perambatan gelombang air dari kawasan dalam ke kawasan cetekDaripada rumus laju gelombang, v = fλ,di kawasan dalam: v1 = fλ1  .......... (1)di kawasan cetek: v2 = fλ2 .......... (2) λ1(1) ÷ (2) memberikan v1 = λ2 , v2iaitu v1 = v2 λ1 λ2 Contoh 1Satu gelombang satah mempunyai panjang gelombang 2 cm dan laju 8 cm s–1 merambatmerentasi kawasan cetek. Apabila gelombang tersebut memasuki ke kawasan dalam, lajugelombang menjadi 12 cm s–1, tentukan nilai panjang gelombang di kawasan dalam. Penyelesaian:Langkah  14243 14243 14243Kawasan cetek: λ1 = 2 cm, v1 = 8 cm s–1Senaraikan maklumat yang diberi dengan simbol. Kawasan dalam: v2 = 12 cm s–1, λ2 = ?Langkah 2 v1 = v2Kenal pasti dan tulis rumus yang digunakan. λ1 1λ22 8 λ2Langkah 3 2 =Buat gantian numerikal ke dalam rumus danlakukan perhitungan. λ2 = 12 × 2 8 = 3 cm200 5.4.4

Contoh 2 Bab 5 GelombangRajah 5.43 menunjukkan perambatan gelombang PQair dari kawasan P ke kawasan Q yang berbezakedalaman. Laju gelombang tersebut ialah18 cm s–1 di kawasan P. Tentukan lajugelombang tersebut di kawasan Q. Penyelesaian: 12 cm 12 cmλ di kawasan P, λ1 = 12 Rajah 5.43 = 34cmλ di kawasan Q, λ2 = 12 8 = 1.5 cmKawasan P: λ1 = 3 cm, v1 = 18 cm s–1Kawasan Q: λ2 = 1.5 cm, v2 = ? v1 = v2 λ1 λ2 138 = 1v.25 1.5 18 × v2 = 3 = 9 cm s–1 Latihan Formatif 5.4 1. Apakah fenomena gelombang yang berlaku apabila ombak laut bergerak menuju ke arah pantai? Jelaskan jawapan anda dengan bantuan gambar rajah. 2. Rajah 5.44 menunjukkan gelombang air satah P Kawasan berfrekuensi 10.0 Hz merambat dari kawasan λ dalam dalam ke sempadan kawasan cetek PQ. Laju Kawasan gelombang air di kawasan dalam ialah 30 cm s–1. cetek (a) Hitungkan panjang gelombang, λ. (b) Hitungkan laju gelombang air di kawasan cetek jika panjang gelombang air di kawasan itu ialah 1.5 cm. Rajah 5.44 Q (c) Dengan menggunakan anak panah, lukiskan arah perambatan gelombang di kawasan cetek dan seterusnya lakarkan muka-muka gelombang air yang terbias di kawasan itu. (d) Bandingkan frekuensi, panjang gelombang dan laju di kawasan dalam dan kawasan cetek.5.4.4 201

5.5 Pembelauan GelombangGambar foto 5.12 menunjukkan benteng yang ABdibina di Marang, Terengganu. Apakah yangmenyebabkan muka gelombang air laut di Gambar foto 5.12 Benteng di Marang, Terengganukawasan A dan kawasan B mempunyai (Sumber: Image ©2019 TerraMetricsbentuk yang berlainan? Image ©2019 Maxar Technologies) Muka gelombang air laut berubah daripadamuka gelombang satah di kawasan A kepadamuka gelombang membulat di kawasan B. Halini menunjukkan bahawa gelombang air lautmengalami penyebaran semasa merambatmelalui celah pada benteng. Gambar foto 5.12 menunjukkan fenomenayang dikenali sebagai pembelauan gelombang.Pembelauan gelombang boleh berlaku kepadagelombang air, cahaya dan bunyi. Aktiviti 5.15Tujuan: Menunjukkan pembelauan gelombang air, cahaya dan bunyiA Pembelauan gelombang airRadas: Tangki riak dan aksesorinya, stroboskop digital xenon serta penghalangBahan: Air sulingArahan:1. Susunkan radas seperti dalam Rajah 5.45.2. Laraskan laju penjana gelombang supaya Penghalang gelombang boleh dilihat dengan jelas pada skrin dengan stroboskop.3. Letakkan penghalang untuk membentuk celah yang saiznya hampir sama dengan panjang gelombang yang dihasilkan.4. Matikan penjana gelombang dan tunggu sehingga air di dalam tangki riak menjadi tenang.5. Hidupkan semula penjana gelombang. Penggetar satah6. Perhatikan bentuk muka gelombang sebelum dan selepas melalui celah.7. Lukiskan bentuk muka gelombang selepas Penjana gelombang melalui celah serta catatkan ciri-ciri muka Rajah 5.45 gelombang sebelum dan selepas melalui celah dalam Jadual 5.4.202 5.5.1

