93
PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN SENSOR TEKANAN DAN SENSOR BUNYI SKRIPSI Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Pendidikan Program Studi Pendidikan Fisika Oleh: Hilaria Fransiska Wugha Dado NIM : 161424044 PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2020 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

  • Upload
    others

  • View
    10

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA

SUHU KAMAR MENGGUNAKAN SENSOR TEKANAN DAN

SENSOR BUNYI

SKRIPSI

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Pendidikan

Program Studi Pendidikan Fisika

Oleh:

Hilaria Fransiska Wugha Dado

NIM : 161424044

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA

JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2020

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 2: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

i

PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA

SUHU KAMAR MENGGUNAKAN SENSOR TEKANAN DAN

SENSOR BUNYI

SKRIPSI

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Pendidikan

Program Studi Pendidikan Fisika

Oleh:

Hilaria Fransiska Wugha Dado

NIM : 161424044

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA

JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2020

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 3: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

iv

MOTTO

Hidup bukan tentang apa yang kamu terima selama

hidupmu tetapi tentang apa yang kamu berikan selama

hidupmu.

Tidak masalah jika kamu berjalan dengan lambat,

asalkan kamu tidak pernah berhenti berusaha.

(Confucius)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 4: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

v

HALAMAN PERSEMBAHAN

Dengan penuh cinta dan kasih sayang saya

mempersembahkan skripsi ini kepada:

Tuhan Yesus Kristus

Kedua Orangtua

Kakak dan Adik

Teman-teman yang selalu mendukung dan

membantu

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 5: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

viii

ABSTRAK

PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR

MENGGUNAKAN SENSOR TEKANAN DAN SENSOR BUNYI

Hilaria Fransiska Wugha Dado

Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta

2020

Telah dilakukan penelitian pengukuran kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar

menggunakan sensor tekanan dan sensor bunyi. Ini merupakan penelitian berbasis

komputer yang menggunakan peralatan sederhana berupa tabung suntik dengan

analisis grafik menggunakan aplikasi logger pro berupa grafik hubungan tekanan

offset terhadap waktu dan grafik FFT. Nilai kecepatan bunyi di udara pada suhu

kamar ini ditentukan melalui hubungan panjang gelombang dan frekuensi dasar

bunyi. Metode yang digunakan untuk menentukan frekuensi dasar dalam

menghitung kecepatan bunyi di udara yaitu menentukan interval waktu antara

puncak pertama ke puncak ke n untuk yang menggunakan sensor tekanan dan

metode FFT (Fast Fourier Transform) untuk yang menggunakan sensor bunyi.

Nilai kecepatan bunyi di udara yang diperoleh menggunakan sensor tekanan

antara lain 373,1 ± 2,1 m/s dan 373,1 ± 4,2 m/s dengan persentase kesalahan yang

sama sebesar 6,82 %. Sedangkan untuk sensor bunyi diperoleh nilai kecepatan

bunyi di udara yaitu 373,9 ± 1,4 m/s dan 375 ± 1,6 m/s dengan persentase

kesalahan masing–masing sebesar 7,05 % dan 7,36 %. Nilai kecepatan bunyi di

udara dibandingkan dengan 349,29 m/s pada suhu kamar.

Kata kunci: Kecepatan bunyi di udara, sensor tekanan, sensor bunyi, tabung suntik

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 6: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

ix

ABSTRACT

THE MEASUREMENT OF THE SPEED OF SOUND AT THE AIR OF THE

ROOM TEMPERATURE USING PRESSURE SENSOR AND SOUND

SENSOR

Hilaria Fransiska Wugha Dado

Sanata Dharma University

Yogyakarta

2020

It has been done the research about the measurement of the speed of sound at the

air of the room temperature using pressure sensor and sound sensor. This is a

computer–based research that uses simple equipment such as a syringe with

graph analysis using logger pro application in the form of a graph of the offset

pressure relation to time and the FFT graph. The value of the speed of sound in

the air at room temperature is determined through the relation of wavelengths

and frequency of basic sound. The methods that used to determine the basic

frequency in calculating the speed of sound in the air is to determine the time

interval between the first peak to the n peak for those by using a pressure sensor

and the FFT (Fast Fourier Transform) method for those by using a sound sensor.

The value of the speed of sound in the air has been gotten by using a pressure

sensor such as 373,1 ± 2,1 m/s and 373,1 ± 4,2 m/s with the same error

percentage is 6,82 %. As for the sound sensor, the value of sound speed in the air

is 373,9 ± 1,4 m/s and 375 ± 1,6 m/s with percentage of every error is 7,05 % and

7,36 %. The value of sound speed in the air is compared with 349,29 m/s at the

room temperature.

Keywords: Sound speed in the air, pressure sensor, sound sensor, syringe

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 7: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

xii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ..................................................................................... i

HALAMAN PENGESAHAN OLEH PEMBIMBING ................................ ii

HALAMAN PENGESAHAN OLEH PENGUJI ......................................... iii

HALAMAN MOTTO DAN PERSEMBAHAN ......................................... iv

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ................................. vi

HALAMAN PERNYATAAN PUBLIKASI HASIL KARYA .................. vii

ABSTRAK ................................................................................................. viii

ABSTRACT ................................................................................................... ix

KATA PENGANTAR .................................................................................. x

DAFTAR ISI ............................................................................................... xii

DAFTAR TABEL ...................................................................................... xiv

DAFTAR GAMBAR .................................................................................. xv

BAB 1 PENDAHULUAN ............................................................................ 1

1.1 Latar Belakang .................................................................................. 1

1.2 Rumusan Masalah ............................................................................. 4

1.3 Batasan Masalah ................................................................................ 4

1.4 Tujuan Penelitian ............................................................................... 5

1.5 Manfaat Penelitian ............................................................................. 5

1.6 Sistematika Penulisan ........................................................................ 5

BAB 2 LANDASAN TEORI ........................................................................ 7

2.1 Gelombang Bunyi ............................................................................. 7

2.1.1 Laju Gelombang Bunyi .......................................................... 10

2.2 Gelombang Berdiri Pada Kolom Udara .......................................... 12

BAB 3 METODE PENELITIAN ............................................................... 16

3.1 Tempat Dan Waktu Penelitian ........................................................ 16

3.2 Tahapan Penelitian .......................................................................... 16

3.2.1 Persiapan Alat Dan Bahan ...................................................... 16

3.2.2 Prosedur Dan Pengambilan Data ............................................ 21

a. Sensor Tekanan ...................................................................... 26

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 8: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

xiii

b. Sensor Bunyi .......................................................................... 29

3.2.3 Analisis Data .......................................................................... 31

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN ...................................................... 33

4.1 Hasil Penelitian ............................................................................... 33

4.1.1 Variasi Panjang Kolom Udara ................................................ 34

4.1.2 Variasi Diameter Dalam Tabung ............................................ 43

4.2 Pembahasan ..................................................................................... 48

BAB 5 PENUTUP ...................................................................................... 54

5.1 Kesimpulan ..................................................................................... 54

5.2 Saran ............................................................................................... 54

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................. 55

LAMPIRAN ................................................................................................ 56

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 9: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1.1 Laju bunyi dalam berbagai material (20℃ dan 1 atm) ............ 12

Tabel 4.1 Hasil pengukuran panjang kolom udara tabung suntik ............... 34

Tabel 4.2 Hasil pengukuran diameter dalam tabung suntik ........................ 34

Tabel 4.3 Hubungan panjang gelombang bunyi (𝜆) terhadap panjang

kolom udara (𝑙0) ......................................................................... 35

Tabel 4.4 Hasil perhitungan frekuensi dasar bunyi untuk semua panjang

gelombang dengan variasi panjang kolom udara ....................... 40

Tabel 4.5 Hubungan frekuensi dasar terhadap panjang gelombang bunyi

dari grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu untuk

variasi panjang kolom udara ....................................................... 41

Tabel 4.6 Hubungan frekuensi dasar terhadap panjang gelombang bunyi

dari grafik FFT untuk variasi panjang kolom udara ................... 42

Tabel 4.7 Hubungan panjang gelombang bunyi (𝜆) terhadap diameter

dalam tabung (𝑑) ......................................................................... 44

Tabel 4.8 Hasil perhitungan frekuensi dasar bunyi untuk semua panjang

gelombang dengan variasi diameter dalam tabung ..................... 45

Tabel 4.9 Hubungan frekuensi dasar terhadap panjang gelombang bunyi

dari grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu untuk

variasi diameter dalam tabung .................................................... 46

Tabel 4.10 Hubungan frekuensi dasar terhadap panjang gelombang bunyi

dari grafik FFT untuk variasi diameter dalam tabung ................ 47

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 10: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Hubungan gelombang simpangan dengan perubahan tekanan . 9

Gambar 2.2 Pipa organa tertutup ................................................................ 13

Gambar 2.3 Nada dasar pada pipa organa tertutup ..................................... 14

Gambar 3.1 Tabung suntik .......................................................................... 17

Gambar 3.2 Sensor tekanan ......................................................................... 18

Gambar 3.3 Sensor bunyi ............................................................................ 19

Gambar 3.4 Labpro ...................................................................................... 19

Gambar 3.5 Jangka sorong .......................................................................... 20

Gambar 3.6 Statip ........................................................................................ 21

Gambar 3.7 Rangkaian alat ......................................................................... 21

Gambar 3.8 Tampilan aplikasi software logger pro ................................... 22

Gambar 3.9 Tampilan kolom untuk mengatur waktu pengambilan data dan

jumlah sampel ......................................................................... 23

Gambar 3.10 Pengukuran panjang tabung kolom udara dengan

menggunakan jangka sorong .................................................... 24

Gambar 3.11 Pengukuran diameter dalam tabung kolom udara dengan

menggunakan jangka sorong .................................................... 24

Gambar 3.12 Contoh grafik hubungan 𝑓 (Hz) terhadap 1 𝜆⁄ (m-1) ............. 28

Gambar 4.1 Grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu untuk

panjang kolom udara 0,05335 m .............................................. 36

Gambar 4.2 Grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu untuk

panjang kolom udara 0,05335 m setelah diblok dan fit ............. 36

Gambar 4.3 Grafik FFT (grafik hubungan amplitudo terhadap frekuensi)

untuk panjang kolom udara 0,05335 m ..................................... 37

Gambar 4.4 Grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu untuk

panjang kolom udara 0,0631 m ................................................ 38

Gambar 4.5 Grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu untuk

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 11: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

xvi

panjang kolom udara 0,0631 m setelah diblok dan fit ............... 38

Gambar 4.6 Grafik FFT (grafik hubungan amplitudo terhadap frekuensi)

untuk panjang kolom udara 0,0631 m ...................................... 39

Gambar 4.7 Grafik hubungan 𝑓 (Hz) terhadap 1 𝜆⁄ (m-1) untuk variasi

panjang kolom udara dari sensor tekanan ................................ 41

Gambar 4.8 Grafik hubungan 𝑓 (Hz) terhadap 1 𝜆⁄ (m-1) untuk variasi

panjang kolom udara dari sensor bunyi .................................... 43

Gambar 4.9 Grafik hubungan 𝑓 (Hz) terhadap 1 𝜆⁄ (m-1) untuk variasi

diameter dalam tabung dari sensor tekanan ............................. 46

Gambar 4.10 Grafik hubungan 𝑓 (Hz) terhadap 1 𝜆⁄ (m-1) untuk variasi

diameter dalam tabung dari sensor bunyi .................................. 47

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 12: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Fisika merupakan salah satu ilmu pasti yang mempelajari tentang alam dan

proses pembentukannya. Mempelajari fisika berarti mempelajari tentang

fenomena fisika itu sendiri. Materi fisika sangatlah luas dan menarik untuk

dipelajari, salah satunya adalah bunyi. Bunyi adalah salah satu jenis

gelombang yang termasuk dalam gelombang longitudinal yang merambat

melalui medium atau zat perantara seperti udara, air, dan zat padat (Surya,

2010). Bunyi merupakan salah satu materi fisika yang dapat langsung

dipelajari dari kehidupan sehari–hari. Bunyi adalah bagian yang ada di sekitar

lingkungan kita, yang tidak dapat dilihat dan dirasakan. Setiap hari kita dapat

mendengar gonggongan anjing, tetesan air, deringan telepon, klakson mobil

dan motor, serta masih banyak lagi.

Ketika mempelajari tentang bunyi, tidak lupa pula akan belajar tentang

besaran–besaran dalam bunyi. Salah satu besaran yang dipelajari dalam bunyi

yaitu kecepatan bunyi. Pengukuran tentang kecepatan bunyi pada medium

udara pernah dilakukan di Universitas Sanata Dharma dalam sebuah

eksperimen, yaitu eksperimen resonansi udara. Eksperimen ini merupakan

eksperimen tentang bunyi yang melibatkan gejala resonansi. Tujuan

eksperimen ini untuk memahami gejala resonansi itu sendiri dan untuk

menentukan kecepatan bunyi di udara. Pada eksperimen resonansi udara

terdapat sumber bunyi, tabung kolom udara (set tabung resonansi), dan

frekuensi meter. Ketika sumber bunyi digetarkan, pada tabung kolom udara

yang mempunyai panjang tertentu akan terdengar suara dengung (bunyi) yang

keras. Suara dengungan (bunyi) yang terdengar menandakan terjadinya

resonansi. Resonansi pada kolom udara ini terjadi karena frekuensi dalam

kolom udara sama dengan frekuensi sumber bunyi (Santosa dkk, 2017).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 13: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

2

Setiap terjadi peristiwa resonansi maka perlu dicatat panjang kolom udara

saat peristiwa resonansi tersebut berlangsung. Kelemahan dari eksperimen ini

yaitu praktikan diharuskan mendengar bunyi dengungan agar dapat

menentukan dimana posisi terjadinya peristiwa resonansi pada tabung kolom

udara untuk mengukur panjang kolom udaranya, sehingga pengukuran

panjang kolom udara menjadi kurang akurat. Nilai panjang kolom udara yang

kurang akurat mengakibatkan nilai kecepatan bunyi di udara yang diperoleh

juga kurang akurat. Selain itu sumber bunyi memiliki batas ukur nilai

frekuensi, sehingga tidak dapat mengukur panjang kolom udara dari frekuensi

yang nilainya melebihi batas ukur nilai frekuensi dari sumber bunyi.

Kelemahan lainnya yaitu waktu yang dibutuhkan untuk eksperimen relatif

lama.

Penelitian berkaitan dengan resonansi bunyi pernah dilakukan oleh

Abdulaziz M. Aljalal berjudul “sound resonance in pipes with discrete fourier

transform”. Penelitian ini bertujuan untuk mengukur kecepatan bunyi di udara

pada pipa. Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan pipa baja, laptop,

loudspeaker dan microphone dengan analisis menggunakan FFT.

