Lembar Aktivitas Siswa

Gelombang Pada Tali

Tujuan :

1. Memahami Konsep Gelombang Stasioner2. Menentukan Cepat Rambat Gelombang Pada Tali3. Menentukan Panjang Gelombang yang terjadi

Dasar Teori :

Seutas tali dengan salah satu ujungnya diikat pada suatu penggetar (vibrator) di A, sedangkan pada ujung yang lain dipentalkan pada sebuah katrol dan diberi beban yang bermassa M. Besar tegangan tali adalah besar gaya berat dari massa beban yang digantingkan. Jika vibrator digetarkan listrik dengan frekuensi f, maka energi gelombang melalui akan bergerak dari A ke B, energi gelombang ini menyebabkan tali menjadi bergelombang. Pantulan gelombang oleh simpul di B menyebabkan adanya gelombang yang arahnya berlawanan dengan gelombang datang dari sumber (titik A). Perpaduan (interferensi) gelombang datang dan gelombang pantul ini menghasilkan gelombang stasioner. Satu gelombang yang terbentuk jika terdapat tiga simpul atau dua perut. Jika frekuensi penggetar dapat diketahui dan panjang gelombang dapat dihitung maka cepat rambat gelombang pada tali dapat ditentukan.

Alat dan Bahan :

1. Power Supply2. Vibrator3. Tali4. Beban5. Katrol6. Neraca7. Kabel Penghubung

Langkah Kerja :

1. Menyusul alat seperti pada gambar

2. Menghubungkan aliran listrik dengan stabilizer3. Menimbang massa tali dan massa beban dengan menggunakan neraca

4. Mengambil tali dan kaitkan ujung satu dengan beban dan ujung lain dengan vibrator

5. Mengukur panjang tali dimulai dari penghubung sampai katrol (tali sisa yang digantungi beban setelah katrol tidak diukur)

6. Mengambil Katrol dan letakkan dibagian ujung meja salah satu sisi lalu kaitkan tali pada katrol dibagian yang dibebani beban

7. Usahakan panjang tali setelah membentuk gelombang dapat diamati dengan jelas untuk semua variasi massa

8. Tenangkan tali yang digantungi massa beban9. Menghubungkan kabel pada stabilizer dengan aliran listrik AC dan

ujung yang satunya pada vibrator10. Setelah tali sisa tenang dan beban tidak bergerak lagi, nyalakan

stabilizer dengan menekan tombol ON.11. Mengamati gelombang yang terjadi12. Mencatat hasil pengamatan13. Ulangi lagi dengan variasi massa beban dengan panjang tali

tetap

Data Pengamatan :

No

Panjang Tali (l)

Massa tali (M)

Banyak gelombang (n)

Berat Beban (w) F = M.g

Panjang Gelombang (λ)

Cepat rambat gelombang (v)

μ= ml

1

1m

1,6 gr = 0,0016 kg

1,5 λ 5 N 0,6 55,9 m/s 0,0016 kg/m

2 2 λ 2 N 0,5 35,3 m/s 0,0016 kg/m

3 3 λ 1 N 0,3 25 m/s 0,0016 kg/m

Analisis data :

1.λ = ln

= 11,5

= 0,6

2. v=√ Fμ¿√ 50,0016

=√3125

¿55,9m /s

λ = ln μ=ml

μ=0 ,0016kg1m

μ=0 ,0016 kg/m

v=√ Fμ

1.λ = ln

= 12

= 0,5

2. v=√ Fμ¿√ 20,0016

=√1250

¿35,3m /s

1.λ = ln

= 13

= 0,3

2. v=√ Fμ¿√ 10,0016

=√625=25m / s

Kesimpulan :

1. Jika seutas tali digetarkan secara terus menerus, maka akan menimbulkan gelombang transversal pada tali. Jika kedua ujung tali tertutup, maka gelombang transversal itu akan bersifat stasioner atau diam.

2. Semakin besar gaya ketegangan tali (F), maka semakin besar pula cepat rambat gelombang (v). Cepat rambat gelombang (v) berbanding lurus dengan akar kuadrat gaya ketegangan tali (F).

3. Cepat rambat gelombang secara sinusoidal dapat ditentukan dengan persamaan :v = λ fCepat rambat gelombang secara sinusoidal dapat

ditentukan dengan persamaan Melde yaitu :

v=√ FµPertanyaan :

1. Apakah yang dimaksud dengan :a. Panjang Gelombangb. Periode Gelombangc. Frekuensi Gelombangd. Cepat Rambat Gelombang

2. Bagaimana Bentuk Gelombangnya jika beban yang digunakan bertambah?

Jawaban :

1. a . Panjang gelombang (λ) adalah jarak yangditempuh dalam waktu satu periode.

b. Periode gelombang (T) adalah waktu yang diperlukan oleh gelombang untuk menempuh satu panjang gelombang penuh.

c. Frekuensi gelombang (f) adalah banyaknya gelombang yang terjadi tiap satuan waktu.

d.Cepat rambat gelombang (v) adalah jarakyang ditempuh gelombang tiap satuan waktu.

