LEMBAR KERJA PESERTA DIDIK

A. Rumusan Masalah

1. Bagaimana cepat rambat gelombang dalam dawai?

2. Bagaimana cepat rambat bunyi dalam udara?

B. Tujuan Praktikum

Tujuan dilakukannya praktikum ini adalah sebagai berikut.

1. Menentukan cepat rambat bunyi dalam dawai

2. Mengetahui panjang gelombang stasioner.

3. Mengetahui hubungan antara cepat rambat gelombang (v) dengan gaya

tegangan tali (F).

4. Menentukan cepat rambat bunyi dalam udara

5. Mengetahui panjang gelombang bunyi

6. Mengetahui hubungan antara cepat rambat bunyi (v) dengan frekuensi

(F) garputala.

A. Konsep Fisis

Bunyi ditimbulkan oleh getaran benda yang merambat melalui

medium dengan kecepatan tertentu, detaran menimbulkan sederetan rapatan

dan renggangan yang menjalar melalui udara. Getaran yang terjadi pada suatu

benda disebabkan oleh adanya gangguan yang diberikan pada benda tersebut.

Getaran bandul dan getaran benda pada pegas, gangguan tersebut disebabkan

oleh adanya gaya luar (menggerakan bandul atau benda pada pegas).

Sebenarnya terdapat banyak contoh getaran yang dapat kita jumpai dalam

kehidupan sehari-hari.

1. Garputala bergetar ketika kita memberikan gangguan dengan cara

memukul garputala tersebut.

2. Kendaraan akan bergetar ketika mesinnya dinyalakan, dalam hal ini

kendaraan tersebut diberi gangguan.

3. Suara yang kita ucapkan tidak akan terdengar apabila pita suara kita tidak

bergetar.

4. Seindah apapun alunan musik, jika loudspeaker yang berfungsi sebagai

sumber bunyi dan gendang telinga kita sebagai penerima tidak bergetar,

maka dapat dipastikan kita tidak akan pernah mendengar musik tersebut.

5. Ketika kita melempar batu ke dalam genangan air yang tenang, gangguan

yang kita berikan menyebabkan partikel air bergetar alias berosilasi

terhadap titik setimbangnya. Perambatan getaran pada air menyebabkan

adanya gelombang pada genangan air tadi.

6. Jika kita menggetarkan ujung tali yang terentang maka gelombang akan

merambat sepanjang tali tersebut. Gelombang tali dan gelombang air

adalah dua contoh umum gelombang yang dengan mudah kita saksikan

dalam kehidupan sehari-hari.

Sebuah getaran akan berubah menjadi gelombang bunyi. Gelombang

adalah getaran yang merambat. Di dalam perambatannya tidak diikuti oleh

berpindahnya partikel-partikel perantaranya. Pada hakekatnya gelombang

merupakan rambatan energi (energi getaran).Periode gelombang (T) adalah

waktu yang diperlukan oleh gelombang untukmenempuh satu panjang

gelombang penuh. Panjang gelombang (λ) adalah jarak yangditempuh dalam

waktu satu periode. Frekuensi gelombang adalah banyaknyagelombang yang

terjadi tiap satuan waktu. Cepat rambat gelombang (v) adalah jarakyang

ditempuh gelombang tiap satuan waktu. Jadi dapat dirumuskan bahwa:

V = λ f, di mana:

v = laju rambat gelombang [m/s]

λ = panjang gelombang [m]

f = frekuensi [Hz]

Bunyi tidak dapat merambat di runag hampa. Medium yang

diperlukan bunyi untuk merambat dapat melalui zat udara, cair, dan padat.