Kelebihannya adalah penelitian ini telah menggunakan bantuan komputer dan

FFT sehingga tidak memerlukan waktu yang lama dan data yang diperoleh

lebih tepat serta akurat. Namun biaya yang mahal untuk membeli pipa baja

menjadi kekurangannya (Aljalal, 2015).

Pengukuran kecepatan bunyi di udara juga pernah dilakukan oleh D.

Amrani dalam penelitiannya yang berjudul “sebuah studi perbandingan

kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar antara sensor tekanan dan sensor

bunyi”. Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan peralatan sederhana

yang melibatkan resonansi dalam tabung suntik, serta menggunakan

komputer atau laboratorium berbasis kalkulator dengan detektor dan sensor

yang sesuai, seperti sensor tekanan gas dan sensor bunyi. Kecepatan bunyi di

udara pada suhu kamar menggunakan sensor tekanan dan sensor bunyi

ditentukan menggunakan hubungan antara panjang gelombang dan frekuensi

bunyi. Panjang gelombang diperoleh dari hubungan panjang kolom udara dan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 14: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

3

diameter dalam tabung suntik, sedangkan frekuensi bunyi diperoleh dari

analisis grafik data sensor.

Data pengukuran diperoleh dalam bentuk grafik diantaranya grafik

hubungan variasi perubahan tekanan terhadap waktu yang mewakili sensor

tekanan dan grafik hubungan level suara terhadap waktu yang mewakili

sensor bunyi. Data pengukuran dari masing–masing sensor dianalisis untuk

menghitung frekuensi dasar atau frekuensi alamiah. Frekuensi dasar dari

grafik hubungan variasi perubahan tekanan terhadap waktu tertentu

ditentukan dari interval waktu antara puncak pertama ke puncak ke n yang

mewakili osilasi periodik karena adanya variasi tekanan. Sedangkan frekuensi

dasar dari grafik hubungan level suara terhadap waktu dianalisis

menggunakan FFT (Fast Fourier Transform). Untuk memperoleh nilai

frekuensi dasar dari grafik hubungan level suara terhadap waktu diperlukan

prosedur tambahan dan memerlukan waktu yang relatif lebih lama. Hal ini

dikarenakan grafik hubungan level suara terhadap waktu perlu diubah ke

dalam bentuk grafik FFT (Amrani, 2013).

Berdasarkan uraian di atas, penelitian yang akan dilakukan bertujuan

untuk mengukur dan membandingkan kecepatan bunyi di udara pada suhu

kamar antara dua jenis sensor yaitu sensor tekanan dan sensor bunyi.

Pengukuran kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar dengan menggunakan

dua jenis sensor ini memanfaatkan laboratorium berbasis komputer untuk

melakukan pengukuran bunyi di udara. Alat yang digunakan dalam penelitian

terdiri dari tabung suntik, sensor tekanan, sensor bunyi, labpro, statip dan

komputer. Dalam penelitian ini digunakan software Logger Pro. Dengan

menggunakan software tersebut, proses pengukuran, perhitungan data,

pembuatan grafik, dan fitting data dapat dilakukan dengan mudah (Santosa,

2014). Hal menarik dalam penelitian ini adalah alat yang digunakan

sederhana dan mudah diperoleh karena tersedia di laboratorium, mudah

dioperasikan, biaya terjangkau dan tidak memerlukan waktu yang lama.

Penelitian ini diharapkan dapat berguna dalam bidang pendidikan dan

bidang penelitian disemua tingkat kalangan pendidikan khususnya tingkat

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 15: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

4

Sekolah Menengah Atas dan perguruan tinggi. Penelitian ini juga diharapkan

dapat membantu siswa/I untuk dapat lebih memahami tentang ilmu bunyi dan

gelombang, khususnya materi tentang gelombang bunyi dan tekanan.

Penelitian tentang kecepatan bunyi di udara dengan menggunakan sensor

tekanan dan sensor bunyi cocok untuk mahasiswa baik mahasiswa fisika

maupun mahasiswa pendidikan fisika di perguruan tinggi dan universitas

karena dapat dijadikan sebagai percobaan laboratorium atau demonstrasi

ruang kelas serta dapat berfungsi sebagai alat pedagogis untuk meningkatkan

pemahaman.

1.2 RUMUSAN MASALAH

1. Bagaimana cara menentukan kecepatan bunyi di udara pada suhu

kamar menggunakan sensor tekanan dan sensor bunyi?

2. Bagaimana perbandingan pengukuran kecepatan bunyi di udara pada

suhu kamar menggunakan sensor tekanan dan sensor bunyi dengan

kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar yang diperoleh dari

persamaan?

1.3 BATASAN MASALAH

Dari latar belakang penelitian ini, terdapat beberapa masalah yang terkait

dengan pengukuran kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar. Pada

penelitian ini, masalah dibatasi pada:

1. Pengukuran kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar menggunakan

sensor tekanan dan sensor bunyi, dan tabung suntik sebagai kolom

udara.

2. Panjang kolom udara sama dengan panjang tabung suntik.

3. Suhu ruangan yang digunakan adalah suhu ruangan selama proses

pengambilan data penelitian.

4. Frekuensi yang digunakan adalah frekuensi dasar kolom udara dalam

tabung suntikan.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 16: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

5

1.4 TUJUAN PENELITIAN

Penelitian ini bertujuan untuk:

1. Menentukan kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar menggunakan

sensor tekanan dan sensor bunyi.

2. Menyajikan dan membandingkan kecepatan bunyi di udara pada suhu

kamar menggunakan sensor tekanan dan sensor bunyi dengan

kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar yang diperoleh dari

persamaan.

1.5 MANFAAT PENELITIAN

1. Bagi Peneliti

a. Mengetahui cara menentukan kecepatan bunyi di udara pada suhu

kamar menggunakan sensor tekanan dan sensor bunyi.

b. Mengetahui perbandingan kecepatan bunyi di udara pada suhu

kamar dari hasil pengukuran yang menggunakan sensor tekanan

dan sensor bunyi dengan yang diperoleh menggunakan

persamaan.

2. Bagi Pembaca

a. Dapat mempelajari cara menggunakan sensor tekanan dan sensor

bunyi sebagai media pembelajaran baik bagi siswa, mahasiswa

maupun guru dalam mengukur kecepatan bunyi di udara pada

suhu kamar.

b. Dapat mempelajari cara penggunaan software Logger Pro dan

FFT khususnya untuk menentukan nilai frekuensi dasar.

1.6 SISTEMATIKA PENULISAN

1. BAB 1 Pendahuluan

BAB 1 mengarahkan pada latar belakang penelitian, rumusan

masalah, batasan masalah dalam penelitian ini, tujuan penelitian,

manfaat penelitian baik bagi peneliti maupun bagi pembaca, serta

sistematika penulisan.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 17: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

6

2. BAB 2 Dasar Teori

BAB 2 menunjukkan tentang teori yang digunakan dalam

penelitian ini, dimana pada bagian dasar teori ini berisi teori yang

berkaitan dan mendukung penelitian yang dilakukan.

3. BAB 3 Eksperimen

Pada BAB 3 ini berisi uraian dari rangkaian alat yang digunakan

dalam eksperimen, prosedural pengambilan data eksperimen, dan

analisis data.

4. BAB 4 Hasil dan Pembahasan

Bagian BAB 4 berisi tentang data yang diperoleh dari eksperimen,

hasil pengolahan data, dan pembahasan hasil yang diperoleh dari

penelitian yang dilakukan.

5. BAB 5 Penutup

BAB 5 berisi tentang kesimpulan dan saran dari hasil penelitian

yang telah dilakukan.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 18: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

7

BAB 2

LANDASAN TEORI

2.1 GELOMBANG BUNYI

Gelombang didefinisikan dengan gerak menjalar/merambat dari suatu

gangguan dengan kecepatan seragam, di mana kecepatan partikel medium

berbeda pada kedudukan yang berbeda. Gerak gelombang terjadi secara

periodik yang berasal dari suatu sumber gangguan yang bergetar/berosilasi

secara periodik. Gerak osilasi merupakan gerak bolak balik pada suatu titik

atau kedudukan kesetimbangan. Gangguan yang merambat terkait dengan

momentum dan energi. Jika ditinjau gelombang pada tali atau air, maka

gangguan akan memberikan simpangan. Sementara itu, gangguan pada

gelombang udara dan cairan merupakan perambatan dari elemen udara atau

cairan yang memiliki tekanan tertentu. Medium rambat hanya berosilasi

terhadap kedudukan kesetimbangan (Budi, 2013).

Medium yang dilewati oleh gelombang tidak berjalan melalui ruang.

Partikel–partikelnya masing–masing mengalami gerak bolak–balik atau gerak

turun–naik di sekitar posisi kesetimbangannya. Partikel–partikel atau

molekul–molekul udara hanya bergerak bolak–balik saja tetapi tidak ikut

merambat bersama gelombang. Gerak gelombang mengangkut energi dari

satu daerah medium ke daerah lainnya. Gelombang mengangkut energi, tetapi

tidak mengangkut materi, dari satu daerah ke daerah lainnya. Sebuah

gelombang mempunyai frekuensi, periode, kecepatan gelombang, panjang

gelombang, amplitudo dan energi, serta fungsi gelombang.

Gelombang yang berjalan atau merambat melalui medium memiliki laju

tertentu yang dinamakan laju perambatan atau laju gelombang. Sebutan lain

untuk laju perambatan atau laju gelombang adalah kecepatan gelombang atau

cepat rambat gelombang yang diberi simbol 𝑣. Fungsi gelombang, yakni

suatu fungsi yang menjelaskan posisi sembarang partikel dalam medium itu

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 19: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

8

pada sembarang waktu (Young dan Freedman, 2003). Frekuensi gelombang

didefinisikan sebagai banyaknya gelombang yang melewati suatu titik tiap

detik. Periode gelombang didefinisikan sebagai waktu yang diperlukan oleh

satu titik untuk dilewati dua puncak gelombang (atau satu gelombang penuh)

berturut–turut. Kecepatan gelombang atau cepat rambat gelombang

merupakan kecepatan lewatnya dua puncak gelombang berturut–turut pada

suatu titik tertentu. Amplitudo gelombang adalah tinggi puncak gelombang

(Surya, 2010).

Gelombang bunyi merupakan gelombang longitudinal yang terjadi karena

perapatan dan perenggangan dalam medium gas, cair, atau padat. Gelombang

longitudinal didefinisikan sebagai gelombang yang arah gangguannya atau

arah gerakan partikel yang dilewatinya sejajar dengan arah rambatannya.

Misalnya gelombang pada pegas dan gelombang bunyi di udara. Gelombang

bunyi dihasilkan ketika sebuah benda yang digetarkan dan menyebabkan

gangguan kerapatan medium. Gangguan dijalarkan di dalam medium melalui

interaksi molekul–molekulnya. Getaran molekul berlangsung sepanjang arah

penjalaran gelombang. Di dalam gas, kerapatan dan tekanan terkait erat. Oleh

karena itu, gelombang bunyi dalam gas seperti udara dapat dipandang sebagai

gelombang kerapatan atau gelombang tekanan, yaitu getaran longitudinal

molekul–molekul udara maju–mundur karena variasi tekanan udara (Tipler,

1998). Gelombang bunyi termasuk dalam gelombang tiga dimensi yang

dihasilkan dari pergeseran dan perubahan dimensi dari elemen volume udara

dalam suatu tabung searah gaya gangguan (Budi, 2013).

Gelombang bunyi dapat dihasilkan oleh suatu sumber yang bergetar

dengan gerak harmonik sederhana. Sumber yang bergetar menyebabkan

molekul–molekul udara di dekatnya berosilasi dengan gerak harmonik

sederhana di sekitar posisi kesetimbangannya. Molekul ini bertumbukan

dengan molekul–molekul tetangganya, sehingga menyebabkan molekul–

molekul itu berosilasi. Simpangan gelombang dari molekul dapat ditulis

secara matematis menjadi:

𝑦 = 𝐴 sin(𝑘𝑥 − 𝜔𝑡) (2.1)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 20: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

9

dengan 𝐴 adalah simpangan maksimum molekul gas dari posisi

kesetimbangannya, 𝑘 merupakan bilangan gelombang, dan 𝜔 adalah

frekuensi sudut.

Gambar 2.1. Hubungan gelombang simpangan dengan perubahan tekanan

Simpangan dari persamaan (2.1) menunjukkan bunyi merupakan

gelombang longitudinal karena simpangan yang diberikan sejajar dengan arah

gerak gelombang. Simpangan ini menyebabkan variasi kerapatan dan tekanan

udara. Tekanan dalam gas sebanding dengan kerapatan, maka perubahan

tekanan adalah maksimum ketika perubahan kerapatannya maksimum.

Gambar 2.1 menunjukkan:

(a) Simpangan dan titik setimbang molekul–molekul udara dalam

gelombang bunyi harmonik versus posisi pada suatu saat. Molekul–

molekul berada dalam posisi kesetimbangan di titik x1, dan x3, dan

mempunyai simpangan maksimum di titik x2;

(b) Beberapa molekul yang ditempatkan sama pada posisi

kesetimbangannya sebelum gelombang bunyi tiba. Arah anak panah

menyatakan arah simpangan yang akan disebabkan gelombang bunyi;

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 21: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

10

(c) Molekul–molekul di dekat titik x1, x2, dan x3 setelah gelombang bunyi

tiba;

(d) Kerapatan maksimum pada x3 dan minimum pada x1, yang keduanya

merupakan titik dengan simpangan nol;

(e) Perubahan tekanan versus posisi. Perubahan tekanan dan simpangan

berbeda fase 90°.

Ketika simpangan nol, perubahan tekanan dan kerapatan bernilai

maksimum atau minimum. Bila simpangan bernilai maksimum atau

minimum, perubahan tekanan dan kerapatan sama dengan nol. Maka dapat

diperoleh persamaan gelombang tekanan yaitu:

𝑃 = 𝑃0 sin(𝑘𝑥 − 𝜔𝑡 − 𝜋2⁄ ) (2.2)

dengan 𝑃 menyatakan perubahan tekanan dari tekanan kesetimbangan dan 𝑃0

menyatakan nilai maksimum dari perubahan tekanan dan dinamakan

amplitudo tekanan (Tipler, 1998; Halliday, 1987).

2.1.1 Laju Gelombang Bunyi

Tipler (1998) menyatakan bahwa laju gelombang bunyi sama

seperti laju gelombang pada tali, juga bergantung pada sifat medium.

