LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR
“RESONANSI
BUNYI DARI GELOMBANG SUARA”
Disusun oleh :
1. Noerma Veonicha Npm
: 0661 15 204
2. Yuliani arsih Npm
: 0661 15 239
3. Kamil Ismet Npm
: 0661 15 222
Kelas : F
Tanggal percobaan : Senin, Desember 2015
Nama asisten :
1.Nasrudin, S.SI.
2.Anggun A sulis, S.SI.
3.Mentari firda K P, S.SI
4.Wanda seruni.
5.Desi N.
LABORATORIUM FISIKA DASAR
PROGRAM STUDY MATEMATIKA DAN ILMU
PENGETAHUAN ALAM
FAKULTAS FARMASI
UNIVERSITAS PAKUAN
2015
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1
Tujuan percobaan
Tujuan dari percobaan adalah :
·
Mengamati dan
memahami peristiwa resonansi dari gelombang suara
·
Menentukan
kecepatan merambat gelombang suara di udara
·
Menentukan
frekuensi dari suatu garputala
1.2
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
kecepatan 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 ).
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.
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 dipermukaan 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,
λ= V / f
Jarak d
diantara kedudukan – kedudukan resonansi yang berturutan adalah jarak diantara
titik – titik simpul yang berdekatan.( lihat gambar 2.1 )
d =λ/ 2 atau
λ= 2d
Dengan
menggabungkan persamaan – persamaan maka kita akan mendapatkan ,
2d = V / f
atau V = 2df
Bunyi
Bunyi atau
suara adalah kompresi mekanikal atau gelombang longitudinal yang merambat
melalui medium. Medium atau zat perantara ini dapat berupa zat cair, padat,
gas. Jadi, gelombang bunyi dapat merambat misalnya di dalam air, batu bara,
atau udara.
Kebanyakan
suara adalah merupakan gabungan berbagai sinyal, tetapi suara murni secara
teoritis dapat dijelaskan dengan kecepatan osilasi atau frekuensi yang diukur
dalam Hertz (Hz) dan amplitudo atau kenyaringan bunyi dengan pengukuran dalam
desibel.
Manusia
mendengar bunyi saat gelombang bunyi, yaitu getaran di udara atau medium lain,
sampai ke gendang telinga manusia. Batas frekuensi bunyi yang dapat didengar
oleh telinga manusia kira-kira dari 20 Hz sampai 20 kHz pada amplitudo umum
dengan berbagai variasi dalam kurva responsnya. Suara di atas 20 kHz disebut
ultrasonik dan di bawah 20 Hz disebut infrasonik.
Panjang
Gelombang
Panjang
gelombang adalah sebuah jarak antara satuan berulang dari sebuah pola
gelombang. Biasanya memiliki denotasi huruf Yunani lambda (λ).
Dalam sebuah
gelombang sinus, panjang gelombang adalah jarak antara puncak:
Axis x
mewakilkan panjang, dan I mewakilkan kuantitas yang bervariasi (misalnya
tekanan udara untuk sebuah gelombang suara atau kekuatan listrik atau medan
magnet untuk cahaya), pada suatu titik dalam fungsi waktu x.
Panjang
gelombang λ memiliki hubungan inverse terhadap frekuensi f, jumlah puncak untuk
melewati sebuah titik dalam sebuah waktu yang diberikan. Panjan gelombang sama
dengan kecepatan jenis gelombang dibagi oleh frekuensi gelombang. Ketika
berhadapan dengan radiasi elektromagnetik dalam ruang hampa, kecepatan ini
adalah kecepatan cahaya c, untuku sinyal (gelombang) di udara, ini merupakan
kecepatan suara di udara. Hubungannya adalah: di mana:
λ = panjang
gelombang dari sebuah gelombang suara atau gelombang elektromagnetik
c =
kecepatan cahaya dalam vakum = 299,792.458 km/d ~ 300,000 km/d = 300,000,000
m/d atau
c =
kecepatan suara dalam udara = 343 m/d pada 20 °C (68 °F)
f =
frekuensi gelombang
BAB II
ALAT DAN
BAHAN
2.1. Peralatan
dan Bahan yang Digunakan
1) Tabung
resonansi berskala beserta reservoirnya.
2) Beberapa
garputala dengan salah satu diantaranya diketahui frekuensinya.
3) Pemukul
garputala.
4) Jangka
sorong.
BAB III
METODE
PERCOBAAN
1) Dicatat
suhu, tekanan dan kelembaban ruangan sebelum dan sesudah percobaan.
