LAPORAN PRAKTIKUM

EKSPERIMEN FISIKA“Resonansi Kolom Udara”

NAMA :

MEKY SYAPUTRA (A1E010026)

RIZKA MARWANTI (A1E010018)

NIDYA PUTRI (A1E010029)

ROHIMA (A1E010002)

Dosen Pembimbing : M. Sutarno, S.Si, M.Pd

UNIVERSITAS BENGKULU

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA

2013

BAB I

PENDAHULUAN1.1 LATAR BELAKANG

Anda tentu pernah melihat orang memainkan gitar.  Pada senar atau dawai

pada gitar kedua ujungnya terikat dan jika digetarkan akan membentuk

suatu gelombang stasioner. Getaran ini akan menghasilkan bunyi dengan nada

tertentu, tergantung pada jumlah gelombang yang terbentuk pada dawai

tersebut. Peristiwa resonansi juga dapat menimbulkan masalah dalam kehidupan

sehari-hari. Misalnya, gelas piala bertangkai bisa pecah bila diletakkan didekat

penyanyi yang sedang menyanyi. Hal ini terjadi karena gelas memiliki frekuensi

alami yang sama dengan suara penyanyi sehingga gelas mengalami resonansi dan

mengakibatkan pecahnya gelas tersebut. Peristiwa resonansi juga dapat menyebabkan

runtuhnya jembatan gantung jika frekuensi hentakan kaki serentak orang yang

berbaris di atas jembatan gantung sama dengan frekuensi alami jembatan sehingga

jembatan akan berayun hebat dan dapat menyebabkan runtuhnya jembatan.

1.2 TUJUAN

Setelah melakukan percobaan ini, Siswa diharapkan mampu :a. Menentukan besarnya laju perambatan gelombang bunyi di udara melalui

resonansi pada kolom udara.b. Menentukan besarnya frekuensi dari suatu garpu tala.

1.3 RUMUSAN MASALAHa. Bagaimana cara menentukan besarnya laju perambatan gelombang bunyi di udara

melalui resonansi pada kolom udara?.b. Bagaimana cara menentukan besarnya frekuensi dari suatu garputala ?.

1.4 HIPOTESISBesarnya laju perambatan dapat ditentukan dengan menggunakan rumus :

v=λ . f

R

1/43/4

5/4

L

BAB IILANDASAN TEORI

A. PENGERTIAN GELOMBANG

Sebuah benda akan ikut bergetar dengan benda yang sedang bergetar apabila

frekuensi dari benda tersebut sama. Peristiwa seperti ini disebut peristiwa resonansi.

Dan frekuensi benda yang ikut bergetar tersebut disebut frekuensi alamiahnya.

Contoh lain yang lebih dramatis adalah kaca-kaca rumah akan bergetar bahkan

mungkin saja pecah ketika pesawat udara melintas cukup rendah di atas rumah, hal ini

karena frekuensi alamiah kaca bersesuaian dengan frekuensi gelombang suara

pesawat yang melintas.

Dalam teknologi komunikasi, resonansi sangat memegang peranan penting dalam

penalaan (penangkapan) gelombang elektromagnetik (EM) seperti pada pesawat

penerima radio, televisi, telepon seluler dan sebagainya.Seperti yang telah

dikemukakan bahwa syarat terjadinya resonansi adalah adanya sumber gelombang

yang mempunyai frekuensi yang sama dengan frekuensi alamiah suatu benda.

Pengamatan fenomena resonansi ini dapat dilakukan dengan sebuah tabung

resonator yang panjang kolom udaranya dapat kita atur dengan manaikkan atau

menurunkan permukaan air dalam tabung tersebut. Jika sebuah sumber gelombang

bunyi dengan frekuensi tertentu dijalarkan dari atas tabung (mislanya sebuah

garputala) maka resonansi terjadi pada saat panjang kolom udara 1/4, 3/4, 5/4 dst,

seperti ilustrasi berikut (ingat bahwa bentuk gelobang suara yang sesungguhnya

bukanlah seperti ini)

Gambar 1. Resonansi pada kolom udara tabung resonator

n

L

Lo

Secara umum dapat kita tuliskan bahwa hubungan panjang kolom resonansi L dengan

panjang gelombang adalah :

(1)

Dengan

Dalam percobaan nanti n adalah bunyi resonansi ke-n

Rumus (1) ini dapat berlaku dengan cukup baik untuk ukuran diameter tabung bagian

dalam R yang jauh lebih kecil dari panjang gelombang sumber bunyi. Sedangkan

untuk R tabung yang tidak cukup kecil maka rumus (1) di atas haru dikoreksi dengan

suatu nilai, sebutlah e sehingga :

(2)

Nilai e ini sekitar 0,6R.