Keputusan: Bab 5 Gelombang λ Jadual 5.4 Rajah 5.46 Ciri gelombang Perbandingan sebelum dan selepas celah Panjang gelombang Frekuensi Laju gelombang Amplitud Arah perambatanPerbincangan:Bandingkan bentuk muka gelombang tuju dengan muka gelombang yang telah melalui celah. B Pembelauan gelombang cahayaRadas: Pen laser, kaki retort, celah tunggal dengan saiz celah yang sempit, celah tunggal dengan saiz celah yang lebar, lubang jarum bersaiz kecil, lubang jarum bersaiz besar dan skrin putihArahan: Anda juga boleh menjalankan aktiviti ini menggunakan celah1. Susunkan radas seperti dalam Rajah 5.47. Gunakan celah tunggal boleh laras buatan tunggal dengan saiz celah yang lebar. sendiri seperti yang ditunjukkan di bawah.Kaki retort Skrin Pen laser Gelang Kad kecil Celah tunggal getah Celah lebar Rajah 5.47 Pensel2. Tujukan alur cahaya laser melalui celah tunggal dengan Celah sempit saiz celah yang lebar. Perhatikan corak yang terbentuk pada skrin dan lukiskan corak tersebut dalam Jadual 5.5. Demonstrasi menggunakan3. Ulangi langkah 2 menggunakan: celah tunggal boleh laras (a) celah tunggal dengan saiz celah yang sempit buatan sendiri (b) lubang jarum bersaiz besar (c) lubang jarum bersaiz kecil http://bit. ly/2UQnKqU 5.5.1 203

Keputusan: Jadual 5.5 Saiz celah yang lebar Saiz celah yang sempit Lubang jarum yang besar Lubang jarum yang kecilPerbincangan:1. Apakah perbezaan imej yang dibentuk pada skrin oleh celah tunggal dengan saiz celah yang lebar dan celah tunggal dengan saiz celah yang sempit?2. Bandingkan imej yang dibentuk pada skrin oleh lubang jarum yang kecil dengan lubang jarum yang besar.C Pembelauan gelombang bunyi Aplikasi penjana bunyiRadas: Tablet dan pembesar suara kecil yang boleh  http://bit. disambung kepada tablet ly/2VfXYS0Arahan: Kedudukan Y Tablet Pembesar1. Jalankan aktiviti ini di luar bilik darjah. suara2. Muat turun aplikasi penjana bunyi dari laman Kedudukan X sesawang yang diberikan. Rajah 5.483. Mainkan bunyi berfrekuensi 500 Hz pada tablet yang dipasang pembesar suara.4. Berdiri di kedudukan X seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 5.48 dan dengar bunyi dari pembesar suara.5. Ulangi langkah 4 dengan berdiri di kedudukan Y.6. Catat pemerhatian anda dalam Jadual 5.6.Keputusan: Jadual 5.6 Kedudukan Pendengaran bunyi X YPerbincangan:1. Adakah bunyi daripada pembesar suara boleh didengar di kedudukan X dan Y?2. Jelaskan mengapa bunyi boleh didengar di kedudukan Y walaupun pembesar suara itu tidak kelihatan.204 5.5.1