Untuk gelombang bunyi dalam fluida, laju gelombang bunyi ditentukan

oleh modulus limbak (bulk modulus) dan rapat kesetimbangan medium

(yang mana merujuk pada massa jenis fluida). Secara matematis dapat

ditulis sebagai berikut:

𝑣 = √𝐵

𝜌 (2.3)

Keterangan:

𝑣 : Laju gelombang bunyi (m/s)

𝐵 : Modulus limbak (Bulk modulus)

𝜌 : Massa jenis fluida (kg/m3)

Untuk gelombang bunyi pada suatu batang padat dan panjang, laju

gelombang bunyi dapat ditentukan oleh modulus Young dan rapat

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 22: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

11

kesetimbangan medium (yang mana merujuk pada massa jenis batang).

Secara matematis ditulis sebagai berikut:

𝑣 = √𝑌

𝜌 (2.4)

Keterangan:

𝑣 : Laju gelombang bunyi (m/s)

𝑌 : Modulus Young

𝜌 : Massa jenis batang (kg/m3)

Untuk gelombang bunyi dalam gas seperti udara, laju gelombang

bunyi secara matematis ditulis sebagai berikut:

𝑣 = √𝛾𝑅𝑇

𝑀 (2.5)

Keterangan:

𝑣 : Laju gelombang bunyi (m/s)

𝛾 : Konstanta yang bergantung pada jenis gas

𝑅 : Konstanta gas universal (8,314 J/mol.K)

𝑇 : Temperatur mutlak (K)

𝑀 : Massa molar gas (29 × 10-3 kg/mol)

Laju gelombang bunyi di udara juga dapat ditentukan melalui hubungan

antara panjang gelombang 𝜆 dan frekuensi 𝑓, yang secara matematis

ditulis sebagai berikut:

𝑣 = 𝜆𝑓 (2.6)

Kecepatan bunyi di udara bergantung pada suhu udara. Secara

matematis dapat dituliskan:

𝑣𝑡 = 𝑣0√𝑇

273 (2.7)

𝑣𝑡 = 𝑣0√1 +𝑡

273 (2.8)

Keterangan:

𝑣𝑡: Kecepatan bunyi di udara pada suhu 𝑡 ℃

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 23: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

12

𝑣0: Kecepatan bunyi di udara pada suhu 0 ℃

Menurut Giancoli (2014), laju bunyi berbeda dalam material yag

berbeda. Di udara pada 0℃ dan 1 atm, bunyi berjalan pada kecepatan

331 ms⁄ . Laju bunyi dalam berbagai material diberikan dalam tabel 2.1.1.

Tabel 2.1.1 Laju Bunyi dalam Berbagai Material (𝟐𝟎℃

dan 1 atm)

Material Laju (m s⁄ )

Udara 343

Udara (0℃) 331

Helium 1005

Hidrogen 1300

Air 1440

Air Laut 1560

Besi dan Baja ≈ 5000

Kaca ≈ 4500

Aluminium ≈ 5100

Kayu Keras ≈ 4000

Beton ≈ 3000

2.2 GELOMBANG BERDIRI PADA KOLOM UDARA

Sumber bunyi yang menggunakan kolom udara sebagai sumber getarnya

disebut juga pipa organa. Pipa organa berupa tabung yang berisi kolom udara.

Ukuran panjangnya jauh lebih besar dari lebarnya. Ukuran ini memungkinkan

terbentuknya gelombang longitudinal berdiri di dalam tabung, sehingga dapat

menghasilkan bunyi. Perbedaan fase yang terjadi antara gelombang datang

dan gelombang pantul terletak pada perbedaan ujung pipa, yaitu terbuka dan

tertutup. Dalam kolom udara, gelombang digambarkan dalam konteks aliran

udara yaitu dalam konteks perpindahan dan dalam konteks tekanan (Giancoli,

2014).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 24: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

13

Pada ujung pipa udara terbuka, molekul–molekul udara secara penuh

mempunyai kebebasan untuk bergerak. Gelombang yang dipantulkan oleh

ujung terbuka terhadap udara mendekati sefase dengan gelombang datang jika

diameter tabung relatif lebih kecil terhadap panjang gelombang bunyi.

Akibatnya, ujung yang terbuka terhadap kolom udara mendekati bentuk

puncak/perut dan terjadi tekanan yang minimum. Pada pipa organa dengan

ujung tertutup, identik dengan gelombang transversal pada tali yang terikat

dimana pada ujung yang tertutup gelombang pantul mengalami perubahan

fase sebesar 180o terhadap gelombang datang. Sehingga, pada ujung tertutup

terjadi simpul dan berkaitan dengan titik maksimum terhadap tekanan. Pipa

organa dibedakan menjadi dua, yaitu pipa organa terbuka dan pipa organa

tertutup (Halliday, 1987).

Surya (2010) dalam bukunya mengatakan bahwa bunyi dapat terjadi

karena adanya sumber bunyi yang bergetar, telinga atau penerima yang baik,

dan medium yang merambatkan bunyi. Ketika dua buah benda diletakkan

berdekatan, saat benda 1 digetarkan maka benda 2 juga ikut bergetar. Gejala

ikut bergetarnya suatu benda akibat getaran dari benda lain disebut resonansi.

Resonansi dapat terjadi jika kedua benda mempunyai frekuensi dasar atau

frekuensi alamiah yang sama. Resonansi juga dapat terjadi pada kolom–

kolom udara (tabung kolom udara). Ketika suatu sumber bunyi diletakkan

dekat kolom udara, udara dalam kolom tersebut akan ikut bergetar jika

frekuensi sumber bunyi itu sama dengan frekuensi alamiah getaran kolom

udara. Resonansi kolom udara ini ditandai dengan lebih kerasnya bunyi yang

terdengar.

Gambar 2.2. Pipa organa tertutup

P S 𝑙

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 25: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

14

Keadaan resonansi udara pada pipa organa tertutup terjadi bila panjang

kolom udara memenuhi:

𝑙𝑛 + 𝑘 =2𝑛+1

4𝜆 (2.9)

Keterangan:

𝑙 : Panjang kolom udara dalam tabung kolom udara

𝑛 : 0, 1, 2, 3 ......

𝜆 : Panjang gelombang bunyi

𝑘 : Faktor koreksi

Gambar 2.3. Nada dasar pada pipa organa tertutup

Jika sepanjang pipa organa seperti pada gambar di atas terbentuk 14⁄

gelombang, maka nada yang dihasilkan disebut nada dasar. Untuk nada dasar

pada pipa organa tertutup, resonansi terjadi bila:

𝑙0 + 𝑘 =1

4𝜆 (2.10)

dengan 𝑙0 adalah panjang tabung resonansi saat terjadi peristiwa resonansi

pertama. Untuk resonansi pertama, panjang gelombang bunyi dapat

ditentukan dari persamaan (2.10) sehingga diperoleh:

𝜆 = 4 (𝑙0 + 𝑘) (2.11)

Menurut teori dalam artikel D. Amrani (2013), ditemukan bahwa faktor

koreksi 𝑘 sama dengan 0,4d, dimana d merupakan diameter dalam tabung

kolom udara. Oleh karena itu, nilai panjang gelombang bunyi pada persamaan

(2.11) dapat dirumuskan menjadi:

𝜆 = 4 (𝑙0 + 0,4𝑑) (2.12)

S

l

P

𝑙0

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 26: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

15

Nilai panjang gelombang bunyi pada persamaan (2.12) dapat disubstitusikan

pada persamaan (2.6), maka nilai laju gelombang bunyi atau kecepatan bunyi

di udara adalah:

𝑣 = 4𝑓 (𝑙0 + 0,4𝑑) (2.13)

dimana 𝑓 adalah nilai frekuensi dasar atau frekuensi alamiah bunyi.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 27: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

16

BAB 3

METODE PENELITIAN

3.1 TEMPAT DAN WAKTU PENELITIAN

Penelitian ini termasuk dalam jenis penelitian ekperimental yang

dilaksanakan di ruang penelitian Laboratorium Fisika, Universitas Sanata

Dharma, Yogyakarta.

3.2 TAHAPAN PENELITIAN

Penelitian ini bertujuan untuk menentukan kecepatan bunyi di udara pada

suhu kamar menggunakan sensor tekanan dan sensor bunyi serta menyajikan

dan membandingkan pengukuran kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar

menggunakan sensor tekanan dan sensor bunyi dengan kecepatan bunyi di

udara pada suhu kamar yang diperoleh dari persamaan (2.8). Tujuan

penelitian ini dicapai dengan melakukan eksperimen yang terbagi menjadi

tiga tahap, yaitu: tahap pertama persiapan alat dan bahan, tahap kedua yaitu

prosedur dan pengambilan data, dan tahap ketiga yaitu analisis data. Tahap

pertama persiapan alat dan bahan dijadikan sebagai tes pendahuluan yang

dilakukan untuk menentukan kondisi optimal dari panjang percobaan,

sensitivitas alat dan laju sampel sensor.

3.2.1 PERSIAPAN ALAT DAN BAHAN

Serangkaian alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini

terdiri dari beberapa komponen beserta fungsinya sebagai berikut :

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 28: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

17

1. Tabung suntik

Tabung suntik yang digunakan berbeda–beda baik untuk variasi

panjang dan diameter dalam tabung suntiknya. Bagian tabung suntik

yang digunakan adalah plunger dan tabung suntikan. Plunger

digerakan keluar sepenuhnya secara cepat dan sekuat mungkin dari

tabung suntikan. Oleh karena itu, plunger berfungsi sebagai pemberi

getaran dan tabung suntikan berfungsi sebagai tabung kolom udara.

Tabung suntik yang digunakan seperti pada gambar 3.1.

Gambar 3.1. Tabung suntik

2. Komputer

Komputer digunakan untuk menampilkan, menyimpan, dan

menganalisis data hasil penelitian. Di dalam komputer diinstal

aplikasi logger pro. Komputer menghubungkan aplikasi logger pro

yang telah diinstal dengan perangkat luar labpro. Komputer

menyimpan dan menganalisis data hasil penelitian dengan bantuan

grafik yang diperoleh dalam eksperimen untuk memperoleh nilai

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 29: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

18

frekuensi dasar kolom udara yang akan digunakan dalam menghitung

nilai kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar.

3. Sensor tekanan

Sensor tekanan berfungsi untuk mendeteksi dan merekam variasi

perubahan tekanan gas setiap waktu tertentu yang terjadi dalam

tabung kolom udara ketika plunger pada tabung suntik digerakan

keluar sepenuhnya secara cepat dan sekuat mungkin dari tabung

suntikan. Sensor tekanan yang digunakan seperti pada gambar 3.2.

Gambar 3.2. Sensor tekanan

4. Sensor bunyi

Sensor bunyi berfungsi untuk mendeteksi dan merekam variasi

level bunyi yang terdengar ketika plunger pada tabung suntik

digerakan keluar sepenuhnya secara cepat dan sekuat mungkin dari

tabung suntikan. Sensor bunyi yang digunakan seperti pada gambar

3.3.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 30: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

19

Gambar 3.3. Sensor bunyi

5. Labpro

Labpro digunakan sebagai interface untuk menghubungkan

komputer dengan sensor tekanan dan sensor bunyi. Labpro

mentransfer data pengukuran sehingga dapat muncul dalam aplikasi

logger pro yang ada di komputer. Labpro yang digunakan seperti pada

gambar 3.4.

Gambar 3.4. Labpro

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 31: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

20

6. Fast Fourier Transform (FFT)

FFT merupakan suatu algoritma untuk menghitung transformasi

Fourier diskrit dengan cepat dan lebih efisien. Dalam penelitian ini,

FFT digunakan untuk menganalisis frekuensi dasar dari pengukuran

kecepatan bunyi di udara yang menggunakan sensor bunyi. Frekuensi

dasar digunakan untuk menentukan kecepatan bunyi di udara dalam

tabung suntik. FFT digunakan untuk mempermudah dan mempercepat

peneliti untuk mengetahui frekuensi dasar tanpa memerlukan waktu

yang lama dan tanpa menggunakan proses yang sulit.

7. Jangka sorong

Dua komponen yang juga penting untuk perhitungan kecepatan

bunyi di udara adalah panjang tabung kolom udara dan diameter

bagian dalam tabung suntik. Jangka sorong digunakan untuk

mengukur panjang tabung kolom udara dan diameter dalam tabung

suntik. Jangka sorong memiliki ketelitian yang lebih daripada

penggaris (alat pengukur panjang lainnya) yaitu sebesar 0,005 cm.

Jangka sorong dilengkapi dengan dua jenis skala pengukuran yaitu

skala utama dan skala nonius. Jangka sorong yang digunakan seperti

pada gambar 3.5 berikut.

Gambar 3.5. Jangka sorong

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 32: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

21

8. Statip

Statip digunakan sebagai penyangga sensor bunyi. Sensor bunyi

ditempatkan pada statip agar mengurangi dan meminimalisir resiko

adanya gangguan yang akan mempengaruhi hasil pengukuran, yaitu

perubahan posisi alat selama eksperimen berlangsung. Statip yang

digunakan seperti pada gambar 3.6.

Gambar 3.6. Statip

3.2.2 PROSEDUR DAN PENGAMBILAN DATA

1. Alat yang digunakan dalam penelitian dirangkai dalam satu rangkaian

yang terdiri dari tabung suntik, sensor tekanan, sensor bunyi, labpro,

statip dan komputer. Rangkaian alat yang digunakan pada penelitian

seperti pada gambar 3.7 berikut

Gambar 3.7. Rangkaian alat

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 33: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

22

Keterangan:

A: Komputer D: Tabung Suntik

B: Labpro E: Sensor Bunyi

C: Sensor Tekanan F: Statip

Sensor tekanan dipasang pada ujung tabung suntik. Sensor tekanan

dan sensor bunyi masing–masing dihubungkan dengan labpro. Labpro

dihubungkan dengan komputer. Sensor tekanan gas ditancapkan

secara hermatis ke ujung tabung suntik, sedangkan sensor bunyi

ditempatkan pada statip. Hermatis artinya tidak ada udara yang masuk

(kedap udara).

2. Pada komputer dibuka aplikasi software logger pro, kemudian

mengklik menu open – Physics with Vernier – 34 Tones Vowels

Telephone sehingga akan muncul tampilan seperti pada gambar 3.8.

Gambar 3.8. Tampilan aplikasi software logger pro

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 34: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

23

Tampilan aplikasi logger pro pada gambar 3.8 menunjukkan

komputer telah terhubung dengan sensor tekanan dan sensor bunyi.

Dalam gambar 3.8 terdapat dua grafik yaitu grafik hubungan tekanan

offset terhadap waktu dan grafik FFT yaitu grafik hubungan

amplitudo terhadap frekuensi.

