BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Fisika dalam dunia pendidikan khususnya di Sekolah Menengah Atas (SMA) menjadi

salah satu mata pelajaran yang ditakuti siswa. Hal ini dikarenakan paradigma siswa yang

memandang bahwa fisika adalah mata pelajaran yang paling sulit daripada mata pelajaran

lainnya. Namun, guru dapat mengubah paradigma ini dengan cara mengajarkan fisika dengan

cara yang mengasyikan.

Upaya yang dapat dilakukan guru fisika dalam menyampaikan materi gelombang

bunyi adalah dengan membuat media pembelajaran yang menarik, salah satunya adalah

dengan membuat alat peraga. Dengan alat peraga memungkinkan guru melakukan

demontrasi atau peragaan untuk konsep-konsep tertentu dalam pelajaran Fisika.

Berdasarkan latar belakang tersebut penulis membuat alat peraga sederhana yang

dapat mendukung pencapaian materi gelombang bunyi, khususnya untuk menjelaskan

peristiwa resonansi. Alat peraga tersebut adalah tabung resonantor.

B. Tujuan

1. Memahami fenomena resonansi gelombang bunyi

2. Memahami asas kerja tabung resonansi

3. Membuktikan perbandingan kolom udara pada peristiwa resonansi

4. Menghitung cepat rambat gelombang bunyi di udara

TABUNG RESONANSI

TIARA SUKMA MARDAWATI (3215110362)

EKA LESTARI ARDIYANTI (3215111225)

PFR 2011

C. Manfaat

Manfaat dari alat peraga ini adalah untuk membantu guru dalam menjelaskan materi

gelombang bunyi, khususnya peristiwa resonansi. Sehingga siswa juga lebih memahami

gejala resonansi dengan melihat demostrasi atau kegiatan yang dilakukan siswa dengan

menggunakan alat peraga ini

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Resonansi

Resonansi memegang peranan penting dalam bidang kesenian maupun dalam bidang

teknologi komunikasi. Di dalam bidang kesenian, peristiwa resonansi dimanfaatkan untuk

menciptakan bunyi merdu pada alat musik. Sedangkan di dalam bidang teknologi

komunikasi, resonansi berperan dalam penangkapan gelombang elektromagnetik (EM)

seperti pada pesawat penerima radio, televisi, telepon seluler dan sebagainya.

Resonansi adalah peristiwa ikut bergetarnya benda lain karena pengaruh benda yang

bergetar. Frekuensi alamiah benda yang ikut bergetar sama dengan frekuensi benda yang

bergetar, secara matermatis dapat dituliskan sebagai berikut:

f1 = f2

Berdasarkan teori tersebut kita dapat melihat bahwa untuk terjadinya peristiwa

resonansi dibutuhkan dua buah benda. Benda pertama sebagai benda yang digetarkan,

sedangkan benda kedua sebagai benda yang menerima getaran.

2.2 Sumber Bunyi

Peristiwa resonansi ditandai dengan adanya bunyi yang dihasilkan. Gelombang bunyi

(bunyi) berasal dari benda yang bergetar. Benda yang bergetar ini dinamakan sumber bunyi.

Terdapat beberapa sumber bunyi diantaranya adalah dawai, dan kolom udara. Sumber bunyi

yang menggunakan kolom udara dinamakan pipa organa. Untuk mengetahui peristiwa

resonansi penulis menggunakan alat yang seperti pipa organa (mempunyai kolom udara)

yaitu tabung kaca yang bagian atasnya terbuka. Digunakan tabung kaca dengan tujuan agar

ketinggian kolom udara dapat teramati dari luar tabung. Bagian atas tabung kaca dibuat

terbuka agar mempermudah kolom udara didalam tabung menerima getaran dari benda yang

bergetar, yaitu garputala. Nada yang dihasilkan pada pipa organa berbeda-beda. Ada nada

dasar, nada atas pertama, dan lain-lain. Nada tersebut terjadi karena adanya perbedaan tinggi

kolom udara. Agar tercipta perbedaan tinggi kolom udara, tabung kaca diisikan dengan air.

Berdasarkan prinsip manometer sederhana (pipa U) yang diisi dengan cairan. pada

mulanya ketinggian cairan di dalam kedua kaki manometer sama tinggi, kemudian ketika

diberikan perlakuan dengan tekanan pada kaki kiri manometer maka cairan pada kaki kanan

manometer akan naik keatas. Demikian pula sebaliknya apabila diberikan tekanan pada kaki

kanan manometer maka cairan pada kaki kiri manometer yang akan naik (gambar 1.1). Pada

gambar dapat terlihat bahwa tekanan tersebut menghasilkan perbedaan ketinggian kolom

udara. Kolom udara pada kaki kiri manometer lebih tinggi daripada kaki kanan manometer,

dengan membuat keadaan cairan pada kaki kanan manometer lebih tinggi dari kaki kirinya

atau sebaliknya dapat menyebabkan tinggi rendahnya kolom udara. Alat ini akan dibuat

menyerupai pipa U, dengan sebuah tabung kaca yang telah disambungkan ke botol plastik

menggunakan sebuah selang plastik dengan panjang sekitar 50 cm. Selang plastik dibuat

agak panjang agar memudahkan saat membuat air di dalamnya naik turun yang akan

menghasilkan perbedaan kolom udara.

