Praktikum Gelombang_Interferensi Gelombang

Praktikum Gelombang Interferensi Gelombang

1 April 2014


Universitas Gadjah Mada GEOFISIKA


Interferensi Gelombang

Bab I

Pendahuluan

Sebagaimana gelombang mekanik lainnya, interferensi gelombang bunyi terjadi jika

dua atau lebih gelombang bunyi melewati tempat yang sama. Atau secara umum, gelombang

bunyi saling tumpang tindih ketika berpapasan.

Jika kedua loudspeaker dinyalakan maka masing-masing loudspeaker tersebut akan

menggetarkan udara disekitarnya sehingga timbul rapatan dan regangan yang merambat

sepanjang udara. Rapatan dan regangan yang merambat ini dikenal dengan julukan gelombang

bunyi. Dalam kenyataannya gelombang bunyi merambat ke segala.

Interferensi konstruktif terjadi ketika rapatan (puncak) bertemu dengan rapatan (puncak) atau

ketika regangan (lembah) bertemu dengan regangan (lembah). Apabila kedua loudspeaker

tersebut menghasilkan gelombang-gelombang bunyi yang memiliki amplitudo yang sama

maka amplitudo resultan pada titik di mana terjadi interferensi konstruktif menjadi dua kali

amplitudo masing-masing gelombang bunyi. Amplitudo berkaitan dengan intensitas bunyi.

Intensitas berkaitan dengan kenyaringan (keras atau lembutnya bunyi). Bisa dikatakan bahwa

pada titik di mana terjadi interferensi konstruktif, bunyi akan terdengar dua kali lebih keras

dibandingkan dengan bunyi yang dihasilkan oleh masing-masing loudspeaker.

Interferensi destruktif terjadi ketika regangan (lembah) bertemu dengan rapatan (puncak).

Apabila kedua loudspeaker tersebut menghasilkan gelombang-gelombang bunyi yang

memiliki amplitudo yang sama maka amplitudo resultan pada titik di mana terjadi interferensi

destruktif menjadi nol. Karena amplitudo sama dengan nol maka intensitas juga sama dengan

nol. Dalam hal ini tidak ada bunyi yang terdengar pada titik di mana terjadi interferensi

destruktif. Apabila kedua loudspeaker menghasilkan gelombang-gelombang bunyi yang

memiliki amplitudo yang berbeda maka amplitudo resultan pada titik di mana terjadi

interferensi destruktif tidak sama dengan nol. Untuk kasus ini, tetap ada bunyi yang terdengar

walaupun agak lemah.

Tujuan

Mempelajari interferensi dua gelombang menggunkan sinyal listrik AC yang

dibangkitkan suatu generator gelombang (osilator atau AFG)


Bab II

Dasar Teori

Jika terdapat dua buah gelombang E0 dan E1,

0 = (1 )

1 = (2 )

Notasi k adalah angka gelombang, adalah frekuensi sudut =2f, sementara merupakan beda

fase antara E0 dan E1. Jika gelombang E0 ditumpangkan pada E1, hasil penumpangannya

dapat digambarkan sebagai berikut

= 0 + 1 = sin(1 ) + sin(2 )

= 2 cos ((1 2)

2) (

(1 + 2)

2)

Faktor 2 cos ((12)

2) merupakan modulator bagi gelombang sin (

(1+2)

2). Frekuensi

modulator sama dengan (12)

2 dan frekuensi gelombang termodulasi sama dengan

(1+2)

2

(Cerne, 2005). Dalam gambar dibawah, gelombang modulator berwarna coklat dan gelombang

termodulasi berwarna biru.


Bab III

Alat dan Bahan

Resistor Papan PCB Kabel Osilator atau AFG Osiloskop Sumber tegangan (listrik PLN) Kotak Hitam

Tata Laksana

1. Tiga buah resistor disusun pada papan PCB seperti skema percobaan di bawah

2. Resistor A dihubungkan ke osilator dan CH 1 osiloskop

3. Resistor B dihubungkan ke kotak hitam

4. Resistor C dihubungkan ke CH 2 osiloskop

5. Resistor B dihubungkan ke osiloskop, untuk mengetahui frekuensi gelombang dari

kotak hitam

6. Osilator diatur agar gelombang dari CH 1 dan CH 2 tampak jelas pada layar osiloskop

7. T modulasi dan T average dicatat untuk bermacam frekuensi gelombang interferensi

Skema Percobaan


Bab IV

Data

No Frekuensi Osilator (Hz) Tmodulasi (s) Taverage (s)

1 10000 1,5x10-3 1,0x10-4

2 8100 6,0x10-4 1,2x10-4

3 9000 1,1x10-3 1,0x10-4

Grafik

Interferensi gelombang saat frekuensi osilator 10000 Hz




Analisa Data

Tmod = . . . . s Tavg = . . . . s

=1

Sehingga =1

= . . .. Hz

=1

= . ... Hz

dan pengamatan

= 2 = ....

= 2 = . . . .

dan perhitungan

=1

2 (1 2) =1

2 (21 22) = . . . .

