Hukum Melde 1.4.4 Hukum MELDE
Hukum Hukum Melde Melde mempel mempelaja ajari ri tentan tentang g besara besaran-be n-besar saran an yang yang mempeng mempengaru aruhi hi cepat cepat rambat gelombang transversal pada tali. Melalui percobaannya (lakukan kegiatan 1.1), 1.1), Melde Melde menemuk menemukan an bahwa bahwa cepat cepat rambat rambat gelomb gelombang ang pada dawai dawai seband sebanding ing dengan akar gaya tegangan tali dan berbanding terbalik dengan akar massa persatuan panjang dawai. ercobaan Melde digunakan untuk menyelidiki cepat rambat gelombang transversal dalam dawai. Perhatikan dawai. Perhatikan gambar di bawah ini.
Gambar 1.15 percobaan Melde
ada salah satu ujung tangkai garpu tala diikatkan erat-erat sehelai kawat halus lagi kuat. kawat halus tersebut ditumpu pada sebuah katrol dan ujung kawat diberi beban, misalnya sebesar g gram. !arpu tala digetarkan dengan elektromagnet secara terus menerus, hingga amplitudo yang ditimbulkan oleh garpu tala konstan. "ntuk menggetarkan ujung kawat # dapat pula dipakai alat vibrator. $alam kawat akan terbentuk pola gelombang stasioner. %ika diamati akan terlihat adanya simpul dan perut di antara simpul-silpul tersebut. $iantara simpul-simpul itu antara lain adalah # dan &, yaitu ujung-ujung kawat tersebut, ujung # pada garpu tala dan simpul & pada bagian yang ditumpu oleh katrol. ada seluruh panjang kawat #& ' dibuat dibuat terjad terjadii gelomb gelombang, ang, maka kawat kawat mempuny mempunyai ai * 1 ' + . %ika %ika adal adalah ah rekuensi getaran tersebut, maka cepat rambat gelombang dalam kawat adalah v1 ' . * 1 ' + . %adi, sekarang beban ditambah hingga menjadi gram, maka pada seluruh panjang kawat ternyata hanya terjadi gelombang, jadi * ' , * ' sehingga / v ' . * '
&emudian beban dijadikan 10 gram, maka pada seluruh panjang kawat hanya terjadi satu gelombang, jadi / * ' , maka v ' . * ' . 2eban dijadikan 0 gram, maka pada seluruh panjang kawat hanya terjadi 13 gelombang, jadi / * ' 4 * ' sehingga v ' . * ' . $ari hasil pengamatan ini, maka timbul suatu anggapan atau dugaan, bahwa agaknya ada hubungan antara cepat rambat gelombang dengan berat beban, yang pada hakekatnya merupakan tegangan dalam kawat. data pengamatan tersebut di atas kita susun sebagai / engamatan 5
61 ' g
l1 ' +
v1 ' +
engamatan 55
6 ' g
l '
7 '
engamatan 555
6 ' 10g
l '
7 '
engamatan 57
6 ' 0g
l '
7 '
$ata di atas kita olah sebagai berikut / v3v1 ', dan 6361 ' v3v1 ', dan 6361 ' 10 v3v1 '8, dan 6361 ' 0 &esimpulan/ Cepat rambat gelombang dalam tali, kawat, dawai berbanding senilai dengan akar gaya tegangan kawat, tali dawai tersebut.
ercobaan di atas diulang kembali dengan bahan sama, panjang kawat tetap, beban sama (dimulai dari 10g gram), hanya saja luas penampang kawat dibuat kali lipat, maka dapat kita amati sebagai berikut / * 19' 4 v:1 ' v ' . (dari percobaan pertama, dengan menggunakan 10g gram) maka / v193v ' ercobaan diulangi lagi dengan beban tetap 10g gram, akan tetapi kawat diganti dengan kawat yang berpenampang 10 kali lipat (dari bahan yang sama dan panjang tetap), maka dalam kawat terjadi gelombang, sehingga / * 9' + 4 v9 ' + sehingga / v93v ' + . #pabila panjang kawat tetap dan dari bahan yang sama, sedangkan penampang diubah, maka berarti sama dengan mengubah massa kawat. %ika massa kawat semula adalah m1, maka pada percobaan tersebut massa kawat berturut-turut diubah menjadi m ' m1 dan m ' 10 m1. 2erdasarkan data percobaan kedua, maka setelah diolah sebagai berikut / v193v ' dan m3m1 'm13m1 ' v93v ' + dan m3m1 ' 10m13m1' 10 $ari pengolahan data tersebut dapatlah disimpulkan bahwa/ Cepat rambat gelombang berbanding balik nilai akar kuadrat massa kawat, asalkan panjangnya tetap. ercobaan selanjutnya diulangi lagi, akan tetapi diusahakan agar massa kawat antara simpul-simpul # dan & tetap, sedangkan panjang #& variabel. ;ernyata cepat rambatnyapun berubah pula, meskipun beban tidak berubah, &alau jarak #& menjadi + jarak semula yaitu ' + , maka cepat rambatnya menjadi kali semula, sebaliknya jika panjang kawat #& dilipat empatkan dari #& semula, menjadi , maka cepat rambatnya menjadi kali cepat rambat semula, asalkan massa kawat tetap. $ari percobaan ketiga ini dapatlah disimpulkan.
Untuk massa kawat yang tetap, maka cepat rambat gelombang berbanding senilai dengan akar kuadrat panjang kawat. &esimpulan () dan () dapat disatukan menjadi /
......................................................1.1= $engan/ v ' cepat rambat gelombang dalam kawat (tali, dawai) 6 ' gaya tegangan kawat m ' massa persatuan panjang kawat k ' aktor pembanding, yang dalam >5 harga k ' 1. Percobaan Melde
Jika tali yang panjangnya l, dibentangkan dan diberi beban lewat katrol serta ujung A digetarkan terus menerus, maka pada tali akan terbentuk gelombang transversal yang stasioner (diam). Percobaan ini pertama kali dilakukan oleh Melde untuk menentukan cepat rambat gelombang transversal pada tali. ari hasil percobaannya Melde menemukan kesimpulan bahwa cepat rambat gelombang pada tali adalah !
F
µ
"#
m l
$# %#& m.g
'eterangan ! %
# gaya
(ewton)
&
#gaya berat
(ewton)
m
#massa tali
(kg)
g
#gaya gravitasi
(ms*)
l
#panjang tali
"
#kec gelombang
$
#massa per satuan panjang tali (kgm)
(meter) (ms)