Secara eksperimen, seperti yang anda akan lakukan, nilai koreksi “e” ini ditentukan

dari grafik (hasil least square) antara L dengan n. Dari persamaan garis :

(3)

Gambar 2. Grafik L terhadap n. Dari grafik ini dapat diperoleh frekuensi gelombang

Dari metoda Least Square, kita dapatkan bahwa kemiringan kurva adalah /2, dan

titik potong dengan sumbu vertikal adalah /4 – e.

Karena :

(4)

Adapaun cepat rambat gelombang diudara ( ) dapat diperoleh melalui pengukuran

suhu dan memasukkannya kedalam rumus berikut

(5)

Setelah nilai diketahui, maka bisa diketahui frekuensi gelombang suara berdasarkan

persamaan (4).

Gelombang adalah osilasi (getaran) yang merambat pada suatu medium atau

tanpa medium dengan tidak disertai perambatan bagian-bagian medium itu sendiri.

Dalam perambatannya gelombang memindahkan energi dari suatu tempat ke tempat

lain.

Jenis gelombang dibedakan berdasarkan medium perambatannya dan

berdasarkan arah rambatnya. Berdasarkan medium perambatannya gelombang

dibedakan menjadi gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik.

1. Gelombang elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik merupakan gelombang yang merambat tanpa

memerlukan suatu medium sebagai media perambatannya. Contoh gelombang

elektromagnetik adalah gelombang cahaya, gelombang radio, radiasi infra merah,

radiasi ultraviolet, sinar-X, dan sinar gamma. Itulah sebabnya cahaya matahari

mampu sampai ke permukaan bumi, meskipun melewati ruang hampa.

2. Gelombang mekanik

Gelombang mekanik merupakan gelombang yang merambat pada suatu

medium sebagai media perambatannya. Contoh gelombang mekanik diantaranya

gelombang pada tali, gelombang pada permukaan air, dan gelombang bunyi.

Ada beberapa sifat gelombang mekanik, diantaranya:

a) Perambatan getaran di suatu medium mempunyai kelajuan tertentu yang

dinamakan cepat rambat gelombang. Kelajuan atau cepat rambat gelombang ini

sangat ditentukan oleh sifat mekanik medium.

b) Partikel dari medium tidak merambat melalui ruang-ruang di medium, tetapi

partikel medium bergerak bolak-balik atau turun naik terhadap posisi

kesetimbangan partikel tersebut.

c) Gelombang menyalurkan energi dari satu ruang ke ruang lain di dalam

medium. Gelombang memindahkan energi, bukan memindahkan partikel.

B. GELOMBANG BUNYI

1. Bunyi Sebagai Gelombang Longitudinal

Bunyi merupakan gelombang mekanik, yaitu gelombang yang memerlukan

medium pada saat merambat. Bunyi juga termasuk ke dalam kelompok gelombang

longitudinal, yaitu gelombang yang arah getarnya sejajar dengan arah rambatnya.

Untuk melihat bagaimana bunyi dihasilkan dan mengapa bunyi termasuk

gelombang longitudinal, mari kita perhatikan getaran dari diafragma pengeras suara

yang diperlihatkan pada Gambar 1. Ketika diafragma bergerak radial keluar, diafragma

ini memampatkan udara yang langsung ada di depannya, seperti ditunjukkan pada

Gambar (1.a). Pemampatan ini menyebabkan tekanan udara bertambah sedikit di atas

tekanan normal. Daerah yang tekanan udaranya bertambah disebut rapatan. Rapatan

ini bergerak menjauh dari pengeras suara pada kecepatan bunyi. Seperti dilihat pada

Gambar (1.b) rapatan ini mirip dengan daerah rapatan pada kumparan-kumparan dalam

gelombang longitudinal pada slinki. Setelah menghasilkan rapatan, diafragma

membalik arah gerakannya menjadi radial ke dalam. Gerakan diafragma ke dalam

menghasilkan suatu daerah yang dikenal sebagai renggangan. Renggangan ini

menyebabkan tekanan udara sedikit lebih kecil daripada tekanan normal. Rengangan

ini mirip dengan daerah renggangan pada kumparan-kumparan dalam gelombang

longitudinal pada slinki. Renggangan merambat menjauh dari pengeras suara pada

kecepatan bunyi.

Gambar (1)  Diafragma pengeras suara bergerak : (a) radial keluar, (b) radial ke dalam

(a) (b)

Gelombang bunyi dapat bergerak melalui zat padat, zat cair, dan gas, tetapi tidak

bisa melalui vakum, karena di tempat vakum tidak ada partikel zat yang akan

mentransmisikan getaran. Kemampuan gelombang bunyi untuk menempuh jarak tertentu

dalam satu waktu disebut kecepatan bunyi. Kecepatan bunyi di udara bervariasi,

bergantung temperatur udara dan kerapatannya. Apabila temperatur udara meningkat,

maka kecepatan bunyi akan bertambah. Semakin tinggi kerapatan udara, maka bunyi

semakin cepat merambat. Kecepatan bunyi dalam zat cair lebih besar daripada cepat

rambat bunyi di udara. Sementara  itu, kecepatan bunyi pada zat padat lebih besar

daripada cepat rambat bunyi dalam zat cair dan udara.