Syarat terjadinya bunyi:

1. Adanya sumber bunyi (benda yang bergetar).

2. Adanya zat antara (medium).

3. Adanya pendengar dalam jarak di daerah jangkauan bunyi.

B. Hukum MELDE

Bila seutas tali dengan tegangan tertentu digetarkan secara terus

menerus maka akan terlihat suatu bentuk gelombang yang arah getarnya

tegak lurus dengan arah rambat gelombang. Gelombang ini dinamakan

gelombang transversal. Jika kedua ujungnya tertutup, gelombang pada tali itu

akan terpantul-pantul dan dapat menghasilkan gelombang stasioner yang

tampak berupa simpul dan perut gelombang.

Melde merumuskan bahwa :

Dimana :

v = cepat rambat gelombang (m/s)

F = gaya ketegangan tali (N)

μ = rapat massa linier tali (massa tali/panjang tali) (kg/m)

A. Metode Praktikum

Penulis menggunakan metode observasi langsung untuk mengamati

panjang kolom udara dan getaran dawai. Hasil observasi lalu diolah dan

dihitung.

B. Tempat

Meja sebelah kiri nomor 1 dan meja sebelah kanan nomor 1 di

Laboratorium Fisika SMA Negeri 1 Wates

C. Waktu

1. Hari, tanggal : Kamis, 28 Agustus 2014

2. Jam ke- : 5-6

D. Alat dan Bahan

1. Percobaan pengukuran cepat rambat bunyi dalam dawai

a. Power supply ( 6 Volt )

b. Katrol meja berjepit

c. Rheostat

d. Kabel bersteker

e. Vibritor

f. Meteran

g. Alat Tulis

h. Tali

i. Beban bercela

2. Percobaan pengukuran cepat rambat bunyi dalam gas

a. 2 Garputala yang berbeda frekuensi

b. Resonator

c. Alat Tulis

d. Mistar

e. Air

E. Langkah Kerja

1. Pengukuran cepat rambat bunyi dalam dawai

a. Mengukur panjang dan massa tali.

b. Menimbang massa beban yang dipakai.

c. Merangkai alat seperti pada gambar di bawah ini.

d. Mencatat frekuensi yang dipakai

e. Menyalakan sumber getaran

f. Mencari gelombang stasioner dengan cara menggerakkan sumber

getaran mendekati katrol.

g. Mencatat panjang tali yang diperoleh dan jumlah gelombang.

h. Mengulangi langkah b sampai g dengan memvariasi massa beban

tali.

2. Pengukuran cepat rambat bunyi dalam udara

a. Pukulkan garputala dengan pelan-pelan pada kayu. Secepatnya

dekatkan garpu tala tersebut di atas tabung, sambil diatur tinggi

kolom udara.

b. Catatlah panjang kolom udara ketika terjadi Resonansi I.

c. Ulangi kegiatan 1 dan 2 dengan tinggi kolom udara yang lebih besar

hingga terdengar Resonansi II dan Resonansi III.

A. Data Hasil Pengamatan

1. Pengukuran cepat rambat dalam udara

a. Percobaan I

Frekuensi garputala yang dipakai = 426,26 Hz

Resonansi Panjang Kolom Udara (cm)

I 19

II 57

III 95

IV

b. Percobaan II

Frekuensi garputala yang dipakai = 512 Hz

Resonansi Panjang Kolom Udara (cm)

I 15,5

II 46,5

III 77,5

IV

2. Pengukuran cepat rambat dalam dawai

Frekuensi = 50 Hz

Panjang tali = 106, 5 cm

Gravitasi = 9,8 m/s2

Massa tali = 0,55 gram

Percobaan Beban

(gr)

Panjang

Gelombang/λ(cm)

N CepatRambat

(m/s)

I 25 55 1,94 27,5

II 50 78 1,37 39

III 75 84 1,28 42

IV 100 95 1,12 47,5

B. Analisis Data

1. Pengukuran cepat rambat dalam udara

a. Pada percobaan I dengan frekuensi garputala 426,26 Hz diperoleh data

resonansi pertama terjadi pada panjang tabung 19 cm, resonansi kedua

pada panjang tabung 57 cm, dan resonansi ketiga pada panjang tabung

95 cm, resonansi keempat tidak ditemukan.

b. Pada percobaan II dengan frekuensi garputala 512 Hz diperoleh data

resonansi pertama terjadi pada panjang tabung 15,5 cm,resonansi

kedua pada panjang tabung 46,5 cm, dan resonansi ketigapada

panjang 77,5 cm,resonansi keempat tidak ditemukan.