Pembelauan gelombang ialah penyebaran gelombang INBFOestariapabila gelombang itu merambat melalui suatu celah atau tepisuatu penghalang. Kesan pembelauan ke atas ciri-ciri gelombang Bab 5 Gelombangdiringkaskan dalam Jadual 5.7. INBFOestari Semakin besar amplitud, semakin besar tenaga yang dibawa oleh gelombang itu. Jadual 5.7 Kesan pembelauan ke atas ciri-ciri gelombang Ciri gelombang Perubahan disebabkan PenjelasanPanjang gelombang pembelauanFrekuensi Laju gelombang tidak berubah.Laju Tiada perubahan Tiada perubahan kepada frekuensi sumber. Tiada perubahan Tiada perubahan medium sebelum danAmplitud Tiada perubahan selepas pembelauan. Tenaga gelombang tersebar meliputi kawasanArah perambatan Berkurang yang lebih luas selepas dibelau. Muka gelombang tersebar. Dari satu arah kepada banyak arahRajah-rajah di bawah menunjukkan corak pembelauan gelombang air, cahaya dan bunyi. Gelombang terbelau Gelombang tuju Sumber Gelombang tersebar bunyi mengelilingi penjuru bangunan BangunanRajah 5.49 Corak belauan gelombang air Rajah 5.50 Corak belauan gelombang bunyi Corak belauan celah tunggal Corak belauan lubang jarum Rajah 5.51 Corak belauan gelombang cahaya5.5.1 205

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Pembelauan Gelombang Aktiviti 5.16Tujuan: Mengkaji faktor-faktor yang mempengaruhi Simulasi komputer pembelauan gelombang air pembelauan gelombangRadas: Tangki riak dan aksesorinya, stroboskop digital xenon http://bit. serta penghalang ly/2za5AIoBahan: Air sulingArahan: Simulasi berikut boleh dilihat A Kesan saiz celah ke atas pembelauan gelombang air menggunakan komputer sahaja1. Sediakan tangki riak dan hidupkan penjana gelombang. http://bit.ly/2Pqos052. Perhatikan panjang gelombang pada skrin kaca.3. Laraskan saiz celah supaya lebih besar daripada panjang gelombang.4. Perhatikan gelombang terbelau dan lukiskan coraknya dalam Jadual 5.8.5. Ulangi langkah 4 dengan saiz celah yang hampir sama dengan panjang gelombang. B Kesan panjang gelombang ke atas pembelauan gelombang air1. Laraskan saiz celah kepada lebih kurang 1 cm.2. Laraskan frekuensi penjana gelombang untuk menghasilkan gelombang dengan panjang gelombang yang lebih kecil daripada saiz celah.3. Perhatikan gelombang terbelau dan lukiskan coraknya dalam Jadual 5.9.4. Ulangi langkah 3 dengan panjang gelombang yang hampir sama dengan saiz celah.Keputusan: Jadual 5.8 Jadual 5.9 Saiz celah Corak pembelauan Panjang gelombang Corak pembelauanCelah lebar PendekCelah Panjangsempit Perbincangan:1. Bandingkan corak gelombang terbelau yang melalui celah lebar dan celah sempit.2. Bandingkan corak gelombang terbelau apabila gelombang dengan panjang gelombang yang pendek dan yang panjang melalui suatu celah.206 5.5.2

Bab 5 GelombangMelukis Gambar Rajah untuk Menunjukkan Corak Pembelauan Gelombang AirJadual 5.10 menunjukkan corak pembelauan gelombang air dalam simulasi tangki riak danlakaran muka gelombangnya. Teliti kesan saiz celah dan panjang gelombang terhadap pembelauangelombang air. Jadual 5.10 Kesan saiz celah dan panjang gelombang ke atas corak pembelauan gelombang Faktor Corak pembelauan Lakaran muka gelombang CatatanCelah lebar Panjang gelombang tetapCelah sempitPanjang Saiz celah tetapgelombang 207yang pendekPanjanggelombangyang panjang5.5.3