3. Pada Software logger pro, waktu pengambilan data yang digunakan

dan jumlah sampel diatur dengan mengklik icon data collection

sehingga muncul tampilan seperti pada gambar 3.9.

Gambar 3.9. Tampilan kolom untuk mengatur waktu pengambilan data dan jumlah

sampel

4. Bagian tabung suntik yang digunakan adalah bagian plunger dan

tabung suntikan. Plunger sebagai penggetar dan tabung suntikan

sebagai kolom udara. Diukur panjang tabung kolom udara (𝑙0) dan

diameter dalam tabung suntikan (𝑑) dengan menggunakan jangka

sorong.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 35: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

24

Gambar 3.10. Pengukuran panjang tabung kolom udara dengan menggunakan jangka

sorong

Gambar 3.11. Pengukuran diameter dalam tabung kolom udara dengan menggunakan

jangka sorong

Ada beberapa tabung suntik yang digunakan dalam penelitian ini

untuk variasi panjang dan diameter dalam tabung suntik. Setiap

tabung suntik diukur panjang kolom udara (𝑙0) dan diameter dalam

tabung (𝑑). Panjang kolom udara sama dengan panjang tabung suntik.

Dari beberapa buah tabung suntik dengan diameter sama yang telah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 36: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

25

disediakan, panjang tabung suntik sebagai panjang kolom udara

divariasi dengan dengan memperpendek panjang tabung suntik

dengan cara dipotong menggunakan gunting. Disediakan pula

beberapa tabung suntik dengan diameter yang berbeda–beda,

kemudian panjang kolom udara beberapa tabung suntik ini dipotong

dengan ukuran yang sama. Hasil pengukuran panjang kolom udara

(𝑙0) dan diameter dalam tabung (𝑑) dicatat dalam tabel hasil

pengukuran masing–masing variabel.

5. Dicatat suhu udara ruangan saat pengambilan data penelitian

berlangsung.

6. Nilai panjang tabung kolom udara (𝑙0) dan diameter dalam tabung (𝑑)

yang telah diperoleh dalam pengukuran digunakan untuk menghitung

nilai panjang gelombang (𝜆) untuk masing–masing panjang kolom

udara dan diameter dalam tabung suntik. Nilai panjang gelombang (𝜆)

diperoleh dengan perhitungan menggunakan persamaan (2.12). Nilai

panjang gelombang bunyi dicari menggunakan dua cara. Pertama;

mencari nilai panjang gelombang bunyi dengan panjang kolom udara

divariasi (variabel bebas) sedangkan diameter dalam tabung dibuat

tetap (variabel kontrol). Kedua; mencari nilai panjang gelombang

bunyi dengan diameter dalam tabung divariasi (variabel bebas)

sedangkan panjang kolom udara dibuat tetap (variabel kontrol). Nilai

panjang gelombang bunyi dengan panjang kolom udara divariasi

(variabel bebas) sedangkan diameter dalam tabung dibuat tetap

(variabel kontrol) yang diperoleh dimasukkan dalam tabel berikut.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 37: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

26

Tabel Hubungan panjang gelombang bunyi (𝝀) terhadap panjang kolom udara

(𝒍𝟎)

𝑑 = ............. m

Suhu udara (T) = ............ ℃

Nilai panjang gelombang bunyi dengan diameter dalam tabung

divariasi (variabel bebas) sedangkan panjang kolom udara dibuat tetap

(variabel kontrol) yang diperoleh dimasukkan dalam tabel seperti

berikut.

Tabel Hubungan panjang gelombang bunyi (𝝀) terhadap diameter dalam

tabung (𝒅)

𝑙0 = ........... m

Suhu udara (T) = .......... ℃

a. Sensor Tekanan

1. Plunger pada tabung suntik digerakkan keluar sepenuhnya secara

cepat dan sekuat mungkin dari tabung suntikan setelah mengklik

icon collect. Gerakan keluar plunger sepenuhnya secara cepat dan

sekuat mungkin dari tabung suntikan menghasilkan adanya

perubahan tekanan gas setiap waktu tertentu di dalam tabung

kolom udara dan bunyi dengungan. Perubahan tekanan gas terjadi

karena udara di dalam kolom udara mendapat tekanan yang

No. Panjang kolom udara

(m)

Panjang gelombang bunyi

(m)

1.

2.

dst.

No. Diameter dalam tabung

(m)

Panjang gelombang bunyi

(m)

1.

2.

dst.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 38: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

27

bervariasi dari plunger yang digerakan keluar sepenuhnya secara

cepat dan sekuat mungkin dari tabung suntikan. Perubahan tekanan

terjadi secara periodik terhadap waktu. Sensor tekanan akan

mendeteksi dan merekam tekanan gas yang berubah–ubah setiap

waktu tertentu dalam tabung kolom udara. Langkah ini dilakukan

berulang kali untuk satu panjang kolom udara dan diameter dalam

tabung suntik yang digunakan. Langkah ini juga dilakukan

berulang kali untuk masing–masing panjang kolom udara dan

diameter dalam tabung suntik yang digunakan.

2. Labpro mentransfer data pengukuran dari sensor tekanan dan

sensor bunyi sehingga dapat muncul dalam aplikasi logger pro

yang ada di komputer. Data pengukuran dari sensor tekanan

diperoleh dalam bentuk grafik hubungan tekanan offset terhadap

waktu. Grafik data pengukuran dari sensor tekanan untuk setiap

panjang kolom udara (𝑙0) dan diameter dalam tabung suntik

dianalisis untuk menghitung frekuensi dasar atau frekuensi alamiah

(𝑓). Untuk grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu, nilai

frekuensi dasar (𝑓) ditentukan dari interval waktu antara puncak

pertama ke puncak ke n yang mewakili osilasi periodik karena

adanya variasi tekanan.

3. Nilai frekuensi dasar (𝑓) dan panjang gelombang (𝜆) yang telah

diperoleh untuk setiap panjang kolom udara (𝑙0) dan diameter

dalam tabung suntik dimasukkan pada tabel hubungan frekuensi

dasar terhadap panjang gelombang bunyi.

Tabel Hubungan frekuensi dasar terhadap panjang gelombang bunyi.

Suhu udara (T) = .......... ℃

No. 𝜆 (m) 1𝜆⁄ (m-1) 𝑓 (Hz)

1.

Dst.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 39: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

28

4. Tabel hubungan frekuensi dasar terhadap panjang gelombang bunyi

kemudian dibuat ke dalam bentuk grafik hubungan 𝑓 (Hz) terhadap

1𝜆⁄ (m-1) untuk mencari nilai kecepatan bunyi di udara (𝑣) pada

suhu kamar menggunakan aplikasi logger pro seperti berikut.

Gambar 3.12 Contoh grafik hubungan 𝑓 (Hz) terhadap 1 𝜆⁄ (m-1)

Kemudian fit dengan persamaan garis f = mx. m merupakan

gradien garis dan x menunjukkan variabel yang berada di sumbu x.

𝑣 = 𝜆𝑓

𝑓 = 𝑣

𝜆

𝑓 = 𝑣 1

𝜆

Karena 1

𝜆 adalah variabel di sumbu x, maka nilai kecepatan bunyi

di udara pada suhu kamar 𝑣 sama dengan nilai gradien m (𝑣 = 𝑚).

5. Dengan data suhu udara T yang dicatat selama proses pengambilan

data penelitian, dihitung pula nilai kecepatan bunyi di udara 𝑣 pada

suhu T menggunakan persamaan (2.8). Nilai kecepatan bunyi di

udara 𝑣 pada suhu T yang diperoleh ini dibandingkan dengan nilai

kecepatan bunyi di udara 𝑣 yang diperoleh menggunakan sensor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 40: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

29

tekanan. Hal ini digunakan untuk menghitung dan mengetahui

seberapa besar perbandingannya melalui presentase kesalahan

dalam penelitian yang dilakukan dengan menggunakan persamaan :

𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 =𝐻𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑟𝑒𝑟𝑎𝑡𝑎−𝐻𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑠𝑒ℎ𝑎𝑟𝑢𝑠𝑛𝑦𝑎

𝐻𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑠𝑒ℎ𝑎𝑟𝑢𝑠𝑛𝑦𝑎× 100% (3.1)

dimana harga rerata disini adalah nilai kecepatan bunyi di udara 𝑣

yang diperoleh dari grafik dan harga seharusnya adalah nilai

kecepatan bunyi di udara 𝑣 pada suhu T menggunakan persamaan

(2.8).

6. Nilai kecepatan bunyi di udara 𝑣 pada suhu kamar beserta

persentase kesalahan yang diperoleh menggunakan sensor tekanan

juga dibandingkan dengan nilai kecepatan bunyi di udara 𝑣 pada

suhu kamar beserta persentase kesalahan yang diperoleh

menggunakan sensor bunyi untuk mengetahui data hasil

pengukuran mana yang lebih baik dan akurat dalam pengukuran

kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar ini.

b. Sensor Bunyi

1. Plunger pada tabung suntik digerakkan keluar sepenuhnya secara

cepat dan sekuat mungkin dari tabung suntikan setelah mengklik

icon collect. Gerakan keluar plunger sepenuhnya secara cepat dan

sekuat mungkin dari tabung suntikan menghasilkan adanya

perubahan tekanan gas setiap waktu tertentu di dalam tabung

kolom udara dan bunyi dengungan. Bunyi dengungan yang

terdengar ketika plunger digerakkan keluar sepenuhnya dari tabung

suntikan terjadi karena adanya peristiwa resonansi dalam tabung

kolom udara tersebut. Peristiwa resonansi yang terjadi ini

mengikuti keadaan dimana frekuensi ditentukan oleh benda yang

ikur bergetar yaitu frekuensi kolom udara. Frekuensi dari penggetar

yaitu frekuensi plunger diatur agar sama dengan frekuensi kolom

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 41: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

30

udara yang bergetar. Panjang kolom udara telah ditentukan berapa

panjangnya sehingga diatur frekuensi plunger untuk dapat

berdengung paling keras. Sensor bunyi mendeteksi dan merekam

bunyi dengungan yang terdengar ketika plunger digerakkan keluar

sepenuhnya secepat dan sekuat mungkin dari tabung suntikan.

Langkah ini dilakukan berulang kali untuk satu panjang kolom

udara dan diameter dalam tabung suntik yang digunakan. Langkah

ini juga dilakukan berulang kali untuk masing–masing panjang

kolom udara dan diameter dalam tabung suntik yang digunakan.

2. Labpro mentransfer data pengukuran dari sensor tekanan dan

sensor bunyi sehingga dapat muncul dalam aplikasi logger pro

yang ada di komputer. Data pengukuran dari sensor bunyi

diperoleh dalam bentuk grafik FFT (grafik hubungan amplitudo

terhadap frekuensi). Grafik data pengukuran dari sensor bunyi

untuk setiap panjang kolom udara (𝑙0) dan diameter dalam tabung

suntik juga dianalisis untuk menghitung frekuensi dasar atau

frekuensi alamiah (𝑓). Untuk grafik FFT (grafik hubungan

amplitudo terhadap frekuensi), nilai frekuensi dasar (𝑓) yang

diperoleh adalah nilai frekuensi pada amplitudo tertinggi yang telah

tercantum pada grafik FFT.

3. Nilai frekuensi dasar (𝑓) dari sensor bunyi dan panjang gelombang

(𝜆) yang telah diperoleh untuk setiap panjang kolom udara (𝑙0) dan

diameter dalam tabung suntik juga dimasukkan pada tabel

hubungan frekuensi dasar terhadap panjang gelombang bunyi

seperti pada prosedur percobaan sensor tekanan.

4. Langkah 4 sampai langkah 6 pada prosedur percobaan yang

menggunakan sensor tekanan juga dilakukan pada sensor bunyi.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 42: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

31

3.2.3 ANALISIS DATA

Kecepatan bunyi di udara diperoleh dari hubungan panjang

gelombang bunyi dan frekuensi bunyi. Nilai panjang tabung kolom udara

(𝑙0) dan diameter dalam tabung (𝑑) yang telah diperoleh dalam

pengukuran digunakan untuk menghitung nilai panjang gelombang (𝜆)

untuk variasi panjang kolom udara saat diameter dalam tabung suntik

dibuat tetap dan nilai panjang gelombang (𝜆) untuk variasi diameter

dalam tabung suntik saat nilai panjang kolom udara dibuat tetap. Nilai

panjang gelombang (𝜆) dicari menggunakan persamaan (2.12).

Pengukuran kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar dilakukan

menggunakan sensor tekanan dan sensor bunyi. Data pengukuran dalam

bentuk grafik dari penelitian kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar

akan dianalisis untuk menghitung nilai frekuensi dasar atau frekuensi

alamiah (𝑓).

Dalam aplikasi software logger pro terdapat dua buah grafik

diantaranya grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu dan grafik

FFT yaitu grafik hubungan amplitudo terhadap frekuensi. Data

pengukuran dari sensor tekanan ditampilkan dalam bentuk grafik

hubungan tekanan offset terhadap waktu. Frekuensi dasar yang diperoleh

menggunakan sensor tekanan gas akan ditentukan dari interval waktu

antara puncak pertama ke puncak ke n yang mewakili osilasi periodik

karena adanya variasi tekanan. Kemudian dicari nilai periode dan

frekuensi dasar bunyi. Periode disini merupakan hasil perbandingan

jumlah interval waktu antara puncak pertama ke puncak ke n dengan

jumlah puncak gelombang. Sedangkan frekuensi dasar bunyi sama

dengan satu per periode bunyi.

