laporan gelombang dan optik juli

8/20/2019 Laporan Gelombang Dan Optik Juli

1/19

TABUNG RESONANSI

A. PENDAHULUAN

1. Latar Belakang

Fisika adalah ilmu yang mempelajari sifat dan gejala pada benda-benda

di alam. Gejala tersebut dapat berupa gejala alam yang tidak hidup beserta

interaksi dalam lingkup ruang dan waktu. Salah satu cabang ilmu fisika yang

penting untuk di pelajari adalah gelombang dan optik. Gelombang dan optik

merupakan salah satu bidang kajian fisika yang mempelajari tentang gejala

dan karakteristik gelombang serta cahaya dan seluk beluknya. Gelombang

banyak mengkaji beberapa ilmu misalnya gelombang mekanik, gelombang

elektromagnetik, kolom udara, gelombang bunyi dan cahaya (optik serta

bidang kajian lainnya.salah satu bidang kajianya yaitu tabung resonansi.

!esonansi merupakan peristiwa bergetarnya suatu benda karena adanya

benda lain bergetar dengan frekuensi yang sama atau frekuensi yang satu adalah

frekuensi kelipatan yang lain. "eristiwa resonansi dapat terjadi pada tabung

resonansi. #ika gelombang suara merambat dalam suatu tabung berisi udara,

maka gelombang datang dan gelombang pantul oleh dasar tabung akan terjadi

superposisi sehingga timbul resonansi gelombang berdiri, jika panjang tabung

udara sama dengan panjang tabung udara sama dengan kelipatan panjang

gelombang resonansi.


2/19

$alam mempelajari gelombang dan optik, khususnya peristiwa

resonansi pada tabung resonansi tidak cukup jika hanya mempelajarinya secara

teoritis, tetapi harus juga dibuktikan secara praktek% eksperimen untuk melihat

dan menjelaskan secara nyata. Seperti membuktikan hubungan antara frekuensi

gelombang resonansi terhadap panjang tabung serta pengaruh panjang

gelombang dan panjang gelombang pada tabung resonansi. Sehingga

berdasarkan latar belakang di atas, maka sangat penting untuk melakukan

eksperimen tabung resonansi ini.

&. Tujuan Praktikum

'ujuan yang ingin dicapai pada percobaan 'abung !esonansi ini yaitu

sebagai berikut.

a. ntuk menentukan frekuensi resonansi dari sebuah perbedaan panjang

tabung.

b. ntuk mengin)estigasi hubungan antara frekuensi resonansi dengan

panjang tabung.

c. ntuk menentukan syarat terjadinya sebuah gelombang berdiri.d. ntuk mengin)estigasi gelombang berdiri dari sebuah tabung.

e. ntuk menentukan cara resonansi pada perbedaan panjang dan perbedaan

resonansi dari sebuah tabung resonansi.

B. KAIAN TEORI


3/19

Gelombang stasioner dapat terjadi pada lebih dari satu frekuensi. Frekuensi

terendah dari osilasi yang menghasilkan gelombang stasioner menimbulkan pola

stationer yaitu berupa perut gelombang dan simpul gelombang.

Gelombang stasioner diproduksi pada tepat dua tali dan tiga tali freuensi

terendah, berturut-turut dengan asumsi tegangan tali adalah sama. Frekuensi

dimana gelombang stasioner dihasilkan adalah frekuensi alami atau frekuensi

resonansi dan pola gelombang stasioner. ntuk menentukan frekuensi resonansi,

pertama-tama kita perhatikan bahwa panjang gelombang dari gelombang stasioner

mengandung hubungan sederhana terhadap panjang dawai *. Frekuensi terendah

disebut frekuensi fundamental seperti gambar &.& dengan demikian l+1

2 λ

1 ,

dimana λ1 mewakili panjang gelombang fundamental. Frekuensi-frekuensi

lainnya disebut o)ertune disebut juga harmonik dengan fundamental disebut

harmonik pertama berikutnya disebut harmonik kedua. "anjang dawai * pada

harmonik kedua berkorespondensi terhadap * panjang gelombang lengkap l +

λ12 untuk harmonik ketiga dan keempat l +

3

2 λ

, l + & λ

14 , berturut-turut

dan seterusnya. Secara umum kita dapat menulis


4/19

l +

nλn

2 , di mana n +*,&,,

(&.*

/ilangan bulat menandai nomor harmonik n +* dan seterusnya

λn +2 l

n , di mana n + *,&,,

...(&.&

danf n +

v

λn + nv

λ + n f

1 n+ *,&,,

..... (&.