1.λ = ln

= 11,5

= 0,6

2. v=√ Fμ¿√ 50,0016

=√3125

¿55,9m /s

1.λ = ln

= 12

= 0,5

2. v=√ Fμ¿√ 20,0016

=√1250

¿35,3m /s

1.λ = ln

= 13

= 0,3

2. v=√ Fμ¿√ 10,0016

=√625=25m / s

2.Jika beban yang digunakan bertambah, maka gelombang akan berkurang, dan panjang gelombang berambah.

3.Perbandingan frekuensinya :

f 0= v2l

f 0=55 ,92 .1

f 0=¿ 27,98

f 1= vl

f 1=

35,31

f 1=¿ 35,3

f 2=3 v2 l

f 2=3 .252.1

f 2=¿ 37,5

Jadi perbandingan frekuensinyaadalah :f 0 : f 1: f 2=27,98 :35,3 :37,5

Lampiran

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA

KOLOM UDARA (TABUNG RESONANSI)

TUJUAN :

a. Memahami fenomena resonansi gelombang secara teori dan praktek

b. Dapat menentukan cepat rambat bunyi di udara melalui kolom udara (pipa organa tertutup).

DASAR TEORI :

Bila garputala digetarkan di atas tabung resonansi, maka getarannya akan menggetarkan kolom udara di dalam tabung resonansi. Dengan mengatur panjangnya kolom udara di dalam tabung resonansi, maka akan terdengar dengung menjadi lebih keras, ini berarti terjadi resonansi.

Jika pada salah satu tabung diletakan sebuah sumber suara sedangkan ujung tabung lainnya ditutup, maka gelombang suara akan merambat melewati udara di dalam tabung dan ketika sampai di ujung yang tertutup, gelombang tersebut dipantulkan. Dengan demikian di dalam tabung terdapat gelombang datang dan gelombang pantul.

Kedua gelombang ini akan berinterferensi. Pada frekuensi gelombang suara tertentu, gelombang ini akan berinterferensi. Pada frekuensi gelombang suara tertentu, gelombang hasil interferensi akan menghasilkan gelombang berdiri. Peristiwa ini dinamakan resonansi.

Dengan kata lain, resonansi adalah peritiwa bergetarnya suatu sistem fisis dengan nilai frekuensi tertentu akibat dipengaruhi oleh sistem fisis lain (sumber) yang bergetar dengan frekuensi tertentu pula dimana nilai kedua frekuensi ini sama.

Syarat terjadinya resonansi adalah :L = (2n−1 )/ 4 dimana:L= panjang tabungn=1,2,3,...... adalah orde resonansi frekuensi dasar, tingkat

pertama,dst. = panjang gelombang

Dalam kehidupan sehari-hari, kita dapat mengamati resonansi menggunakan kolom udara. Jika pada kolom udara yang terletak diatas permukaan air digetarkan garputala maka molekul-molekul air akan bergetar.

Resonansi pada kolom udara terjadi jika :       Pada permukaan air terjadi simpul gelombang    Pada ujung tabung bagian atas merupakan perut gelombang

Peristiwa resonansi terjadi sesuai dengan getaran udara pada pipa organa tertutup. Jadi, resonansi pertama akan terjadi jika panjang

kolom udara di atas air ¼ , resonansi kedua ¾ , resonansi ketiga 5/4 dan seterusnya.

Kolom udara pada percobaan penentuan resonansi diatas berfungsi sebagai tabung resonator. Peristiwa reonansi ini dapat dipakai untuk mengukur kecepatan perambatan bunyi di udara. Agar terdapat terjadi resonansi, panjang kolom udaranya adalah l= (2n-1) ¼ dengan n = 1,2,3,....

Berdasarkan penjelasan tersebut, dapat ditentukan bahwa resonansi berurutan dapat di dengar apabila suatu resonansi dengan resonansi berikutnya memiliki jarak deltal= ½ . Jika frekuensi garputala

diketahui, cepat rambat gelombang bunyi diudara dapat diperoleh melalui

V = . f

dengan :v = cepat rambat bunyi di udara ( m/s ) = panjang gelombang (m)f = frekuensi sumber bunyi (Hz)

ALAT DAN BAHAN :a. Tabung berskala

b. Garpu talac. Alat penggetar garpu talad. Statif e. Air

LANGKAH KERJA :a. Siapkan alat dan bahan.b. Pasang alat dan bahan sesuai dengan gambar di bawah ini :

c. Mengisi tabung berskala dengan air hingga berjarak 3 cm dari mulut tabung.