2) Diukur
diameter bagian dalam tabung beberapa kali.
3) Didekatkan
permukaan air dekat dengan ujung atas dengan mengatu garputala.
4) Menggetaran
garputala yang telah diketahui frekuensinya dengan pemukul garputala. Untuk menjamin keamanan tabung gelas
lakukanlah pemukul garputala jauh dari tabung.
5) Didekatkan
garputala yang bergetar pada ujung atas tabung.
6) Dengan
pertolongan reservoir diturunkan permukaan air perlahan-lahan sehingga pada
suatu tinggi tertentu terjasi resonansi (terdengar suara mengaung). Ini adalah
resonansi ordo pertama.
7) Dicatatlah
kedudukan permukaan air,
8) Diturunkan
lagi permukaan air sampai terjadi resonansi ordo kedua, dicatat kedudukan ini.
9) Diulangi
percobaan No. 3 s/d 8 untuk memastikan tepatnya tempat-tempat terjadinya
resonansi.
10) Diulangi
percobaan no. 3 s/d 9 dengan menggunakan garputala yang lain.
BAB IV
DATA
PENGAMATAN DAN PERHITUNGAN
4.1. Data
Pengamatan
Berdasarkan
data percobaan dan perhitungan yang telah dilakukan tanggal 14 Desember 2015,
maka dapat dilaporkan hasil sebagai berikut.
|
Keadaan ruangan
|
P (cm)Hg
|
T (oC)
|
C (%)
|
|
Sebelum percobaan
|
75,6 Hg
|
26oC
|
70 %
|
|
Sesudah percobaan
|
75,7 Hg
|
26oC
|
70 %
|
|
No.
|
D (m)
|
r (m)
|
e
|
|
1.
|
0,0353
|
0,01765
|
0,01059
|
|
2.
|
0,035
|
0,0175
|
0,0105
|
|
X
|
0,03515
|
0,0175
|
0,010545
|
a. Garputala
I
|
No
|
L0 (m)
|
L1 (m)
|
v (m/s)
|
f (Hz)
|
e
|
|
1
|
0,08
|
0,24
|
293,76
|
918
|
0
|
|
2
|
0,075
|
0,21
|
257,04
|
918
|
0
|
|
275,04
|
918
|
0
|
|||
b. Garputala
II
|
No
|
L0 (m)
|
L1 (m)
|
v (m/s)
|
f (Hz)
|
e
|
|
1
|
0,13
|
0,39
|
275,4
|
529,6
|
0
|
|
2
|
0,11
|
0,33
|
275,4
|
625,9
|
0
|
|
275,4
|
577,75
|
0
|
|||
4.2. Perhitungan
Menghitung
e
e1 =
0,6 .
R e2 =
0,6 . R
=
0,6 .
0,01765 =
0,6 . 0,0175
=
0,1059
= 0,105
a. Garputala
I
· Menghitung v
Percobaan 1 percobaan
2
V = 2.f ( L1 - L0 ) V
= 2.f ( L1 - L0 )
= 2.918 (0,24-0,08) = 2.918 (0,21-0,07)
= 293,76 m/s =257,04 m/s
Menghitung
e
e =
e =
=
=
= 0 = 0
b. Garputala
II
Menghitung f
Percobaan 1
percobaan 2
F=
F=
=
=
= 529,6 hz = 625,9 hz
Menghitung
e
e =
e =
=
=
= 0 = 0
BAB V
PEMBAHASAN
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 dari
simpangan 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).
BAB VI
KESIMPULAN
Dari
percobaan I maupun percobaan II maka dapat diambil kesimpulansebagai 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
a. Garputala
I
· Menghitung v
Percobaan 1 percobaan
2
V = 2.f ( L1 - L0 ) V
= 2.f ( L1 - L0 )
= 2.918 (0,24-0,08) = 2.918 (0,21-0,07)
= 293,76 m/s =257,04 m/s
Menghitung
e
e =
e =
=
=
= 0 = 0
b. Garputala
II
Menghitung f
Percobaan 1
percobaan 2
F=
F=
=
=
= 529,6 hz = 625,9 hz
Menghitung
e
e =
e =
=
=
= 0 = 0
DAFTAR PUSTAKA
Alonso,
Marcello & Edward J. Finn. 1980. Dasar-Dasar Fisika Universitas.