(Giancoli, &0*1.

#ika suatu 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 panjang gelombang

resonansi. #ika gelombang suara dipandang sebagai gelombang simpangan pada

ujung tabung yang tertutup akan terjadi simpul (s tetapi jika ujungnya terbuka

akan terjadi perut (p (2oung dan Freedmon, &00*.

/ila garpu tala digetarkan diatas tabung resonansi, maka getaran garpu tala

ini akan menggetarkan kolom udara di dalam tabung resonansi. $engan mengatur


5/19

panjang kolom udara di dalam tabung resonansi, maka akan terdengar dengung

garpu tala lebih keras, ini berarti terjadi resonansi. $i dalam tabung resonansi

terjadi gelombang longitudinal diam (stasioner, dengan sasarannya yaitu

permukaan air sebagai simpul gelombang dan untuk mulut tabung sebagai perut

gelombang (3.#. "ain, &004.

!. "ETODE PRAKTIKU"

*. Alat dan /ahan

Alat dan /ahan yang digunakan pada percobaan 'abung !esonansi ini

yaitu dapat dilihat pada tabel &.* berikut.

'abel &.* Alat dan /ahan percobaan 'abung !esonansi

5o

.

Alat dan /ahan Fungsi

*. Satu Set 'abung !esonansi ntuk melihat peristiwa resonansi atau

sebagai obyek pengamatan

&. 6atu $aya Sebagai sumber tegangan

. 7abel penghubung merah

dan hitam 8 probe

ntuk menghubungkan catu daya dan

tabung resonansi dan untuk

menghubungkan tabung resonansi

dengan osiloskop

1. 9siloskop ntuk menampilkan gelombang danmenampilkan frekuensi gelombang

&. "rosedur 7erja


6/19

:angkah-langkah yang dilakukan pada percobaan 'abung !esonansi

ini adalah sebagai berikut.

a. ;enyusun alat dan bahan seperti pada gambar &. berikut

Gambar &. rangkaian alat dan bahan percobaan tabung resonansi

b. ;enyambungkan kabel hitam * pada kabel hitam &, probe pada kabel

merah kemudian menyambungkannya dengan listrik

c. ;enempatkan piston pada jarak 0,01 m dari ujung terbuka sebuah tabung

resonansi

d. ;enghidupkan catu daya ( power supply kemudian menaikkan tegangan

menjadi )olt

e. ;engamati grafik gelombang pada osiloskop, kemudian menekan tombol

run pada osiloskop dan mematikan catu daya

f. ;encatat nilai frekuensi pada tabel data pengamatan

g. ;engulangi langkah a sampai f untuk jarak 0,0


7/19

D. Ha#il $an Pem%a&a#an

*. 3asil

a. $ata pengamatan

3asil pengamatan pada percobaan 'abung !esonansi ini yaitu dapat

dilihat pada tabel &.& berikut

5o

.

"anjang 'abung (m Frekuensi (3>

*. 0,01 ?=,*4

&. 0,0< *0*,1

. 0,0= ??,=0

1. 0,* ??,00

4. 0,*& ??,?0


8/19

Grafik gelombang stasioner untuk masing-masing panjang tabung resonansi

*. "anjang 'abung 0,01 m

7eterangan

f + ?=,*4 3>

Gambar &.1 Gelombang resonansi pada panjang tabung 0,01 m

&. "anjang 'abung 0,0< m

7eterangan

f + *0*,1 3>

Gambar &.4 Gelombang resonansi pada panjang tabung 0,0< m

. "anjang 'abung 0,0= m

7eterangan

f + ??,= 3>

Gambar &.< Gelombang resonansi pada panjang tabung 0,0= m


9/19

1. "anjang 'abung 0,* m

7eterangan

f + ?? 3>

Gambar &.@ gelombang resonansi pada panjang tabung 0,* m4. "anjang 'abung 0,*& m

7eterangan

f + ??,? 3>

Gambar &.@ Gelombang resonansi pada panjang tabung 0,*&


10/19

Gambar &.? gelombang resonansi pada panjang tabung 0,*< m

=. "anjang 'abung 0,*= m

7eterangan

f + *00,< 3>

Gambar &.*0 gelombang resonansi pada panjang tabung 0,*= m

?. "anjang 'abung 0,& m

7eterangan

f + ?=,

Gambar &.** gelombang resonansi pada panjang tabung 0,& m

*0. "anjang 'abung 0,&& m

7eterangan

f + *00,* 3>

Gambar &.*& gelombang resonansi pada panjang tabung 0,&& m

**. "anjang 'abung 0,&1 m


11/19

7eterangan

f + ??,? 3>

Gambar &.* gelombang resonansi pada panjang tabung 0,&1 m*&. "anjang 'abung 0,&< m

