Jbptunikompp Gdl Janautama 18847 17 Module i

5/14/2018 Jbptunikompp Gdl Janautama 18847 17 Module i - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/jbptunikompp-gdl-janautama-18847-17-module-i 1/13

MODUL E

RESONANSI GELOMBANG BUNYI

1. TUJUAN PERCOBAAN

a. Memahami fenomena resonansi gelombang secara teori dan praktek

b. Dapat menghitung cepat rambat gelombang bunyi di udara

c. Dapat menentukan frekuensi suatu gelombang bunyi

2. ALAT-ALAT PERCOBAAN

Peralatan yang disediakan di laboratorium

d. Tabung resonansi

Yaitu tabung gelas yang terhubungkan dengan

jerigen melalui selang pada bagian bawahnya.

Didalam jerigen dan tabung resonansi ini terdapat

air yang diberi larutan pewarna (agar mudah

terlihat). Dengan mengatur posisi jerigen, maka

posisi ketinggian permukaan air dalam tabung

resonansi dapat diatur

e. Garputala yang belum diketahui frekuensinya

Digunakan sebagai sumber gelombang yang akan

dicari nilai frekuensinya.

f. Alat penggetar garputala



Agar garputala dapat berbunyi, maka garputala harus

terlebih dahulu dipukulkan ke alat penggetar garputala

ini. Perhatikan : pukulkan garputala kebagian batang

yang berselaput, jangan kebagian besi !

g. Jangka sorong

Jangka sorong digunakan untuk mengukur diameter

dalam dari mulut pipa tabung

h. Termometer

Termometer digunakan untuk mengukur suhu saat

percobaan agar dapat dihitung cepat rambatgelombang diudara (cepat rambat gelombang diudara

dipengaruhi oleh suhu).

Peralatan yang harus dibawa oleh mahasiswa :

1. Kertas milimeterblok

2. Penggaris dan alat tulis

3. Kalkulator

3. TEORI DASAR

Sebuah benda akan ikut bergetar dengan benda yang sedang bergetar apabila frekuensi dari

benda tersebut sama. Peristiwa seperti ini disebut peristiwa resonansi. Dan frekuensi benda

yang ikut bergetar tersebut disebut frekuensi alamiahnya. Contoh lain yang lebih dramatis

adalah kaca-kaca rumah akan bergetar bahkan mungkin saja pecah ketika pesawat udara

melintas cukup rendah di atas rumah, hal ini karena frekuensi alamiah kaca bersesuaian

dengan frekuensi gelombang suara pesawat yang melintas.

Dalam teknologi komunikasi, resonansi sangat memegang peranan penting dalam penalaan

(penangkapan) gelombang elektromagnetik (EM) seperti pada pesawat penerima radio,

televisi, telepon seluler dan sebagainya.Seperti yang telah dikemukakan bahwa syarat



terjadinya resonansi adalah adanya sumber gelombang yang mempunyai frekuensi yang sama

dengan frekuensi alamiah suatu benda.

Pengamatan fenomena resonansi ini dapat dilakukan dengan sebuah tabung resonator yang

panjang kolom udaranya dapat kita atur dengan manaikkan atau menurunkan permukaan air

dalam tabung tersebut. Jika sebuah sumber gelombang bunyi dengan frekuensi tertentu

dijalarkan dari atas tabung (mislanya sebuah garputala) maka resonansi terjadi pada saat

panjang kolom udara 1/4λ , 3/4λ , 5/4λ dst, seperti ilustrasi berikut (ingat bahwa bentuk

gelobang suara yang sesungguhnya bukanlah seperti ini)

Gambar 1. Resonansi pada kolom udara tabung resonator

Secara umum dapat kita tuliskan bahwa hubungan panjang kolom resonansi L dengan

panjang gelombang λ adalah :

2 1

4

n L λ

+= (1)

Dengan 0,1,2,n = K

Dalam percobaan nanti n adalah bunyi resonansi ke-n

R

1/4

λ3/4

λ

5/4λ

L



Rumus (1) ini dapat berlaku dengan cukup baik untuk ukuran diameter tabung bagian dalam

R yang jauh lebih kecil dari panjang gelombang sumber bunyi. Sedangkan untuk R tabung

yang tidak cukup kecil maka rumus (1) di atas haru dikoreksi dengan suatu nilai, sebutlah e

sehingga :

2 1

4

n L eλ

+= − (2)

Nilai e ini sekitar 0,6⋅ R.