2. Sifat dan syarat gelombang bunyi

Bunyi sebagai gelombang mempunyai sifat-sifat sama dengan sifat-sifat dari

gelombang yaitu:

a. Dapat dipantulkan (refleksi)

Bunyi dapat dipantulkan terjadi apabila bunyi mengenai permukaan benda

yang keras, seperti permukaan dinding batu, semen, besi, kaca dan seng.

Contoh :

Suara kita yang terdengar lebih keras di dalam gua akibat dari pemantulan bunyi

yang mengenai dinding gua.

Suara kita di dalam gedung atau studio musik yang tidak menggunakan peredam

suara.

b. Dapat dibiaskan (refiaksi)

Refiaksi adalah pembelokan arah linatasan gelombang setelah melewati bidang

batas antara dua medium yang berbeda. Jika sumber bunyi petir dekat dengan rumah

Anda, maka Anda dapat mendengar bunyi petir. Mengapa pada malam hari bunyi

petir terdengar lebih keras daripada siang hari?

Pada siang hari, udara pada lapisan atas lebih dingin daripada lapisan bawah.

Cepat rambat bunyi pada suhu dingin adalah lebih kecil daripada suhu panas.

Dengan demikian, kecepatan bunyi pada lapisan udara atas lebih kecil daripada

kecepatan bunyi pada lapisan udara bawah, karena medium pada lapisan atas lebih

rapat dari medium pada lapisan bawah. Jadi, pada siang hari, bunyi petir yang

merambat dari lapisan udara atas menuju ke lapisan udara bawah akan dibiaskan

menjauhi garis normal (Gambar 2a).

Gambar 2: Pembiasan gelombang bunyi

Pada malam hari, terjadi kondisi sebaliknya, udara pada lapisan bawah (dekat

tanah) lebih dingin daripada udara pada lapisan atas. Dengan demikian, kecepatan

bunyi pada lapisan bawah lebih kecil daripada lapisan atas, karena medium pada

lapisan atas kurang rapat dari medium pada lapisan bawah. Jadi, pada malam hari,

bunyi petir yang merambat dari lapisan udara atas menuju ke lapisan udara bawah

(mediumnya lebih rapat) akan dibiaskan mendekati garis normal (Gambar 2b).

Pembiasan bunyi petir mendekati garis normal pada malam hari inilah yang

menyebabkan bunyi guntur lebih mendekat kerumah Anda, dan sebagai akibatnya

Anda mendengar bunyi petir yang lebih keras.s

c. Dapat dipadukan (interferensi)

Seperti halnya interferensi cahaya, interferensi bunyi juga memerlukan dua

sumber bunyi yang koheren. contohnya saja dua pengeras suara yang dihubungkan

pada sebuah generator sinyal (alat pembangkit frekuensi audio) dapat berfungsi

sebagai dua sumber bunyi yang koheren.

d. Dapat dilenturkan (difraksi)

Difraksi adalah peristiwa pelenturan gelombang bunyi ketika melewati suatu

celah sempit. Misalkan Kita dapat mendengar suara orang diruangan berbeda dan

tertutup, karena bunyi melewati celah-celah sempit yang bisa dilewati bunyi.

Bunyi juga dapat terjadi apabila memenuhi bebapa syarat yang ada yaitu:

a. Sumber Bunyi

Benda-benda yang dapat menghasilkan bunyi disebut sumber bunyi. Contoh

sumber bunyi adalah berbagai alat musik, seperti gitar, biola, piano, drum, terompet

dan seruling

b. Zat Perantara (Medium)

Gelombang bunyi merupakan gelombang longitudinal yang tidak tampak.

Bunyi hanya dapat merambat melalui medium perantara. Contohnya udara, air, dan

kayu. Tanpa medium perantara bunyi tidak dapat merambat sehingga tidak akan

terdengar. Berdasarkan penelitian, zat padat merupakan medium perambatan bunyi

yang paling baik dibandingkan zat cair dan gas.

c. Pendengar

Bunyi dapat didengar apabila ada pendengar. Manusia dilengkapi indra

pendengar, yaitu telinga sebagai alat pendengar.Getaran yang berasal dari benda-

benda yang bergetar, sampai ke telinga kita pada umumnya melalui udara dalam

bentuk gelombang. Karena gelombang yang dapat berada di udara hanya gelombang

longitudinal, maka bunyi merambat melalui udara selalu dalam bentuk gelombang

longitudinal. Kita perlu ingat bahwa gelombang longitudinal adalah perapatan dan

perenggangan yang dapat merambat melalui ketiga wujud zat yaitu : wujud padat,

cair dan gas.

