Laporan Praktikum Resonansi Gelombang Bunyi

Resonansi Gelombang Bunyi

Nama: Khoirun Nisa’
NIM: 19030184005
Kelas: PFA 2019
ABSTRAK

Praktikum Resonansi Gelobambang Bunyi bertujuan untuk menganalisis pengaruh frekuensi terhadap panjang gelombang dan panjang nada dasar maupun nada atas serta menentukan perbandingan antara nilai cepat rambat bunyi pada percobaan dengan nilai cepat rambat bunyi pada teori. Kegiatan utama yang dilakukan adalah menghubungkan AFG dengan tabung resonansi, menghidupkan AFG dan menetapkan frekuensi tertentu, mengukur panjang kolom udara L0 untuk nada dasar dan L1 untuk nada atas 1. Melakukan percobaan dengan 3 kali pengulangan untuk tiap frekuensi yang sama. Mengulangi percobaan untuk 10 frekuensi yang berbeda. AFG, multimeter, dan tabung resonansi sebagai variable terikat. Frekuensi bunyi sebagai variable manipulasi. Panjang nada dasar dan panjang nada atas sebagai variable respon. Nilai cepat rambat yang didapat adalah 346,28 m⁄s dengan taraf ketelitian 99,992 %. Dari praktikum ini dapat disimpulkan bahwa semakin besar nilai frekuensi maka nilai panjang gelombang bunyi semakin kecil dan letak L0 dan L1 semakin dekat. Perbandingan dengan nilai cepat rambat bunyi berdasarkan teori adalah 1,02 : 1.

Kata kunci: panjang gelombang, panjang nada atas, panjang nada dasar, frekuensi, cepat rambat bunyi, resonansi.

BAB I

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Bunyi adalah peristiwa yang ditimbulkan oleh getaran benda yang merambat melalui media dengan kecepatan tertentu. Terjadinya bunyi sampai didengar oleh telinga dipengaruhi oleh adanya cepat rambat bunyi. Cepat rambat bunyi ialah jarak yang ditempuh oleh gelombang bunyi tiap satuan waktu. Salah satu sumber bunyi yaitu alat-alat musik seperti pipa organa. Ada dua jenis pipa organa yaitu pipa organa terbuka dan tertutup. Pipa organa terbuka seperti kedua ujungnya terbuka dan pipa organa tertutup berarti salah satu ujungnya tertutup dan ujung lainnya terbuka. Saat merambat, bunyi mempunyai cepat rambat bunyi. Cepat rambat bunyi berbeda-beda berdasarkan mediumnya.

Praktikum tabung resonansi ini bertujuan untuk mengukur cepat rambat bunyi di udara dengan menggunakan tabung resonansi.

Rumusan Masalah

Bagaimana pengaruh frekuensi terhadap panjang gelombang?

Bagaimana pengaruh frekuensi terhadap panjang nada dasar  dan panjang nada atas?

Bagaimana perbandingan antara nilai cepat rambat bunyi pada percobaan dengan nilai cepat rambat bunyi pada teori?

Tujuan 

Menganalisis pengaruh frekuensi terhadap panjang gelombang.

Menganalisis pengaruh frekuensi terhadap panjang nada dasar  dan panjang nada atas.

Menentukan perbandingan antara nilai cepat rambat bunyi pada percobaan dengan nilai cepat rambat bunyi pada teori.

BAB II

DASAR TEORI

Peristiwa resonansi merupakan peristiwa bergetarnya suatu sistem fisis dengan nilai frekuensi tertentu akibat dipengaruhi oleh sistem fisis lain (sumber) yang bergetar dengan frekuensi tertentu dimana nilai kedua frekuensi sama. Peristiwa ini dapat diamati dengan menggunakan kolom udara. Kolom udara dapat dibuat dengan menggunakan tabung yang sebagian diisi air, sehingga kita dapat mengatur panjang kolom udara dengan menaik-turunkan permukaan air pada tabung. Sistem fisis sumber adalah audio yang dapat menghasilkan gelombang bunyi dengan nilai frekuensi bervariasi, sedangkan sistem fisis yang ikut begetar adalah molekul-molekul udara yang berada dalam kolom udara yang bergetar karena variasi tekanan. Gelombang yang terbentuk dalam kolom udara merupakan gelombang bunyi ynag berdiri. Peristiwa resonansi terjadi saat frekuensi sumber nilainya sama dengan frekuensi gelombang bunyi pada kolom udara yang dicirikan dengan terdengarnya bunyi yang paling nyaring (amplitude maksimum).

