BAB I

PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang

Resonansi adalah peristiwa ikut bergetarnya suatu benda akibat getaran

benda lain. Adanya peristiwa resonansi yang terjadi dalam kehidupan sehari- hari

seperti dua garpu tala yang mempunyai bilangan getar atau frekuensi yang sama bila

garpu tala yang satu digetarkan/dibunyikan maka garpu tala yang lainnya akan ikut

bergetar/berbunyi, mendorong kita untuk melakukan percobaan ini agar dapat

memahami lebih lanjut tentang peristiwa resonansi.

I.2. Tujuan Percobaan

Percobaan ini bertujuan :

1. Menentukan kecepatan suara di udara.

2. Menera bilangan getar garpu tala.

I.3. Permasalahan

Permasalahan yang dihadapi dalam percobaan ini adalah :

Bagaimana menentukan nilai V (kecepatan suara di udara) dari m

(bilangan resonansi) dan f (frekuensi garpu tala) yang telah diketahui dan

L’ (panjang kolom udara sebenarnya) yang telah diukur serta

menentukan nilai e.

Bagaimana menentukan nilai f (frekuensi garpu tala) dari V (kecepatan

suara di udara) dan m (bilangan resonansi) yang telah diketahui dan L’

(panjang kolom udara sebenarnya) yang telah diukur serta menentukan

nilai e.

I.4. Sistematika Laporan

Laporan ini disusun secara sistematis berdasarkan petunjuk yang telah ada,

yaitu meliputi : abstrak, daftar isi, daftar tabel, daftar grafik, daftar gambar, Bab I

Pendahuluan yang terdiri atas latar belakang, tujuan percobaan, permasalahan,

sistematika laporan, Bab II Dasar Teori yang terdiri atas teori – teori yang mendasari

dilakukannya percobaan dan penulisan laporan, Bab III Analisa Data dan

1

Pembahasan, Bab V Kesimpulan yang berisi kesimpulan dari laporan berdasarkan

percobaan yang telah dilakukan, daftar pustaka, dan lampiran.

2

BAB II

DASAR TEORI

Resonansi merupakan suatu fenomena dimana sebuah sistem yang bergetar

dengan amplitudo yang maksimum akibat adanya impuls gaya yang berubah – ubah

yang bekerja pada impuls tersebut. Kondisi seperti ini dapat terjadi bila frekuensi

gaya yang bekerja tersebut berimpit atau sama dengan frekuensi getar yang tidak

diredamkan dari sistem tersebut.

Banyak contoh dari peristiwa resonansi yang dihadapi dalam kehidupan

sehari – hari, antara lain : bila berdekatan dengan sebuah gelas dan dibangkitkan

suatu nada ( frekuensi ) yang besarnya sama dengan frekuensi alam gelas itu sendiri

maka gelas itu akan bergetar ( berbunyi) sekeras – kerasnya. Bila nada ( frekuensi )

tadi dibunyikan cukup keras dan secara terus – menerus maka getar gelas akan

semakin diperkeras sehingga gelas dapat pecah. Dengan suara, orang dapat

menghancurkan suatu benda. Juga peristiwa keruntuhan pesawat terbang yang

kecepatannya mendekati kecepatan menjalar bumi berdasar atas peristiwa resonansi.

Getar pesawat yang disebabkan oleh gerak mesin – mesinnya yang diteruskan pada

udara sebagai bunyi, tidak dapat dengan cepat ditinggalkan ( atau meninggalkan )

pesawat terbang karena kecepatan pesawat terbang tidak berbeda banyak dengan

keepatan menjalar bumi. Akibatnya ialah getar badan pesawat terbang diperkeras

dengan cepat sekali sehingga pesawat terbang runtuh karena hal tersebut. Dengan

kecepatan agak di atas kecepatan menjalar bumi, pesawat terbang dapat terbang

dengan selamat ( Supersonic Flight ).

