LAPORAN PRAKTIKUM

FISIKA DASAR II

“ GELOMBANG TALI “

Oleh

Nama : Yestri Hidayati

NPM : A1E011062

Semester : II. B

Tanggal Praktikum : April 2012

UNIVERSITAS BENGKULU

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU

PENGETAHUAN ALAM

LABORATORIUM PENGAJARAN FISIKA

2012

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dalam kehidupan sehari-hari sebenarnya kita sering melihat adanya

gelombang,salah satu contoh gelombang adalah gelombang tali.

Jika kita menggoyang salah satu ujung tali (atau pegas) dan ujung yang satunya

tetap, suatu gelombang yang kontinu akan merambat ke ujung yang tetap dan

dipantulkan kembali, dengan terbalik. Sementara kita menggetarkan tali tersebut,

akan ada gelombang yang merambat di kedua arah, dan gelombang yang

merambat ke ujung tetap akan berinterferensi dengan gelombang pantulan yang

kembali. Biasanya akan ada kekacauan. Tetapi jika kita menggetarkan tali dengan

frekuensi yang tepat, kedua gelombang akan berinterferensi.

Dari penjelasan di atas, maka melakukan percobaan secara langsung. Alasan

kami melakukan percobaan ini untuk mengetahui tentang gelombang berdiri

seutas tali dan menentukan besarnya frekuensi vibrator beserta cepat rambat

gelombang yang dihasilkan.

1.2 Rumusan Masalah

a. Bagaimana hubungan antara frekuensi gelombang dengan panjang

gelombang (λ)?

b. Bagaimana hubungan antara cepat rambat gelombang dengan tegangan

tali?

1.3 Tujuan

a. Mempelajari hubungan antara frekuensi gelombang dengan panjang

gelombang (λ)

b. Mempelajari hubungan antara cepat rambat gelombang dengan tegangan

tali

1.4 Definisi Istilah

Gelombang adalah suatu gangguan yang menjalar dalam suatu

medium.Simpul adalah titik interferensi destruktif, dimana tali tetap diam,

Perut adalah titik-titik interferensi konstruktif, dimana tali berosilasi

dengan amplitude maksimum,

Frekuensi, f, adalah jumlah puncak-atau siklus lengkap-yang melewati

satu titik per satuan waktu.

Periode,T, adalah 1/f, dan merupakan waktu yang berlalu antara dua

puncak berurutan yang melewati titik yang sama pada ruang.

Kecepatan gelombang, v, adalah kecepatan diman puncak gelombang

(atau bagian lain dari gelombang) bergerak.

Amplitudo adalah ketinggian maksimum puncak, atau kedalaman

maksimum lembah, relatif terhadap tingkat normal (atau seimbang).

1.5 Hipotesis

a. Tidak ada hubungan antara frekuensi gelombang dengan panjang

gelombang

b. Hubungan kecepata gelombang dengan panjang gelombang dapat di

nyatakan sebagai berikut:v=λ. F

1.6 Tinjauan Pustaka

Gerak gelombang muncul di hampir tiap-tiap cabang fisika. Gelombang

mekanis berasal di dalam pergeseran dari suatu bagian medium elastis dari

kedudukan normalnya. Sifat-sifat medium yang menentukan laju sebuah

gelombang melalui medium tersebut adalah inersianya dan elastisitasnya. Kedua

faktor ini bersama-sama akan menentukan laju gelombang.

(Halliday dan Resnick, 1998:609-610)

Gelombang yang mudah dibayangkan adalah gelombang mekanik, gelombang

ini menyebabkan terjadi gerak pada medium tempat menjalarkan gelombang.

Beberapa contoh gelombang mekanik ialah gelombang bunyi, gelombang

permukaan air dan gelombang pada tali.

Penjalaran energi didalam medium terjadi karena satu bagian medium

mengganggu begian medium disekitarnya. Nyata bahwa penjalaran gelombang

didalam medium terjadi karena adanya interaksi didalam medium. Laju penjalaran

gelombang juga bergantung pada inersia medium, yaitu seberapa sukar medium

digerakkan. Mekin besar inersia medium, makin pelan penjalaran gelombang.

Gelombang adalah suatu gangguan yang menjalar dalam suatu medium. Yang

dimaksud dengan medium disini ialah sekumpulan benda yang saling berinteraksi

dimana gangguan itu menjalar.