7eterangan

f + *00,1 3>

Gambar &.*1 gelombang resonansi pada panjang tabung 0,&< m*. "anjang 'abung 0,&= m

7eterangan

f + ??,? 3>

Gambar &.*4 gelombang resonansi pada panjang tabung 0,&= m*1. "anjang 'abung 0, m

7eterangan

f + *00, =3>


12/19

Gambar &.*< gelombang resonansi pada panjang tabung 0, m

b. Analisis $ata*. ;enentukan panjang tabung (l 0,01 m

+ 1.l

+ 1 (0,01 m + 0,*< m

&. ;enentukan cepat rambat gelombang ()

B ntuk panjang tabung 0,01 m

) + f + (0,*< m (?=,*4 3>

+ *4,@01m

s

$engan cara yang sama untuk data yang lain dapat dilihat pada tabel &.1

berikut'abel &.1 5ilai panjang gelombang dan cepat rambat gelombang

5o

.

"anjang 'abung (m (m f (3>C (

m

s

*. 0,01 0,*< ?=,*4 *4,@01

&. 0,0< 0,&1 *0*,1 &1,<

. 0,0= 0,& ??,=0 *,?<

1. 0,* 0,1 ??,00 ?,<4. 0,*& 0,1 ??,?0 1&,?4@


13/19

0 0.1 0.2 0.3 0.40

0.5

1

1.5

Grafk hubungan antara panjang gelombang dan panjang tabung

Panjang tabung (m)

Panjang gelombang (m)

Gambar &.*@ Grafik hubungan antara panjang gelombang dan panjang

tabung.

&. 3ubungan antara frekuensi gelombang dan panjang gelombang

0 0.1 0.2 0.3 0.485

90

95

100

105

Grafk hubungan antara rekuensi gelombang dan panjang gelombang

Panjang tabung (m)

Frekuensi gelombang (Hz)

Gambar &.*= Grafik hubungan antara frekuensi gelombang dan

panjang gelombang.

&. "embahasan

'abung resonansi adalah salah satu jenis pengaplikasian gelombang

longitudinal. "eristiwa resonansi atau peristiwa bergetarnya suatu benda karena


14/19

benda lain bergetar dengan frekuensi yang sama dapat terjadi pada tabung

resonansi. #ika gelombang merambat dalam tabung berisi udara maka akan

terjadi superposisi sehingga timbul resonansi gelombang berdiri. #ika

gelombang datang terus menerus maka akan terjadi resonansi. !esonansi pada

umumnya terjadi jika gelombang mempunyai frekuensi yang sama dengan atau

mendekati frekuensi alamiah sehngga terjadi amplitudo yang maksimal. #ika

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 . + panjang gelombang.

"ada percobaan pertama untuk menentukan frekuensi gelombang

dengan panjang tabung yang berbeda, untuk panjang tabung 0,01 m dihasilan

frekuensi gelombang sebesar ?=,*4 3>. Sementara untuk panjang tabung

0,0, ??,?03>, *003>, *00,13>, *00,, ?=,,

*00,*3>, ??,?3>, *00,13>,??,?03>, dan *00,=3>. $ilihat secara teori bahwa

semakin panajng tabung resonansi maka semakin besar panjang gelombangnya

sehingga untuk frekuensinya akan semakin kecil, namun pada percobaan kali


15/19

ini frekuensi gelombang tidak semakin kecil dengan pertambahan panjang

tabungnya. 3al ini bisa disebabkan karena frekuensi dipengaruhi juga oleh

sumber suara atau bunyi, dimana pada percobaan ini terganggu oleh bunyi lain

yang suara bising praktikkan yang lain sehingga berpengaruh pada lain

frekuensi gelombang itu sendiri.