Contoh peristiwa resonansi lainnya ialah bila suatu garpu tala ( sumber getar )

digetarkan di dekat suatu kolom udara yang salah satu ujungnya tertutup sedangkan

ujung yang lain terbuka akan terjadi resonansi bila : ( lihat gambar 2.2 )

L = ( 2m + 1 ) / 4f

l

gambar 2.2

3

Dimana = V / f , maka : L = ( 2m + 1 ) / 4f

Dimana :

L = panjang kolom udara

m = bilangan resonansi ( 0,1,2,3,……….)

f = frekuensi garpu tala

= panjang gelombang

V = kecepatan suara di udara

c

B L

A

Gambar 2.2

Keterangan :

A:Tabung baja berisi air

B:Pipa baja kecil dengan kolom udara yang dapat diubah – ubah

C:Jarak tabung dengan garpu tala

Konsep resonansi yang terjadi antara garpu tala ( sumber getar ) dengan

kolom udara dapat dijadikan dasar untuk menentukan nilai kecepatan suara di udara

secara cepat dan mudah dibandingkan dengan cara yang lainnya.

Gambar 2.2 memperlihatkan sebuah alat sederhana yang dapat digunakan

untuk mengukur laju bunyi di udara dengan metode resonansi Sebuah garpu tala

yang bergetar dengan frekuensinya f dipegang di dekat ujung terbuka dari sebuah

tabung. Tabung itu sebagian diisi dengan air. Panjang kolom udara dapat diubah –

ubah dengan mengubah tinggi permukaan air. Didapatkan bahwa intensitas bunyi

adalah maksimum bila tinggi permukaan air lambat laun direndahkan dari puncak

tabung sejarak a. Setelah itu, intensitas mencapai lagi pada jarak – jarak d, 2d, 3d

dan seterusnya.

4

Intensitas bunyi mencapai maksimum bila kolom udara beresonansi dengan

garpu tala tersebut. Kolom udara beraksi seperti sebuah tabung yang tertutup di

salah satu ujung. Pada gelombang tegak terdiri dari sebuah titik simpul di

permukaan air dan sebuah titik perut di dekat ujung terbuka. Karena frekuensi dari

sumber adalah tetap dan laju bunyi di dalam kolom udara mempunyai sebuah nilai

yang pasti, maka resonansi terjadi pada sebuah panjang gelombang spesifik,

= V / f

Jarak d diantara kedudukan – kedudukan resonansi yang berturutan adalah jarak

diantara titik – titik simpul yang berdekatan.( lihat gambar 2.1 )

d = / 2 atau = 2d

Dengan menggabungkan persamaan – persamaan maka kita akan mendapatkan ,

2d = V / f atau V = 2df

5

BAB III

PERALATAN DAN CARA KERJA

III.1. Peralatan

Peralatan yang digunakan antara lain :

1. Tabung resonansi yang perlengkapannya 1 set.

2. Garpu tala standart 1 buah.

3. Garpu tala yang akan ditera.

III.2. Cara Kerja

Cara melakukan percobaan adalah sebagai berikut :

1. Menentukan kecepatan suara di udara.

a. Mengambil garpu tala standart yang frekuensinya diketahui dan digetarkan di

atas pipa kecil ( tanya asisten ).

b. Mengangkat pipa dengan perlahan bersama garpu tala yang telah digetarkan

( usahakan jaraknya tetap ), hingga diperoleh resonansi ke 1,2,3.

c. Mencatat tekanan udara dan temperatur kamar.

2. Menera bilangan getar garpu tala.

a. Menggetarkan garpu tala yang akan ditera di atas kolom udara.

b. Mengatur permukaan air agar didapat resonansi ke 1,2,3.

Mencatat tiap harga L’ pada setiap resonansi (diusahakan jarak C tetap).

6

BAB IV

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

IV.1. Analisa Data

Setelah melakukan percobaan, maka diperoleh data sebagai berikut :

IV.1.1. Data Percobaan I ( menentukan kecepatan suara di udara )

Tabel 4.1

No L’1 (cm) L’2 (cm) L’3 (cm)

1.

2.

3.

4.

5.

11

12,2

12

11,5

11,58

38

38

37,5

37

36,5

63,5

63,5

64

63,6

64

IV.1.2 Data Percobaan II ( menentukan frekuensi garpu tala )

Tabel 4.2

No L’1 (cm) L’2 (cm) L’3 (cm)

1.

2.

3.

4.

5.

7

7,1

6,9

6,1

6,8

25,8

23

22,5

22,5

22

36

36,5

39

39

38

Dalam percobaan ini setiap percobaan dilakukan sebanyak lima kali, karena

dalam sebuah percobaan sering terjadi sesuatu yang menyebabkan kurang akuratnya

data yang didapat. Oleh karena itu perlu dilakukan cara perhitungan ralat yang

meliputi ralat mutlak, ralat nisbi, dan keseksamaan agar hasil yang didapat lebih

akurat.