3. Cepat Rambat Bunyi

Ketika terjadi petir, pernahkah kamu mengamati bahwa ada selang waktu

antara kilatan petir dengan bunyi guntur yang kita dengar? Mengapa demikian? Hal

ini dikarenakan bunyi memerlukan waktu untuk merambat sampai ke telinga kita.

Sementara cepat rambat cahaya jauh lebih besar daripada cepat rambat bunyi di

udara. Dengan demikian, waktu yang diperlukan oleh cahaya dan bunyi guntur ke

telinga kita akan memiliki perbedaan yang cukup besar.

Bunyi dapat merambat melalui berbagai medium, baik padat, gas, maupun

cair. Seperti bunyi guntur yang dapat merambat melalui medium gas. Laju

gelombang bunyi pada suatu medium bergantung dari sifat medium tersebut. Laju

gelombang bunyi dalam fluida dirumuskan sebagai berikut.

V = √Bρ

…………………………………………………(1)

Keterangan:

v = laju gelombang bunyi (m/s)

B = modulus Bulk (Pa)

ρ = massa jenis fluida (kg/m3)

Selain gelombang bunyi dapat merambat melalui fluida, gelombang bunyi

juga dapat merambat melalui zat padat. Pada medium zat padat, misalnya besi, laju

bunyi dirumuskan sebagai berikut.

V = √γρ

…………………………………………………(2)

Keterangan:

v : laju gelombang bunyi (m/s)

Y : modulus Young (N/m2)

ρ : massa jenis zat padat (kg/m3)

Adapun pada medium gas misalnya udara, laju bunyi dirumuskan

V = √γRTM

……………………………………………….(3)

Keterangan:

v : laju gelombang bunyi (m/s)

ρ : konstanta laplace

R : tetapan gas ideal (8,314 J/mol.K)

T : suhu mutlak gas (K)

M : massa molar gas (untuk udara bernilai 29 . 10-3 kg/mol)

Kecepatan bunyi dalam beberapa material ditunjukkan oleh tabel berikut :

Medium Temperatur (oC) Laju (m/s)

Udara 0 331,3

Udara 15 340

Hidrogen 0 1286

Oksigen 0 317,2

Air 15 1450

Air 25 1490

Timah 20 1230

Aluminium 20 5100

Tembaga 20 3560

Besi 20 5130

Helium 20 1005

Air Laut 25 1530

Nilai-Nilai Ekstrim

Granit 6000

Karet yang diasapi 0 54

4. Menghitung kecepatan suara menggunakan resonansi tobe

Kecepatan penjalaran bunyi atau biasa disebut laju bunyi bergantung pada

parameterfisis medium. Laju bunyi pada suatu medium dapat diketahui jika frekuensi

dan panjang gelombang bunyi di ketahui v = f.λ, dimana v adalah laju penjalaran bunyi,

f adalah frekuensi bunyi dan .λ adalah panjang gelombang bunyi. Frekuensi bunyi dapat

di peroleh dari pengeras suara yang dihubungkan dengan pembangkit frekuensi audio.

Panjang gelombang bunyi diukur pada tabung resonansi pada keadaan resonansi.

Resonansi ditandai oleh intensitas bunyi yang terdengar lebih keras dibandingkan pada

keadaan lainnya pada panjang tabung tertentu. Resonansi adalah fenomena gelombang

berdiri pada kolom dan terjadi ketika panjang kolom adalah

λ4

,3 λ4

,5 λ4

Pada hakekatnya gelombang menjalar adalah suatu penjalaran gangguan, energi

atas atau momentum. Perambatan gelombang ada yang memerlukan medium, seperti

gelombang tali melalui tali dan ada pula yang tidak memerlukan medium, seperti

gelombang listrik magnet dapat merambat dalam vakum. Perambatan gelombang dalam

medium tidak diikuti oleh perambatan media, tapi partikel-partikel mediumnya akan

bergetar. Perumusan matematika suatu gelombang dapat diturunkan dengan peninjauan

penjalaran suatu pulsa. Dilihat dari ketentuan pengulangan bentuk,gelombang dibagi

atas gelombang periodik dan gelombang non periodik. Jika dua buah gelombang

merambat dalam satu medium, hasilnya adalah jumlah darisimpangan kedua gelombang

tersebut. Hasil dari supersosisi ini menimbulkan berbagai fenomena yang menarik,

seperti adanya pelayangan, interferensi, difraksi, dan resonansi. Misalkan superposisi

dari suatu gelombang datang dengan gelombang pantulnya bisa menghasilkan

gelombang yang dikenal sebagai gelombang stasioner atau gelombang berdiri.

Jika gelombang datang secara terus menerus maka akan terjadi resonansi.