(Sutrisno,1979: 2-5)

Jika kita menggoyang salah satu ujung tali (atau pegas) dan ujung yang

satunya tetap, suatu gelombang yang kontinu akan merambat ke ujung yang tetap

dan dipantulkan kembali, dengan terbalik. Sementara kita menggetarkan tali

tersebut, akan ada gelombang yang merambat di kedua arah, dan gelombang yang

merambat ke ujung tetap akan berinterferensi dengan gelombang pantulan yang

kembali. Biasanya akan ada kekacauan. Tetapi jika kita menggetarkan tali dengan

frekuensi yang tepat, kedua gelombang akan berinterferensi sedemikian sehingga

akan dihasilkan gelombang berdiri dengan amplitudo besar. Gelombang ini

disebut “gelombang berdiri” karena tampaknya tidak merambat.

Tali hanya berosilasi ke atas ke bawah dengan pola yang tetap. Titik

interferensi destruktif, dimana tali tetap diam, disebut simpul; titik-titik

interferensi konstruktif, dimana tali berosilasi dengan amplitude maksimum,

disebut perut. Simpul dan perut tetap di posisi tertentu untuk frekuensi tertentu.

Gelombang berdiri dapat terjadi pada lebih dari satu frekuensi. Frekuensi getaran

paling rendah yang menghasilkan gelombang berdiri menghasilkan pola yang

ditunjukkan pada gambar

Gelombang berdiri yang ditunjukkan pada gambar

Dihasilkan tepat pada dua atau tiga kali frekuensi terendah dengan

menganggap tegangan tali sama. Tali juga dapat bergetar dengan empat loop pada

empat kali frekuensi terendah, dan seterusnya.

Sebuah tali yang direntangkan antara dua penopang yang dipetik seperti senar

gitar atau biola, gelombang dengan bebagai frekuensi akan merambat pada kedua

arah tali lalu akan dipantulkan di bagian ujung kemudian akan merambat kembali

denagn arah yang berlawanan. Ujung-ujung tali, karena diikat tetap, akan menjadi

simpul

(Giancoli, 2001: 392-394).

Panjang satu gelombang sama dengan jarak yang ditempuh dalam waktu satu

periode. Jarak antara dua simpul atau dua perut berurutan disebut setengah

panjang gelombang. Pada gambar gelombang tranversal dibawah ini, satu

gelombang sama dengan 3 simpul dan 2 perut.

www .maiyalena .com (diakses tanggal 22 Mei 2012)

Beberapa besaran penting yang digunakan untuk mendeskripsikan gelombang

sinusoidal periodik ditunjukkan pada gambar dibawah ini:

Titik-titik tinggi pada gelombang disebut puncak, titik-titik terendah disebut

lembah. Amplitudo adalah ketinggian maksimum puncak, atau kedalaman

maksimum lembah, relatif terhadap tingkat normal (atau seimbang). Ayunan total

dari puncak sampai ke lembah sama dengan dua kali amplitudo. Jarak antara dua

puncak yang berurutan disebut panjang gelombang, λ (huruf Yunani lambda).

Panjang gelombang juga sama dengan jarak antara dua titik identik mana saja

yang berurutan pada gelombang. Frekuensi, f, adalah jumlah puncak-atau siklus

lengkap-yang melewati satu titik per satuan waktu. Periode,T, tentu saja, adalah

1/f, dan merupakan waktu yang berlalu antara dua puncak berurutan yang

melewati titik yang sama pada ruang.

Kecepatan gelombang, v, adalah kecepatan diman puncak gelombang (atau

bagian lain dari gelombang) bergerak. Kecepatan gelombang harus dibedakan dari

kecepatan partikel pada medium itu sendiri. Kecepatan gelombang adalah

tekanan, sepanjang tali, sementara kecepatan partikel tali tegak lurus terhadapnya.

Sebuah puncak gelombang menempuh jarak satu panjang gelombang λ, dalam

satu periode, T. Dengan demikian kecepatan gelombang sama dengan λ/T ; v =

λ/T. Kemudian, karena 1/T = f;

Kecepatan gelombang tergantung pada sifat medium dimana ia merambat.