2. Percobaan pengukuran cepat rambat dalam dawai

Dari hasil percobaan pengukuran cepat rambat dalam dawai dengan massa

tali, panjang tali, dan gravitasi yang tetap, diperoleh data percobaan

dengan beban pertama 25 gram panjang gelombang 55 cm dan cepat

rambatnya 27,5 m/s, beban kedua ditambah menjadi 50 gram panjang

gelombang semakin panjang menjadi 78 dan cepat rambat semakin besar

yaitu 39 m/s. Pada beban 75 gram, panjang gelombang menjadi 84 cm dan

cepat rambatnya 42 m/s serta pada percobaan yang terakhir dengan beban

100 gram panjang gelombang menjadi 95 cm dan cepat rambatnya 47,5

m/s.

C. Pembahasan

1. Percobaan pengukuran cepat rambat dalam udara

a. Pada percobaan I data dikonversikan ke besaran satuan:

1) 14,5 cm =0,145 m

2) 49 cm = 0,49 m

3) 85 cm = 0,85 m

Percobaan resonansi dalam mencari cepat rambatnya

1) Resonansi I

V = f. ƛ = f.4l

= 512 . 4. 0,145

=296,96 m/s

2) Resonansi II

V = f. ƛ =

=

=334,5 m/s

3) Resonansi III

V = f. ƛ =

=

=348,16 m/s

b. Pada percobaan II data dikonversikan ke besaran satuan:

1) 22 cm= 0,22 m

Resonansi I

V = f. ƛ = f.4l

= 341,3 . 4. 0,22

=300,34 m/s

2. Percobaan pengukuran cepat rambat dalam dawai

Dari beberapa data dikonversikan ke besaran yang telah disepakati

a. Massa tali : 0,55 gram = 55. 10-5kg

b. Panjang tali : 106 cm = 1,06 m

c. Panjang gelombang :

1) 42,4 cm = 0,424 m

2) 53 cm = 0,53 m

3) 70,7 cm = 0,707 m

4) 84,8 cm = 0,848 m

d. Beban :

1) 25 gr = 23. 10-3kg

2) 50 gr = 50. 10-3kg

3) 75 gr` =75. 10-3kg

4) 100 gr = 100. 10-3kg

Percobaan dawai dikenal sebagai percobaan melde, maka mencari cepat rambat

1) V1= = =

=

= 20,67 m/s

2) V2= = =

=

=30,73 m/s

3) V3= = =

=

=37,64 m/s

4) V4= = =

=

= 43,46 m/s

A. Kesimpulan

1. Pengukuran Cepat Rambat dalam Dawai

Dalam percobaan Melde, dapat disimpulkan bahwa :

a. Jika seutas tali digetarkan secara terus menerus, maka akan

menimbulkan gelombang transversal pada tali. Jika kedua ujung tali

tertutup, maka gelombang transversal itu akan bersifat stasioner atau

diam.

b. Semakin besar gaya ketegangan tali (F), maka semakin besar pula

cepat rambat gelombang (v). Cepat rambat gelombang (v)

berbanding lurus dengan akar kuadrat gaya ketegangan tali (F).

2. Pengukuran Cepat Rambat dalam Udara

a. Resonansi adalah proses bergetarnya suatu benda dikarenakan ada

benda lain yang bergetar.

b. Asas kerja tabung resonansi dan garpu tala yaitu garpu tala yang

sudah digetarkan dan diletakkan di atas mulut tabung resonansi akan

menggetarkan udara yang ada di kolom udara.

c. Gelombang bunyi di udara adalah v = λ f