GELOMBANG TALINurul Chairaat Zainal, Kurniati, Sulfiani, Sri DeviPendidikan Biologi

AbstrakTelah dilakukan kegiatan praktikum dengan percobaan gelombang tali, ysng dimana pada kegiatan ini pratikan mengamati simpul, jumlah gelombang, panjang gelombang, tegangan tali dengan massa beban dan panjang tali yang berbeda. Pada percobaan ini, sebanyak 3 tali yang digunakan dengan massa yang berbeda. Dalam pengukuran ini, frekuensi yang digunakan sebesar 50 Hz dengan percepatan gravitasinya . Kegiatan praktikum ke-2 terlebih dahulu menghitung rapat tali massa dari ketiga tali yang berbeda.Kata kunci: Tegangan, cepat rambat, massa, gelombang.A. Rumusan Masalah1. Bagaimana prinsip kerja percobaan gelombang tali?2. Bagaimana hubungan antara tegangan tali dengan cepat rambat gelombang pada tali?3. Bagimana hubungan antara rapat massa tali dengan cepat rambat gelombang pada tali?B. Tujuan 1. Memahami prinsip kerja percobaan gelombang pada tali.2. Memahami hubungan antara tegangan tali dengan cepat rambat gelombang pada tali.3. Memahami hubungan antara rapat massa tali dengan cepat rambat gelombang pada tali.C. Metodologi EksperimenTeori singkatGelombang adalah getaran yang merambat, gerak gelombang dapat dipandang sebagai perpindahan momentum dari suatu titik di dalam ruang ke titik lain tanpa perpindahan materi. Gelombang mekanik adalah gelombang yang memerlukan medium tempat merambat. Contoh gelombang mekanik pada tali, gelombang bunyi (Anonim, 2010:3).Rumus dasar gelombang: dan Gelombang MekanikGelombang mekanik berasal dari suatu sumber dan menjalar di dalam medium. Penjalarannya di dalam medium terjadi karena satu bagian medium mengganggu bagian medium sekitarnya. Penjalan gelombang di dalam medium terjadi karena adanya interaksi di dalam medium. Makin kuat interaksi di dalam medium makin cepat penjalaran gelombang. Kelajuan penjalaran gelombang juga tergantung pada inersia medium, yaitu seberapa liar medium digerakkan. Makin besar inersia medium makin pelan penjalaran gelombang. Gelombang yang teradi secara periodic/berulang, maka gelombang itu disebut gelombang periodic (Subrianto Aswad, 2013:174-175).Dalam modul pembelajaran SMA 1 Karanggede (2013:2), menyebutkan berdasarkan arah arah rambatnya, gelombang dibedakan atas gelombang transversal dan gelombang longitudinal.a. Gelomban transversal adalah gelombang yang arah rambatnya tegak lurus dengan arah getarnya. Contoh gelombang transfersal adalah gelombang pada tali dan gelombang pada permukaan air.b. Gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah rambatnya sejajar dengan arah dengan arah getarnya. Contoh gelombang transversal adalah gelombang pada slinky/pegas dan gelombang suara.SMA 1 Karanggede dalam Modul pembelajaran (2010:2-3), menyebutkan Besaran-besaran pada gelombang1. Panjang gelombang ()Yang dimaksud dengan satu panjang gelombang adalah jarak antara dua puncak gelombang yang berdekatan. Satuan panjang gelombang dalam SI adalah meter (m)2. Frekuensi gelombang (f)Frekuensi gelombang adalah banyaknya gelombang yang melalui suatu titik persatuan waktu, dengan satuan hertz (Hz)3. Periode gelombang (T)Peride gelombang adalah waktu yang diperlukan oleh satu gelombang untuk melewati suatu titik. Satuan periode dalam SI adalah sekon (s).4. Simpangan gelombang (y)Simpangan gelombang didefinisikan sebagai kedudukan suatu titik pada gelombang terhadap sumbu keseimbangan. Satuan simpangan gelombang dalam SI adalah meter (m)5. Amplitudo gelombang (A)Amplitudo dapat didefinisikan sebagai simpangan maksimum gelombang.6. Cepat rambat gelombang (v)Cepat rambat gelombang didefinisikan sebagai jarak tempuh gelombang persatuan waktu dengan satuan meter persekon (m/s)7. Hubungan antar besaran dalam gelombangPersamaan persamaan di bawah ini menunjukkan hubungan antar besaran pada gelombang.Gelombang StasionerGelombang stasioner merupakan hasil superposisi dua buah gelombang yang koherens dengan arah rambat yang berlawanan. Salah satu cara untuk mendapatkan gelombang stasioner adalah dengan mensuperposisikan gelombang asal dengan gelombang pantulnya. Misal: gelombang pada tali yang salah satu ujungnya diikatkan pada tiang dan ujung yang lain digetarkan terus menerus. Ada dua jenis gelombang stasioner, yaitu :a. Gelombang stasioner ujung bebasContoh gelombang stasioner ujung bebas adalah superposisi gelombang pada seutas tali dimana salah satu ujungnya di kaitkan dengan sebuah cincin yang dapat bergerak bebas. Pada gelombang jenis ini, gelombang pantul tidak mengalami pembalikan fase.b. Gelombang stasioner ujung tetap Contoh gelombang stasioner ujung tetap adalah superposisi gelombang pada sutas tali dimana salah satu ujungnya di ikatkan pada tiang sehingga tidak dapat bergerak bebas. Pada gelombang jenis ini, gelombang pantul mengalami pembalikan fase sebesar .Cepat rambat gelombangDalam buku penuntun praktikum Herman (2014:43), mengatakan bahwa cepat rambat gelombang pada tali dapat ditentukan dengan persamaan: ,Dan,