Secara eksperimen, seperti yang anda akan lakukan, nilai koreksi “e” ini ditentukan dari

grafik (hasil least square) antara L dengan n. Dari persamaan garis :

1 1. . .

2 4

L n eλ λ = + − (3)

Gambar 2. Grafik L terhadap n. Dari grafik ini dapat diperoleh frekuensi

gelombang

Dari metoda Least Square, kita dapatkan bahwa kemiringan kurva adalah λ /2, dan titik

potong dengan sumbu vertikal adalah λ /4 – e. Karena :

v f

λ = (4)

Adapaun cepat rambat gelombang diudara ( v ) dapat diperoleh melalui pengukuran suhu ( )T

dan memasukkannya kedalam rumus berikut

( )331,5 0,606 m sv T = + (5)

Setelah nilai v diketahui, maka bisa diketahui frekuensi gelombang suara berdasarkan

persamaan (4).

n

L

αLo



4. TUGAS PENDAHULUAN

Tugas ini harus diserahkan pada Dosen sebelum anda memulai praktikum

1. Jelaskan bagaimana fenomena resonansi gelombang bunyi dapat terjadi pada

tabung resonansi. Gunakan ilustrasi gambar secukupnya.

2. Saat hujan, seorang pengamat melihat petir dan mendengar suaranya 12 detik

setelah cahaya petir terlihat. Jika suhu saat itu adalah 20oC, tentukan jarak petir

tersebut dengan pengamat.

3. Jika diketahui frekuensi dari suatu gelombang adalah 498 Hz dan cepat rambatnya

adalah 340 m/s, hitung panjang gelombangnya.

4. Pada suatu tabung resonansi berukuran 4 meter, berapakah banyak resonansi yang

dapat teramati jika menggunakan sumber bunyi 256 Hz ? ( 340m sv = )

5. Sebuah percobaan resonansi dengan menggetarkan sebuah garputala yang

frekuensinya belum diketahui diperoleh resonansi pada jarak-jarak berikut :

n Ln (cm)

1 27,1

2 58,5

3 89,9

4 121,3

Berdasarkan data tersebut hitunglah frekuensi garputala. Diketahui suhu saat percobaan adalah 27oC dan jari-jari tabung adalah 2,5 cm.

(Hitung dengan metoda least square dan gambarlah grafiknya)

5. PROSEDUR PERCOBAAN

1. Ukur diameter dalam dari tabung resonator



Gambar 3. Pengukuran diameter dalam dari tabung resonator

menggunakan bagian belakang jangka sorong

2. Ukur suhu udara di bagian dalam tabung resonator

Gambar 4. Pengukuran suhu menggunakan termometer denganmemasukkan ujung termometer kedalam mulut tabung

(sekitar 5 cm saja dari mulut tabung)

3. Siapkan tabung resonator, dan bagilah tugas dengan anggota kelompok untuk

bertugas menjadi :

a. pencatat panjang kolom udara (mengamati dan mencatat panjang kolom udara

saat terjadi resonansi)

b. penggetar (pemukul) garputala (menggetarkan garputala dan memposisikan-

nya di mulut tabung resonansi)

c. pengatur panjang kolom udara (menaik turunkan sumber air agar kedudukan

permukaan air didalam tabung resonansi sesuai dengan yang diinginkan)

4. Posisikan permukaan air agar berada sekitar 3 cm dari ujung atas tabung (caranya

dengan menaikkan sumber air).



Gambar 5. Jerigen berisi air dinaikkan sedemikian agar permukaan

air dalam tabung resonansi berjarak 3 cm dari mulut tabung

5. Getarkan garputala dengan pemukul garputala

Gambar 6. Garputala dipukulkan ke penggetar garputala pada bagian

yang berselaput oranye.

Lakukan pemukulan garputala jauh dari tabung untuk menghindari terjadinya

kerusakan pada tabung gelas resonansi.

6. Lalu posisikan garputala diujung bibir tabung

Gambar 7. Selama garputala bergetar(berbunyi) posisikan diatas

mulut tabung

Hati-hati! Jangan sampai garputala bersentuhan dengan bagian gelas tabung.

