Laporan Praktikum Gelombang

Laporan Praktikum Gelombang Resonansi Bunyi (Mekanik) Atika Syah Endarti Rofiqoh 4201408059 Anggota Kelompok : Sri Purwanti 4201408045 Zulis Elby Pradana 4201408049 Esti Maretasari 4201408057 Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2010 RESONANSI BUNYI DENGAN MENGGUNAKAN SUMBER BUNYI MEKANIK A. Tujuan Praktikum 1. Memahami gejala resonansi 2. Memahami gelombang bunyi di udara 3. Memahami asas kerja tabung resonansi dan garpu penala 4. Menentukan cepat rambat bunyi di udara B. Landasan Teori Dua buah gelombang yang merambat dalam medium dapat dipandang sebagai resultan dari penjumlahan kedua gelombang tersebut (superposisi gelombang). Hasil dari superposisi ini menimbulkan berbagai fenomena yang menarik, seperti adanya gelombang diam, pelayangan, interferensi, difraksi dan resonansi. Superposisi dari suatu gelombang datang dengan gelombang pantulnya dapat menghasilkan suatu gelombang yang dikenal dengan gelombang diam/stasioner. Jika gelombang tersebut datang secara terus menerus maka superposisi antara gelombang datang dan pantulan akan terus menerus terjadi dan akhirnya terjadi resonansi. Resonansi umumnya terjadi jika gelombang mempunyai frekuensi yang sama atau mendekati frekuensi alamiah sehingga terjadi amplitudo maksimum. Bila garpu penala digetarkan diatas tabung resonansi, maka getaran garpu penala ini akan menggetarkan kolom udara di dalam tabung resonansi. Dengan mengatur panjang kolom udara di dalam tabung resonansi, maka akan terdengar dengung garpu penala lebih keras, ini berarti terjadi resonansi. Didalam tabung resonansi terjadi gelombang longitudinal diam (stasioner), dengan sasarannya yaitu permukaan air sebagai simpul gelombang dan untuk mulut tabung sebagai peut gelombang. Sebenarnya letak perut berada di sedikit di atas tabung. Jaraknya kira-kira 0,3 kali diameter tabung. Resonansi terjadi jika frekuensi nada dasar atau nada atas dari kolom udara sama dengan frekuensi garpu penala. Bila resonansi terjadi pada nada dasar, maka terdapat satu simpul dan satu perut pada saat itu berarti berlaku : l1 + k = ………………………………………………….(1.1) kolom udara Dengan l1 : panjang kolom udara di dalam tabung minimum ketika terjadi resonansi untuk yang pertama kali, dan : panjang gelombang bunyi di udara. Bila yang beresonansi adalah nada atas pertama maka akan terdapat dua simpul dan dua perut, maka aka berlaku : l2+ k = ………………………………………………….(1.2) l 2 : panjang kolom udara yang kedua setelah panjang minimum saat terjadi resonansi, atau panjang kolom udara ketika terjadi resonansi untuk kedua kalinya. Selanjutnya untuk untuk nada dasar yang ke-n, terdapat n simpul dan juga n perut, akan memberikan panjang kolom udara ln dengan (n = 1,2,3,…) akan memenuhi persamaan : ln + k = atau ln = denga demikian -k………………………………….(1.3) rata-rata dapat dihitung jika setiap terjadi resonansi panjang kolom udara diukur. Jika cepat rambat bunyi di udara adalah v sedangkan frekuensi garpu tala f dan panjang v= akan berlaku hubungan : ………………………………………………….(1.4) kombinasi persamaan (1.1) dan (1.4) akan memberikan hubungan : …………………………………………….(1.5) l1 = sedangkan kombinasi antara persamaan (1.3) dan (1.4) akan memberikan hubungan : ; l1 l1 l1 l1 ; ln+k = ln = ln = ln = ln = ln = ln = diperoleh persamaan : ln = ln = atau …………………………….…….(1.6) dimana n = 1,2,3,… adalah orde resonansi, dan C adalah tetapan. Cepat rambat bunyi pada percoban ini adalah cepat rambat bunyi ketika suhunya t°C atau T Kelvin yaitu suhu pada sat percobaan. Karena cepat rambat bunyi di udra berbading lurus dengan akar suhu mutlaknya, maka cepat rambat bunyi pada suhu 0°C atau 273 K yakni vo dapat dicari dari hubungan : vt ………….…………………………….(1.7) Cepat rambat bunyi pada suhu kamar atau 27° C mestinya dapat dihitung dengan mengacu ke vo. C. Alat dan Bahan 1. Thermometer 2. Garpu penala dengan frekuensi berbeda-beda 3. Tabung resonansi 4. Selang berisi air 5. Pemukul kayu D. Langkah Kerja 1. Mengukur suhu kamar. 