Seminar fisika dasar i -tabung resonansi

SEMINAR FISIKA DASAR I“TABUNG RESONANSI”

Abstrak

Telah dilakukan eksperimen di laboratorium eksperimen fisika UNESA, bertujuan untuk

memahami konsep gelombang bunyi dan cara perambatannya serta menentukan cepat

rambat bunyi di udara (v) menggunakan tabung resonansi serta menggunakan AFG dan

loudspeaker sebagai frekuensi sumber getar.Beberapa alat yang digunakan adalah AFG(

Audio Function Generator),tabung resonansi,dan kabel konektor. Metode yang dilakukan

dengan mengubah frekuensi sumber getar sebesar 800 Hz; 900 Hz; 1000 Hz; 1100 Hz; 1200

Hz dan 1300 Hz. Kemudian menarik pengatur kolom dengan perlahan dan mendengarkan

bunyinya .Kemudian mengukur panjang kolom udara saat terjadi resonansi pertama (L1)dan

resonansi kedua (L2).Kemudian mengamati panjang kolom udara pada mistar.Dengan

begitu,diperoleh data hasil percobaan L1dan L2 yang menyatakan panjang kolom resonansi.

Dari hasil percobaan diperoleh v=(360±22,5)m/s dengan taraf ketelitian 93,75% untuk

f=800Hz,v=(353,88±26,2)m/s dengan taraf ketelitian 92,6% untuk f=900Hz,v=(358,8±29,6)m/s

dengan taraf ketelitian 91,8%untuk f=1000Hz,v=(308,88±42,1)m/s dengan taraf ketelitian

86,4% untuk f=1100Hz,v=(405,78±57)m/s dengan taraf ketelitian 86% untuk

f=1200Hz,v=(345,28±27)m/s dengan taraf ketelitian 92,2% untuk f=1300Hz.Sehingga dari

eksperimen dapat disimpulkan secara teoritis bahwa semakin besar frekuensi sumber getar,

maka semakin kecil panjang kolom udara saat terjadi resonansi pertama.Namun pada

percobaan yang kami lakukan tidak seperti itu.

PENDAHULUAN

Dilakukan sebuah eksperimen yang bertujuan untuk Mengetahui nilai cepat rambat bunyi (v) di udara menggunakan tabung resonansi dengan sumber getar Audio Frekuensi Generator (AFG) dan mengetahui pengaruh frekuensi sumber getar (f) terhadap panjang kolom udara dalam tabung resonansi pada saat terjadi resonansi pertama (L1). Adapun permasalahan dalam penelitian ini adalah Bagaimana pengaruh f terhadap L1? Dan berapa nilai cepat rambat bunyi (v) di udara? Dengan hipotesis bahwa Semakin besar frekuensi sumber getar, maka panjang kolom udara (L1) dalam tabung resonansi pada saar terjadi resonansi pertama semakin pendek. Serta nilai cepat rambat bunyi di udara sebesar 340 m/s.

RUMUSAN MASALAH

1.Bagaimana konsep gelombangbunyi dan cara perambatannya?2.Bagaimana cara mengukur cepatrambat bunyi di udara denganmenggunakan tabung resonansi?

TUJUAN PERCOBAAN

1.Untuk memahami konsepgelombang bunyi dan caraperambatannya.2.Untuk mengetahui bagaimana caramengukur cepat rambat bunyi diudara dengan menggunakan tabungresonansi.

DASAR TEORI

Jika gelombang bunyi merambat pada pipa tertutup, maka rambatan

gelombang tersebut akan dipantulkan oleh ujung tertutup dari pipa. Kolom

udara di dalam pipa akan beresonansi jika pantulan gelombang tersebut

pada ujung pipa tertutup berupa simpul (node = N) dan pada ujung terbuka

berupa perut (antinode = A).