7

Perhitungan ralat – ralatnya sebagai berikut :

1. Ralat Mutlak _ 2 1/2

Ralat Mutlak = ( L’ – L’ )

n ( n - 1 )

2. Ralat Nisbi

I = Ralat Mutlak X 100%

L’

3. Keseksamaan

K = 100% - I

Untuk lebih jelasnya data akan dianalisa satu - persatu :

IV.1.1.1. Analisa Data pada Percobaan I

IV.1.1.1.1. Data percobaan I untuk Resonansi ke-1

Tabel 4.3

No L’1 (L’1 – L’1) (L’1 – L’1)2

1.

2.

3.

4.

5.

11

12,2

12

11,5

11,2

-0,8

0,62

0,42

-0,08

-0,38

0,3360

0,3800

0,1760

0,0064

0,1440

L’1 = 11,58 1,0424

1. Ralat Mutlak

Ralat mutlak = ( L’1 - L’1 ) 2 ½

n ( n –1 )

= 1,0424 = 0,23

20

2. Ralat Nisbi

I = Ralat mutlak x 100%

L’1

= 0,23 x 100% = 2 %

8

11,58

3. Keseksamaan

K = 100% - I = 100% - 2% = 98 %

4. Panjang kolom udara sebenarnya = ( 11,58 ± 0,2 ) cm

IV.1.1.1.2. Data Percobaan I untuk Resonansi ke-2

Tabel 4.4

No L’2 (L’2 – L’2) (L’2 – L’2)2

1.

2.

3.

4.

5.

38

38

37,5

37

36,5

0,6

0,6

0,1

-0,4

-0,9

0,36

0,36

0,01

0,16

0,81

L’2 = 37,4 1,7

1. Ralat Mutlak

Ralat mutlak = 0,29

2. Ralat Nisbi

I = Ralat mutlak x 100%

L’2

= 0,8 %

3. Keseksamaan

K = 100% - I = 100% - 0,8% = 99,2%

4. Panjang kolom udara sebenarnya = ( 37,4 ± 0,3 ) cm

IV.1.1.1.3. Data Percobaan I untuk Resonansi ke-3

9

Tabel 4.5

No L’3 (L’3 – L’3) (L’3 – L’3)2

1.

2.

3.

4.

5.

63,5

63,5

64

63,6

64

-0,22

-0,22

0,28

-0,12

0,28

0,048

0,048

0,078

0,014

0,078

L’3 = 63,72 0,266

1. Ralat Mutlak

Ralat mutlak = 0,12

2. Ralat Nisbi

I = Ralat mutlak x 100%

L’3

= 0,2 %

3. Keseksamaan

K = 100% - I = 100% - 0,2 % = 99,8%

4. Panjang kolom udara sebenarnya = ( 63,72 ± 0,1 ) cm

IV.1.1.2. Analisa Data pada Percobaan II

IV.1.1.2.1. Data Percobaan II untuk Resonansi ke-1

Tabel 4.6

No L’1 (L’1 – L’1) (L’1 – L’1)2

1.

2.

3.

4.

5.

7

7,1

6,9

6,1

6,8

0,22

0,32

0,12

-0,68

0,02

0,048

0,1

0,014

0,46

0,0004

L’1 = 6,78 0,6224

1. Ralat Mutlak

10

Ralat mutlak = 0,17

2.Ralat Nisbi

I = Ralat mutlak x 100%

L’1

= 0,17 x 100% = 2,5%

6,78

3. Keseksamaan

K = 100% - I = 100% - 2,5% = 97,5%

4. Panjang kolom udara sebenarnya = (6,78 ± 0,2 ) cm

IV.1.1.2.2. Data Percobaan II untuk Resonansi ke-2Tabel 4.7

No L’2 (L’2 – L’2) (L’2 – L’2)2

1.

2.

3.

4.

5.

25,8

23

22,5

22,5

22

2,64

-0,16

-0,66

-0,66

-1.16

6,97

0,026

0,436

0,436

1,346

L’2 = 23,16 9,214

1. Ralat Mutlak

Ralat mutlak = 0,68

2. Ralat Nisbi

I = Ralat mutlak x 100%

L’2

= 2,9 %

3.Keseksamaan K = 100% - I = 100% - 2,9% = 97,1%

4. Panjang kolom udara sebenarnya = ( 23,16 ± 0,7 ) cm

IV.1.1.2.3. Data Percobaan II untuk Resonansi ke-3

11

Tabel 4.8

No L’3 (L’3 – L’3) (L’3 – L’3)2

1.