Erlangga. Jakarta
2011. Buku
Penuntun Praktikum Fisika Dasar . Universitas Pakuan. Bogor
Hilliday,
David & Robert Resnick. 1985. Fisika. Erlangga. Jakarta
Tiper, Paul
A. 1991. Fisika Untuk Sains dan Teknik. Erlangga. Jakarta
TUGAS AKHIR
1. Hitunglah
diameter tabung beserta ketidakpastiannya!
2. Hitunglah
faktor koreksi dari e dari hitungan no. 1 !
3. Hitunglah
v dengan menggunakan rumus
V = (
RTM)1/2
R = 8,314 J/mol K
M = 29 kg/mol
= 1,4
Carilah
satuan-satuannya di text book fisika yang ada, sesuaikan dengan satuan
internasional (SI).
4. Hitung
harga v dengan menggunakan rumus :
v =
33l(l= (
)1/2
m/det
5. Dari
data garputala yang diketahui frekuensinya hitung harga v dan e
6. Bandingkan
hasil dari no. 3, 4 dan 5.
7. Dari
data garputala yang lain hitunglah f dan e untuk masing-masing garputala.
Gunakan harga v dari hasil perhitungan no. 5
8. Gambarkan
grafik antar L0 dan 1/f
(L0 adalah panjang tabung pada resonansi pertama
untuk masing-masing garputala)
Hitunglah
v dan e dari grafik no. 8 tersebut.
Jawab
1. Diameter tabung beserta
ketidakpastian
|
Data
|
D
|
|
1
|
0,0332
|
|
2
|
0,0331
|
|
Rata-rata
|
0,03315
|
Ketidakpastian (d ± Δd) = (0,03315 ±
0,1)
2. Koreksi dari e dari hitungan no.1
e1 = 0,6 . R
= 0,6 . 0,0166
= 0,00996
e1 = 0,6 . R
= 0,6 . 0,01655
= 0,00994
3. Dik : R = 8,314 J/mol
K
M = 29 kg/mol
= 1,4
Dit
: v ? dengan rumus v=(∂RT/M)1/2
Jawab
:
v
= (∂RT/M)1/2
v
= (1,4 x 8,314 x … /29)1/2
4. Dit : v ? dengan rumus v
= 331(l= (
)1/2
m/det
Jawab
:
v = 33l(l=
(
)1/2
m/det
v
= 331(1= (26,5/273) 1/2
m/det
v
= 16,065 m/s
5. Garputala 1 (frekuensi 989 Hz)
·
Kecepatan v = 2f (L1 – L0)
v1
= 2 x 989 ( 0,24-0,075)
= 1.978 x (0,165)
= 326,37 m/s
v2
= 2 x 989 (0,24-0,077)
= 1.978 x (0,163)
= 322,414 m/s
Rata- rata
=
= 324,392 m/s
·
e =
e1=
=
= 0,0075
e2
=
=
= 0,0045
Rata-rata =
= 0,006
6. Pada
percobaan dengan garputala 1,2 dan 3 terjadi perbedaan frekuensi karena
berbedanya L0 dan L1. Yang
menyebabkan frekuensi masing-masing berbeda. Tetapi pada kecepatannya semua
sama.
7.
Garputala 2
·
frekuensi f =
f1
=
=
= 623,83 Hz
f2
=
=
= 636,06 Hz
·
e =
e1
=
=
= 0,02
e2
=
=
= 0,0175
8.
Grafik L0 dengan 1/f
|
0,2 -
0,15 -
0,1 -
0,05 -
|
|
0,001 0,002 0,003 0,004
|
Diketahui :
Percobaan 1 :
f = 989
1/f = 0,001011
L0 =
0,076
Percobaan 2 ;
f = 629,945
1/f = 0,001587
L0 = 0,11
9.
Dari grafik no.8
Garputala
1 (frekuensi 989 Hz)
·
Kecepatan v = 2f (L1 – L0)
v1
= 2 x 989 ( 0,24-0,075)
= 1.978 x (0,165)
= 326,37 m/s
v2
= 2 x 989 (0,24-0,077)
= 1.978 x (0,163)
= 322,414 m/s
·
e =
e1
=
=
= 0,0075
e2
=
=
= 0,0045
Garputala 2
Kecepatan v = 2f(L1 – L0)
v1
= 2 x 623,83(0,37-0,11)
= 2 x 623,83 x 0,26
= 324,392
v2
= 2 x 636,06 (0,365-0,11)
= 2 x 636,06 x 0,255
= 324,392
·
e =
e1
=
=
= 0,02
e2
=
=
= 0,0175
Komentar
Posting Komentar