D. Alat dan Bahan1. Alat Vibrator (penggetar) Variabel Power Supply Neraca Ohauss 310 gram Mistar Kabel penghubung ganda secukupnya Beban gantung2. Bahan Tali 3 macamE. Identivikasi VariabelKegiatan 1Variable manipulasi1. Massa beban2. Panjang tali3. Jumlah gelombangVariable respon1. Panjang gelombang2. Cepat rambat gelombangVariabel Kontrol1. Frekuensi Kegiatan 2Variabel Manipulasi1. Jumlah gelombang2. Massa taliVariabel Respon1. Rapat massa2. Cepat rambat tali3. Tegangan taliVariabel kontrol1. Massa 2. Tegangan tali3. frekuensiF. Definisi Operasobal VariabelKegiatan 1Variabel Manipulasi1. Massa beban adalah massa benda yang akan digantung pada ujung tali yang mempengaruhi amplitudo gelombang.2. Panjang tali merupakan ukuran tali yang akan digunakan untuk mengamati gelombang dengan satuan cm.3. Jumlah gelombang yaitu banyaknya gelombang yang terjadi pada saat power supply dinyalakan dan vibrator bergetar.Variable Respon1. Panjang gelombang, ukuran panjang suatu gelombang yang dihasilkan oleh tali yang telah diikatkan pada vibrator.2. Cepat rambat gelombang, yaitu hasil yang didapatkan dari kegiatan perkalian panjang tali dengan frekuensi.Variable Kontrol1. Frekuensi, gelombang listrik yang didapatkan.Kegiatan 2Variable Manipulasi1. Jumlah gelombang yaitu banyaknya gelombang yang terjadi pada saat power supply dinyalakan dan vibrator bergetar.2. Massa tali, berat tali yang akan digunakan yang ditimbang dengan menggunakan Neraca Ohauss 310 gram.Variabel Respon3. Rapat massa, dapat ditentukan dengan pembagian dari massa dan panjang benda, dalam percobaan ini panjang tali.4. Cepat rambat tali, hasil dari perhitungan dengan menggunakan persamaan pertama yang diketahui adalah Gaya tegangan tali (F) dan Rapat massa tali ().5. Tegangan tali, percobaan ini tegangan tli dihasilkan dari perkalian antara massa beban dan percepatan gravitasi yang telah ditetapkan sebesar Variabel Kontrol1. Massa, yaitu berat dari suatu objek2. Tegangan tali, percobaan ini tegangan tli dihasilkan dari perkalian antara massa beban dan percepatan gravitasi yang telah ditetapkan sebesar 3. Frekuensi, gelombang listrik yang didapatkan.G. Prosedur kerjaKegiatan 1. Menyelidiki Hubungan Kecepatan Gelombang Dengan Tegangan Tali1. Menimbang massa beban yang digunakan sebanyak lima macam yang berbeda massanya dengan alat ukur neraca ohauss 310 gram.2. Mengambil sepotong benng atau tali lalu mengaitkan salah satu ujungnya pada vibrator lalu mementalkan pada katrol dan member beban sebesan .3. Setelah menyusun berdasarkan diatas, maka menyalakan Power Supaply sehingga vibrator bergetar.4. Mengatur panjang tali sambil menggeser-geser vibrator sehingga terbentuk gelombang stasioner.5. Mengukur panjang tali dari vibrator sehingga terbentuk gelombang stasioner.6. Menentukan jumlah si,pul kemudian menghitung panjang gelombang.7. Mengulangi kegiatan 1 sampai 5 sebanyak 5 kali dengan massa beban yang berbeda.8. Mencatat seluruh hasil pengamatan pada tabel pengamatan yang tersedia.9. Menghitung kecepatan rambat gelombang setip percobaanKegiatan 2. Menyelidiki Hubungan Antara Kecepatan Rambat Gelomang Dengan Massa Persatuan Panjang Tali1. Menyiapkan tiga macam tali/benang yang berbeda massanya.2. Mengambil sebuah tali/benang, mengukur panjangnya lalu menimbang.3. Melakukan kegiatan 1 untuk jenis benang yang lain.4. Menghitung massa tiap persatuan panjang tali.5. Mengambil sepotong tali/benang pertama, mengikatkan salah satu ujungnya pada vibrator sedang ujung yang lain mementalkan pada katrol dan memberi beban M.6. Menyalakan Power Supply sehingga vibrator bergetar kemudian mengatur panjang tali sehingga terbentuk gelombang,7. Mengukur panjang tali dari vibrator sampai katrol pada saat terbentuk gelombang stsioner.8. Mencatat banyaknya simpul yang terjadi.9. Mengulangi kegiatan 4 sampai 8 untuk jenis tali yang lai dengan massa beban tetap.10. Mencatat semua hasil pengamatan pada lembar pengamatan.11. Menghitung cepat rambat gelombang tali pada setiap percobaan.H. Hasil Pengamatan dan Analisis DataHasil PengamatanKegiatan 1. Hubungan tegangan tali dengan kecepatan gelombangFrekuensi gelombang= 50 HzPercepatan gravitasi= 980 cm/Tabel .1. Hubungan tegangan tali dengan kecepatan gelombangNoMassa Beban(gram)Panjang Tali(cm)JumlahgelombangPanjang gelombang(cm)