Resonansi pada umumnya terjadi jika gelombang mempunyai frekuensi yang sama

dengan atau mendekati frekuensi alamiah, sehingga terjadi amplitudo yang maksimal.

Peristiwa resonansi ini banyak dimanfaatkan dalam kehidupan, misalkan saja resonansi

gelombang suara pada alat-alat musik. Gelombang suara merupakan gelombang

mekanik yang dapat dipandang sebagai gelombang simpangan maupun sebagai

gelombang tekanan. Jika gelombang suara merambat dalam suatu tabung berisi udara,

maka antara gelombang datang dan gelombang yang dipantulkan oleh dasar tabung

akan terjadi superposisi, sehingga dapat timbul resonansi gelombang berdiri jika

panjang tabung udara merupakan kelipatan dari λ/4 ( λ= panjang gelombang). Jika

gelombang suara dipandang sebagai gelombang simpangan, pada ujung tabung yang

tertutup akan terjadi simpul, tetapi jika ujungnya terbuka akan terjadi perut.

Hubungan antara panjang tabung L danpanjang gelombang adalah:

Untuk resonansi pertama L = ¼ λ

Untuk resonansi kedua L = ¾ λ

Untuk resonanso ketiga L = 5/4 λ

Sebagaimana gelombang pada umumnya, frekuensi bunyi berbanding lurus

dengan cepat rambat dan berbandingterbalik dengan panjang gelombang.

f = vλ

atau v=fλ❑

5. Frekuensi dan Tinggi Nada

Bunyi sebagai gelombang memiliki dimensi frekuensi. Berdasarkan

frekuensinya, bunyi dibedakan menjadi dua, yaitu bunyi dengan frekuensi teratur yang

disebut nada dan bunyi yang berfrekuensi tidak teratur yang disebut desah (noise). Nada

kuat dan lemah ini dapat kita lihat pada Gambar 3. Dengan nada, kita dapat melantunkan

sebuah lagu dan membuat alat musik. Kita mengenal ada nada yang tinggi dan ada pula

nada yang rendah. Tinggi rendahnya suatu nada ditentukan oleh besar kecil

frekuensinya. Telinga manusia hanya dapat mendengar bunyi pada rentang frekuensi 20

Hz sampai 20.000 Hz. Rentang frekuensi ini disebut pula frekuensi audio (rangeaudible).

Sedangkan, bunyi dengan frekuensi di bawah 20 Hz disebut frekuensi infrasonik, dan

bunyi dengan frekuensi diatas 20.000 Hz disebut frekuensi ultrasonik. Beberapa hewan

memiliki kemampuan untuk mendengar bunyi dengan frekuensi ultrasonik, seperti

anjing yang dapat mendengar sampai frekuensi 50.000 Hz dan kelelawar yang mampu

mendengar bunyi sampai pada frekuensi 100.000 Hz.

Apa perbedaan jika sebuah senar gitar dipetik perlahan-lahan dan dipetik dengan

kuat? Saat dipetik dengan kuat,maka nada akan terdengar lebih keras (bukan lebih

tinggi). Karena senar yang dipetik adalah senar yang sama, makanada yang keluar pun

akan sama atau dengan kata lain, frekuensinya tetap. Namun, apa yang membuat suara

nadatersebut terdengar keras? Yang membuat perbedaan adalah amplitudo. Telah kita

ketahui pada pembahasan sebelumnya, amplitudo adalah simpangan terbesar dari

gelombang. Perbedaan antara nada kuat dan nada lemah ditunjukkan pada gambar

berikut:

(a) (b)

Gambar 4. Nada kuat (a) dan nada lemah(b)

pada frekuensi yang sama

Sebagaimana gelombang pada umumnya, frekuensi bunyi berbanding lurus dengan

cepat rambat dan berbanding terbalik dengan panjang gelombang.

f = vλ

atau v=fλ❑………………………………...(4)

Keterangan :

f = frekuensi (Hz)

v = cepat rambat bunyi (m/s) λ = panjang gelombang (m)

2. GEJALA-GEJALA GELOMBANG

1. Layangan

Jika dua buah bunyi yang bertemu di suatu titik mempunyai amplitudo yang sama,

namun frekuensinya sedikit berbeda, maka akan menghasilkan bunyi yang kuat dan

lemah secara berulang dengan frekuensi tertentu. Hal ini dikenal sebagai pelayangan

bunyi.

Besar frekuensi layangan :

(5)

Jumlah bunyi layangannya :

(6)

Frekuensi sumber bunyi 1 dan 2 dinyatakan sebagai f1 dan f2.

2. Interferensi Bunyi

Seperti halnya pada cahaya, pada bunyi pun terjadi interferensi. Untuk

membuktikan adanya interferensi gelombang bunyi dapat Anda lihat pada bagian

kegiatan ilmiah dari buku ini. Bunyi kuat terjadi ketika superposisi kedua gelombang

bunyi pada suatu titik adalah sefase atau memiliki beda lintasan yang merupakan

kelipatan bulat dari panjang gelombang bunyi Gambar.