Gambar 1.1 Ilustrasi skema manometer kolom cairan

Besarnya resonansi dapat dinyatakan dengan persamaan:

dengan:

Ln = panjang kolom udara ke-n

n = resonansi yang terbentuk (1,2,3..)

Perbandingan panjang kolom udara tetap, yaitu:

L0 : L1 : L3.. = 1 : 3 : 5...

BAB III

ISI

A. KI DAN KD

KI. 3.

Memahami, menerapkan, dan menjelaskan pengetahuan faktual, konseptual, prosedural, dan

metakognitif dalamilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan humaniora dengan

wawasan kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait penyebab fenomena

dan kejadian, serta menerapkan pengetahuan prosedural pada bidang kajian yang spesifik

sesuai dengan bakat dan minatnya untukmemecahkan masalah. Menerapkan konsep dan

prinsip gelombang bunyi dan cahaya dalam teknologi. Menyajikan permasalahan nyata dan

usulan penyelesaiannya yang terkait konsep gelombang bunyi

KI. 4.

Mengolah, menalar, menyaji, dan mencipta dalam ranah konkret dan ranah abstrak terkait

dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri serta bertindak

secara efektif dan kreatif, dan mampu menggunakan metoda sesuai kaidah keilmuan.

KD. 3.3

Menerapkan konsep dan prinsip gelombang bunyi dan cahaya dalam teknologi

KD. 4.3

Menyajikan permasalahan nyata dan usulan penyelesaiannya yang terkait konsep gelombang

bunyi

B. Gambaran Alat

Alat Peraga tabung resonantor ini dibuat dengan menggunakan tabung kaca yang telah

diikat dengan kawat agar menempel pada papan kayu penyanggah yang bagian bawahnya

telah dihubungkan dengan selang ke drigen kecil yang berfungsi untuk memperbesar dan

memperkecil kolom udara di dalam tabung resonantor. Pada tabung kaca akan diberi tanda

seperti penggaris untuk melihat ketinggian air di dalam tabung resonantor.

Alat dan bahan yang dibutuhkan untuk membuat tabung resonantor.

Alat :

1. Garputala dengan frekuensi 440 Hz

2. Papan kayu 1 lembar

3. Tabung kaca bekas lampu neon setinggi 112 cm

4. Tutup botol untuk alas tabung bagian bawah

5. Selang air sepanjang 60 cm

6. Dua buah botol air mineral 1,5 liter yang digabungkan

7. Kertas mika, dan selotip transparan

8. Sambungan Keni

9. Paku

10. Gergaji, tang

11. Paku dan palu

12. Lem kaca, lem paralon

13. Penggaris

Bahan :

Air yang telah diberi warna merah

C. Desain Alat

1. Desain Tabung

Tabung kaca bekas lampu neon dibuka bagian atas dan bawahnya menggunakan tang

sampai kedua ujung-ujung tabung tersebut terlubangi. Keluarkan isi didalam neon, dan

bersihkan cat putih yang menempel di permukaan dalam tabung neon dengan spon yang

telah di beri air (seperti gambar 1).

Tabung neon setelah

dibersihkan dalamnya

Tabung neon sebelum

dibersihkan dalamnya

Permukaan

tabung

masih keruh

Gambar 1. Tabung kaca dari bekas neon

2. Membuat Skala

Dengan menggunakan penggaris, buat skala pada kertas putih. Kemudian fotocopy kertas

tersebut ke plastik mika. Dibuat dua skala untuk menyatakan panjang kolom udara dan

besarnya panjang gelombang. Tempelkan plastik mika yang telah terdapat skala pada

bagian kiri tabung kaca dengan menggunakan selotip transparan seperti gambar 2

dibawah ini :

DItempelkan

Gambar 2. Membuat skala pada tabung kaca

3. Menghubungkan selang ke tabung kaca

Sebelum menghubungkan selang, terlebih dahulu cari sebuah tutup botol bekas air

mineral lubangi bagian bawahnya dengan menggunakan paku. Hati-hati saat melubangi

tutup botol, usahakan agar lubang tidak terlalu besar. Setelah itu pasangan sebuah knee

yang terbuat dari plastic (penghubung tutup botol dengan selang) cocokkan besar lubang

dengan diameter knee tersebut.

