DAFTAR ISI DAFTAR ISI.................................................................................................................................................. i BAB I ............................................................................................................................................................ 1 PENDAHULUAN ........................................................................................................................................ 1 A.
Tujuan Percobaan.............................................................................................................................. 1
B.
Dasar Teori........................................................................................................................................ 1
BAB II........................................................................................................................................................... 4 ALAT DAN BAHAN ................................................................................................................................... 4 A.
Peralatan yang digunakan ................................................................................................................. 4
B.
Bahan yang digunakan ...................................................................................................................... 4
BAB III ......................................................................................................................................................... 5 METODE PERCOBAAN ............................................................................................................................. 5 BAB IV ......................................................................................................................................................... 6 DATA PENGAMATAN DAN PERHITUNGAN........................................................................................ 6 A.
Data Pengamatan .............................................................................................................................. 6
B.
Perhitungan ....................................................................................................................................... 7
BAB V .......................................................................................................................................................... 9 PEMBAHASAN ........................................................................................................................................... 9 BAB VI ....................................................................................................................................................... 11 KESIMPULAN ........................................................................................................................................... 11 BAB VII ...................................................................................................................................................... 12 DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................................................. 12 TUGAS AKHIR.......................................................................................................................................... 13
i
BAB I PENDAHULUAN A. Tujuan Percobaan 1. Mengamati dan memahami peristiwa resonansi dari gelombang suara. 2. Menentukan kecepatan merambat gelombang suara di udara. 3. Menentukan frekuensi dari suatu garputala.
B. Dasar Teori Peristiwa resonansi merupakan peristiwa bergetarnya suatu sistem fisis dengan nilai frekuensi tertentu akibat dipengaruhi oleh sistem fisis lain (sumber) yang bergetar dengan frekuensi tertentu pula dimana nilai kedua frekuensi ini adalah sama. Peristiwa ini dapat kita amati dengan menggunakan kolom udara. Kolom udara dapat dibuat dengan menggunakan tabung yang sebagian diisi air, sehingga kita dapat mengatur panjang kolom udara dengan menaik-turunkan pemukaan air pada tabung. Sistem fisis sumber adalah audio generator yang dapat menghasilkan gelombang bunyi dengan nilai frekuensi bervariasi, sedangkan sistem fisis yang ikut bergetar adalah molekul-molekul udara yang berada dalam kolom udara yang bergetar karena variasi tekanan. Gelombang yang terbentuk dalam kolom udara merupakan gelombang bunyi berdiri. Peristiwa resonansi terjadi saat frekuensi sumber nilainya sama dengan frekuensi gelombang bunyi pada kolom udara yang dicirikan dengan terdengarnya bunyi yang paling nyaring (amplitudo maksimum). Bila garpu penala digetarkan diatas tabung resonansi, maka getaran garpu penala ini akan menggetarkan kolom udara di dalam tabung resonansi. Dengan mengatur panjang kolom udara di dalam tabung resonansi, maka akan terdengar dengung garpu penala lebih keras, ini berarti terjadi resonansi. Di dalam tabung resonansi terjadi gelombang longitudinal diam (stasioner), dengan sasarannya yaitu permukaan air sebagai simpul gelombang dan untuk mulut tabung sebagai perut gelombang. Sebenarnya letak perut berada di sedikit di atas tabung. Jaraknya kira-kira 0,3 kali diameter tabung. Resonansi terjadi jika frekuensi nada dasar atau nada atas dari kolom udara sama dengan frekuensi garpu penala.
1
Gambar 1.1 ALAT PEMBANGKIT RESONANSI Gelombang bunyi yang terbentuk dalam kolom udara memiliki nilai panjang gelombang tertentu yang memenuhi hubungan: λ=v/f
............... (1)
di mana: λ : panjang gelombang v : cepat rambat bunyi di (kolom) udara f : frekuensi gelombang bunyi (frekuensi sumber) Jika kita mengetahui nilai frekuensi sumber, maka pada saat resonansi tersebut kita dapat menentukan nilai cepat rambat bunyi di udara.
2
Gambar 1.2 PERBEDAAN KETINGGIAN KOLOM PADA SAAT RESONANSI Peristiwa resonansi yang dapat terjadi lewat alat yang ditunjukkan oleh gambar 1.1 bisa lebih dari satu kali. Hal ini dapat dilakukan dengan cara mengubah ketinggian kolom udara dengan cara menurunkan permukaan air dalam tabung seperti ditunjukkan pada gambar 1.2. Syarat terjadinya resonansi untuk sistem ini adalah: L=(2n+1)1/4 λ ............. (2) di mana n = 0, 1, 2, 3, dan seterusnya Karena ukuran diameter tabung sangat kecil dibandingkan dengan panjang gelombang dan perut gelombang serta simpangannya tidak tepat pada ujung tabung, maka diperlukan angka koreksi e dengan syarat e = ± 0,6 R di mana R adalah jari-jari tabung. Dengan memperhatikan faktor koreksi tersebut, maka persamaan (2) ditulis sebagai berikut: L=((2n+1) 1/4 λ) -e Substitusikan persamaan (1) ke dalam rumus di atas sehingga mendapatkan:
L=((2n+1) v/4f) -e
3
BAB II ALAT DAN BAHAN
A. Peralatan yang digunakan 1. 2. 3. 4.
Tabung resonansi berskala beserta reservoirnya. Beberapa garputala dengan salah satu diantaranya telah diketahui frekuensinya. Pemukul garputala. Jangka sorong.
