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
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
Sumber:http://dataunik.blogspot.co.id/2015/12/laporan-praktikum-resonasi-bunyi-dari.html
Tidak ada komentar:
Posting Komentar