Kecepatan gelombang pada tali yang terentang, misalnya bergantung pada

tegangan tali, FT, dan pada massa tali per satuan panjang, m/L. Untuk gelombang

dengan amplitudo kecil, hubungan tersebut adalah

v=√ FT

m / L

Rumus ini secara kualitatif masuk akal dengan dasar mekanika newton. Yaitu

kita mengharapkan tegangan di pembilang dan massa per satuan waktu di

penyebut. Mengapa? Karena ketika tegangan lebih besar, kita mengharapkan

kecepatan lebih besar , karena setiap segmen tali berada pada kontak yang lebih

erat dengan tetangganya; dan makin besar massa persatuan panjang, makin besar

inersia yang dimiliki tali dan makin melambat gelombang akan merambat

V= λ. f

(Giancoli, 2001: 382-383).

Sebuah tali yang direnggangkan dikatakan mempunyai elemen-elemen yang

terdistribusi karena setiap elemen tali mempunyai kedua-duanya ciri inersia dan

ciri elastisitas.

Resonans didalam sebuah tali seringkali didemonstrasikan dengan

mengikatkan sebuah tali kepada sebuah ujung tetap, dengan menggunakan sebuah

berat yang didikatkan kepada tali tersebut melalui sebuah katrol, dan dengan

menghubungkan ujung lainnya kepada sebuah penggetar. Osilasi-osilasi tranversal

dari penggetar menghasilkan sebuah ssssgelombang berjalan didalam tali tersebut

yang direfleksikan kembali dari ujung tetap. Frekuensi gelombang adalah

frekuensi penggetar. Ujung tetap P adalah titik simpul, tetapi ujung Q bergetar dan

bukan merupakan titik simpul. Pengubahan tegangan akan mengubah kecepatan

gelombang, dan panjang gelombang berubah sebanding dengan kecepatan,

sedangkan frekuensi adalah konstan. Tali tersebut sekarang bergetar didalam salah

satu ragam alaminya dan beresonansi dengan penggetar tersebut. Penggetar

tersebut melakukan kerja pada tali untuk mempertahankan osilasi-osilasi ini

melawan kehilangan yang disebabkan oleh redaman.

Jika frekuensi penggetar adalah jauh berbeda dari frekuensi alami dari sistem

tersebut, maka gelombang yang direfleksikan di P sewaktukembali ke Q mungkin

mempunyai perbedaan fase yang banyak dengan penggetar tersebut, dan

gelombang yang direfleksikan ini dapat melakukan kerja pada pada penggetar.

(Halliday dan Resnick, 1998:642-643)

BAB II

METODOLOGI

2.1 Alat dan Bahan

NO. NAMA ALAT / BAHAN JUMLAH

1. Audio Generator 1

2. Katrol Berpenjepit 1

3. Beban Bercelah 1

4. Pembangkit Getaran 1

5. Mistar 1 meter 1

6. Kabel Penghubung Merah 1

7. Kabel Penghubung Hitam 1

8. Tali pada Roda 1

2.2 Langkah Percobaan

Mempelajari hubungan antara frekuensi gelombang dengan panjang

gelombang.

1. Dihidupkan audio generator (ON).

2. Diatur frekuensi audio generator sehingga pada tali terbentuk gelombang

diam dengan titik simpul yang tajam (jelas).

3. Diukur jarak simpul ke simpul terdekat (=½ λ), dicatat hasilnya pada

tabel.

4. Dengan tidakmengubah panjang tali, frekuensi audio generator

diperbesar hingga pada tali terbentuk gelombang diam yang baru dengan

titik simpul yang tajam.

5. Dicatat jarak simpul ke simpul terdekat.

6. Diulangi langkah (4) sampai lima kali dengan frekuensi semakin besar,

dicatat hasilnya pada tabel.

Mempelajari hubungan antara cepat rambat gelombang dengan

tegangan tali.

1. Dihidupkan catu daya (ON).

2. Pembangkit getaran digeser-geser mendekati atau menjauhi katrol

hingga pada tali berbentuk gelombang diam dengan titik simpul yang

tajam (jelas).

3. Diukur panjang gelombang yang terbentuk dan dicatat hasilnya pada

tabel.

4. Dengan tidak mengubah panjang tali (pembangkit getaran tidak

bergeser), diganti bebannya menjadi 100 gram. Diamati bentuk

gelombang tali dan diukur panjang gelombangnya, dicatat hasilnya pada

tabel.