Data pengukuran dari sensor bunyi ditampilkan dalam bentuk grafik

FFT. Grafik ini tidak dianalisis lagi karena grafik FFT langsung

menunjukkan dan mencantumkan nilai frekuensi dasar yang dicari. Dari

nilai frekuensi yang tercantum dalam grafik FFT tersebut dicari nilai

tengahnya. Dari grafik FFT, nilai frekuensi dasar yang diperoleh adalah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 43: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

32

nilai frekuensi pada amplitudo tertinggi. Amplitudo merupakan tinggi

rendahnya bunyi (level suara). Amplitudo tertinggi menunjukkan bunyi

paling tinggi yang terdengar akibat adanya peristiwa resonansi. Nilai

panjang gelombang bunyi dan nilai frekuensi dasar akan digunakan untuk

membuat grafik hubungan 𝑓 (Hz) terhadap 1𝜆⁄ (m-1). Sedangkan grafik

hubungan 𝑓 (Hz) terhadap 1𝜆⁄ (m-1) dianalisis untuk menghitung nilai

kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar. Dari grafik tersebut, nilai

kecepatan bunyi di udara sama dengan nilai gradien garis m. Nilai

kecepatan bunyi di udara 𝑣 yang diperoleh menggunakan sensor tekanan

dan sensor bunyi dibandingkan dengan nilai kecepatan bunyi di udara 𝑣

pada suhu T dari persamaan (2.8). Hal ini digunakan untuk menghitung

dan mengetahui seberapa besar perbandingannya melalui nilai presentase

kesalahan.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 44: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

33

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 HASIL PENELITIAN

Penelitian ini dilakukan dengan tujuan untuk menentukan kecepatan bunyi

di udara pada suhu kamar menggunakan sensor tekanan dan sensor bunyi, serta

menyajikan dan membandingkan pengukuran kecepatan bunyi di udara pada suhu

kamar menggunakan sensor tekanan dan sensor bunyi dengan kecepatan bunyi di

udara pada suhu kamar yang diperoleh dari persamaan. Nilai kecepatan bunyi di

udara pada suhu kamar ditentukan melalui hubungan antara panjang gelombang

bunyi dan frekuensi seperti yang dijelaskan pada bab 2. Oleh karena itu dalam

penelitian ini perlu dicari terlebih dahulu nilai panjang gelombang dan frekuensi

bunyinya agar dapat memperoleh nilai kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar.

Nilai panjang gelombang bunyi dicari menggunakan dua cara. Cara pertama

yang dilakukan adalah mencari nilai panjang gelombang bunyi dengan panjang

kolom udara (𝑙0) divariasi (sebagai variabel bebas) sedangkan diameter dalam

tabung (𝑑) dibuat tetap (sebagai variabel kontrol). Selanjutnya cara kedua yang

dilakukan adalah mencari nilai panjang gelombang bunyi dengan diameter dalam

tabung (𝑑) divariasi (sebagai variabel bebas) sedangkan panjang kolom udara (𝑙0)

dibuat tetap (sebagai variabel kontrol). Panjang kolom udara dan diameter dalam

tabung diukur menggunakan jangka sorong. Panjang kolom udara sama dengan

panjang tabung suntik. Hasil pengukuran panjang kolom udara dan diameter

dalam tabung yang digunakan ditampilkan pada masing–masing tabel berikut.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 45: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

34

Tabel 4.1. Hasil pengukuran panjang kolom udara tabung suntik

Tabel 4.2. Hasil pengukuran diameter dalam tabung suntik

4.1.1 Variasi Panjang Kolom Udara

Setelah mengukur panjang kolom udara dan diameter dalam tabung,

selanjutnya dicari nilai panjang gelombang bunyi dengan panjang kolom

udara (𝑙0) divariasi (sebagai variabel bebas) sedangkan diameter dalam

tabung (𝑑) dibuat tetap (sebagai variabel kontrol) dengan menggunakan

persamaan 𝜆 = 4 (𝑙0 + 0,4𝑑). Pada cara pertama ini, diameter dalam

tabung 𝑑 yang digunakan adalah 0,0195 m dan dibuat tetap sebagai

variabel kontrol. Dengan data panjang kolom udara yang telah diperoleh

seperti pada tabel 4.1 maka dicari panjang gelombang bunyi (𝜆) sebagai

berikut:

Untuk panjang kolom udara 0,05335 m, maka panjang gelombang

bunyi:

𝜆 = 4 (𝑙0 + 0,4𝑑)

𝜆 = 4 (0,05335 + 0,4 . 0,0195)

No. Panjang kolom udara

(m)

1. 0,05335

2. 0,0631

3. 0,07335

4. 0,0841

5. 0,0979

No. Diameter dalam tabung

(m)

1. 0,0043

2. 0,0087

3. 0,01265

4. 0,01555

5. 0,0195

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 46: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

35

𝜆 = 4 (0,05335 + 0,0078)

𝜆 = 4 (0,06115)

𝜆 = 0,2446 m

𝜆 = 0,245 m

Dengan cara yang sama, dicari pula panjang gelombang bunyi (𝜆) untuk

setiap panjang kolom udara yang lainnya. Hasil perhitungan panjang

gelombang bunyi dengan panjang kolom udara divariasi sedangkan

diameter dalam tabung dibuat tetap (variabel kontrol) ditampilkan dalam

tabel 4.3 berikut.

Tabel 4.3. Hubungan panjang gelombang bunyi (𝝀) terhadap panjang kolom udara

(𝒍𝟎) 𝑑 = 0,0195 m

Suhu udara (T) = 31 ℃

Nilai frekuensi dasar bunyi (𝑓) dicari dengan menganalisis data

penelitian dalam bentuk grafik baik grafik dari sensor tekanan maupun

grafik dari sensor bunyi. Grafik yang diperoleh dari pengukuran kecepatan

bunyi di udara pada suhu kamar menggunakan sensor tekanan dan sensor

bunyi antara lain grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu dan

grafik FFT yaitu grafik hubungan amplitudo terhadap frekuensi. Untuk

grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu, nilai frekuensi dasar bunyi

(𝑓) diperoleh dengan menentukan interval waktu antara puncak pertama ke

puncak ke n. Kemudian dicari nilai periode untuk dapat memperoleh nilai

frekuensinya. Untuk grafik FFT yaitu grafik hubungan amplitudo terhadap

No. Panjang kolom udara

(m)

Panjang gelombang bunyi

(m)

1. 0,05335 0,245

2. 0,0631 0,284

3. 0,07335 0,325

4. 0,0841 0,368

5. 0,0979 0,423

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 47: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

36

frekuensi, nilai frekuensi dasar bunyi (𝑓) telah disediakan dalam grafik.

Nilai frekuensi pada grafik FFT dihitung untuk mencari nilai tengahnya.

Nilai frekuensi dasar bunyi (𝑓) yang diperoleh adalah nilai frekuensi bunyi

pada amplitudo tertinggi.

1. Untuk panjang kolom udara 0,05335 m

Grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu yang diperoleh

untuk panjang kolom udara 0,05335 m yaitu:

Gambar 4.1. Grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu untuk panjang kolom

udara 0,05335 m

Gambar 4.2. Grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu untuk panjang kolom

udara 0,05335 m setelah diblok dan fit

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 48: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

37

Grafik dari gambar 4.1 diblok untuk mengetahui jumlah interval

waktu dari puncak pertama ke puncak ke n dan kemudian fit

mengikuti persamaan sinusoidal untuk menentukan jumlah puncak

gelombang yang telah diblok seperti pada gambar 4.2. Dari gambar

4.2 diperoleh nilai frekuensi dasar yaitu:

Jumlah interval waktu dari puncak 1 ke puncak 16 (∆𝑡) adalah

0,01064 sekon.

𝑇 =∆𝑡

𝑛=

0,01064 sekon

16= 0,000665 sekon

𝑓 =1

𝑇=

1

0,000665 sekon= 1.503,76 Hz

Grafik FFT yang diperoleh untuk panjang kolom udara 0,05335 m

yaitu:

Gambar 4.3. Grafik FFT (grafik hubungan amplitudo terhadap frekuensi) untuk

panjang kolom udara 0,05335 m

Dari gambar 4.3, nilai frekuensi dasar dihitung untuk mencari nilai

tengahnya sehingga diperoleh yaitu:

𝑓 =1.510,01 + 1.511,23

2=

3.021,24

2= 1.510,62 Hz

2. Untuk panjang kolom udara 0,0631 m

Grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu yang diperoleh

untuk panjang kolom udara 0,0631 m yaitu:

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 49: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

38

Gambar 4.4. Grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu untuk panjang kolom

udara 0,0631 m

Gambar 4.5. Grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu untuk panjang kolom

udara 0,0631 m setelah diblok dan fit

Grafik dari gambar 4.4 diblok untuk mengetahui jumlah interval

waktu dari puncak pertama ke puncak ke n dan kemudian fit

mengikuti persamaan sinusoidal untuk menentukan jumlah puncak

gelombang yang telah diblok seperti pada gambar 4.5. Dari gambar

4.5 diperoleh nilai frekuensi dasar yaitu:

Jumlah interval waktu dari puncak 1 ke puncak 15 (∆𝑡) adalah

0,01148 sekon.

𝑇 =∆𝑡

𝑛=

0,01148 sekon

15= 0,000765333 sekon

𝑓 =1

𝑇=

1

0,000765333 sekon= 1.306,62 Hz

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 50: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

39

Grafik FFT yang diperoleh untuk panjang kolom udara 0,0631 m

yaitu:

Gambar 4.6. Grafik FFT (grafik hubungan amplitudo terhadap frekuensi) untuk

panjang kolom udara 0,0631 m

Dari gambar 4.6, nilai frekuensi dasar dihitung untuk mencari nilai

tengahnya sehingga diperoleh yaitu:

𝑓 =1.318,36 + 1.319,58

2=

2.637,94

2= 1.318,97 Hz

Grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu dan grafik FFT yaitu

grafik hubungan amplitudo terhadap frekuensi untuk semua panjang

gelombang dengan variasi panjang kolom udara yang lainnya dianalisis

dengan cara yang sama seperti di atas untuk memperoleh nilai frekuensi

dasar bunyi dari masing–masing grafik tersebut. Hasil perhitungan

frekuensi dasar bunyi untuk semua panjang gelombang dengan variasi

panjang kolom udara dari grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu

dan grafik FFT ditampilkan seperti pada tabel 4.4 berikut.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 51: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

40

Tabel 4.4. Hasil perhitungan frekuensi dasar bunyi untuk semua panjang

gelombang dengan variasi panjang kolom udara

𝑑 = 0,0195 m

Suhu udara (T) = 31 ℃

No. 𝑙0 (m) 𝜆 (m)

𝑓 dari grafik hubungan

tekanan offset terhadap

waktu

(Hz)

𝑓 dari grafik

FFT

(Hz)

1. 0,05335 0,245 1.503,76 1.510,62

2. 0,0631 0,284 1.306,62 1.318,97

3. 0,07335 0,325 1.160,86 1.159,06

4. 0,0841 0,368 1.025,92 1.021,12

5. 0,0979 0,423 894,99 889,28

Dari data tabel 4.4 dapat dilihat bahwa nilai panjang kolom udara

mempengaruhi nilai frekuensi dasar bunyi. Dimana semakin panjang

kolom udara maka semakin kecil frekuensi dasar bunyi. Atau sebaliknya

semakin pendek kolom udara maka semakin besar frekuensi dasar

bunyinya. Selain itu, semakin besar panjang gelombang bunyi maka

frekuensi dasar bunyi semakin kecil. Namun sebaliknya semakin kecil

panjang gelombang bunyi maka semakin besar frekuensi dasar bunyinya.

Dicari pula nilai kecepatan bunyi di udara (𝑣) pada suhu 31 ℃

menggunakan persamaan:

𝑣𝑡 = 𝑣0√1 +𝑡

273

𝑣𝑡 = 331 m/s√1 +31

273

𝑣𝑡 = 349,29 m/s

Nilai kecepatan bunyi di udara pada suhu 31 ℃ ini digunakan untuk

mencari persentase kesalahan dengan nilai kecepatan bunyi di udara pada

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 52: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

41

suhu kamar yang diperoleh menggunakan sensor tekanan dan sensor

bunyi. Nilai panjang gelombang bunyi dan frekuensi dasar yang telah

diperoleh dimasukkan ke dalam tabel hubungan frekuensi terhadap

panjang gelombang bunyi.

Tabel 4.5. Hubungan frekuensi dasar terhadap panjang gelombang bunyi dari

grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu untuk variasi panjang kolom udara

𝑑 = 0,0195 m

Suhu udara (T) = 31 ℃

No. 𝜆 (m) 1𝜆⁄ (m-1) 𝑓 (Hz)

1. 0,245 4,082 1.503,76

2. 0,284 3,521 1.306,62

3. 0,325 3,077 1.160,86

4. 0,368 2,717 1.025,92

5. 0,423 2,364 894,99

Dari data pada tabel 4.5, dibuatlah grafik hubungan 𝑓 (Hz) terhadap 1𝜆⁄

(m-1) untuk mencari nilai kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar.

Gambar 4.7. Grafik hubungan 𝑓 (Hz) terhadap 1 𝜆⁄ (m-1) untuk variasi panjang kolom

udara dari sensor tekanan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 53: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

42

𝑣 = 𝜆𝑓

𝑓 = 𝑣

𝜆

𝑓 = 𝑣 1

𝜆

maka;

𝑣 = 𝑚

Dari gambar 4.7 diperoleh nilai kecepatan bunyi di udara 𝑣 pada suhu

kamar sebesar 373,1 ± 2,1 m/s.

Persentase kesalahan:

𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 =𝐻𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑟𝑒𝑟𝑎𝑡𝑎 − 𝐻𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑠𝑒ℎ𝑎𝑟𝑢𝑠𝑛𝑦𝑎

𝐻𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑠𝑒ℎ𝑎𝑟𝑢𝑠𝑛𝑦𝑎× 100%

𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 =373,1 − 349,29

349,29× 100%

𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 = 6,82 %

Tabel 4.6. Hubungan frekuensi dasar terhadap panjang gelombang bunyi dari

grafik FFT untuk variasi panjang kolom udara

𝑑 = 0,0195 m

Suhu udara (T) = 31 ℃

No. 𝜆 (m) 1𝜆⁄ (m-1) 𝑓 (Hz)

1. 0,245 4,082 1.510,62

2. 0,284 3,521 1.318,97

3. 0,325 3,077 1.159,06

4. 0,368 2,717 1.021,12

5. 0,423 2,364 889,28

Dari data pada tabel 4.6, dibuatlah grafik hubungan 𝑓 (Hz) terhadap 1𝜆⁄

(m-1) untuk mencari nilai kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 54: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

43

Gambar 4.8. Grafik hubungan 𝑓 (Hz) terhadap 1 𝜆⁄ (m-1) untuk variasi panjang kolom

udara dari sensor bunyi

Dengan cara yang sama, dari gambar 4.8 diperoleh nilai kecepatan bunyi

di udara 𝑣 pada suhu kamar sebesar 373,9 ± 1,4 m/s dengan persentase

kesalahan sebesar 7,05 %.

4.1.2 Variasi Diameter Dalam Tabung

Pada variasi diameter dalam tabung ini, panjang kolom udara 𝑙0 yang

digunakan adalah 0,05335 m dan dibuat tetap sebagai variabel kontrol.