2.

3.

4.

5.

36

36,5

39

39

38

-1,7

-1,2

1,3

1,3

0,3

2,89

1,44

1,69

1,69

0,09

L’3 = 37,7 7,8

1. Ralat Mutlak

Ralat mutlak = 0,62

2. Ralat Nisbi

I = Ralat mutlak x 100% = 1,6 %

L’3

3. Keseksamaan

K = 100% - I = 100% - 1,6% = 98,4%

4. Panjang kolom udara sebenarnya = ( 37,7 ± 0,6 ) cm

IV.1. Pembahasan

IV.2.1. Menentukan kecepatan suara di udara ( percobaan I )

Kecepatan suara di udara diperoleh dari grafik hubungan antara L’ dan m.

grafik ini dibuat dengan menggunakan pendekatan regresi linier, dengan rumus :

y = Ax + B

dimana :

y = L’

x = m

12

Regresi linier untuk percobaan I

A = n.(xy) - x.y

n.(x ) – (x )

= (3)(164,84) – (3)(112,7)

(3)(5) – 9

= 156,47

15 - 9

= 26,07

B = y – A.x

n

= 112,7 – (26,07)(3) = 11,49

3

Persamaan Regresi liniernya : y = 26,07x+11,49

frekuensi garpu tala f = 512 Hz

dengan memakai L’3 dan L’2

v = 2(512) (26,07) = 267

ralat perhitungan kolom udara e adalah = 267 = 0,13 m

4f 4(512)

IV.2.2 Menera bilangan getar garpu tala ( percobaan II )

Untuk menentukan frekuensi garpu tala dapat diperoleh dengan cara

membuat hubungan L’ dan m melalui grafik secara regresi linier.

13

Regresi linier untuk percobaan II

A = n.(xy) - x.y

n.(x ) – (x )

= (3)(98,56) – (3)(67,64)

(3)(5) – 9

= 92,76 = 15,46

6

B = y – A.x

n

= 67,64 – (15,46)(3)

3

= 7,08

Persamaan regresi liniernya : y = 15,46x + 7,08

* Kecepatan suara di udara berdasarkan percobaan I = 32675,84 cm/s

dengan memakai L’3 dan L’2 diperoleh nilai f = 267(1) = 834,4

2(0,16)

ralat perhitungan kolom e sebesar = 267 =0,08

4f 4(834,4)

Dari percobaan 1 dan 2 terdapat perbedaan harga e hal ini disebabkan karena

perbedaan frekuensi getar garpu tala 1 dan garpu tala 2 sehingga mempengaruhi pula

jarak antara sumber getar dengan mulut pipa. Karena harga e berubah secara tidak

langsung berbeda pula jarak pembentukan simpul ke simpul dalam pipa dalam hal

ini sebesar L’.

14

Grafik Percobaan I

Grafik y = 26,07x + 11,49

15

Grafik y = 15,46x + 7,08

BAB V

KESIMPULAN

Dari percobaan I maupun percobaan II maka dapat diambil kesimpulan

sebagai berikut :

1. Bahwa peristiwa resonansi terjadi pada saat panjang kolom udara

(L’)merupakan kelipatan ganjil dari ¼ panjang gelombang atau dengan mengikuti

rumus (2m + 1) / 4

* Untuk Percobaan I :

1. Kecepatan suara di udara = +326,76 m/s

2. e = +0,97 cm

* Untuk Percobaan II :

1. Frekuensi ( bilangan getar ) garpu tala = + 648,07 Hz

2. e = +1,13 cm

16

DAFTAR PUSTAKA

1. Dr.G.C.Gerrits dan Ir. Soemani.S.Soerjohoedojo; Buku Peladjaran Ilmu

Alam; jilid 2; pnerbit J.B.Wolters; Jakarta; 1953.

2. Halliday dan Resnick; Fisika; Edisi ketiga; Penerbit Erlangga;Jakarta;

1978.

3. Sears, Zemansky; Fisika untuk Universitas I; Edisi keempat; Penerbit

Binacipta; Bandung; 1982.

17

18