Pembelauan gelombang dipengaruhi oleh saiz celah dan panjang gelombang. Rajah 5.52merumuskan kesan pengaruh tersebut. Kesan pembelauan gelombang Panjang gelombang tetap Saiz celah tetap Saiz celah Saiz celah Panjang gelombang Panjang gelombang lebar sempit yang pendek yang panjang Penyebaran Penyebaran Penyebaran Penyebaran gelombang gelombang gelombang gelombang kurang ketara lebih ketara kurang ketara lebih ketara Rajah 5.52 Faktor-faktor yang mempengaruhi pembelauan gelombang dan kesannyaPembelauan Gelombang dalam Kehidupan HarianRajah 5.53 menunjukkan contoh pembelauan gelombang air, cahaya dan bunyi. Pembelauan gelombang Gelombang air Gelombang cahaya Gelombang bunyiPembelauan gelombang air Hologram yang dihasilkan Gelombang infrasoniksemasa melalui celah oleh kesan pembelauan cahaya yang dihasilkan olehmenghasilkan kawasan air digunakan sebagai tanda gajah mempunyai panjangtenang yang sesuai untuk keselamatan pada kad bank gelombang yang panjang untukpersinggahan kapal dan aktiviti seperti kad debit dan kad kredit. memudahkan komunikasi antararekreasi air. gajah pada jarak yang jauh. Benteng penahan 123 Celah Kawasan air tenangPantai Kok di Langkawi Hologram pada kad bank Gajah menghasilkan gelombang infrasonik Rajah 5.53 Pembelauan gelombang air, cahaya dan bunyi208 5.5.3 5.5.4

Aktiviti 5.17 Bab 5 Gelombang KIAK KMKTujuan: Mencari maklumat tentang pembelauan gelombang air, cahaya dan bunyi dalam kehidupan harianArahan: EduwebTV: Pembelauan gelombang1. Jalankan aktiviti ini secara berkumpulan.  http://bit.2. Rujuk bahan bacaan atau layari laman sesawang untuk ly/2k8Cbdo mencari maklumat tentang pembelauan gelombang air, cahaya dan bunyi dalam kehidupan harian yang memanfaatkan manusia.3. Bentangkan hasil carian anda dalam bentuk persembahan yang menarik. Latihan Formatif 5.5 1. Lengkapkan rajah-rajah berikut dengan melukiskan corak pembelauan gelombang. (a) (b) (c) (d) 2. Rajah 5.54 menunjukkan pelan ruang tamu dan bilik tidur. Tingkap Seorang budak yang baring di atas katil tidak dapat melihat Katil televisyen di ruang tamu tetapi dapat mendengar bunyi dari televisyen itu. TV Pintu (a) Dengan melukis muka-muka gelombang, terangkan terbuka Rajah 5.54 bagaimana fenomena pembelauan membolehkan budak tersebut mendengar bunyi televisyen. 209 (b) Nyatakan satu fenomena lain yang menyebabkan bunyi merambat dari televisyen ke budak itu.5.5.4

5.6 Interferens GelombangPrinsip Superposisi GelombangCuba getarkan dua biji bolakecil seperti bola tenis di ataspermukaan air. Bolehkah andamelihat corak yang terhasilapabila dua gelombangitu bertindih? Gambar foto 5.13 Superposisi dua gelombang membulatGambar foto 5.13 menunjukkan dua gelombang pada permukaan air dalam sebuah tasik.Dua gelombang membulat yang dihasilkan bertindih atau bersuperposisi. Apakah yang berlakuapabila dua gelombang itu bersuperposisi?Aktiviti 5.18 KMKTujuan: Mengkaji superposisi gelombang menggunakan simulasi komputerArahan: Simulasi komputer superposisi gelombang1. Jalankan aktiviti ini secara berpasangan.  http://bit.2. Layari laman sesawang yang diberikan di sebelah. ly/2K4ZEF43. Jalankan simulasi untuk superposisi yang berikut:  http://bit. (a) puncak dan puncak dengan sesaran yang sama ly/2z80JHS (b) lembangan dan lembangan dengan sesaran yang sama (c) puncak dan lembangan dengan sesaran yang sama4. Lukiskan bentuk gelombang sebelum, semasa dan selepas superposisi bagi setiap simulasi di langkah 3.5. Rekod pemerhatian anda dalam bentuk peta pokok.Perbincangan:1. Superposisi yang manakah menghasilkan sesaran yang lebih besar?2. Superposisi yang manakah menghasilkan sesaran sifar? Prinsip superposisi menyatakan bahawa apabila dua gelombang bersuperposisi, sesaranpaduan ialah hasil tambah sesaran individu bagi dua gelombang tersebut.210 5.6.1