Gambar 3 : Interferensi gelomang

Interferensi gelombang adalah perpaduan atau superposisi gelombang ketika dua

gelombang atau lebih tiba di tempat yang sama pada saat yang sama. Interferensi dua

gelombang dapat menghasilkan gelombang yang amplitudonya saling menguatkan

(interferensi maksimum) dan dapat juga menghasilkan gelombang yang amplitudonya

saling melemahkan (interferensi minimum).

Bunyi kuat Δs = nλ; n = 0, 1, 2, 3, . . .                                         

n = 0, n = 1, dan n = 2, berturut-turut untuk bunyi kuat pertama, bunyi kuat kedua, dan

bunyi kuat ketiga.

Bunyi lemah terjadi ketika superposisi kedua gelombang bunyi kuat pertama, bunyi kuat

kedua, dan bunyi kuat ketiga. Interferensi destruktif jika kedua gelombang yang

bertemu pada suatu titik adalah berlawanan fase atau memiliki beda lintasan,

Bunyi lemah Δs = λ; n = 0, 1, 2, 3, . . .                               (7)

n = 0, n = 1, n = 2, berturut-turut untuk bunyi kuat pertama, bunyi kuat kedua, dan

bunyi kuat ketiga.

Prinsip Superposisi

Dari penjelasan sebelumnya bisa dikatakan bahwa amplitudo alias simpangan

dari perpaduan dua puncak gelombang atau perpaduan dua lembah gelombang atau

perpaduan satu puncak dan satu lembah gelombang sama dengan penjumlahan aljabar

dari amplitudo masing-masing puncak gelombang atau lembah gelombang secara

terpisah (puncak gelombang dianggap positif sedangkan lembah gelombang dianggap

negatif). Hal ini dikenal dengan julukan prinsip superposisi.

3. Resonansi

Resonansi adalah peristiwa ikut bergetarnya suatu benda karena ada benda lain yang

bergetar dan memiliki frekuensi yang sama atau kelipatan bilangan bulat dari frekuensi

itu. Resonansi sangat bermanfaat dalam kehidupan sehari-hari. Misalnya, resonansi

bunyi pada kolom udara dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan bunyi. Berdasarkan

hal tersebut, maka dapat dibuat berbagai macam alat musik. Alat musik pada umumnya

dibuat berlubang agar terjadi resonansi udara sehingga suara alat musik tersebut

menjadi nyaring. Contoh alat musik itu antara lain: seruling, kendang, beduk, ketipung

dan sebagainya.

Resonansi sangat penting di dalam dunia musik. Dawai tidak dapat menghasilkan

nada yang nyaring tanpa adanya kotak resonansi. Pada gitar terdapat kotak atau ruang

udara tempat udara ikut bergetar apabila senar gitar dipetik. Udara di dalam kotak ini

bergerak dengan frekuensi yang sama dengan yang dihasilkan oleh senar gitar. Udara

yang mengisi tabung gamelan juga akan ikut bergetar jika lempengan logam pada

gamelan tersebut dipukul. Tanpa adanya tabung kolom udara di bawah lempengan

logamnya, Anda tidak dapat mendengar nyaringnya bunyi gamelan tersebut. Reonansi

juga dipahami untuk mengukur kecepatan perambatan bunyi di udara.

Untuk mengetahui proses resonansi, kita tinjau dua garputala yang saling

beresonansi seperti ditunjukkan pada Gambar 4.

Gambar 4. Dua garputala yang saling beresonansi

Jika garputala dipukul, garputala tersebut akan bergetar. Frekuensi bunyi yang

dihasilkan bergantung pada bentuk, besar, dan bahan garputala tersebut.

4. Itensitas dan Taraf intensitas bunyi

Intensitas didefinisikan sebagai energi yang dipindahkan tiap satuan luas tiap satuan

waktu. Karena energi tiap satuan waktu kita ketahui sebagai pengertian daya, maka

intensitas bisa dikatakan juga daya tiap satuan luas. Secara matematis :

(8)

Keterangan :

I = Intensitas bunyi (W/m2)

P = Energi tiap waktu atau daya (W)

A = Luas (m2)

Jika sumber bunyi memancarkan ke segala arah sama besar (isotropik), luas yang

dimaksud sama dengan luas permukaan bola, yaitu :

(9)

Sehingga, persamaan (8) dapat kita modifikasi menjadi :

(10)

Persamaan (9) tersebut menunjukkan bahwa intensitas bunyi yang didengar di suatu

titik (tempat) berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya.