Dengan data diameter dalam tabung yang telah diperoleh seperti pada tabel

4.2 maka dicari panjang gelombang bunyi (𝜆) dengan cara yang sama

seperti pada variasi panjang kolom udara. Hasil perhitungan panjang

gelombang bunyi dengan diameter dalam tabung divariasi sedangkan

panjang kolom udara dibuat tetap (variabel kontrol) ditampilkan dalam

tabel 4.7 seperti berikut.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 55: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

44

Tabel 4.7. Hubungan panjang gelombang bunyi (𝝀) terhadap diameter dalam

tabung (𝒅)

𝑙0 = 0,05335 m

Suhu udara (T) = 31 ℃

Grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu dan grafik FFT yaitu

grafik hubungan amplitudo terhadap frekuensi untuk semua panjang

gelombang dengan variasi panjang kolom udara yang lainnya dianalisis

dengan cara yang sama seperti pada variasi panjang kolom udara untuk

memperoleh nilai frekuensi dasar bunyi dari masing–masing grafik

tersebut. Hasil perhitungan frekuensi dasar bunyi untuk semua panjang

gelombang dengan variasi panjang kolom udara dari grafik hubungan

tekanan offset terhadap waktu dan grafik FFT ditampilkan seperti pada

tabel 4.8 berikut.

No. Diameter dalam tabung

(m)

Panjang gelombang bunyi

(m)

1. 0,0043 0,220

2. 0,0087 0,227

3. 0,01265 0,234

4. 0,01555 0,238

5. 0,0195 0,245

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 56: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

45

Tabel 4.8. Hasil perhitungan frekuensi dasar bunyi untuk semua panjang

gelombang dengan variasi diameter dalam tabung

𝑙0 = 0,05335 m

Suhu udara (T) = 31 ℃

No. 𝑑 (m) 𝜆 (m)

𝑓 dari grafik

hubungan tekanan

offset terhadap waktu

(Hz)

𝑓 dari grafik FFT

(Hz)

1. 0,0043 0,220 1.629,99 1.690,06

2. 0,0087 0,227 1.654,17 1.659,55

3. 0,01265 0,234 1.635,71 1.619,26

4. 0,01555 0,238 1.587,30 1.582,64

5. 0,0195 0,245 1.521,41 1.513,06

Dari tabel hasil perhitungan frekuensi dasar bunyi untuk semua panjang

gelombang dengan variasi diameter dalam tabung di atas diperoleh bahwa

semakin besar diameter dalam tabung maka frekuensi dasar bunyi semakin

kecil. Namun sebaliknya semakin kecil diameter dalam tabung maka

semakin besar frekuensi dasar bunyinya. Selain itu, semakin besar panjang

gelombang bunyi maka frekuensi dasar bunyi semakin kecil. Namun

sebaliknya semakin kecil panjang gelombang bunyi maka semakin besar

frekuensi dasar bunyinya. Seperti pada variasi panjang kolom udara,

kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar diperoleh dengan menampilkan

tabel data seperti berikut.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 57: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

46

Tabel 4.9. Hubungan frekuensi dasar terhadap panjang gelombang bunyi dari

grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu untuk variasi diameter dalam

tabung

𝑙0 = 0,05335 m

Suhu udara (T) = 31 ℃

No. 𝜆 (m) 1𝜆⁄ (m-1) 𝑓 (Hz)

1. 0,220 4,545 1.629,99

2. 0,227 4,405 1.654,17

3. 0,234 4,274 1.635,71

4. 0,238 4,202 1.587,30

5. 0,245 4,082 1.521,41

Dari data pada tabel 4.9, dibuatlah grafik hubungan 𝑓 (Hz) terhadap 1𝜆⁄

(m-1) untuk mencari nilai kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar.

Gambar 4.9. Grafik hubungan 𝑓 (Hz) terhadap 1 𝜆⁄ (m-1) untuk variasi diameter

dalam tabung dari sensor tekanan

Dengan cara yang sama seperti pada variasi panjang kolom udara, dari

gambar 4.9 diperoleh nilai kecepatan bunyi di udara 𝑣 pada suhu kamar

sebesar 373,1 ± 4,2 m/s dengan persentase kesalahan sebesar 6,82 %.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 58: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

47

Tabel 4.10. Hubungan frekuensi dasar terhadap panjang gelombang bunyi dari

grafik FFT untuk variasi diameter dalam tabung

𝑙0 = 0,05335 m

Suhu udara (T) = 31 ℃

No. 𝜆 (m) 1𝜆⁄ (m-1) 𝑓 (Hz)

1. 0,220 4,545 1.690,06

2. 0,227 4,405 1.659,55

3. 0,234 4,274 1.619,26

4. 0,238 4,202 1.582,64

5. 0,245 4,082 1.513,06

Dari data pada tabel 4.10, dibuatlah grafik hubungan 𝑓 (Hz) terhadap 1 𝜆⁄

(m-1) untuk mencari nilai kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar.

Gambar 4.10. Grafik hubungan 𝑓 (Hz) terhadap 1 𝜆⁄ (m-1) untuk variasi diameter

dalam tabung dari sensor bunyi

Dengan cara yang sama, dari gambar 4.10 diperoleh nilai kecepatan bunyi

di udara 𝑣 pada suhu kamar sebesar 375,0 ± 1,6 m/s dengan persentase

kesalahan sebesar 7,36 %.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 59: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

48

4.2 PEMBAHASAN

Penelitian “pengukuran kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar

menggunakan sensor tekanan dan sensor bunyi” dilakukan dengan tujuan untuk

menentukan kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar menggunakan sensor

tekanan dan sensor bunyi, serta menyajikan dan membandingkan pengukuran

kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar menggunakan sensor tekanan dan

sensor bunyi dengan kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar yang diperoleh

dari persamaan. Kecepatan gelombang atau cepat rambat gelombang merupakan

kecepatan lewatnya dua puncak gelombang berturut–turut pada suatu titik

tertentu. Tipler (1998) menyatakan bahwa laju gelombang bunyi bergantung pada

sifat medium. Dalam penelitian ini, nilai kecepatan bunyi di udara pada suhu

kamar ditentukan melalui hubungan antara panjang gelombang bunyi dan

frekuensi seperti yang dijelaskan pada landasan teori. Frekuensi yang dimaksud di

sini adalah frekuensi dasar bunyi. Oleh karena itu dalam penelitian ini perlu dicari

terlebih dahulu nilai panjang gelombang dan frekuensi dasar bunyinya agar dapat

memperoleh nilai kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar.

Penelitian ini menggunakan alat sederhana yang mudah ditemukan yaitu

tabung suntik, mudah digunakan, serta memiliki harga yang murah dan

terjangkau. Selain itu, sensor yang digunakan dalam penelitian ini sudah tersedia

di laboratorium. Alat–alat ini memiliki kualitas yang baik. Sensor tekanan dan

sensor bunyi memiliki sensitivitas yang baik, cara pengoperasian alat yang mudah

dipelajari dan digunakan. Penggunaan sensor dalam penelitian kecepatan bunyi di

udara pada suhu kamar ini membuat penelitian ini dapat dilakukan dalam waktu

yang relatif lebih singkat. Pengukuran yang dilakukan dengan bantuan sensor ini

juga lebih mudah untuk memperoleh hasil yang baik.

Penelitian kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar ini dilakukan pada

ruangan yang tenang. Namun walaupun ruangan yang digunakan tenang, tetap ada

suara yang berasal dari luar ruangan yang mengganggu proses pengambilan data

penelitian. Hal ini dikarenakan sensor bunyi yang digunakan mampu merekam

bunyi dengan frekuensi yang kecil sekalipun. Bunyi sekecilpun yang terdengar

dapat mempengaruhi data pengukuran dari sensor bunyi, yang mana dalam

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 60: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

49

penelitian ini sensor bunyi digunakan untuk merekam bunyi dengungan akibat

adanya peristiwa resonansi ketika plunger digerakkan keluar secara cepat dan

sekuat mungkin dari tabung suntikan. Tabung suntik yang digunakan juga

mempengaruhi proses pengambilan data karena tabung suntik yang sering

digunakan ini lama–kelamaan akan rusak sehingga bunyi yang dihasilkan tidak

bagus. Selama penelitian ini berlangsung, sensor bunyi ditempatkan pada statip

agar posisinya tetap pada satu tempat. Saat pengambilan data, tabung suntik

digerakkan di dekat sensor bunyi. Hal ini dilakukan karena posisi atau letak alat

dan jenis alat dapat menjadi sebuah gangguan yang dapat mempengaruhi hasil

pengukuran.

Sensor tekanan digunakan untuk merekam adanya perubahan tekanan gas

setiap waktu tertentu di dalam tabung kolom udara ketika plunger digerakkan

keluar secara cepat dan sekuat mungkin dari tabung suntikan. Perubahan tekanan

gas setiap waktu tertentu di dalam kolom udara dapat diamati pada tampilan

grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu yang mewakili sensor tekanan.

Pada grafik tersebut terlihat bahwa puncak gelombang yang mulanya tinggi lama–

kelamaan semakin rendah. Perubahan puncak gelombang dari tinggi ke rendah

menunjukkan adanya perubahan tekanan gas di dalam tabung suntikan yang

semula tinggi kemudian menjadi rendah hingga sama dengan tekanan gas di luar

tabung suntikan. Saat penelitian berlangsung, suhu ruangan tempat penelitian

dicatat untuk kepentingan penelitian. Dimana kecepatan bunyi di udara

bergantung pada suhu. Penelitian ini berlangsung di dalam ruangan bersuhu 31℃.

Penelitian ini dilakukan berulang–ulang kali, diawali dengan eksperimen

pendahuluan sebanyak 3 kali untuk mempelajari cara kerja alat–alat yang

digunakan, mengecek sensitivitas alat, dan mempelajari kemungkinan adanya

gangguan yang akan mempengaruhi proses pengambilan data penelitian. Selama

pengambilan data, pada laptop dibuka aplikasi logger pro. Laptop dihubungkan

dengan labpro, dimana labpro digunakan sebagai interface untuk menghubungkan

komputer dengan sensor tekanan dan sensor bunyi. Tabung suntik dihubungkan

ke sensor tekanan secara hermatis, dimana tidak ada udara yang masuk ataupun

keluar (kedap udara). Setelah mengklik collect pada aplikasi logger pro, plunger

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 61: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

50

digerakkan keluar dari tabung suntikan secara cepat dan sekuat mungkin di dekat

sensor bunyi sehingga sensor bunyi dan sensor tekanan dapat langsung merekam.

Proses pengambilan data untuk satu buah tabung suntik dilakukan berulang kali

untuk mendapatkan hasil yang lebih baik dan akurat.

Langkah pertama yang dilakukan dalam penelitian ini adalah mencari nilai

panjang gelombang bunyi. Nilai panjang gelombang bunyi dicari menggunakan

dua cara, yang pertama untuk variasi panjang kolom udara dan yang kedua untuk

variasi diameter dalam tabung. Panjang kolom udara dan diameter dalam tabung

diukur menggunakan jangka sorong. Panjang kolom udara yang digunakan yaitu

0,05335 m, 0,0631 m, 0,07335 m, 0,0841 m, dan 0,0979 m. Sedangkan diameter

dalam tabung yang digunakan adalah 0,0043 m, 0,0087 m, 0,01265 m, 0,01555 m,

dan 0,0195 m. Untuk mencari nilai panjang gelombang bunyi dengan panjang

kolom udara divariasi, diameter dalam tabung 𝑑 yang digunakan adalah 0,0195 m.

Sedangkan untuk mencari nilai panjang gelombang bunyi dengan diameter dalam

tabung divariasi, panjang kolom udara 𝑙0 yang digunakan adalah 0,05335 m.

Setelah mencari panjang gelombang untuk masing–masing variasi panjang

kolom udara dan diameter dalam tabung, selanjutnya mencari nilai frekuensi dasar

bunyi (𝑓) dengan menganalisis data penelitian dalam bentuk grafik. Grafik yang

diperoleh dari pengukuran kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar

menggunakan sensor tekanan dan sensor bunyi antara lain grafik hubungan

tekanan offset terhadap waktu dan grafik FFT yaitu grafik hubungan amplitudo

terhadap frekuensi. Untuk panjang kolom udara 0,05335 m, pada grafik hubungan

tekanan offset terhadap waktu diperoleh jumlah interval waktu dari puncak 1 ke

puncak 16 (∆𝑡) adalah 0,01064 sekon. Diperoleh periodenya 0,000665 sekon dan

frekuensi dasarnya 1.503,76 Hz. Sedangkan dari grafik FFT diperoleh nilai

frekuensi dasar yaitu 1.510,62 Hz. Untuk panjang kolom udara 0,0631 m, pada

grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu diperoleh jumlah interval waktu

dari puncak 1 ke puncak 15 (∆𝑡) adalah 0,01148 sekon. Diperoleh nilai periode

sebesar 0,000765333 sekon dan nilai frekuensi dasar sebesar 1.306,62 Hz.

Sedangkan dari grafik FFT diperoleh nilai frekuensi dasar yaitu 1.318,97 Hz.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 62: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

51

Grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu dan grafik FFT yaitu grafik

hubungan amplitudo terhadap frekuensi untuk semua panjang gelombang baik

dengan variasi panjang kolom udara maupun variasi diameter dalam tabung

dianalisis dengan cara yang sama untuk memperoleh nilai frekuensi dasar bunyi

dari masing–masing grafik tersebut. Hasilnya menunjukkan bahwa nilai panjang

kolom udara mempengaruhi nilai frekuensi dasar bunyi. Dimana semakin panjang

kolom udara maka semakin kecil frekuensi dasar bunyi, sebaliknya semakin

pendek kolom udara maka semakin besar frekuensi dasar bunyinya. Selain itu,

semakin besar panjang gelombang bunyi maka frekuensi dasar bunyi semakin

kecil dan sebaliknya semakin kecil panjang gelombang bunyi maka semakin besar

frekuensi dasar bunyinya. Sedangkan semakin besar diameter dalam tabung maka

frekuensi dasar bunyi semakin kecil, sebaliknya semakin kecil diameter dalam

tabung maka semakin besar frekuensi dasar bunyinya. Selain itu, semakin besar

panjang gelombang bunyi maka frekuensi dasar bunyi semakin kecil dan

sebaliknya semakin kecil panjang gelombang bunyi maka semakin besar frekuensi

dasar bunyinya.

Setelah memperoleh nilai frekuensi dasar bunyi (𝑓) dari masing–masing

grafik untuk setiap nilai panjang gelombang bunyi (𝜆), maka dibuat tabel

hubungan frekuensi dasar terhadap panjang gelombang bunyi di udara pada suhu

kamar (suhu ruangan). Kemudian dicari nilai 1𝜆⁄ untuk digunakan membuat

grafik hubungan 𝑓 (Hz) terhadap 1 𝜆⁄ (m-1) untuk mencari nilai kecepatan bunyi di

udara pada suhu kamar. Nilai kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar

ditentukan melalui grafik hubungan 𝑓 (Hz) terhadap 1𝜆⁄ (m-1) agar hasil yang

diperoleh lebih akurat dan tidak memerlukan perhitungan yang banyak secara

manual. Dari grafik tersebut, nilai kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar (𝑣)

menggunakan sensor tekanan dan sensor bunyi sama dengan nilai gradien garis m.