Hal ini dapat mengakibatkan tabung gelas pecah.

7. Selama garputala berbunyi, perpanjanglah kolom udara dengan cara menurunkan

permukaan air secara perlahan-lahan. (caranya dengan menurunkan kedudukan

sumber air)



Gambar 8. Untuk mencari posisi air yang mengakibatkan resonansi,

selama garputala masih berbunyi, turunkan jerigen agar permukaan air

dalam tabung turun.

Jika terdengan bunyi garputala yang “mengeras”, maka tahan kedudukan permukaan

air agar tidak bergerak lagi. Ukurlah panjang kolom udara (dari bibir tabung hingga

permukaan air). Lalu catatlah kedudukan permukaan air tersebut pada tabel data.

Gambar 9. Pengukuran panjang kolom udara saat terjadi resonansi

(suara mengeras) dapat menggunakan meteran yang telah terpasang

disisi tabung resonansi.

8. Jika bunyi garputala mengecil, maka pukulkanlah lagi (ulangi kembali ke langkah 5).

9. Jika telah diperoleh posisi terjadinya resonansi yang pertama, maka lanjutkan

percobaan (turunkan lagi permukaan air) untuk memperoleh posisi air terjadinya

resonansi berikutnya.

10. Ulangi hingga permukaan air menyentuh dasar tabung resonansi.

11. Lakukan proses pengambilan data sebanyak 2 kali



6. TUGAS JURNAL

1. Tuliskan data hasil percobaan dengan menggunakan satuan SI

2. Lakukan langkah-langkah berikut untuk menerapkan metode Least Square dalam

menemukan persamaan garis hubungan antara L dan n :

a. Dengan mengasumsikan x = n dan y = Lrata-rata, isilah tabel berikut pada tabel

data :

X Y x2 x.y

… … … …

Σ x = … Σ y = … Σ x2 = … Σ xy = …

b. Carilah persamaan garis y = Ax + B dengan menggunakan rumus Least

Square.

( ) ( )22

.

∑∑

∑∑∑−

−=

x xn

y x xyn A

( )( ) ( )( )

( ) ( )22

2

∑∑

∑∑∑∑−

−=

x xn

xy x x y B

c. Dengan menggunakan persamaan garis yang didapat, buat dan isilah tabel

berikut :

n L (dari percobaan) L (dari persamaan)

d. Gambarkan grafik dari tabel c diatas dalam kertas millimeter blok.

3. Cari harga v menggunakan rumus

( )331,5 0,606 m sv T = +

4. Dengan menggunakan persamaan garis yang diperoleh dan dengan

menganalogikannya dengan persamaan berikut :

−+

= en L

44

2 λ λ

carilah frekuensi garputala f dan faktor koreksi e.



Catatan : f

v=λ ; harga f telah diketahui dari frekuensi garpu tala

5. Bandingkan faktor koreksi e dari jawaban nomor 4 dengan nilai e = 0,6⋅ R (nilai

ini didapatkan secara empirik), sama atau tidak ?



TABEL DATA MODUL E

RESONANSI GELOMBANG BUNYI

Diameter dalam tabung resonator (m) : __________________________________________

Suhu udara dalam tabung resonator (oC) : _________________________________________

1. Tabel Data (NILAI : 10 point)

Peristiwa

resonasi ke-

n

Panjang kolom udara

Percobaan 1 Percobaan 2

L (m) L (m) L rata-rata

2.a. Tabel Persiapan Least Square (NILAI : 15 point)

X Y x2 x.y

Σ x = Σ y = Σ x2 = Σ xy =

2.b. Menghitung persamaan garis least square y = Ax + B (NILAI : 20 point)



2.c. Tabel grafik (NILAI : 10 point)

n L (dari percobaan) L (dari persamaan)

2.d. Gambarkan grafik persamaan least square dan penyebaran data pada kertas

milimeterblok. (NILAI : 20 point)

3. Hitung cepat rambat bunyi didalam tabung (NILAI : 10 point)



4. Hitung frekuensi garputala (NILAI : 10 point)

5. Perbandingan hubungan antar nilai e terhadap jari-jari tabung (R) (NILAI : 5

point)

Documents

Jbptunikompp Gdl Janautama 18847 17 Module i