Resonansi adalah peristiwa ikut bergetarnya suatu benda karena ada

benda lain yang bergetar. Resonansi dapat terjadi apabila kedua

frekuensi sama atau frekuensi yang satu merupakan kelipatan

frekuensi yang lain. Contoh peristiwa resonansi adalah dua garpu tala

yang kotak bunyinya dipasang berhadapan, senar gitar yang

digetarkan dan udara di dalam kolom udara akan bergetar jika garpu

tala di atasnya digetarkan.

A A

A

NN

N

L1

L2

(i) (ii)

Posisi di permukaan air selalu berbentuk simpul N (karena molekul-molekul udara pada posisi ini tak dapat bergerak bebas). Posisi pada ujung tabung selalu terbentuk perut A. Jarak antara simpul

dan perut yang berdekatan adalah ,sehingga .

Pada gambar 1(i) terjadi resonansi pertama, dengan memasukkan koreksi d, maka :

...........(1)Dengan menurunkan lagi tabung, kita dapatkan resonansi kedua (bunyi dengungan ke dua),

sepert ditunjukkan pada gambar 1(ii). Pada resonansi ke dua:

..........(2)Dari dua persamaan tersebut,karena v= λ.f maka v dapat dihitung jika f (frekuensi) diketahui

besarnya.Perlu diperhatikan bahwa perut (A) tidak tepat pada bibir tabung tetapi terletak padajarak d dari ujung pipa.Dengan demikian penetapan jarak L harus memperhatikan koreksi ini.

Dengan mensubtitusikan persamaan (1) dan (2) diperoleh :

..........(3)..................(4)

Dengan d=0,4r ,r=jari-jari dalam dari dari pipa,atau d dapat juga dihitung dari persamaan (3) danpersamaan (4) yang memenuhi hubungan :

....(5)

4

1

4

11 L

41

L

4

32

L

4

11 dL

4

32 dL

2

.3 12 LLd

METODE EKSPERIMEN

Untuk menentukan cepat rambat bunyi di udara diperlukan alat dan bahan sebagai berikut : tabung resonansi, AFG(Audio Function Generator) dan kabelkonektor.

Alat dan bahan

Rancangan Percobaan

Identifikasi VariabelVariabel manipulasi adalah frekuensi sumber getar (f)Variabel respon adalah panjang kolom udara L1 dan L2

Variabel Kontrol adalah amplitudo dan tabung resonansi

Langkah Percobaan

Menghubungkan AFG dengan tabung resonansi.

Menghidupkan AFG dan menetapkan frekuensi tertentu.

Mengatur panjang kolom udara pada tabung resonansi

sehingga terjadi nada dasar dan nada atas 1,kemudian

mengukur panjang kolom udara masing-masing L1 untuk

nada dasar dan L2 untuk nada atas 1. Untuk memastikan

letak L1 dan L2 , percobaan dilakukan masing-masing 5

kali percobaan untuk tiap frekuensi yang sama.

Mengulangi langkah sebelumnya untuk frekuensi yang

berbeda minimal 4 kali.

Data dan AnalisisData

Frekuensi No. perc. (L1±0,1)cm (L2±0,1)cm

800 1 10,5 33,0

2 10,0 32,0

3 9,8 33,3

4 8,7 31,7

5 10,5 32,0

900 1 7,5 27,5

2 6,0 26,4

3 6,1 26,0

4 6,7 26,5

5 7,0 25,2

1000 1 6,0 23,0

2 5,2 24,2

3 6,0 23,4

4 5,8 23,9

5 5,6 23,8

1100 1 4,5 18,0

2 4,1 19,4

3 4,3 17,5

4 3,2 17,9

5 4,5 18,0

1200 1 5,0 22,0

2 3,3 22,5

3 5,3 21,7

4 3,8 20,8

5 4,8 20,1

1300 1 4,0 17,0

2 4,4 18,5

3 3,8 17,3

4 4,0 17,2

5 3,9 16,5

y = 0.002x + 0.063

R² = 0.788

22.22.42.62.8

33.23.43.63.8

4

70080090010001100120013001400

1/λ .