Sebelumnya dicari pula nilai 𝑣 pada suhu 31 ℃ menggunakan persamaan (2.8)

yang terdapat pada landasan teori dan diperoleh nilainya sebesar 349,29 m/s.

Nilai kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar (𝑣) menggunakan sensor

tekanan dan sensor bunyi yang diperoleh dari grafik dibandingkan dengan nilai

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 63: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

52

kecepatan bunyi di udara (𝑣) pada suhu 31℃ menggunakan persamaan (2.8) untuk

mencari nilai persentase kesalahan. Untuk variasi panjang kolom udara, kecepatan

bunyi di udara pada suhu kamar (𝑣) dari grafik hubungan tekanan offset terhadap

waktu untuk sensor tekanan sebesar 373,1 ± 2,1 m/s dengan persentase kesalahan

sebesar 6,82 %. Sedangkan 𝑣 dari grafik FFT untuk sensor bunyi diperoleh

sebesar 373,9 ± 1,4 m/s dengan persentase kesalahan sebesar 7,05 %. Untuk

variasi diameter dalam tabung, kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar (𝑣) dari

grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu untuk sensor tekanan sebesar

373,1 ± 4,2 m/s dengan persentase kesalahan yaitu 6,82 %. Sedangkan 𝑣 dari

grafik FFT untuk sensor bunyi diperoleh sebesar 375,0 ± 1,6 m/s dengan

persentase kesalahan sebesar 7,36 %.

Hasil perbandingan yang diwakili oleh nilai persentase kesalahan

menunjukkan bahwa hasil penelitian pengukuran kecepatan bunyi di udara pada

suhu kamar dengan sensor tekanan lebih baik dari sensor bunyi. Hal ini

dikarenakan nilai persentase kesalahan dari sensor tekanan lebih kecil

dibandingkan dengan nilai persentase kesalahan dari sensor bunyi. Penelitian ini

dapat menjadi acuan tambahan untuk praktikum resonansi kolom udara

berbantuan komputer pada tingkat universitas dan perguruan tinggi. Hal ini

dikarenakan tabung suntik merupakan alat sederhana, murah dan terjangkau dapat

digunakan dalam penelitian menggunakan sensor ini. Penggunaan sensor dalam

penelitian memungkinkan kegiatan pengambilan data penelitian menjadi lebih

singkat.

Selain itu penggunaan apllikasi logger pro dan FFT dalam analisis data juga

membantu mahasiswa untuk dapat menganalisis data dalam waktu yang lebih

singkat tanpa menggunakan cara yang rumit. Mahasiswa dapat belajar

menggunakan sensor bunyi dan sensor tekanan, serta mempelajari penggunaan

aplikasi logger pro untuk mencari nilai kecepatan bunyi di udara dan FFT untuk

mengukur frekuensi dasar bunyi dalam eksperimen berbantuan komputer.

Penelitian ini juga diharapkan dapat memberikan sumbangan baik dalam bidang

fisika maupun pendidikan fisika dan dapat membantu memahami materi tentang

gelombang bunyi khususnya laju gelombang bunyi di udara. Dimana baik siswa,

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 64: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

53

mahasiswa maupun guru dapat belajar mengasah dan menambah ilmu

pengetahuan tentang pengukuran kecepatan bunyi di udara yang juga bergantung

pada suhu udara, juga cara baru yang praktis dan cepat untuk digunakan dalam

pengukuran frekuensi dasar bunyi.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 65: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

54

BAB 5

PENUTUP

5.1 KESIMPULAN

Berdasarkan hasil penelitian “pengukuran kecepatan bunyi di udara pada

suhu kamar menggunakan sensor tekanan dan sensor bunyi”, dapat disimpulkan

bahwa:

1. Sensor tekanan dan sensor bunyi mudah digunakan untuk melakukan

pengukuran kecepatan bunyi di udara secara tepat dan akurat dalam

waktu yang relatif singkat.

2. Untuk variasi panjang kolom udara, kecepatan bunyi di udara pada suhu

kamar (𝑣) dari grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu untuk

sensor tekanan sebesar 373,1 ± 2,1 m/s dengan persentase kesalahan

sebesar 6,82 %. Sedangkan 𝑣 dari grafik FFT untuk sensor bunyi yang

diperoleh sebesar 373,9 ± 1,4 m/s dengan persentase kesalahan sebesar

7,05 %. Untuk variasi diameter dalam tabung, kecepatan bunyi di udara

pada suhu kamar (𝑣) dari grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu

untuk sensor tekanan sebesar 373,1 ± 4,2 m/s dengan persentase

kesalahan yaitu 6,82 %. Sedangkan 𝑣 dari grafik FFT untuk sensor bunyi

diperoleh sebesar 375,0 ± 1,6 m/s dengan persentase kesalahan sebesar

7,36 %.

5.2 SARAN

1. Ruangan tempat penelitian yang menggunakan sensor bunyi sebaiknya

merupakan ruangan yang kedap suara.

2. Penelitian ini sangat baik untuk diterapkan pada eksperimen berbantuan

komputer di tingkat universitas karena prosedur percobaan dan peralatan

yang digunakan sederhana, tidak memerlukan biaya yang mahal, dan

tidak membutuhkan waktu yang lama.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 66: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

55

DAFTAR PUSTAKA

Amrani D. 2013. A comparative study of sound speed in air at room temperature

between a pressure sensor and a sound sensor. Physics Education, Vol 48,

Nomor 1.

Aljalal, Abdulaziz M. 2015. Sound resonance in pipes with discrete Fourier

transform. European Journal of Physics, Vol 36, Nomor 5.

Budi, Esmar. 2013. Gelombang. Bandung: PT Remaja Rosdakarya.

Giancoli, Douglas C. 2014. FISIKA: Prinsip dan Aplikasi Edisi Ketujuh. Jakarta:

Erlangga.

Halliday, D., dan Robert Resnick. 1987. FISIKA Edisi Ketiga. Jakarta: Erlangga.

Santosa, Ign. Edi. 2014. Eksperimen Berbasis Komputer. Yogyakarta: Universitas

Sanata Dharma.

Santosa, Ign. Edi dkk. 2017. Eksperimen Fisika Edisi 2. Yogyakarta:

Laboratorium Fisika Universitas Sanata Dharma.

Surya, Yohanes. 2010. Getaran dan Gelombang. Tangerang: PT Kandel.

Tipler, Paul A. 1998. FISIKA Untuk Sains dan Teknik Edisi Ketiga. Jakarta:

Erlangga.

Young, Hugh D., dan Roger A. Freedman. 2003. Fisika Universitas Edisi

Kesepuluh. Jakarta: Erlangga.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 67: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

56

LAMPIRAN

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 68: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

57

ANALISIS DATA

Paket data :

a. Paket 1: Mencari nilai panjang gelombang bunyi (𝝀)

Nilai panjang gelombang bunyi dicari menggunakan dua cara dengan

menggunakan persamaan 𝜆 = 4 (𝑙0 + 0,4𝑑).

Pertama; mencari nilai panjang gelombang bunyi dengan panjang

kolom udara divariasi (variabel bebas) sedangkan diameter dalam

tabung dibuat tetap (variabel kontrol).

1. Untuk panjang kolom udara 0,05335 m

𝜆 = 4 (𝑙0 + 0,4𝑑)

𝜆 = 4 (0,05335 + 0,4 . 0,0195)

𝜆 = 4 (0,05335 + 0,0078)

𝜆 = 4 (0,06115)

𝜆 = 0,2446 m

𝜆 = 0,245 m

2. Untuk panjang kolom udara 0,0631 m

𝜆 = 4 (𝑙0 + 0,4𝑑)

𝜆 = 4 (0,0631 + 0,4 . 0,0195)

𝜆 = 4 (0,0631 + 0,0078)

𝜆 = 4 (0,0709)

𝜆 = 0,2836 m

𝜆 = 0,284 m

3. Untuk panjang kolom udara 0,07335 m

𝜆 = 4 (𝑙0 + 0,4𝑑)

𝜆 = 4 (0,07335 + 0,4 . 0,0195)

𝜆 = 4 (0,07335 + 0,0078)

𝜆 = 4 (0,08115)

𝜆 = 0,3246 m

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 69: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

58

𝜆 = 0,325 m

4. Untuk panjang kolom udara 0,0841 m

𝜆 = 4 (𝑙0 + 0,4𝑑)

𝜆 = 4 (0,0841 + 0,4 . 0,0195)

𝜆 = 4 (0,0841 + 0,0078)

𝜆 = 4 (0,0919)

𝜆 = 0,3676 m

𝜆 = 0,368 m

5. Untuk panjang kolom udara 0,0979 m

𝜆 = 4 (𝑙0 + 0,4𝑑)

𝜆 = 4 (0,0979 + 0,4 . 0,0195)

𝜆 = 4 (0,0979 + 0,0078)

𝜆 = 4 (0,1057)

𝜆 = 0,4228 m

𝜆 = 0,423 m

Tabel 1. Hubungan panjang gelombang bunyi (𝜆) terhadap panjang kolom udara (𝑙0)

𝑑 = 0,0195 m

Suhu udara (T) = 31 ℃

Kedua; mencari nilai panjang gelombang bunyi dengan diameter dalam

tabung divariasi (variabel bebas) sedangkan panjang kolom udara

dibuat tetap (variabel kontrol).

1. Untuk diameter dalam tabung 0,0043 m

𝜆 = 4 (𝑙0 + 0,4𝑑)

No. Panjang kolom udara (m) Panjang gelombang bunyi (m)

1. 0,05335 0,245

2. 0,0631 0,284

3. 0,07335 0,325

4. 0,0841 0,368

5. 0,0979 0,423

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 70: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

59

𝜆 = 4 (0,05335 + 0,4 . 0,0043)

𝜆 = 4 (0,05335 + 0,00172)

𝜆 = 4 (0,05507)

𝜆 = 0,22028 m

𝜆 = 0,220 m

2. Untuk diameter dalam tabung 0,0087 m

𝜆 = 4 (𝑙0 + 0,4𝑑)

𝜆 = 4 (0,05335 + 0,4 . 0,0087)

𝜆 = 4 (0,05335 + 0,00348)

𝜆 = 4 (0,05683)

𝜆 = 0,22732 m

𝜆 = 0,227 m

3. Untuk diameter dalam tabung 0,01265 m

𝜆 = 4 (𝑙0 + 0,4𝑑)

𝜆 = 4 (0,05335 + 0,4 . 0,01265)

𝜆 = 4 (0,05335 + 0,00506)

𝜆 = 4 (0,05841)

𝜆 = 0,23364 m

𝜆 = 0,234 m

4. Untuk diameter dalam tabung 0,01555 m

𝜆 = 4 (𝑙0 + 0,4𝑑)

𝜆 = 4 (0,05335 + 0,4 . 0,01555)

𝜆 = 4 (0,05335 + 0,00622)

𝜆 = 4 (0,05957)

𝜆 = 0,23828 m

𝜆 = 0,238 m

5. Untuk diameter dalam tabung 0,0195 m

𝜆 = 4 (𝑙0 + 0,4𝑑)

𝜆 = 4 (0,05335 + 0,4 . 0,0195)

𝜆 = 4 (0,05335 + 0,0078)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 71: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

60

𝜆 = 4 (0,06115)

𝜆 = 0,2446 m

𝜆 = 0,245 m

Tabel 2. Hubungan panjang gelombang bunyi (𝜆) terhadap diameter dalam tabung (𝑑)

𝑙0 = 0,05335 m

Suhu udara (T) = 31 ℃

b. Paket 2: Mencari nilai frekuensi dasar bunyi (𝒇)

Grafik yang diperoleh antara lain grafik hubungan tekanan offset

terhadap waktu dan grafik FFT yaitu grafik hubungan amplitudo terhadap

frekuensi. Untuk grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu, nilai

frekuensi dasar bunyi (𝑓) diperoleh dengan menentukan interval waktu

antara puncak pertama ke puncak ke n. Untuk grafik FFT yaitu grafik

amplitudo terhadap frekuensi, nilai frekuensi dasar bunyi (𝑓) telah

disediakan dalam grafik. Nilai frekuensi dasar bunyi (𝑓) yang diperoleh

adalah nilai frekuensi bunyi pada amplitudo tertinggi.

Grafik untuk panjang gelombang bunyi dengan variasi panjang kolom

udara.

1. Untuk panjang kolom udara 0,05335 m

Grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu yang diperoleh

untuk panjang kolom udara 0,05335 m yaitu:

No. Diameter dalam tabung (m) Panjang gelombang bunyi (m)

1. 0,0043 0,220

2. 0,0087 0,227

3. 0,01265 0,234

4. 0,01555 0,238

5. 0,0195 0,245

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 72: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

61

Dari grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu di atas diperoleh

nilai frekuensi dasar yaitu:

Jumlah interval waktu dari puncak 1 ke puncak 16 (∆𝑡) adalah

0,01064 sekon.

𝑇 =∆𝑡

𝑛=

0,01064 sekon

16= 0,000665 sekon

𝑓 =1

𝑇=

1

0,000665 sekon= 1.503,76 Hz

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 73: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

62

Grafik FFT yang diperoleh untuk panjang kolom udara 0,05335 m

yaitu:

Dari grafik FFT di atas diperoleh nilai frekuensi dasar yaitu:

𝑓 =1.510,01 + 1.511,23

2=

3.021,24

2= 1.510,62 Hz

2. Untuk panjang kolom udara 0,0631 m

Grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu yang diperoleh

untuk panjang kolom udara 0,0631 m yaitu:

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 74: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

63

Dari grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu di atas diperoleh

nilai frekuensi dasar yaitu:

Jumlah interval waktu dari puncak 1 ke puncak 15 (∆𝑡) adalah

0,01148 sekon.

𝑇 =∆𝑡

𝑛=

0,01148 sekon

15= 0,000765333 sekon

𝑓 =1

𝑇=

1

0,000765333 sekon= 1.306,62 Hz

Grafik FFT yang diperoleh untuk panjang kolom udara 0,0631 m

yaitu:

Dari grafik FFT di atas diperoleh nilai frekuensi dasar yaitu:

𝑓 =1.318,36 + 1.319,58

2=

2.637,94

2= 1.318,97 Hz

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 75: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

64

3. Untuk panjang kolom udara 0,07335 m

Grafik hubungan tekanan terhadap waktu yang diperoleh untuk

panjang kolom udara 0,07335 m yaitu:

Dari grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu di atas diperoleh

nilai frekuensi dasar yaitu:

Jumlah interval waktu dari puncak 1 ke puncak 14 (∆𝑡) adalah

0,01206 sekon.