Jika knee belum bisa masuk, lubangi kembali kemudian pasang selang di salah satu ujung

knee. Pasangkan tutup botol ke bagian bawah tabung kaca, beri lem kaca dan paralon

pada bagian luarnya. Pasang kneeke lubang di tutup botol dan beri powerglue, lakukan

hal yang sama saat menyambungkan selang ke ujung knee yang lainnya.

Tutup botol

yang telah

dilubangi Selang

Knee

Gambar 3. Menghubungkan tutup botol, knee, dan

selang

4. Menggabungkan kemasan botol plastik bekas air mineral

Potong bagian bawah salah satu botol plastik bekas air mineral ukuran 1.5 liter. Potong

bagian atas dari botol yang satu lagi, kemudian gabungkan kedua botol tersebut dengan

lem paralon berilah selotip putih untuk menutupi sambungan tersebut. Lubangi bagian

tutup botol dengan menggunakan paku kemudian hubungkan dengan knee dan beri lem

seperti pada langkah sebelumnya

Botol dengan bagian

bawah yang dipotong

Botol dengan bagian

atas yang dipotong

Gambar 4. Gabungan botol bekas air mineral

5. Merancang Tabung Kaca seperti Pipa U

Sambungkan tabung kaca yang telah terhubung dengan selang dengan botol bekas air

mineral. Hubungkan selang dengan tutup botol bekas yang telah dilubangi. Botol bekas

air mineral ini berfungsi sebagai drigen tempat air. Susunan dapat dilihat seperti gambar

5, gabungan ini kita sebut sebagai tabung resonator.

6. Membuat Penyanggah untuk Tabung Resonantor

Gergaji kayu dengan ukuran 10 cm x 70 cm dan 5 cm x 6 cm. Kemudian hubungkan

keduanya dengan paku, agar membentuk penyanggah. Buatlah penyanggah satu lagi

dengan cara yang sama, akan tetapi bagian kayu yang berdiri lebih tinggi sekitar 2 meter

Menjadi

Gambar 5. Gabungan tabung kaca dan botol

plastik

7. Menggabungkan Tabung Resonantor dengan Penyanggah

Pasang tabung resonator ke kayu penyanggah dengan menggunaka lem kaca dan paralon,

biarkan tabung agak melayang jangan sampai terkena bagian bawah penyanggah.

D. Langkah Kerja Penggunaan Alat

1. Isi tabung resonator dengan air berwarna merah, ketika mengisi air pada tabung kaca

usahakan kondisi air hampir menyentuk bibir tabung, dan posisi botol air berada pada

penyanggah paling atas. Hal ini bertujuan agar air tidak pindah ke bagian botol

s

Gambar 7. Rangkaian tabung resonator

Gambar 8. Tabung resonator berisi air

2. Getarkan garputala dengan frekuensi 440 Hz (jauh dari tabung resonantor)

3. Dekatkan garputala yang sudah bergetar ke mulut tabung (jangan sampai menyentuh

tabung), kemudian pindahkan botol air ke bagian bawah tabung. Hal ini bertujuan agar

air di dalam botol dapat turun secara perlahan-lahan

4. Catat tinggi kolom udara pada ukuran yang tertera di permukaan tabung kaca. Lakukan

erulang kali, untuk mendapatkan hasil yang lebih akurat.

Gambar 9. Posisi saat menggetarkan

garputala

E. Pertanyaan yang mungkin muncul

Dari tabung resonansi yang telah dibuat, beberapa pertanyaan yang mungkin muncul dari

diskusi, yaitu:

1. Mengapa harus menggunakan tabung kaca sebagai tabung resonansi?

2. Apa ada hubungan antara panjang tabung kaca dengan frekuensi resonansi yang

dihasilkan?

3. Apakah diameter tabung kaca mempengaruhi frekuensi resonansi?

4. Darimana siswa mengetahui perbandingan kolom udara?

F. Jawaban pertanyaan yang mungkin muncul

1. Tabung resonansi harus terbuat dari kaca karena agar bunyi terdengar nyaring, jika

menggunakan botol plastic maka bunyi akan teredam

2. Tidak, namun hubungannya adalah panjang kolom udara di dalam tabung kaca tersebut

dengan frekuensi resonansi yang dihasilkan.

Sesuai dengan rumusan matematis berikut ini:

v = λf

3. Tidak, karena yang mempengaruhi adalah panjang kolom udara

4. Siswa mengetahui perbandingan kolom udara dari skala kolom udara dan skala panjang

gelombang yang terdapat pada tabung resonansi

DAFTAR PUSTAKA

Sukma,Tiara. Modul Gelombang Bunyi. 2013. Jakarta : Universitas Negeri Jakarta

Percobaan_resonansi.pdf

http://lfd.fmipa.itb.ac.id/artikel/modul_interaktif/modul_2_g/simulasi.html

http://lfd.fmipa.itb.ac.id/simulasi-fisika/simulasi-kedua/