5. Diulangi langkah (4) dengan mengganti bebannya menjadi 200 gram

kemudian dicatat hasilnya.

6. Diulangi langkah (5), tetapi massa tali dijadikan empat kali semula (4

tali dipilin) dan diukur panjang gelombang, hasilnya dicatat pada tabel.

BAB III

HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1 Data

A. Mempelajari hubungan antara frekuensi gelombang (f) dengan panjang

gelombang (λ)

No Frekuensi (Hz) Jarak simpul ke

simpul ((1/2 λ) cm

Panjang gelombang λ

(cm)

1 1 150 300

2 2 90 180

3 3 80 160

4 4 60 120

5 5 40 80

B. Mempelajari hubungan antara cepat rambat gelombang dengan tegangan tali

Frekuensi = 5 Hz

Beban (g) Panjang gelombang cm) V= λf

B1 = 50 λ1 = 80 V1= 400 cm

B2 = 100 λ2 = 100 V2 = 500 cm

B3 = 200 λ3 = 120 V3 = 600 cm

3.2 Perhitungan

Dik. f1= 1 Hz, λ= 300 cm

f2=2 Hz, λ=180 cm

f3=3 Hz, λ=160 cm

f4=4 Hz, λ= 120 cm

f5=5 Hz, λ=80 cm

Dit. v?

Jawab.

V1 = λ1f1

= 300 cm.1Hz

= 300cm/s

= 3 m/s

V2 = λf2

= 180cm.2 Hz

= 360 cm/s

= 3,6 m/s

V3 = λ3f3

= 160cm.3 Hz

= 480 cm/s

= 4,8 m/s

V4 = λ4f4

= 120cm.4 Hz

= 480 cm/s

= 4,8 m/s

V5 = λ1f

= 80cm.5 Hz

= 400 cm/s

= 4 m/s

Dik. f = 5 Hz

λ1 = 80 cm B1 = 50 g

λ2 = 100 cm B1 = 100 g

λ3 = 120 cm B3 = 150 g

Dit. V1, V2, V3 ?

Jawab. V= λf

V1 = λ1f

= 80cm.5 Hz

= 400 cm/s

= 4 m/s

V2 = λ2f

= 100 cm.5 Hz

= 500 cm/s

= 5 m/s

V3 = λ3f

= 120 cm.5 Hz

= 600 cm/s

= 6 m/s

3.3 Pembahasan

Pada percobaan A telah dilakukan percobaan guna mengetahui hubungan

antara frekuensi gelombang dengan panjang gelombang (λ). Berdasarkan data

hasil pengamatan terlihat jelas adanya hubungan berbanding terbalik antara

frekuensi gelombang dengan panjang gelombang. Semakin besar frekuensi

gelombang yang ditetapkan maka semakin kecil/pendek pula gelombangnya. Pada

percobaan ini ditetapkan nilai frekuensi penggetar mendekati nilai frekuensi alami

karena jika tidak maka gelombang yang direfleksikan di P sewaktukembali ke Q

mungkin mempunyai perbedaan fase yang banyak dengan penggetar tersebut, dan

gelombang yang direfleksikan ini dapat melakukan kerja pada pada penggetar

Hubungan antara frekuensi gelombang dan panjang gelombang ini dapat pula

dilihat secara matematis dari rumus berikut:

Selain itu dalam hal ini, penambahan f akan menyebabkan pengurangan λ

sehingga hasil perkalian v =λf akan tetap sama (konstan), dan gelombang-

gelombang dari semua frekuensi merambat dengan laju gelombang yang sama.

Bila v sama maka diperoleh :

λ≈1f

⇒ panjang gelombang berbanding terbalik dengan frekuensi

gelombang

tetapi ternyata setelah dihitung ternyata hasil yang kami peroleh nilai v= λf tidak

konstan , akan tetapi perbedaannya tidak terlalu jauh.

Frekuensi (f) Panjang gelombang (λ) v =λf (cm/s)

1

2

3

4

5

300 cm

180

160

120

80

300

360

480

480

400

Hal ini dikarenakan beberapa faktor, adapun faktor-faktor yang mempengaruhi

pada percobaan A ini adalah:

1. Adanya kesalahan pengukuran baik itu dalam menentukan jarak simpul-antar

simpul, panjang tali, dan lain-lain.

v= λ. f ; λ= v

f

2. Adanya pengaruh lingkungan seperti adanya getaran dari luar yang

mempengaruhi kerja alat.