Di dalam tabung resonansi terjadi gelombang longitudinal diam dengan sasarannya yaitu permukaan air sebagai simpul gelombang dan untuk mulut tabung sebagai perut gelombang. Sebenarnya letak perut berada 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 tala. Jika frekuensi sumber diketahui, maka pada saat resonansi tersebut kita dapat menentukan nilai cepat rambat bunyi di udara. Frekuensi dan gelombang bunyi yang terbentuk dalam kolom udara memiliki nilai cepat rambat seperti pada persamaan berikut:

v= π.f ………(1)

Peristiwa resonansi yang dapat terjadi lewat alat yang ditujukan oleh gambar 1.1 bisa lebih dari satu kali. Hal ini dapat dilakukan dengan cara mengubah ketinggian kolom udara dengan cara menurunkan permukaan air dalam tabung. Syarat terjadinya resonansi untuk sistem ini adalah

L=(2n+1)π/4 ……(2)

n = 0,1,2, dan seterusnya.

Ukuran diameter tabung sangat kecil dibandingkan dengan panjang gelombang dan perut gelombang serta simpangannya tidak tepat pada ujung tabung maka diperlukan angka koreksi e dengan syarat e= ±0,6 R dimana R adalah jari-jari tabung. Dengan memperhatikan faktor koreksi, maka persamaan (2) dapat ditulis sebagai berikut:

L=(2n+1)  π/4-e …….(3)

Substitusikan persamaan (1) ke persamaan (3) sehingga mendapatkan;

L=(2n+1)  v/4f-e …….(4)

Hal yang perlu diperhatikan adalah kita tidak dapat menentukan secara pasti letak perut simpangan yang terjadi pada gelombang bunyi dalam tabung sehingga diperkenalkan faktor reaksi pada tabung d. Jika resonansi pertama terjadi pada panjang tabung L1 maka:

L1+d=π/4 …….(5)

Dan jika resonansi kedua terjadi pada panjang tabung L2 maka:

L2+d=3π/4 …….(6)

Tabung juga akan beresonansi pada panjang L yang lain sesuai dengan persamaan (2). Frekuensi yang dihasilkan bergantung pada bentuk, besar, dan bahan dari alat tersebut. Berdasarkan persamaan (5) dan (6) dapat diperoleh:

L2-L1=  3π/4-π/4

L2-L1=π/2 ……..(7)

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

3.1. Alat dan Bahan

Tabung resonansi 1 set

AFG 1 buah

Kabel konektor 1 buah

Multimeter 1 buah

3.2. Rancangan Percobaan

3.3. Variabel Percobaanss

Variabel terikat : AFG, multimeter, dan tabung resonansi.

Variabel manipulasi : frekuensi bunyi.

Variabel respon : panjang nada dasar dan panjang nada atas.

3.4. Langkah Percobaan

Menghubungkan AFG dengan tabung resonansi.

Menghidupkan AFG dan menetapkan pada frekuensi tertentu.

Mengatur panjang kolom udara pada tabung resonansi sehingga terjadi nada dasar dan nada atas 1, kemudian mengukur panjang kolom udara masing-masing L0 untuk nada dasar dan L1 untuk nada atas 1.

Untuk memastikan letak L0 dan L1, lakukan percobaan masing-masing 3 kali untuk tiap frekuensi yang sama.

Mengulangi langkah 1-4 untuk tiap frekuensi yang berbeda.

BAB IV

DATA DAN ANALISIS

4.1. Data

Perc. f (Hz) (L0 ± 0,05) cm (L1 ± 0,05) cm π (m) v(m⁄s)

1 402 18,80 62,20 0,868 348,9360

18,80 62,10 0,866 348,1320

18,70 62,20 0,870 349,7400

2 424 17,00 58,20 0,824 349,3760

17,00 58,10 0,822 348,5280

17,10 58,20 0,822 348,5280

3 457,2 16,10 54,20 0,762 348,3864

16,20 54,10 0,758 346,5576

16,10 54,00 0,758 346,5576

4 462,7 15,10 52,10 0,740 342,3980

15,10 52,20 0,742 343,3234

15,20 52,30 0,742 343,3234

5 486 14,50 50,10 0,712 346,0320

14,70 50,20 0,710 345,0600

14,60 50,20 0,712 346,0320

6 502,3 13,50 48,40 0,698 350,6054

13,50 48,30 0,696 349,6008

13,60 48,40 0,696 349,6008

7 509,7 12,80 47,10 0,686 349,6542

12,90 47,20 0,686 349,6542

12,90 47,30 0,686 349,6542

8 522 11,20 44,40 0,664 346,6080

11,30 44,20 0,658 343,4760

11,30 44,30 0,660 344,5200

9 604 9,90 38,30 0,568 343,0720

9,80 38,40 0,572 343,4880

9,80 38,30 0,570 344,2800

10. 628,8 8,40 35,50 0,542 340,8096

8,40 35,60 0,544 342,0672

8,50 35,40 0,538 338,2944

Tabel 4.1.1. Data percobaan resonansi gelombang bunyi

Grafik 4.1.1. Pengaruh frekuensi terhadap panjang gelombang

Grafik 4.1.2. Pengaruh frekuensi terhadap panjang nada.

4.2. Analisis

Praktikum resonansi gelombang bunyi ini didapatkan 10 frekuensi yang berbeda dan dilakukan masing-masing tiga pengulangan. Pada percobaan pertama saat frekuensi 402 Hz didapat rata-rata panjang nada dasar sebesar (18,76±0,05)cm dan rata-rata panjang nada atas 1 sebesar (62,16±0,05)cm. Dengan menggunakan rumus pada persamaan (7) didapat rata-rata panjang gelombang sebesar 0,686 m. Didapat juga rata-rata cepat rambat bunyi sebesar 348,936 m⁄s. Pada percobaan kedua saat frekuensi 424 Hz didapat rata-rata panjang nada dasar sebesar (17,03±0,05)cm dan rata-rata panjang nada atas 1 sebesar (58,16±0,05)cm. Dengan menggunakan rumus pada persamaan (7) didapat rata-rata panjang gelombang sebesar 0,8226 m. Didapat juga rata-rata cepat rambat bunyi sebesar 348,81 m⁄s. Pada percobaan ketiga saat frekuensi 457,2 Hz didapat rata-rata panjang nada dasar sebesar (16,13±0,05)cm dan rata-rata panjang nada atas 1 sebesar (54,10±0,05)cm. Dengan menggunakan rumus pada persamaan (7) didapat rata-rata panjang gelombang sebesar 0,7593 m. Didapat juga rata-rata cepat rambat bunyi sebesar 347,1672 m⁄s. Pada percobaan keempat saat frekuensi 462,7 Hz didapat rata-rata panjang nada dasar sebesar (15,13±0,05)cm dan rata-rata panjang nada atas 1 sebesar (52,20±0,05)cm. Dengan menggunakan rumus pada persamaan (7) didapat rata-rata panjang gelombang sebesar 0,7413 m. Didapat juga rata-rata cepat rambat bunyi sebesar 343,014 m⁄s. Pada percobaan kelima saat frekuensi 486 Hz didapat rata-rata panjang nada dasar sebesar (14,60±0,05)cm dan rata-rata panjang nada atas 1 sebesar (50,16±0,05)cm. Dengan menggunakan rumus pada persamaan (7) didapat rata-rata panjang gelombang sebesar 0,7113 m. Didapat juga rata-rata cepat rambat bunyi sebesar 345,708 m⁄s. Pada percobaan keenam saat frekuensi 502,3 Hz didapat rata-rata panjang nada dasar sebesar (13,53±0,05)cm dan rata-rata panjang nada atas 1 sebesar (48,36±0,05)cm. Dengan menggunakan rumus pada persamaan (7) didapat rata-rata panjang gelombang sebesar 0,6967 m. Didapat juga rata-rata cepat rambat bunyi sebesar 349,9356 m⁄s. Pada percobaan ketujuh saat frekuensi 509,7 Hz didapat rata-rata panjang nada dasar sebesar (12,86±0,05)cm dan rata-rata panjang nada atas 1 sebesar (47,20±0,05)cm. Dengan menggunakan rumus pada persamaan (7) didapat rata-rata panjang gelombang sebesar 0,686 m. Didapat juga rata-rata cepat rambat bunyi sebesar 349,6542 m⁄s. Pada percobaan kedelapan saat frekuensi 522 Hz didapat rata-rata panjang nada dasar sebesar (11,26±0,05)cm dan rata-rata panjang nada atas 1 sebesar (44,30±0,05)cm. Dengan menggunakan rumus pada persamaan (7) didapat rata-rata panjang gelombang sebesar 0,6606 m. Didapat juga rata-rata cepat rambat bunyi sebesar 344,868 m⁄s. Pada percobaan kesembilan saat frekuensi 604 Hz didapat rata-rata panjang nada dasar sebesar (9,83±0,05)cm dan rata-rata panjang nada atas 1 sebesar (38,33±0,05)cm. Dengan menggunakan rumus pada persamaan (7) didapat rata-rata panjang gelombang sebesar 0,57 m. Didapat juga rata-rata cepat rambat bunyi sebesar 344,28 m⁄s. Pada percobaan terakhir saat frekuensi 628,8 Hz didapat rata-rata panjang nada dasar sebesar (8,43±0,05)cm dan rata-rata panjang nada atas 1 sebesar (35,50±0,05)cm. Dengan menggunakan rumus pada persamaan (7) didapat rata-rata panjang gelombang sebesar 0,5413 m. Didapat juga rata-rata cepat rambat bunyi sebesar 340,3904 m⁄s. Dari percobaan tersebut didapat rata-rata cepat rambat bunyi sebesar 346,28 m⁄s yang memiliki perbandingan 1,02 : 1 dengan cepat rambat bunyi berdasarkan teori yang bernilai 340 m⁄s dan taraf ketelitian 99,992%.