Intensitas bunyi terendah yang umumnya didengar manusia memiliki nilai 10-12

W/m2. Biasanya disebut sebagai intensitas ambang (I0). Jangkauan intensitas bunyi ini

sangat lebar berkaitan dengan kuat bunyi, sehingga secara tidak langsung kuat bunyi

sebanding dengan intensitasnya.

Hubungan antara kuat bunyi dan intensitas bunyi diberikan oleh Alexander Graham

Bell dengan mendefiniskannya sebagai taraf intensitas bunyi. Taraf Intensitas Bunyi

adalah logaritma perbandingan intensitas bunyi terhadap intensitas ambang. Secara

matematis, taraf intensitas bunyi didefinisikan sebagai :

(11)

Keterangan :

TI = Taraf intensitas bunyi (desiBell disingkat dB)

I = Intensitas bunyi (W/m2)

I0 = Intensitas ambang pendengaran manusia (10-12 W/m2

Untuk n buah sumber bunyi identik, misalnya ada n sirine yang dinyalakan bersama-

sama, maka besarnya taraf intensitas bunyi dinyatakan sebagai :

(12)

TI1 adalah taraf intensitas bunyi untuk satu buah sumber.

Jika didengar di dua titik yang jaraknya berbeda, besar intensitas bunyi di titik ke-2 bisa

dinyatakan sebagai :

(13)

5. Gelombang Bunyi pada Dawai atau Senar

Anda tentu pernah melihat orang memainkan gitar.  Pada senar atau dawai pada

gitar kedua ujungnya terikat dan jika digetarkan akan membentuk suatu gelombang

stasioner. Getaran ini akan menghasilkan bunyi dengan nada tertentu, tergantung pada

jumlah gelombang yang terbentuk pada dawai tersebut. Pola gelombang stasioner ketika

terjadi nada dasar (harmonik pertama), nada atas pertama (harmonik kedua) dan nada

atas kedua (harmonik ke tiga) ditunjukkan pada Gambar 5.

Gambar 5 Pola Panjang Gelombang pada Dawai.

Frekuensi nada yang dihasilkan tergantung pada pola gelombang yang terbentuk.

Secara umum, ketiga panjang gelombang di atas dapat dinyatakan dengan persamaan :

(14)

Dengan demikian, frekuensi nada yang dihasilkan dawai memenuhi persamaan :

Keterangan :

v = Cepat rambat gelombang pada dawai (m/s)

fn = Frekuensi nada ke-n (Hz)

λn = Panjang gelombang ke-n

L = Panjang dawai

n = Bilangan yang menyatakan nada dasar, nada atas ke-1, dst. (0, 1,

2,.)

6. Efek Doppler

Fenomena perubahan frekuensi karena pengaruh gerak relatif antara sumber

bunyi dan pendengar, pertama kali diamati oleh Christian Doppler. Jika antara sumber

bunyi dan pendengar tidak ada gerakan relatif, maka frekuensi sumber bunyi dan

frekuensi bunyi yang didengar oleh seseorang adalah sama. Namun, jika antara sumber

bunyi dan si pendengar ada gerak relatif, ternyata antara frekuensi sumber bunyi dan

frekuensi bunyi yang didengar tidaklah sama. Suatu contoh, misalnya ketika Anda naik

bis dan berpapasan dengan bis lain yang sedang membunyikan klakson, maka akan

terdengar suara yang lebih tinggi,

(15)

BAB IIIMETODELOGI

C. ALAT DAN BAHAN PERCOBAAN

Peralatan yang disediakan di laboratorium

1. Tabung Reservoir

2. Garputala yang belum diketahui frekuensinya

3. Alat penggetar garputala

4. Jangka sorong

5. Termometer

6. Dasar Statif dan Batang Statif

7. Selang

8. Pejepit

9. Penggantung Reservoir

10. Tabung Ukur

Peralatan yang harus dibawa

oleh mahasiswa :

1. Kertas milimeterblok

2. Penggaris dan alat tulis

3. Kalkulator

D. PROSEDUR KERJA

a. Catatlah keadaan ruang laboratorium (suhu,tekanan, dan kelembabannya) sebelum dan sesudah percobaan.

b. Ukurlah diameter bagian dalam dari tabung dengan jangka sorong.c. Usahakan agar permukaan air di dalam tabung tinggi dekat dengan ujung atas

tabung ( dengan cara mengatur letak reservoir).d. Pukullah salah satu garpu tala dangan alat pemukul di suatu tempat yang jauh dari

bibir tabung.e. Dekatkan garpu tala yang sedang bergetar tepat diatas bibir tabung, hati-hati

jangan sampai menyentuh bibir tabung.f. Aturlah letak permukaan air di dalam tabung dengan menurunkannya secara

perlahan-lahan sampai terjadi resonansi.g. Untuk satu garpu tala, catatlah letak permukaan air menurut skala dari suatu

tempat terjadinya resonansi yang mungkin pada sepanjang tabung.h. Ulangi langkah c sampai g sampai 5 kali.