134,08100250

238,57106253

343,34110,5255,25

448,47118259

553,23126263

658,52129,5264,75

768,86141270,5

873,50146273

978,58150,5275,25

1082.26155277,75

Kegiatan 2. Hubungan ANtara Kecepatan Rambat Gelombang Dengan Massa Persatuan Panjang TaliRapat Massa Tali 1= 0,0016gr/cmRapat Massa Tali 1= 0,0059gr/cmRapat Massa Tali 1= 0,0124gr/cmMassa Beban= 34,08gramFrekuensi gelombang= 50HzTabel 2. Hubungan antara kecepatan rambat gelombang dengan massa persatuan panjang taliJenis TaliPanjang Tali (cm)JumlahGelombangTegangan Tali (gr.cm/

I112,533398,4

II1252,533398,4

II119,53,533398,4

Analisis DataKegiatan 1: Hubungan Tegangan Tali Dengan Kecepatan Gelombang = F= m gNoCepat Rambat GelombangTegangan Tali

11= 1 = 5050 =2500 cm/s2F1= m1 g= 34,08 980= 33398,4 g.cm/s2

22= 2 = 5350 =2650 cm/s2F2= m2 g= 38,57 980= 37798,6g.cm/s2

33= 3 = 55,2550 =2762,5 cm/s2F3= m3 g= 43,34 980= 42473,2g.cm/s2

44= 4 f= 59 50 =2950 cm/s2F4= m4 g= 48,47 980= 47500,6g.cm/s2

55= 5 = 63 50 =3150 cm/s2F5= m5 g= 53,23 980= 52165,4g.cm/s2

66= 6 = 64,7550 =3237,5 cm/s2F6= m6 g= 58,52 980= 57349,6g.cm/s2

7= 7 = 70,550 =3525 cm/s2F7= m7 g= 68,86 980= 67482,8g.cm/s2

88= 8 = 73 50 =3650 cm/s2F8= m8 g= 73,50 980= 72030g.cm/s2

99= 9 = 75,2550 =3762,5 cm/s2F9= m9 g= 78,58 980= 77008,4 g.cm/s2

1010= 10 f = 77,7550 =3887,5 cm/s210= m10 g= 82,26 980= 80614,8g.cm/s2

Kegiatan 2: Hubungan antara kecepatan rambat gelombang dengan massa persatuan

F =33398,40 g.cm/s2No.Rapat Massa Tali()Cepat Rambat Gelombang()