𝑇 =∆𝑡

𝑛=

0,01206 sekon

14= 0,0008614285714 sekon

𝑓 =1

𝑇=

1

0,0008614285714 sekon= 1.160,86 Hz

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 76: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

65

Grafik FFT yang diperoleh untuk panjang kolom udara 0,07335 m

yaitu:

Dari grafik FFT di atas diperoleh nilai frekuensi dasar yaitu:

𝑓 =1.158,45 + 1.159,67

2=

2.318,12

2= 1.159,06 Hz

4. Untuk panjang kolom udara 0,0841 m

Grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu yang diperoleh

untuk panjang kolom udara 0,0841 m yaitu:

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 77: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

66

Dari grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu di atas diperoleh

nilai frekuensi dasar yaitu:

Jumlah interval waktu dari puncak 1 ke puncak 19 (∆𝑡) adalah

0,01852 sekon.

𝑇 =∆𝑡

𝑛=

0,01852 sekon

19= 0,0009747368421 sekon

𝑓 =1

𝑇=

1

0,0009747368421 sekon= 1.025,92 Hz

Grafik FFT yang diperoleh untuk panjang kolom udara 0,0841 m

yaitu:

Dari grafik FFT di atas diperoleh nilai frekuensi dasar yaitu:

𝑓 =1.020,51 + 1.021,73

2=

2.042,24

2= 1.021,12 Hz

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 78: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

67

5. Untuk panjang kolom udara 0,0979 m

Grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu yang diperoleh

untuk panjang kolom udara 0,0979 m yaitu:

Dari grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu di atas diperoleh

nilai frekuensi dasar yaitu:

Jumlah interval waktu dari puncak 1 ke puncak 30 (∆𝑡) adalah

0,03352 sekon.

𝑇 =∆𝑡

𝑛=

0,03352 sekon

30= 0,00111733 sekon

𝑓 =1

𝑇=

1

0,00111733 sekon= 894,99 Hz

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 79: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

68

Grafik FFT yang diperoleh untuk panjang kolom udara 0,0979 m

yaitu:

Dari grafik FFT di atas diperoleh nilai frekuensi dasar yaitu:

𝑓 =888,67 + 889,89

2=

1.778,56

2= 889,28 Hz

Grafik untuk panjang gelombang dengan variasi diameter dalam tabung

suntik.

1. Untuk diameter dalam tabung 0,0043 m

Grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu yang diperoleh

untuk diameter dalam tabung 0,0043 m yaitu:

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 80: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

69

Dari grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu di atas diperoleh

nilai frekuensi dasar yaitu:

Jumlah interval waktu dari puncak 1 ke puncak 4 (∆𝑡) adalah

0,002454 sekon.

𝑇 =∆𝑡

𝑛=

0,002454 sekon

4= 0,0006135 sekon

𝑓 =1

𝑇=

1

0,0006135 sekon= 1.629,99 Hz

Grafik FFT yang diperoleh untuk diameter dalam tabung 0,0043 m

yaitu:

Dari grafik FFT di atas diperoleh nilai frekuensi dasar yaitu:

𝑓 =1.689,45 + 1.690,67

2=

3.380,12

2= 1.690,06 Hz

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 81: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

70

2. Untuk diameter dalam tabung 0,0087 m

Grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu yang diperoleh

untuk diameter dalam tabung 0,0087 m yaitu:

Dari grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu di atas diperoleh

nilai frekuensi dasar yaitu:

Jumlah interval waktu dari puncak 1 ke puncak 15 (∆𝑡) adalah

0,009068 sekon.

𝑇 =∆𝑡

𝑛=

0,009068 sekon

15= 0,000604533 sekon

𝑓 =1

𝑇=

1

0,000604533 sekon= 1.654,17 Hz

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 82: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

71

Grafik FFT yang diperoleh untuk diameter dalam tabung 0,0087 m

yaitu:

Dari grafik FFT di atas diperoleh nilai frekuensi dasar yaitu:

𝑓 =1.658,94 + 1.660,16

2=

3.319,1

2= 1.659,55 Hz

3. Untuk diameter dalam tabung 0,01265 m

Grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu yang diperoleh

untuk diameter dalam tabung 0,01265 m yaitu:

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 83: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

72

Dari grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu di atas diperoleh

nilai frekuensi dasar yaitu:

Jumlah interval waktu dari puncak 1 ke puncak 14 (∆𝑡) adalah

0,008559 sekon.

𝑇 =∆𝑡

𝑛=

0,008559 sekon

14= 0,0006113571429 sekon

𝑓 =1

𝑇=

1

0,0006113571429 sekon= 1.635,71 Hz

Grafik FFT yang diperoleh untuk diameter dalam tabung 0,01265 m

yaitu:

Dari grafik FFT di atas diperoleh nilai frekuensi dasar yaitu:

𝑓 =1.618,65 + 1.619,87

2=

3.238,52

2= 1.619,26 Hz

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 84: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

73

4. Untuk diameter dalam tabung 0,01555 m

Grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu yang diperoleh

untuk diameter dalam tabung 0,01555 m yaitu:

Dari grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu di atas diperoleh

nilai frekuensi dasar yaitu:

Jumlah interval waktu dari puncak 1 ke puncak 19 (∆𝑡) adalah

0,01197 sekon.

𝑇 =∆𝑡

𝑛=

0,01197 sekon

19= 0,00063 sekon

𝑓 =1

𝑇=

1

0,00063 sekon= 1.587,30 Hz

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 85: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

74

Grafik FFT yang diperoleh untuk diameter dalam tabung 0,01555 m

yaitu:

Dari grafik FFT di atas diperoleh nilai frekuensi dasar yaitu:

𝑓 =1.582,03 + 1.583,25

2=

3.165,28

2= 1.582,64 Hz

5. Untuk diameter dalam tabung 0,0195 m

Grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu yang diperoleh

untuk diameter dalam tabung 0,0195 m yaitu:

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 86: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

75

Dari grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu di atas diperoleh

nilai frekuensi dasar yaitu:

Jumlah interval waktu dari puncak 1 ke puncak 14 (∆𝑡) adalah

0,009202 sekon.

𝑇 =∆𝑡

𝑛=

0,009202 sekon

14= 0,0006572857143 sekon

𝑓 =1

𝑇=

1

0,0006572857143 sekon= 1.521,41 Hz

Grafik FFT yang diperoleh untuk diameter dalam tabung 0,0195 m

yaitu:

Dari grafik FFT di atas diperoleh nilai frekuensi dasar yaitu:

𝑓 =1.512,45 + 1.513,67

2=

3.026,12

2= 1.513,06 Hz

c. Paket 3: Mencari kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar (𝒗)

Setelah memperoleh nilai frekuensi dasar bunyi (𝑓) dari masing–masing

grafik untuk setiap nilai panjang gelombang bunyi (𝜆), maka dibuat tabel

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 87: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

76

hubungan frekuensi dasar terhadap panjang gelombang bunyi di udara pada

suhu kamar (suhu ruangan).

Dicari pula nilai kecepatan bunyi di udara (𝑣) pada suhu 31 ℃

menggunakan persamaan:

𝑣𝑡 = 𝑣0√1 +𝑡

273

𝑣𝑡 = 331 m/s√1 +31

273

𝑣𝑡 = 331 m/s√1 + 0,113553113

𝑣𝑡 = 331 m/s√1,113553113

𝑣𝑡 = 331 m/s . 1,055250261

𝑣𝑡 = 349,2878363 m/s

𝑣𝑡 = 349,29 m/s

Nilai kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar menggunakan persamaan

ini digunakan untuk mencari persentase kesalahan dengan nilai kecepatan

bunyi di udara pada suhu kamar yang diperoleh dari grafik.

Nilai panjang gelombang bunyi (𝜆) untuk setiap nilai panjang kolom

udara (𝑙0) saat diameter dalam tabung (𝑑) dibuat tetap.

Tabel 3. Hubungan frekuensi dasar terhadap panjang gelombang bunyi dari grafik

hubungan tekanan offset terhadap waktu.

𝑑 = 0,0195 m

Suhu udara (T) = 31 ℃

No. 𝜆 (m) 1𝜆⁄ (m-1) 𝑓 (Hz)

1. 0,245 4,082 1.503,76

2. 0,284 3,521 1.306,62

3. 0,325 3,077 1.160,86

4. 0,368 2,717 1.025,92

5. 0,423 2,364 894,99

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 88: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

77

Dari data pada tabel 3 di atas, dibuatlah grafik hubungan 𝑓 (Hz)

terhadap 1𝜆⁄ (m-1) untuk mencari nilai kecepatan bunyi di udara pada

suhu kamar.

𝑣 = 𝜆𝑓

𝑓 = 𝑣

𝜆

𝑓 = 𝑣 1

𝜆

maka;

𝑣 = 𝑚

Dari grafik hubungan 𝑓 (Hz) terhadap 1𝜆⁄ (m-1) di atas diperoleh nilai

kecepatan bunyi di udara 𝑣 sebesar 373,1 ± 2,1 m/s.

Persentase kesalahan:

𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 =𝐻𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑟𝑒𝑟𝑎𝑡𝑎 − 𝐻𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑠𝑒ℎ𝑎𝑟𝑢𝑠𝑛𝑦𝑎

𝐻𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑠𝑒ℎ𝑎𝑟𝑢𝑠𝑛𝑦𝑎× 100%

𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 =373,1 − 349,29

349,29× 100%

𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 =23,81

349,29× 100%

𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 = 0,0681668527584 × 100%

𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 = 6,81668527584 %

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 89: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

78

𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 = 6,82 %

Tabel 4. Hubungan frekuensi dasar terhadap panjang gelombang bunyi dari grafik

FFT.

𝑑 = 0,0195 m

Suhu udara (T) = 31 ℃

No. 𝜆 (m) 1𝜆⁄ (m-1) 𝑓 (Hz)

1. 0,245 4,082 1.510,62

2. 0,284 3,521 1.318,97

3. 0,325 3,077 1.159,06

4. 0,368 2,717 1.021,12

5. 0,423 2,364 889,28

Dari data pada tabel 4 di atas, dibuatlah grafik hubungan 𝑓 (Hz)

terhadap 1𝜆⁄ (m-1) untuk mencari nilai kecepatan bunyi di udara pada

suhu kamar.

Dengan cara yang sama, dari grafik hubungan 𝑓 (Hz) terhadap 1 𝜆⁄ (m-1)

di atas diperoleh nilai kecepatan bunyi di udara 𝑣 sebesar 373,9 ± 1,4

m/s.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 90: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

79

Persentase kesalahan:

𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 =𝐻𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑟𝑒𝑟𝑎𝑡𝑎 − 𝐻𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑠𝑒ℎ𝑎𝑟𝑢𝑠𝑛𝑦𝑎

𝐻𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑠𝑒ℎ𝑎𝑟𝑢𝑠𝑛𝑦𝑎× 100%

𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 =373,9 − 349,29

349,29× 100%

𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 =24,61

349,29× 100%

𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 = 0,0704572132039 × 100%

𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 = 7,04572132039 %

𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 = 7,05 %

Nilai panjang gelombang bunyi (𝜆) untuk setiap nilai diameter dalam

tabung (𝑑) saat panjang kolom udara (𝑙0) dibuat tetap.

Tabel 5. Hubungan frekuensi dasar terhadap panjang gelombang bunyi dari grafik

hubungan tekanan offset terhadap waktu

𝑙0 = 0,05335 m

Suhu udara (T) = 31 ℃

No. 𝜆 (m) 1𝜆⁄ (m-1) 𝑓 (Hz)

1. 0,220 4,545 1.629,99

2. 0,227 4,405 1.654,17

3. 0,234 4,274 1.635,71

4. 0,238 4,202 1.587,30

5. 0,245 4,082 1.521,41

Dari data pada tabel 5, dibuatlah grafik hubungan 𝑓 (Hz) terhadap

1𝜆⁄ (m-1) untuk mencari nilai kecepatan bunyi di udara pada suhu

kamar.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 91: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

80

Dengan cara yang sama, dari grafik hubungan 𝑓 (Hz) terhadap 1 𝜆⁄ (m-1)

di atas diperoleh nilai kecepatan bunyi di udara 𝑣 sebesar 373,1 ± 4,2

m/s.

Persentase kesalahan:

𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 =𝐻𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑟𝑒𝑟𝑎𝑡𝑎 − 𝐻𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑠𝑒ℎ𝑎𝑟𝑢𝑠𝑛𝑦𝑎

𝐻𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑠𝑒ℎ𝑎𝑟𝑢𝑠𝑛𝑦𝑎× 100%

𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 =373,1 − 349,29

349,29× 100%

𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 =23,81

349,29× 100%

𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 = 0,0681668527584 × 100%

𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 = 6,81668527584 %

𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 = 6,82 %

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 92: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

81

Tabel 6. Hubungan frekuensi dasar terhadap panjang gelombang bunyi dari grafik

FFT

𝑙0 = 0,05335 m

Suhu udara (T) = 31 ℃

No. 𝜆 (m) 1𝜆⁄ (m-1) 𝑓 (Hz)

1. 0,220 4,545 1.690,06

2. 0,227 4,405 1.659,55

3. 0,234 4,274 1.619,26

4. 0,238 4,202 1.582,64

5. 0,245 4,082 1.513,06

Dari data pada tabel 6 di atas, dibuatlah grafik hubungan 𝑓 (Hz)

terhadap 1𝜆⁄ (m-1) untuk mencari nilai kecepatan bunyi di udara pada

suhu kamar.

Dengan cara yang sama, dari grafik hubungan 𝑓 (Hz) terhadap 1 𝜆⁄ (m-1)

di atas diperoleh nilai kecepatan bunyi di udara 𝑣 sebesar 375 ± 1,6 m/s.

Persentase kesalahan:

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 93: PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU … · 2020. 8. 13. · PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI viii ABSTRAK PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR MENGGUNAKAN

82

𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 =𝐻𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑟𝑒𝑟𝑎𝑡𝑎 − 𝐻𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑠𝑒ℎ𝑎𝑟𝑢𝑠𝑛𝑦𝑎

𝐻𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑠𝑒ℎ𝑎𝑟𝑢𝑠𝑛𝑦𝑎× 100%

𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 =375 − 349,29

349,29× 100%

𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 =25,71

349,29× 100%

𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 = 0,0736064588164 × 100%

𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 = 7,36064588164 %

𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 = 7,36 %

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI