RESONANSI BUNYI

A. Tujuan Praktikum1. Memahami asas kerja tabung resonansi dan garpu penala2. Menentukan cepat rambat bunyi di udara

B. Landasan Teori

Dua buah gelombang yang merambat dalam medium dapat dipandang sebagai resultan dari penjumlahan kedua gelombang tersebut (superposisi gelombang). Hasil dari superposisi ini menimbulkan berbagai fenomena yang menarik, seperti adanya gelombang diam, pelayangan, interferensi, difraksi dan resonansi. Superposisi dari suatu gelombang datang dengan gelombang pantulnya dapat menghasilkan suatu gelombang yang dikenal dengan gelombang diam/stasioner. Jika gelombang tersebut datang secara terus menerus maka superposisi antara gelombang datang dan pantulan akan terus menerus terjadi dan akhirnya terjadi resonansi. Resonansi umumnya terjadi jika gelombang mempunyai frekuensi yang sama atau mendekati frekuensi alamiah sehingga terjadi amplitudo maksimum.

Bila garpu penala digetarkan diatas tabung resonansi, maka getaran garpu penala ini akan menggetarkan kolom udara di dalam tabung resonansi. Dengan mengatur panjang kolom udara di dalam tabung resonansi, maka akan terdengar dengung garpu penala lebih keras, ini berarti terjadi resonansi.

Didalam tabung resonansi terjadi gelombang longitudinal diam (stasioner), dengan sasarannya yaitu permukaan air sebagai simpul gelombang dan untuk mulut tabung sebagai peut gelombang. Sebenarnya letak perut berada di sedikit di atas tabung. Jaraknya kira-kira 0,3 kali diameter tabung. Resonansi terjadi jika frekuensi nada dasar atau nada atas dari kolom udara sama dengan frekuensi garpu penala.

Bila resonansi terjadi pada nada dasar, maka terdapat satu simpul dan satu perut pada saat itu berarti berlaku :

l1 + k = 14

λ………………………………………………….(1.1)

kolom udara

Dengan l1 : panjang kolom udara di dalam tabung minimum ketika terjadi resonansi untuk yang pertama kali, dan λ : panjang gelombang bunyi di udara.

Bila yang beresonansi adalah nada atas pertama maka akan terdapat dua simpul dan dua perut, maka aka berlaku :

l 2 + k = 34

λ ………………………………………………….(1.2)

l 2 : panjang kolom udara yang kedua setelah panjang minimum saat terjadi resonansi, atau panjang kolom udara ketika terjadi resonansi untuk kedua kalinya.

Selanjutnya untuk untuk nada dasar yang ke-n, terdapat n simpul dan juga n perut, akan memberikan panjang kolom udara ln dengan (n = 1,2,3,…) akan memenuhi persamaan :

ln + k = (2 n−1)

4λ atau ln =

(2 n−1)4

λ-k………………………………….(1.3)

denga demikian λ rata-rata dapat dihitung jika setiap terjadi resonansi panjang kolom udara diukur.

Jika cepat rambat bunyi di udara adalah v sedangkan frekuensi garpu tala f dan panjang λ akan berlaku hubungan :

v = λf ………………………………………………….(1.4)

kombinasi persamaan (1.1) dan (1.4) akan memberikan hubungan :

l1 = v4

1f−k…………………………………………….(1.5)

sedangkan kombinasi antara persamaan (1.3) dan (1.4) akan memberikan hubungan :

vl1

; l1 +4=14

λ

l1¿14

λ−k

l1¿14

vf−k

l1¿v4

1f−k

vln

; ln+k =(2 n−1)

4λ

ln = (2 n−1)

4λ−k

ln = (2n−1 )

4 vf−k

ln = (2nv−v )

4 f−k

ln = 2nv4 f

− v4 f

−k

ln = 2 v4 f

n−( v4 f

+k ) ln =

2 v4 f

n−c

diperoleh persamaan : ln = 2 v4 f

n−( v4 f

+k ) atau

ln = 2 v4 f

n−C…………………………….…….(1.6)

dimana n = 1,2,3,… adalah orde resonansi, dan C ¿(v

4 f+k ) adalah tetapan.

Cepat rambat bunyi pada percoban ini adalah cepat rambat bunyi ketika suhunya t°C atau T Kelvin yaitu suhu pada sat percobaan. Karena cepat rambat bunyi di udra berbading lurus dengan akar suhu mutlaknya, maka cepat rambat bunyi pada suhu 0°C atau 273 K yakni vo dapat dicari dari hubungan : vt

VtVo

=√ T¿ =√ T

273………….…………………………….(1.7)

Cepat rambat bunyi pada suhu kamar atau 27° C mestinya dapat dihitung dengan mengacu ke vo.

C. Alat dan Bahan1. Thermometer2. Garpu penala dengan frekuensi berbeda-beda3. Tabung resonansi4. Selang berisi air5. Pemukul kayu

D. Langkah Kerja1. Megukur suhu kamar.2. Menurunkan selang berisi air serendah mungkin.3. Memegang garpu penala di atas mulut tabung resonansi, kemudian

memukul dengan pemukul kayu sambil selang ditarik keatas secara perlahan sampai terdengar dengung keras untuk yang pertama kali. Saat itu disebut terjadi resonansi yang pertama.

4. Mengukur jarak antara permukan air ke mulut tabung (panjang kolom udara atau l1).

5. Mengulangi kegiatan ini namun dengan menggerakkan selang dari atas ke bawah pada daerah ketika terjadi resonansi pertama tersebut.

6. Mengulagi kegiatan 1 sampai 5 diatas dengan menggunakan garpu penala lain yang frekuensinya berbeda.

E. Rancangan Analisis1. Menentukan cepat rambat bunyi di udara

Ralat grafikUntuk l1:

l1 = 14

λ

l1=14

.vf

l1=14

v .1f

y m x

l(m)

y = 14

v . x

tan α = m = ∆ y∆ x

α1

m = 14

v α0

v = 4 mdvdm

=4 α2

∆ v∆ m

=4

∆ v=4 ∆ m

∆m1 = m – m1

∆m2 = m – m2

∆m = ∆ m1+∆ m2

2

∆ v=4 ∆ m

KR = ∆ vv

x 100%

Ketelitian = 100% - KR

Untuk l2:

l2 ¿34

λ

λ=43

l2

l2 = 34

λ

l2=34

.vf

l2=34

v .1f

y m x α1

l(m)

1f(s)

y = 34

v . x α0

tan α = m = ∆ y∆ x

α2

m = 34

v

v = 43

m

dvdm

= 43

∆ v∆ m

=43

1f(s)

∆ v=43

∆ m

∆m1 = m – m1

∆m2 = m – m2

∆m = ∆ m1+∆ m2

2

∆ v=43

∆ m

KR = ∆ vv

x 100%

Ketelitian = 100% - KR

Ralat pengamatan :

Untuk l1:

l1 = 14

λ

λ=4 l1

v = λ f

v¿∑ vn

∆v = √∑1

n

(δv)2

n−1v = v ± ∆v

KR = ∆ vv

x 100%

Ketelitian = 100% - KR

Untuk l2:

l2 = 34

λ

λ=43

l2

v = λ f

v¿∑ vn

∆v = √∑1

n

(δv)2

n−1v = v ± ∆v

KR = ∆ vv

x 100%

Ketelitian = 100% - KR