Bab 5 GelombangInterferens dengan Sumber Gelombang KoherenInterferens gelombang ialah superposisi dua atau lebih gelombang dari sumber gelombangyang koheren. Dua sumber gelombang adalah koheren apabila frekuensi kedua-dua gelombangadalah sama dan beza fasa adalah tetap. Superposisi gelombang menghasilkan interferensmembina dan interferens memusnah.Interferens membina berlaku apabila dua puncak bersuperposisi untuk menghasilkan satu puncak yang tinggi. Sebelum superposisi Semasa superposisi Selepas superposisi PQ 2A QP A A Sesaran paduan = A + A = 2A Rajah 5.55 Interferens membina antara dua puncakInterferens membina juga berlaku apabila dua lembangan bersuperposisi untuk menghasilkan lembangan yang dalam. Sebelum superposisi Semasa superposisi Selepas superposisi –A –APQ –2A QP Sesaran paduan = (–A) + (–A) = –2ARajah 5.56 Interferens membina antara dua lembanganInterferens memusnah berlaku apabila satu puncak dan satu lembangan bersuperposisi untuk menghasilkan sesaran paduan sifar. Sebelum superposisi Semasa superposisi Selepas superposisi P P A –A A –A Sesaran paduan = A + (–A) = 0 Q Q Rajah 5.57 Interferens memusnah antara satu puncak dengan satu lembangan 2115.6.1

Aktiviti 5.19Tujuan: Menunjukkan interferens dengan dua sumber gelombang koherenA Corak interferens gelombang airRadas: Tangki riak dan aksesorinya serta stroboskop digital xenonBahan: Air suling Penggetar sfera yang menghasilkan duaArahan: gelombang membulat1. Sediakan tangki riak dan pasangkan penggetar sfera seperti dalam Gambar foto 5.14.2. Laraskan frekuensi penjana gelombang supaya satu corak yang jelas boleh dilihat pada skrin kaca.3. Perhatikan corak interferens yang dibentuk di atas skrin.4. Ulangi langkah 1 hingga 2 dengan menggunakan Pencelup penggetar sfera yg mempunyai jarak pemisahan antara Gambar foto 5.14 dua pencelup yg lebih kecil. Perhatikan perubahan corak interferens.5. Laraskan penjana gelombang untuk memperoleh frekuensi gelombang yang lebih rendah, iaitu panjang gelombang yang lebih besar. Perhatikan perubahan corak interferens.Perbincangan:1. Mengapakah dasar tangki riak perlu dilaras sehingga berada dalam satu satah ufuk?2. Apakah yang menyebabkan kawasan cerah dan kawasan gelap dalam corak interferens?3. Cadangkan satu cara lain untuk menghasilkan dua gelombang membulat air yang koheren.B Corak interferens gelombang cahayaRadas: Pen laser, kaki retort, dua keping dwicelah Kaki retort Skrin dengan jarak pemisahan celah yang Dwicelah D berbeza serta skrin putihArahan: Pen laser a1. Sediakan radas seperti yang ditunjukkan dalam Dwicelah dengan jarak Rajah 5.58. pemisah celah yang berbeza2. Tujukan alur cahaya laser melalui dwicelah. Perhatikan corak yang terbentuk pada skrin.3. Ulangi langkah 2 dengan dwicelah yang mempunyai jarak pemisahan celah yang lebih besar.Perbincangan: Rajah 5.581. Apakah fenomena yang berlaku apabila cahaya melalui setiap celah?2. Apakah yang dibentuk di atas skrin apabila dua alur cahaya daripada dwicelah bersuperposisi pada skrin?3. Terangkan kewujudan jalur gelap dalam corak interferens.212 5.6.1

Bab 5 GelombangC Corak interferens gelombang bunyiRadas: Penjana isyarat audio, dua pembesar suara yang serupa, pembaris meter, mikrofon dan osiloskop sinar katod (O.S.K.)Arahan: Nota: Anda juga boleh menggunakan tablet1. Sediakan susunan radas seperti yang ditunjukkan bagi aktiviti ini dengan susunan dalam Rajah 5.59. Dua pembesar suara itu radas seperti berikut: diletak dengan jarak pemisahan 1.0 m antara satu sama lain. Penjana isyarat Pembesar suara audio O.S.K 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 8 S1 Pembesar 7 suara 6Pembesar 5 4 suara S2 3P 2 0.6 m 1 0 Q Tablet dengan aplikasiMikrofon digerakkan penjana bunyisepanjang PQ Tablet dengan aplikasi pengukur aras kekuatan bunyi dalam unit desibel (dB) Rajah 5.59 Interferens gelombang bunyi menggunakan tala bunyi2. Laraskan penjana isyarat audio kepada frekuensi 1 000 Hz. Tala bunyi diketuk dan kemudian diputar dengan perlahan 3. Hidupkan penjana isyarat audio. Laraskan O.S.K supaya berhampiran dengan telinga. bunyi yang diterima oleh mikrofon dapat memapar imej yang jelas pada skrin O.S.K. itu. Telinga4. Gerakkan mikrofon secara perlahan-lahan di sepanjang garis lurus PQ yang berjarak 0.6 m dari pembesar suara.5. Perhatikan imej pada O.S.K. apabila bunyi kuat dan bunyi perlahan dikesan.6. Ulangi langkah 4 dan 5 dengan jarak pemisahan 0.5 m antara pembesar suara.Perbincangan: Tala bunyi diputar dengan perlahan1. Mengapakah dua pembesar suara perlu disambung kepada penjana isyarat audio yang sama?2. Hubung kaitkan imej yang dibentuk di skrin O.S.K. dengan bunyi yang didengar semasa anda berjalan di hadapan pembesar suara.5.6.1 213

Dalam Aktiviti 5.19, dapatkah anda mengenal pasti interferens membina dan memusnahbagi gelombang air, cahaya dan bunyi? Interferens gelombang airRajah 5.60 menunjukkan corak interferens gelombang air yang dihasilkan oleh dua sumberkoheren S1 dan S2 dalam sebuah tangki riak. Garisan dengan kawasan cerah dan gelap berselang-seliS1 Garisan warna kelabu seragamS2 Kawasan + =  Interferens cerah Kawasan + = membina gelap Kawasan + = Interferens kelabu memusnah Rajah 5.60 Corak interferens gelombang air Interferens gelombang cahaya iNtegrasiRajah 5.61 menunjukkan corak interferens yang terbentuk padaskrin bagi cahaya daripada pen laser. Gelombang cahaya terbelau SEJARAHyang muncul daripada dwicelah adalah koheren. Superposisigelombang daripada dwicelah menghasilkan corak yang terdiri Aktiviti interferens gelombangdaripada pinggir cerah dan pinggir gelap. Interferens membina cahaya juga dikenali sebagaimenghasilkan pinggir cerah manakala interferens memusnah eksperimen dwicelah Youngmenghasilkan pinggir gelap. sempena nama seorang ahli fizik, Thomas Young. BeliauPinggir cerah Pinggir gelap berjaya menunjukkan cahaya bersifat gelombang melalui eksperimen yang menghasilkan pinggir cerah dan gelap.Jarak pemisahan celah yang lebih kecil Jarak pemisahan celah yang lebih besarRajah 5.61 Corak interferens gelombang cahaya Interferens gelombang bunyi Penjana S1 Skrin O.S.K.Gelombang bunyi tidak dapat dilihat. isyarat S2Pemerhati hanya dapat mendengar audio Penunjuk:bunyi yang kuat di kawasan interferens Bunyi kuatmembina dan bunyi yang perlahan Bunyi perlahandi kawasan interferens memusnah.Rajah 5.62 menunjukkan imej yang Rajah 5.62 Corak interferens gelombang bunyidipapar pada skrin O.S.K.214 5.6.1