=1

2 (1 + 2) =1

2 (21 + 22) = . . . .

Note::

Dimana f1 adalah frekuensi kotak hitam dan f2 adalah frekuensi generator

Interferensi gelombang (perbandingan)

= . . . .


= . . . .

Selisih dan pengamatan dan perhitungan

=

=

Perhitungan

1. Frekuensi Osilator 10.000 Hz dan frekuensi kotak hitam 10.000 Hz

Tmod = 1,5x10-3 s Tavg = 1,0x10-4 s

=1

Sehingga =1

= 666,67 Hz

=1

= 10.000 Hz

dan pengamatan

= 2 = 4186,69

= 2 = 62800

dan perhitungan

=1

2 (1 2) =1

2 (21 22) = 0

=1

2 (1 + 2) =1

2 (21 + 22) = 62800

Note::



=

4186,69

0= 0

=

62800

62800=

1

1



=

= 4186,69 0 = 4186,69

=

= 62800 62800 = 0

2. Frekuensi osilator 8.100 Hz dan frekuensi kotak hitam 10.000 Hz

Tmod = 6,0x10-4 s Tavg = 1,2x10-4 s

=1

Sehingga =1

= 1666,67 Hz

=1

= 8333,33 Hz

dan pengamatan

= 2 = 10466,69

= 2 = 52.333,31

dan perhitungan

=1

2 (1 2) =1

2 (21 22) = 5966

=1

2 (1 + 2) =1

2 (21 + 22) = 56834

Note::



=

10466,69

5966=

1,75

1

=

52.333,31

56.834=

1

1,08



=

= 10466,69 5966 = 4500,69

=

= 51333,31 56834 = 4500,69

3. Frekuensi osilator 9.000 Hz dan frekuensi kotak hitam 10.000 Hz

Tmod = 1,1x10-3 s Tavg = 1,x10-4 s

=1

Sehingga =1

= 909,09 Hz

=1

= 10.000 Hz

dan pengamatan

= 2 = 5709,08

= 2 = 62800

dan perhitungan

=1

2 (1 2) =1

2 (21 22) = 3140

=1

2 (1 + 2) =1

2 (21 + 22) = 59660

Note::



=

5709,08

3140=

1,82

1

=

62800

59660=

1,05

1


=


= 5709,08 3140 = 2569,08

=

= 62800 59660 = 3140

F (Hz) Fmod (Hz) Favg (Hz) pengamatan (rad/s) perhitungan (rad/s)

mod avg mod avg 10000 666,67 10000 4186,69 62800 0 62800

8100 1666,67 8333,33 10466,69 52333,31 5966 56834

9000 909,09 10000 5709,08 62800 3140 59660

Bab V

Pembahasan

Praktikum yang dilakukan adalah praktikum interferensi gelombang atau juga dapat

disebut sebagai penjumlahan dua gelombang, dengan menggunakan sumber gelombang dari

osilator dan kotak hitam. Hasil daripada penjumlahan gelombang tersebut ditampiilkan pada

layar yang terdapat di osiloskop yang sebelumnya telah dirangkai dengan osilator, resistor,

kotak hitam, papan PCB serta dengan kabel penghubung seperti yang terdapat pada skema

percobaan. Interferensi gelombang diperoleh dengan memvariasikan nilai frekuensi pada

osilator. Sehingga diperoleh Tmodulasi dan Taverage dan fmodulasi dan faverage dari masing-masing

frekuensi yang di set pada osilator.

Dari data-data yang diperoleh dapat dilakukan pengamatan dan perhitungan pada

modulasi dan average untuk masing-masing frekuensi pada osilator. Dari hasil perbandingan data

pengamatan dengan data perhitungan kurang sesuai dengan referensi karena terdapat beberapa

ketidaksesuaian atau perbedaan. Referensi untuk perbandingan antara data pengamatan dan

data perhitungan adalah 1:1. Jika nilai dari perbandingan data pengamatan dengan data

perhitungan dibandingkan dengan referensi akan didaptkan hasil yang berbeda. Beberapa

faktor yang mempengaruhinya antara lain kesalahan membaca jarak antara puncak gelombang

modulasi atau div pada osiloskop karena interferensi gelombang yang ditampilkan terus

bergerak dan sulit untuk dihentikan, sehingga menyulitkan dalam melakukan pembacaan jarak

antara puncak gelombang modulasi dan jarak puncak gelomang rata-rata. Kesalahan lain yang

mungkin dapat terjadi adalah disebabkan oleh adanya kesalahan dalam melakukan

perhitungan. Sebagai contoh pada percobaan kedua digunakan osilator dengan frekuensi 8.100

Hz dan muncul gelombang interferensi dan diperoh Tmod adalah 6,0x10-4 sekon. Sedangkan

Tavg adalah 1,2x10-4 sekon. Berdasarkan pengamatan diperoleh fmod 1666,67 Hz sedangkan favg

8333,33 Hz. Untuk mod dan avg pada pengamatan diperoleh 10466,69 rad/s dan 52333,31

rad/s. Sedangkan referensi berdassarkan perhitungan digunakan frekuensi kotak hitam 10000

Hz dan diperoleh mod 5966 rad/s dan avg 56834 rad/s. Sedangkan perbandingan antara mod pengamatan dengan mod perhitungan adalah sekitar 1,75:1 dan perbandingan antara avg


pengamatan dengan avg perhitungan adalah sekitar 1:1,08. Berikut ini adalah selisih antara

pengamatan dan perhitungan untuk mod 4500,69 rad/s dan avg 4500,69 rad/s.