Dari percobaan ini ternyata hipotesis saya yang pertama yaitu tidak ada

hubungan antara frekuensi gelombang dengan panjang gelombang adalah salah.

Yang benar adalah adanya hubungan berbanding terbalik antara frekuensi

gelombang dengan panjang

Pada Percobaan B ini dengan massa beban yang berbeda, sedangkan yang

kedua dengan massa tali yang berbeda. Berbeda dengan percobaan A, pada

percobaan B akan terlihat adanya pengaruh massa beban dan massa panjang tali

terhadap cepat rambat gelombang. Dari hal tersebut, kita diharapkan dapat

mengetahui hubungan beberapa komponen dalam percobaan B.

Percobaan dengan massa beban yang berbeda semakin berat beban maka

panjang gelombang yang dihasilkan semakin besar. Karena panjang gelombang

berbanding lurus dengan cepat rambat gelombang maka cepat rambat gelombang

yang dihasilkan juga semakin besar. Berdasarkan hasil perhitungan dengan

meggunakan rumus υ=λ . f diperoleh cepat rambat gelombang besarnya hampir

dua kali lipat dari cepat rambat gelombang hasil percobaan.

Dari percobaan yang telah dilakukan dengan nilai frekuensi yang sama (5 Hz)

tetapi beban berbeda yaitu 50 g, 100 g, 200 g diperoleh panjang gelombangnya

adalah 80 cm, 100 cm dan 120 cm. Untuk cepat rambatnya kita hitung dengan

rumus υ=λdiperoleh 400 cm/s,500 cm/s dan 600 cm/s.

Dari percobaan yang telah dilakukan terbukti bahwa massa beban

mempengaruhi panjang gelombang dan cepat rambat gelombang. Semakin besar

massa beban maka panjang gelombang dan cepat rambatnya juga semakin besar,

hal ini sesuai dengan percobaan Melde.

Sedangkan untuk percobaan menggunakan massa tali tidak kami lakukan hal

ini mungkin dikarenakan waktunya yang tidak cukup. Sehinnga tidak ada

perhitungannya.

Tetapi untuk hubungan antara cepat rambat gelombang dan massa per satuan

panjang ini dapat pula dilihat secara matematis dari rumus berikut:

v=√ Fμ ; dimana F(tegangan tali)= m g ; v =λf dan

μ=ml

maka, v=√ 1

μ cepat rambat gelombang berbanding terbalik dengan

akar massa persatuan panjang tali(μ)

BAB IV

PENUTUP

4.1 Kesimpulan

1. Hubungan antara frekuensi gelombang dengan panjang gelombang tali (λ),

adalah

v=λ⋅f atau

f = vλ

. Semakin besar frekuensi suatu gelombang maka

panjang gelombangnya semakin kecil.

2. Massa beban mempengaruhi panjang gelombang dan cepat rambat. Semakin

berat beban maka panjang gelombang yang dihasilkan akan semakin besar

sehingga cepat rambatnya juga akan semakin besar.

3. Semakin besar frekuensi gelombang yang diberikan maka semakin kecil pula

gelombang yang dihasilkan. Sehingga frekuensi gelombang (f) berbanding

terbalik dengan panjang gelombang (λ). Dalam hal ini, disimpulkan dalam

rumus v = λ.

4. Hubungan antara cepat rambat gelombang dengan tegangan tali adalah

v=√ Fμ

atau

v=√ F⋅Lm

dengan

F=m⋅g. Semakin besar cepat rambat

suatu gelombang maka semakin besar pula tegangan talinya.

4.2 Saran

1. Diharapkan kepada praktikan untuk mengetahui dulu konsep praktikum yang

akan dilaksanakan

2. Bertanya kepada Assiten Dosen apabila terdapat permasalahan yang kurang

dimengerti

3. Tepat waktu dalam pelaksanaan praktikum

DAFTAR PUSTAKA

Giancoli, douglas C. 2001. Fisika Jilid 1. Jakarta: Erlangga

Halliday & Resnick. 1996. Fisika Jilid 1. Jakarta : Erlangga

Sutrisno. 1984. Fisika Dasar : Gelombang dan Optik. Bandung : I

www. maiyalen a.com (diakses tanggal 22 Mei 2012)