0,0

1

f

hubungan 1/ dengan f

Y-Values

Linear (Y-Values)

Data dalam bentuk grafik

Untuk mengetahui nilai 1/v

Analisis DataData TabelDengan menggunakan rumus :

Untuk mencari data koreksi:

2

.3 12 LLd

Untuk mencari

:

4

11 dL atau

4

32 dL

Untuk mencari v:

v=

v = λ x f

f = frekuensi garpu tala yang digunakan (Hz)

v = cepat rambat bunyi (m/s)

= panjang gelombang (m)

maka diperoleh presentase ketidakpastian dan taraf ketelitian

dari standart deviasi sebagai berikut.

a.Untuk f=800Hz

v=(360 22,5)m/s

presentase ketidakpastian 6,25%

Taraf ketelitian 93,75%

b.Untuk f=900Hz

v=(353,88 26,2)m/s

presentase ketidakpastian 7,4%

Taraf ketelitian 92,6%

c.Untuk f=1000Hz

v=(358,8 29,6)m/s

presentase ketidakpastian 8,2%

Taraf ketelitian 91,8%

d.Untuk f=1100Hz

v=(308,88 42,1)m/s

presentase ketidakpastian 13,6%

Taraf ketelitian 86,4%

e.Untuk f=1200Hz

v=(405,78 57)m/s

presentase ketidakpastian 14%

taraf ketelitian 86%

f.Untuk f=1300hz

v=(345,28 27)m/s

presentase ketidakpastian 7,8%

taraf ketelitian 92,2%

Diskusi

Secara teoritis kecepatan bunyi di udara menunjukkan antara 320-340

m/s.Sedangkan percobaan masing-masing kecepatan bunyi di tiap frekuensi

308-405 m/s.Taraf ketelitian menunjukkan kurang akuratnya data.Pada f=800Hz

v=(360 22,5)m/s dengan taraf ketelitian 93,75%.Pada f=900Hz

v=(353,88 26,2)m/s dengan taraf ketelitian 92,6%.Pada f=1000Hz

v=(358,8 29,6)m/s dengan taraf ketelitian 91,8%.Pada f=1100Hz

v=(308,88 42,1)m/s dengan taraf ketelitian 86,4%.Pada f=1200Hz

v=(405,78 57)m/s dengan taraf ketelitian 86%.Pada f=1300hz v=(345,28 27)m/s

dengan taraf ketelitian 92,2%.Perbandingan antara teoritis dan percobaan yang

menunjukkan ketidaksamaan atau perbedaan dikarenakan kurang telitinya

dalam hal mendengarkan perubahan nada perubahan nada yang terjadi.

KesimpulanDari eksperimen yang telah kami lakukan dapat disimpulkan bahwa :Resonansi adalah peristiwa ikut bergetarnya suatu benda karena ada benda lain yang bergetar. Resonansi dapat terjadi apabila kedua frekuensi sama atau frekuensi yang satu merupakan kelipatan frekuensi yang lain.Dan dari hasil percobaan untuk kecepatan rambat bunyi tidak sesuaidengan teoritis dikarenakan kurang telitinya saat mendengar adanyaperubahan nada.Jadi kita tahu bahwa:• Semakin besar frekuensi sumber getar

maka semakin kecil panjang kolom udara saat terjadi resonansi petama

Saran

Berdasarkan hasil yang kami dapatkan, maka sebaiknya

dilakukan hal-hal sebagai berikut :

A.Hendaknya melakukan eksperimen di tempat yang sunyi,

benar-benar teliti dan konsentrasi dalam mendengarkan

bunyi saat terjadi resonansi pertama dan kedua. Serta yang

mendengarkan cukup satu orang saja.

B.Dalam menarik seharusnya perlahan dan diulangi

sehingga didapat hasil panjang kolom udara yang benar

untuk mengetahui (L1) yaitu nada dasar dan (L2) yaitu nada

atas 1.

Daftar pustakaTim Dosen Fisika 2011.Panduan Praktikum Fisika

Dasar I.Surabaya :Unesa.