E. GAMBAR PERCOBAAN

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

FORMAT LEMBAR KERJA PRAKTIKUMGETARAN DAN GELOMBANG

1. Keadaan Laboratorium

Keadaan Sebelum Percobaan Sesudah Percobaan

Suhu 27 0C

27 0C

Tekanan Cm Hg Cm Hg

Kelembaban relatif % %

2. Data PercobaanDiameter dalam tabung D = (2,725) cmJarak e = ± 0,6 R = ± 0,3 D = 0,817 cm

ResonansiGarpu Tala

Panjang Kolom Udara

I (n=0) II(n=1)

I. f= 512 Hz 16 cm 46 cm

II. f= 426,6 Hz 18 cm 58 cm

III.f= 341,3 Hz 24 cm 64 cm

Jawaban Pertanyaan a. Hitunglah faktor koreksi atau jarak e!

e=± 0.6 R

R=12

D=12

(3.2 cm )=1.6 cm

e=± 0.6 x1.6 cm=± 0.96cm

b. Buatlah grafik antara L (panjang kolom udara) dan n = (0,1,2,3........) untuk setiap pengamatan dari masing-masing garputala pada kertas milimeter blok!

1 20

10

20

30

40

50

60

70

Garputala dengan Frekuensi 512 Hz

n= 0,1,2,........

Panj

ang

Kolo

m U

dara

(L)

1 20

10

20

30

40

50

60

70

Garputala dengan Frekuensi 426.6 Hz

n= 0,1,2,........

Panj

ang

Kolo

m U

dara

(L)

1 20

10

20

30

40

50

60

70

Garputala dengan Frekuensi 426.6 Hz

n= 0,1,2,........

Panj

ang

Kolo

m U

dara

(L)

(untuk setiap garpu tala yang terdiri dari beberapa pengamatan, grafiknya dibuat dalam satu sumbu koordinat).

c. Berdasarkan dari grafik jawaban nomor b, untuk garpu tala yang f-nya diketahui, hitunglah harga v dengan menggunakan metode titik potong garis singgung! Berapa harga v rata-ratanya?Dik : f1 = 512 Hz dengan L1 = 16 cm dan L2 = 46 cmDit : V ?Jawab :Untuk garputala dengan frekuensi 512 Hz f1 :

L=14

λ → λ=4 L=4.16 cm=64 cm =0,64 m

v=λ x fv=0,16 x512 Hz=¿ 81.92 m/sf2 :

L=34

λ → λ=L=43

.16 cm=21,33 cm =0,2133 m

v=λ x fv=0,2133 x512 Hz=¿ 109.209 m/s

Untuk garputala dengan frekuensi 426.6 Hzf1 :

L=14

λ → λ=4 L=4.18 cm=72 cm =0,72 m

v=λ x fv=0,72 x 426.6 Hz=¿ 307,15 m/sf2 :

L=34

λ → λ=L=43

.58 cm=77,33 cm =0,7733 m

v=λ x fv=0,7733 x 426.6 Hz=¿ 329,89 m/s

Untuk garputala dengan frekuensi 341.3 Hzf1 :

L=14

λ → λ=4 L=4.24 cm=96 cm =0,96 m

v=λ x fv=0,96 x341,3 Hz=¿ 327,65 m/sf2 :

L=34

λ → λ=L=43

.64 cm=85,33 cm =0,8533 m

v=λ x fv=0,8533 x341,3 Hz=¿ 291,23 m/s

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

- KESIMPULAN

1. Untuk mencari nilai kecepatan bunyi di udara dengan menggunakan rumus persamaan berikut ini :

v=λ ∙ f2. Dari percobaan diatas didapatkan kecepatan untuk garputala yang frekuensi

nya 512 Hz , 426,6 Hz dan 341,1 Hz secara beurut yakni

ResonansiGarpu Tala

Panjang Kolom Udara

I (n=0) II(n=1)

III. f= 512 Hz

16 cm 46 cm

IV. f= 426,6 Hz

18 cm 58 cm

III.f= 341,3 Hz 24 cm 64 cm

Dari table di atas dapat disimpulkan bahwa semakin besar frekuensi pada garputala maka semakin besar pula panjang kolom udara yang terbentuk ( L) sehingga panjang gelombang pun semakin besar.

- SARAN

1. Diharapkan kepada praktikan untuk mengetahui dulu konsep praktikum yang

akan dilaksanakan.

2. Berhati-hati dan serius dalam setiap melakukan percobaan, agar didapat hasil

yang maksimal.

DAFTAR PUSTAKA

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

Taranggono, Agus. 2006. Sains Fisika SMA/MA 3. Jakarta: Bumi Aksara

Zemansky, Sears. 1982. Fisika untuk Universitas 1 Mekanika: Bunyi. Bandung:

Binacipta