Berdasarkan grafik 4.1.1. pengaruh frekuensi terhadap panjang gelombang didapat jika frekuensi semakin besar maka panjangpanjang gelombang semakin kecil. Didapat juga R2 = 0,9797 sehingga nilai ketelitiannya 97,97%. Pada grafik 4.1.2. pengaruh frekuensi terhadap panjang nada didapat jika frekuensi semakin besar maka panjang nada dasar dan atas semakin kecil. Begitu pula jarak antara L0 dan L1 semakin dekat seiring dengan bertambahnya nilai frekuensi. Didapat pula R2=0,9777 sehingga taraf ketelitiannya 97,77% untuk panjang nada atas dan R2=0,9583 sehingga taraf ketelitiannya 95,83%

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

Berdasarkan data yang diperoleh dari praktikum ini dapat disimpulkan bahwa:

Semakin tinggi frekuensi maka nilai panjang gelombang bunyi semakin kecil.

Semakin besar frekuensi maka letak antara L0 dan L1 semakin dekat.

Nilai cepat rambat bunyi yang didapat dari praktikum adalah 346,28 m⁄s sedangkan nilai cepat rambat bunyi berdasarkan teori sebesar 340 m⁄s sehingga memiliki perbandingan 1,02 : 1.

Saran 

Sebelum praktikum, praktikan memastikan semua alat yang akan digunakan dalam kondisi baik, praktikan dapat merangkai alat dengan baik dan benar serta memilih ruangan yang hening agar tidak menggangu pendengaran. Pada saat praktikum frekuensi yang digunakan adllah frekuensi yang tinggi agar kita dapat mendengar nada dasar dan nada atas dengan jelas.

DAFTAR PUSTAKA

Alonso, Marcello.1980. Dasar-Dasar Fisika Universitas. Jakarta: Erlangga.

Dr. G.C. Gerrits.1953.  Buku Peladjaran Ilmu Alam. Jakarta: JB Wolters

Giancolli, Douglas.2001. Fisika Jilid I. Jakarta: Erlangga

Halliday.1978. Fisika Edisi ketiga Jilid I. Jakarta: Erlangga

Tim Fisika Dasar.2019. Panduan Praktikum Fisika Dasar 1. Surabaya: Universitas Negeri Surabaya 

Bagikan Artikel ini