Salah satu penerapan interferensi gelombang dalam geofisika ialah pengiriman data

dari seismometer ke pos pengamatan gunung api. Saat ini kebanyakan seismometer

menggunakan sensor elektronik, amplifier dan perangkat untuk merekam data. Seismometer

moderen terdiri dari pegas, beban yang dililit kumparan, rangkaian amplifier dan perangkat

untuk menampilkan grafik. Saat terjadi getaran atau gempa beban akan bergerak, akibatnya

terjadi perbedaan fluks magnet yang menghasilkan gelombang elektromagnetik yang

kemudian ditransmisikan ke pos pemantau melalui gelombang radio dan ditangkap oleh

telemetri, setelah itu data dibaca oleh seismograf dan akan menghasilkan seismogram.

Gelombang yang dikirim tadi berupa gelombang elektromagnetik dan gelombang radio yang

berjalan bersama.

Gelombang interferensi juga bermanfaat untuk memahami seismik dalam eksplorasi

geofisika, dimana gelombang dan sinyal yang diterima sebagai sinyal seismik tersebut

merupakan interferensi dari gelombang-gelombang yang ada. Gelombang-gelombang yang

dapat terbaca oleh seismik yang merupakan interferensi dari gelombang lainnya adalah seperti

gelombang Reyleigh, artinya gelombang ini menjalar di permukaan tanah sama seperti

gelombang Love, yang terbentuk sebagai akibat dari interferensi gelombang-gelombang pantul

P (primer/pressure) dan SV (skunder/shear vertical) yang sudut datangnya melebihi sudut

kritis, yang kemudian gelombang-gelombang jenis lainnyajuga ada. Mempelajari interferensi

gelombang sangat bermanfaat untuk mengetahui keadaan lapisan bawah permukaan.


Bab VI

Kesimpulan

1. Interferensi gelombang dapat terjadi karena penjumlahan dua gelombang yang

memiliki beda fase kurang dari 1800 yang akan menghasilkan simpul dan perut.

2. Kontruktif terjadi ketika beda fase kedua gelombang sama yang akan menghasilkan

perut

3. Dekstruktif terjadi ketika beda fase kedua gelombang berbeda yang akan menghasilkan

simpul

4. Untuk frekuensi generator 10000 Hz

Fmod = 666,67 Hz mod pengamatan = 4186,69 rad/s

Favg = 10000 Hz avg pengamatan = 62800 rad/s

mod perhitungan = 0 rad/s perbandingan mod = 0

avg perhitungan = 62800 rad/s avg = 1:1

selisih mod = 4186,69 rad/s avg = 0 rad/s

5. Untuk frekuensi generator 8100 Hz


Favg = 8333,31 Hz avg pengamatan = 52333,31 rad/s

mod perhitungan = 5966 rad/s perbandingan mod = 1,75:1

avg perhitungan = 56834 rad/s avg = 1:1,08

selisih mod = 4500,69 rad/s avg = 4500,69 rad/s

Untuk frekuensi generator 9000 Hz


Favg = 10000 Hz avg pengamatan = 62800 rad/s

mod perhitungan = 3140 rad/s perbandingan mod = 1,82:1

avg perhitungan = 59660 rad/s avg = 1,05:1

selisih mod = 2569,08 rad/s avg = 3140 rad/s

6. Interferensi gelombang dalam geofisika dapat dimanfaatkan untuk merekam atau

mempelajari tentang kegempaan

7. Interferensi gelombang dapat dimanfaatkan untuk mengetahui lapisan bawah

permukaan


Bab VII

Daftar Pustaka

Asisten Gelombang. 2014. PANDUAN PRAKTIKUM GELOMBANG. Lab. Geofisika.

Fakultas MIPA UGM.

Hirose, A. & Lonngren, K. E., 1985. Introduction to Wave Phenomena. Toronto: John Wiley

& Sons.

Tipler, P. A. & Mosca, G., 2008. Physics for Scientists and Engineers. Edisi ke 6. New York:

W.H. Freeman and Company.

http://fisika.com/kelas3/sifat-gelombang

id.wikipedia.org/wiki/interferensi

http://www.physics.buffalo.edu/phy207/lc/lc15.pdf

www.ibnurusydy.com/mengenal-gelombang-gempa-dan-manfaatnya/

Lampiran

Praktikum Gelombang_Interferensi Gelombang

Documents

Transcript of Praktikum Gelombang_Interferensi Gelombang