2. Menurunkan selang berisi air serendah mungkin. 3. Memegang garpu penala di atas mulut tabung resonansi, kemudian memukul dengan pemukul kayu sambil selang ditarik keatas secara perlahan sampai terdengar dengung keras untuk yang pertama kali. Saat itu disebut terjadi resonansi yang pertama. 4. Mengukur jarak antara permukan air ke mulut tabung (panjang kolom udara atau l1). 5. Mengulangi kegiatan ini namun dengan menggerakkan selang dari atas ke bawah pada daerah ketika terjadi resonansi pertama tersebut. 6. Mengulangi kegiatan 1 sampai 5 diatas dengan menggunakan garpu penala lain yang frekuensinya berbeda. E. Data Pengamatan f (hz) 320 341,3 426,6 473,3 512 Percobaa ke L1 L2 1 0,26 0,80 2 0,27 0,78 3 0.265 0,79 4 0,27 0,79 1 0,21 0,69 2 0,22 0,71 3 0.21 0,70 4 0.215 0,695 1 0,195 0,59 2 0,20 0,58 3 0,18 0,58 4 0,19 0,60 1 0,165 0,54 2 0,16 0,52 3 0,16 0,51 4 0,17 0,51 1 0,14 0.51 2 0,14 0,49 3 0,15 0,50 4 0,145 0,49 F. Analisis Data Utuk menentukan besarnya cepat rambat bunyi,maka dapat ditentukan dengan λ didapatkan dari dengan persamaan dan sehingga k dapat dieliminasi sehingga dan maka didapatkan dan y mx No 2,12 2,10 1 2,11 2,11 3,12.10-3 1,825 2,93.10-3 1,56 2,34.10-3 1,37 2,11.10-3 2,12 1,80 1,86 2 1,82 1,82 1,57 1,56 3 1,52 1,58 1,41 1,36 4 1,34 1,36 1,30 1,26 5 1,30 1,27 1,28 1,95.10-3 G. Pembahasan Resonansi merupakan peristiwa ikut bergetarnya benda lain karena sumber bunyi dan benda yang digetarkan memiliki frekuensi yang sama atau kelipatannya. Gelombang bunyi yang merambat dan mengalami resonansi itu merupakan gelombang longitudinal, karena gelombang bunyi di udara arah getarnya sejajar dengan arah perambatannya. Gelombang bunyi merupakan gelombang yang memerlukan medium parambatan berupa udara. Sehingga bunyi tidak dapat merambat di ruang hampa udara. Percobaan resonansi bunyi ini dilakukan untuk menghitung cepat rambat bunyi di udara. Sebuah garpu tala dipukul kemudian didekatkan dengan tabung resonansi. Resonansi pertama dilakukan dengan menurunkan selang aka air dalam tabung resonansi akan bergerak turun, kemudian akan terdengar bunyi dengungan keras yang pertama kalinya sebagai resonansi bunyi yang pertama dengan panjang kolom udara l1. Dan bunyi dengungan keras yang kedua merupakan resonansi kedua dengan panjang kolom udara l2. Panjang l1 dan l2 diukur dari mulut tabung, dimana permukaan air sebagai simpul gelombang dan mulut tabung sebagai perut gelombang. Letak perut gelombang berada kira-kira 0,3 kali diameter tabung di atas skala angka nol pada tabung resonansi. Resonansi terjadi jika frekuensi nada dasar atau nada atas dari kolom udara sama dengan frekuensi garpu penala. Jika resonansi terjadi pada nada dasar maka terdapat satu simpul dan satu perut, berarti pada keadaan ini berlaku: l1+k = Bila yang beresonansi adalah nada atas pertama maka terdapat dua simpul dan dua perut, akan berlaku: l2+k = Untuk menentukan besarnya cepat rambat bunyi,maka dapat ditentukan dengan persamaan dan dengan λ didapatkan dari sehingga k dapat dieliminasi sehingga dan Berdasarkan hasil perhitungan dengan menggunakan ralat grafik maka diperoleh hasil sebagai berikut: Nilai cepat rambat bunyi di udara sebesar . H. Kesimpulan Berdasarkan pembahasan maka dapat disimpulkan sebagai berikut: a. Resonansi terjadi apabila frekuensi udara di dalam tabung resonansi sama dengan frekuensi garpu penala. b. Gelombang bunyi di udara adalah v = λ f c. Asas kerja tabung resonansi dan garpu penala yaitu garpu penala yang sudah digetarkan dan diletakkan di atas mulut tabung resonansi akan menggetarkan udara yang ada di kolom udara. d. Berdasarkan ralat grafik, besar cepat rambat bunyi di udara . I. Daftar Pustaka Giancolli, Douglas. 2001. Fisika jilid 1. Jakarta: Erlangga. Tippler, Paul A. 1998. Fisika Untuk Sains dan Teknik. Jakarta: Erlangga. Tim Dosen Fisika Dasar 1. 2008. Buku Panduan Praktikum Fisika Dasar 1 Untuk Mahasiswa Jurusan Fisika. Semarang: Universitas Negeri Semarang.