d. Mengambil sebuah garputala, membaca dan mencatat frekuensi garputala tersebut.

e. Memukulkan garputala yang diketahui frekuensinya sedikit di atas tabung kaca.

f. Perlahan – lahan menurunkan permukaan air di dalam tabung resonansi dengan cara menurunkan reservoir sambil mendengarkan suara yang ditimbulkan oleh garputala.

g. Menghentikan penurunan permukaan air jika terdengar nada resonansi. Ini adalah resonansi nada dasar. Resonansi dapat diketahui sedang terjadi jika terdengar bunyi yang lebih keras.lalu mengukur panjang kolom udara di dalam tabung, l0

h. Menurunkan lagi reservoir sambil mendengarkan perubahan suara dari garputala. Hentikan penurunan permukaan air jika terdengar nada resonansi. Ini adalah resonansi nada tingkat pertama.lalu mengukur panjang kolom udara di dalam tabung, l1.

i. Menurunkan lagi reservoir sambil mendengarkan perubahan suara dari garputala. Hentikan penurunan permukaan air jika terdengar nada resonansi. Ini adalah resonansi nada tingkat pertama.lalu mengukur panjang kolom udara di dalam tabung, L2.

j. Menaikan reservoir sehingga permukaan air dekat dengan ujung tabung.

k. Menulis data hasil percobaanl. Ulangi langkah (a-k) hingga 5x percobaan.

DATA PENGAMATAN

Frekuensi garputala

(Hz)

Panjang kolom

udara (cm)

Percobaan ke -

1 2 3 4 5

426L0 18 18 12 18 18L1 33 29 18 26 26L2 42 46 48 38 30

ANALISIS DATA

L0Rata−rata=18+18+12+18+185

L0Rata−rata=16,8 cmL0Rata−rata=0,168m

L1Rata−rata=33+29+18+26+265

LI Rata−rata=26,4 cmL0Rata−rata=0,264m

L2Rata−rata=42+46+48+38+305

L2Rata−rata=40,8 cmL0Rata−rata=0,408m

Frekuens Panjang Percobaan ke - l rata- λ v

L0

λ=4 l (rata−rata )=4 .0,168¿0,672

v=λ . f¿0,672 .426¿286 ,272m /s

L2

λ=45l (rata−rata )

¿ 450,408

¿0,3264m

v=λ . f¿0,3264 . 426 ¿139 ,0464m /s

L1

λ=43l (rata−rata )

¿ 430,264

¿0,352 m

v=λ . f¿0,352 .426¿149,952m /s

i garputala (Hz)

kolom udara (cm)

rata (cm)

(cm) (m/s)1 2 3 4 5

426L0 18 18 12 18 18 16,8 67,2 286 ,272L1 33 29 18 26 26 26,4 35,2 149,952L2 42 46 48 38 30 40,8 32,64 139 ,0464

KESIMPULAN :

a. Dalam percobaan ini getaran garpu tala meresonansi air.b. Resonansi adalah proses bergetarnya suatu benda dikarenakan

ada benda cain yang bergetarc. Cepat rambat bunyi berbanding terbalik dengan panjang kolom

udara.

PERTANYAAN :1. Gelombang apakah yang timbul dalam kolom udara?

Jawab :Gelombang yang terbentuk dalam kolom udara merupakan gelombang

bunyi berdiri. Didalam tabung resonansi terjadi gelombang longitudinal diam (stasioner), dengan sasarannya yaitu permukaan air sebagai simpul gelombang dan untuk mulut tabung sebagai peut gelombang.

2. Bagaimana hubugan antara cepat rambat bunyi dan panjang kolom udara?Jawab :Hubungan antara cepat rambat bunyi dengan panjang kolom udara

adalah berbanding terbalik. Apabila cepat rambat bunyi lambat/menurun, maka panjang kolom udara akan semakin panjang/bertambah, dan sebaliknya apabila cepat rambat bunyi cepat / meningkat, maka panjang kolom udara menjadi pendek/berkurang.

3. Perbandingan frekuensi :

f 0= v4 l

f 0=286 ,2724 .0,168

f 0=¿ 426

f 1=3 v4 l

f 1=3 .149,9524 .0,264

f 1=449.8561,056

f 1=426

f 2=5 v4 l

f 2=5 .139 ,04644 .0,408

f 2=695,2321,632

f 2=426

Jadi perbandingan frekuensinyaadalah :f 0 : f 1: f 2=426 : 426 :426¿1 :1:1

LAMPIRAN

KOLOM UDARA TABUNG RESONANSI

GELOMBANG PADA TALI

SMA NEGERI 1 DEMAK2014/2015

DI SUSUN OLEH :

1. Agung Wibowo (04)2. Erna Septiana Devi (17)3. Ika Hardian (19)4. M. Miftah fawaid (26)5. Rizqi Umi Rahmawati (30)