B. Bahan yang digunakan 1. Air
4
BAB III METODE PERCOBAAN
1. Dicatat suhu, tekanan, dan kelembaban ruangan laboratorium tempat pelaksanaan percobaan. 2. Diukur diameter bagian dalam tabung dengan jangka sorong beberapa kali. 3. Diusahakan agar permukaan air dekat dengan ujung atas dengan mengatur reservoir (jangan sampai tumpah). 4. Digetarkan garputala yang telah diketahui frekuensinya dengan pemukul garputala. Untuk nmenjamin keamanan tabung gelas lakukanlah pemukulan garputala jauh dari tabung. 5. Didekatkan garputala yang bergetar pada ujung atas tabung. 6. Diturunkan permukaan air secara perlahan-lahan dengan pertolongan reservoir, sehingga pada suatu tinggi tertentu terjadi resonansi (terdengan suara mengaung). Ini adalah resonansi ordo pertama. 7. Dicatat kedudukan permukaan air, saat resonansi terjadi. 8. Diturunkan lagi permukaan air sampai terjadi resonansi ordo kedua, mencatat kedudukan ini. 9. Diulangi percobaan nomor 3 sampai dengan nomor 8 untuk memastikan tepatnya tempattempat terjadinya resonansi. 10. Diulangi percobaan nomor 3 sampai dengan nomor 9 dengan menggunakan garputala yang lain.
5
BAB IV DATA PENGAMATAN DAN PERHITUNGAN
A. Data Pengamatan 1. Keadaan Ruangan
Keadaan ruangan
P (cm)Hg
T (°C)
C (%)
Sebelum percobaan
75.6
25.5
76
Sesudah percobaan
75.6
25.5
76
2. Hasil Pengukuran
Diameter Tabung
pertama (m)
kedua (m)
ketiga (m)
Rata-rata (m)
1.85 x 10-2
1.85 x 10-2
1.85 x 10-2
1.85 x 10-2
3. Penetapan Resonansi Percobaan 1 Frekuensi Garputala = 979 Hz. No
Lo (m)
L1 (m)
v (m/s)
e teori
1 2 Rata-Rata
7.5 x 10-2 7.5 x 10-2 7.5 x 10-2
2.5 x 10-1 2.5 x 10-1 2.5 x 10-1
342.650 342.650 342.650
0.011 0.011 0.011
6
Percobaan 2 Cepat Rambat Gelombang = 342.650 m/s. No
Lo (m)
L1 (m)
f (Hz)
e praktek
1 2 Rata-Rata
1.00 x 10-1 1.05 x 10-1 1.025 x 10-1
3.5 x 10-1 3.5 x 10-1 3.5 x 10-1
685.300 699.286 692.293
0.025 0.018 0.021
B. Perhitungan 1. Percobaan 1 Menghitung cepat rambat gelombang : 𝑣 = 2𝑓 × (𝐿1 − 𝐿0 ) 𝑣 = 2 × 979 𝐻𝑧 × ((2.5 × 10−1 𝑚) − (7.5 × 10−2 𝑚)) 𝑣 = 342.650 𝑚/𝑠 Menghitung e teoritis : 𝑒 = 0.6 × 𝑅 𝑒 = 0.6 × (1.85 𝑥 10−2 𝑚) 𝑒 = 0.011 𝑚 2. Percobaan 2 Menghitung Frekuensi Garputala : 𝑓=
𝑣 2(𝐿1 − 𝐿0 )
342.650 𝑚/𝑠 2((3.5 × 10−1 𝑚) − (1.025 × 10−1 𝑚)) 𝑓 = 692.293 𝐻𝑧 𝑓=
Menghitung e praktik : 𝑒=
(𝐿1 − 3𝐿0 ) 2 7
(3.5 × 10−1 𝑚) − 3(1.025 × 10−1 𝑚) 𝑒= 2 𝑒 = 0.021 𝑚
8
BAB V PEMBAHASAN
Untuk mencari frekuensi garpu tala, digunakan rumus superposisi pada salah satu ujung tabung yang terbuka, sama dengan metode untuk mencari cepat rambat bunyi di udara, yaitu: 𝐿 = ((2𝑛 + 1)
𝑣 )−𝑒 4𝑓
Harga n dalam rumus itu terkait kepada jumlah resonansi bunyi yang muncul dalam percobaan. Oleh karena pada percobaan kali ini didapatkan 2 kali resonansi dengan ketinggian kolom udara L1 dan L2, maka: Untuk L1 atau ketinggian kolom udara pada resonansi pertama, harga n adalah 0 sehingga: 𝑣 𝐿𝑜 = ((2(0) + 1) )−𝑒 4𝑓 𝑣 𝐿𝑜 = −𝑒 4𝑓 Untuk L2 atau ketinggian kolom udara pada resonansi kedua, harga n adalah 1 sehingga: 𝑣 𝐿1 = ((2(1) + 1) )−𝑒 4𝑓 3𝑣 𝐿1 = −𝑒 4𝑓 Dari kedua rumus diatas dapat diturunkan menjadi : 3𝑣 𝑣 𝐿1− 𝐿0 = ( − 𝑒) − ( − 𝑒) 4𝑓 4𝑓 2𝑣 𝐿1− 𝐿0 = 4𝑓 𝑣 𝐿1− 𝐿0 = 2𝑓 𝑣 𝑓= 2𝐿1− 𝐿0 Dalam menentukan cepat rambat bunyi di udara nilai yang didapat harus bernilai 340 m/s atau mendekati 340 m/s, sehingga dalam praktikum tentang resonansi gelombang bunyi ini, baik dalam pelaksanaan praktikum maupun dalam pengolahan data yang telah dikumpul, terdapat kesalahan-kesalahan tertentu yang mungkin terjadi, yaitu:
9
a. Ketidakjelian dalam menentukan ketinggian kolom udara pada saat gelombang bunyi yang keluar dari garpu tala menimbulkan resonansi, yang dicirikan oleh dengungan yang terdengar paling keras. b. Kesalahan pada saat menurunkan atau menaikkan permukaan air dalam tabung resonansi, umumnya karena cara menurunkan/menaikkan tabung reservoir tidak dengan perlahan. c. Kerusakan pada garpu tala, ditandai dengan banyaknya lecet-lecet bekas dipukul untuk menimbulkan getaran membuat nilai frekuensi garputala berubah. d. Penempatan garpu tala yang salah serta cara membunyikan garpu tala yang salah. Garpu tala seharusnya ditempatkan pada kotak bunyi tempat garpu tala dengan salah satu sisi yang terbuka sebagai tempat keluarnya bunyi. Sisi yang terbuka itulah yang ditempatkan sedikit di atas bibir tabung resonansi dan garpu tala dibunyikan dengan menggunakan pengetuk. Kesalahan yang umum dalam hal ini adalah garpu tala yang dibunyikan tidak menggunakan pengetuk dan/atau garpu tala yang dibunyikan langsung pada bibir tabung resonansi, tidak ditempatkan terlebih dahulu pada kotak bunyi tempat garpu tala. e. Ketidaktelitian dalam pengukuran diameter tabung dengan menggunakan jangka sorong. f. Ketidaktelitian dalam membaca data pengamatan dan menghitung cepat rambat bunyi serta frekuensi garpu tala.
10
BAB VI KESIMPULAN
Setelah kami melakukan percobaan, maka dapat ditarik beberapa kesimpulan: a. Resonansi adalah peristiwa bergetarnya suatu sistem fisis dengan nilai frekuensi tertentu akibat dipengaruhi oleh sistem fisis lain (sumber) yang bergetar dengan frekuensi tertentu pula dimana nilai kedua frekuensi ini adalah sama b. Peristiwa resonansi dicirikan dengan terdengarnya bunyi (dengungan) yang paling nyaring c. Peristiwa resonansi dapat diamati dengan menggunakan kolom udara yang terisi dengan air d. Cepat rambat bunyi dipengaruhi oleh ketinggian kolom udara pada tabung dan frekuensi gelombang bunyi. Semakin besar ketinggian kolom udara, maka cepat rambat bunyi di udara semakin besar, dan sebaliknya. Semakin besar frekuensi gelombang bunyi, maka cepat rambat bunyi di udara semakin besar, dan sebaliknya. e. Cepat rambat bunyi juga dapat dipengaruhi oleh suhu ruang dan massa molekul gas di udara. f. Untuk mencari nilai cepat rambat bunyi di udara, dapat digunakan rumus superposisi gelombang bunyi pada salah satu ujung terbuka 𝑣 = 2𝑓(𝐿1− 𝐿0 )
11
BAB VII DAFTAR PUSTAKA
Anonimus. 2011. Buku Penuntun Praktikum Fisika Dasar 2. Bogor: Laboratorium Fisika Universitas Pakuan.
12
TUGAS AKHIR
13