10,0016 g/cm 4568,81 cm/s2

20,0059 g/cm

2379,23 cm/s2

33= 0,0124 g/cm

cm/s2

G. Pembahasan Pada praktikum ini dilakukan percobaan gelombang tali. Dalam percobaan dilakukan kegiatan mengamati gelombang pada tali. Seperti pada kegiatan pertama, yaitu hubungan tegangan tali dengan kecepatan gelombang. Dalam kegiatan digunakan frekuensi gelombbang sebesar 50 Hz dengan percepatan gravitasi yaitu 980 . Percobaan dilakukan pada satu jenis benang/tali dengan 10 benda yang akan dikaitan pada ujung tali yang massanya akan terus ditambah sampai benda ke 10. Benang diikat pada ujung vibrator dan ujung satunya dipentalan di katrol dan diberi beban pada ujungnya. Percoaan dimulai bersamaan ketika power supply diaktifkan, vibrator mulai bergetar dan menghasilkan gelombang stasioner, lalu mulai menggeser-menggeserkan vibrator jika gelombangnya bergoyang dan belum jelas simpulnya. Setelah gelombang diam dan bersimpul, maka dapat dilihat jumlah gelombangnya kemudian matikan powrt supply dan mengukur panjang tali. Pada massa beban pertama yaitu sebanyak 34,08 gram dengan panjang tali 100 cm, jumlah gelombang ada 2 dan panjang gelombangnya 50cm menghasilkan cepat rambat gelombang senilai 2950 cm/s2 dengan tegangan tali sebesar 2950 cm/s2. Kegiatan seperti di atas di lakukan sampai benda ke 10. Dari hasil pengmatan mulai benda pertama sampai ke 10 dapat dikatakan bahwa semakin besar beban benda yang digunakan akan semakin panjang tali yang dihasilkan untuk mendapatkan gelombang yang dapat dihitung jumlahnya, simpulnya. Juga dari kegiatan ini dapat di jelaskan bahwa semakin besar massa bendanya akan semakin kecil pula amplitude yang dihasilkan.Pada kegiatan kedua yaitu hubungan antara kecepatan rambat gelombang dengan massa persatuan panjang tali, digunakan tiga jenis tali, frekuensi gelombang yang digunakan sama dengan frekuensi yang digunakan pada kegiatan pertama. Ada yang diameternya besar, sedang dan kecil. Ketiga tali tersebut ditimbang dengan panjang tali yang sama yaitu 100 cm dan menghasilkan rapat massa tali 1 sama dengan 0,0016 gr/cm, tali 2 sama dengan 0,0059 gr/cm, dan tali 3 sama dengan 0,0124. Ketiga tali tersebut akan ditentukan panjang tali, jumlah gelombang, dan tegangan tali. Pada percobaan ini dipakai tegangan tali yang sama untuk semua jenis tali yaitu sebesar 33398,40 . Setelah melakukan kegiatan yang sama pada kegiatan pertama, jenis tali 1 menghasilkan panjang tali 112,5 cm dengan jumlah gelombang sebanyak , jenis tali 2 menghasilkan panjang tali 125 cm dengan jumlah gelombang sebanyak 2,5 gelombang, dan pada jenis tali 3 dihasilkan panjang tali 119,5 cm dengan jumlah gelombang 3,5 gelombang. Jika diamati dari jenis tali 1 sampai 3, maka dapat dikatakan bahwa semakin besar tali yang digunakan akan semakin banyak jumlah gelombang yang dihasilkan. Simpulan dan Diskusi1. Simpulana. Semakin berat massa beban yang diberikan, amplitudo gelombang semakin kecil.b. Semakin besar beban benda yang digunakan akan semakin panjang tali yang dihasilkan untuk mendapatkan gelombang yang dapat dihitung jumlahnya, simpulnya.c. Semakin besar tali yang digunakan pada percobaan akan semakin banyak jumlah gelombang yang dihasilkan.

2. Diskusi

Disarankan kepada mahasiswa setelah melakukan percobaan agar dapat memahami prinsip kerja percobaan gelombang tali, hubungan antara tegangan tali dengan cepat rambat gelombang pada tali, dan hubungan antara rapat massa tali dengan cepat rambat gelombang pada tali.

DAFTAR RUJUKANAnonim.2010.Gelombang.Diakses pada tanggal 30 November 2014Aswad, Sabrianto.2013.Materi dan Penuntun Perkuliahan Fisika Dasar.Makassar:Universitas HasanuddinSMA 1 Karanggede.2013.Modul Pembelajaran I.Diakses pada tanggal 30 November 2014Herman.2014.Penuntun Praktikum Fisika Dasar.Makassar:Unit Laboratorium Fisika Dasar UNM