"ada percobaan kedua untuk menentukan panjang gelombang untuk

panjang tabung yang berbeda. $imana secara teori mengatakan bahwa panjang

gelombang berbanding lurus dengan panjang tabung resonansi, artinya semakin

panjang tabung resonansi maka panjang gelombangnya juga semakin besar.,

begitu pula sebaliknya, semakin kecil% pendek panjang tabung maka semakin

kecil pula panjang gelombangnya. "ada percobaan yang dilakukan untuk

panjang tabung 0,01m dihasilkan panjang gelombang sebesar 0,*


16/19

"ada percobaan untuk menentukan kecepatan rambat gelombang dengan

panjang tabung resonansi yang berbeda. "ada percobaan yang dilakukan untuk

panjang tabung 0,01m dihasilkan cepat rambat gelombangnya yaitu sebesar

*4,@01m

s . ntuk panjang tabung 0,0


17/19

panjang tabung resonansi, maka kecepatan rambat gelombang juga semakin

besar, sehingga dapat disimpulkan bahwa secara teori dan praktek sudah sama

maka dapat disimpulkan juga bahwa teori tersebut sudah benar dan sudah

terbukti kebenarannya dengan melalui eksperimen ini.

/erdasarkan grafik hubungan antara panjang tabung resonansi dengan

frekuensi gelombang diketahui bahwa secara teori bahwa semakin panjang

tabung resonansi maka semakin besar pula panjang gelombangnya dan

frekuensinya semakin kecil, artinya bahwa panjang tabung berbanding terbalik

dengan frekuensi gelombang, namun secara eksperimen, dari grafik hubungan

panjang tabung resonansi dengan frekuensi gelombang diketahui bahwa

frekuensi gelombang memiliki nilai yang tidak menentu atau setiap

pertambahan panjang tabung frekensi gelombang kadang tinggi dan kadang

rendah, seharusnya grafik hubungan tersebut dalam bentuk persamaan garis

lurus atau linear kebawah. 3al ini dapat disebabkan oleh sumber suara lain

sehingga frekuensi gelombangnya berubah-ubah.

/erdasarkan grafik hubungan antara panjang tabung resonansi dengan

panjang gelombang diketahui bahwa secara teori panjang tabung resonansi

berbanding lurus dengan panjang geombang, artinya semakin panjang tabung

resonansi maka panjang gelombangnya juga semakin besar, begitu pula

sebaliknya, sehingga grafik hubungan merupakan grafik persamaan garis kurus

atau garis linear ke atas. Secara eksperimen diketahui bahwa grafik hubungan


18/19

panjang tabung dan panjang gelombang berbentuk garis linear artinya bahwa

besarnya panjang tabung berbanding lurus dengan panjang gelombang sehingga

disimpulkan bahwa teori yang ada sudah benar dan terbukti secara eksperimen.

D. "D5'"

*. 7esimpulan

7esimpulan yang diperoleh dari percobaan tabung resonansi adalah

sebagai berikut.

a. Semakin besar panjang tabung resonansi maka semakin kecil frekuensi

gelombangnya. 5amun setelah dilakukan praktikum hasil yang diperoleh

tidak memenuhi teori. 3asil yag diperoleh semakin besar panjang tabungnya

maka frekuensinya semakin besar

b. 3ubungan antara frekuensi resonansi dengan panjang tabung yaitu panjang

tabung berbanding terbalik dengan frekuensi resonansi. Semakin besar

panjang tabung maka frekuensi resonansi semakin kecil, begitu pula

sebalikya.

c. Syarat terjadinya gelombang berdiri yaitu apabila terjadi interferensi dua

gelombang datang dan pantul yang memiliki amplitudo, panjang gelombang

dan frekuensi yang sama.d. Gelombang berdiri pada sebuah tabung terjadi karena frekuensi dalam tabung

sama atau beresonansi, hal ini terlihat pada grafik masing-masing panjang

tabung.

e. 6ara beresonansi pada perbedaan tabung yaitu jika gelombang merambat

dalam suatu tabung yang berisi udara maka gelombang datang dan gelombang


19/19

pantul oeh dasar tabung akan bersuperposisi sehingga resonansi gelombang

berdiri jika panjang tabung udara sama dengan kelipatan panjang gelombang

resonansi ketika suatu tabung beresonansi maka amplitudo, panjang

gelombang resonansi dan frekuensi resonansi sama.

DA'TAR PUSTAKA

Giancoli, $ouglas 6, &001. Fisika Prinsip dan Aplikasi Jilid 1 Edisi Ketujuh.

Drlangga. #akarta

"ain, 3.#, &004. The Physics Of Vibrations and Waves tath Edition !o"erley of

#eparte"ent of Physic$ %"perial &olle'e of cience and Technolo'y.:ondon 7.

2oung and Freedmonn, &00*. !isika (niversitas Jilid 1 Edisi Kesepuluh. Drlangga.

#akarta

laporan gelombang dan optik juli

Documents