• Tidak ada hasil yang ditemukan

LAPORAN RESMI PRAKTIKUM FISIKA PERCOBAAN

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2018

Membagikan "LAPORAN RESMI PRAKTIKUM FISIKA PERCOBAAN"

Copied!
22
0
0

Teks penuh

(1)

LAPORAN RESMI PRAKTIKUM FISIKA

PERCOBAAN 3

GELOMBANG BUNYI

KP: D

Disusun Oleh :

1. Andreas Tonny/160214086

2. Ardi Triansyah/160214089

FAKULTAS TEKNIK

JURUSAN TEKNIK KIMIA

UNIVERSITAS SURABAYA

(2)

Percobaan 3 (Gelombang Bunyi)

A. Tujuan Percobaan

1. Memahami gejala resonansi bunyi

2. Menentukan kecepatan bunyi di udara

3. Menentukan frekuensi sumber bunyi yang akan ditera

4. Menentukan nada dasar dan nada atas untuk panjang kolom udara tertentu

B. Dasar Teori

Bunyi termasuk gelombang longitudinal yang terjadi akibat adanya perapatan dan peregangan dalam medium padat, cair, atau gas. Gelombang ini dihasilkan ketika suatu benda bergetar dan menggetarkan medium yang ada di sekitarnya sehingga menimbulkan perapatan atau peregangan medium tersebut. Ketika gelombang longitudinal merambat sepanjang medium, gelombang tersebut memindahkan energi dari suatu tempat ke tempat lain atau dari suatu benda ke benda lainnya.

Rapatan dan regangan terjadi akibat adanya simpangan molekul-molekul dari posisi setimbangnya. Jika pada gelombang tali simpangan partikel tali terjadi pada arah vertikal maka simpangan molekul-molekul zat padat, cair, atau gas yang dilalui gelombang bunyi terjadi pada arah horisontal. Selain dapat meninjau gelombang bunyi dalam bentuk rapatan atau regangan (simpangan molekul), gelombang bunyi bisa ditinjau dari sudut pandang tekanan. Ketika terjadi rapatan (molekul-molekul saling berdempetan), tekanan medium bertambah.

Sebaliknya ketika terjadi peregangan (molekul-molekul saling menjauhi), tekanan medium menjadi berkurang. Hal-hal yang berkaitan dengan gelombang bunyi, yaitu pertama, sumber bunyi. Setiap bunyi yang dihasilkan pasti mempunyai sumber bunyi. Sumber bunyi adalah benda yang bergetar. Kedua, bunyi merambat dari sumber bunyi dalam bentuk gelombang longitudinal.

(3)

gas). Bunyi membutuhkan medium (perantara atau penghantar) agar bisa merambat. Ketiga, penerima bunyi. Contohnya pada manusia.

Organ telinga merupakan penerima bunyi bagi manusia sehingga manusia dapat menerima bunyi. Kecepatan rambat gelombang bunyi di udara pada dasarnya dapat dihitung dengan rumus yang sama dengan menghitung kecepatan rambat gelombang secara umum, sebagai berikut:

v = λ . f

Keterangan:

v = kecepatan rambat gelombang (m/s) λ = panjang gelombang (m)

f = frekuensi sumber bunyi (Hz)

Namun, besar panjang gelombang tidak dapat diketahui dengan pengukuran langsung karena dalam tentunya kita tidak dapat melihat batas satu gelombang di udara. Sehingga pengukuran panjang gelombang dilakukan pada kolom udara tertentu pada saat terjadi resonansi. Resonansi merupakan peristiwa di mana ikut bergetarnya benda lain ketika ada benda lain yang bergetar. Resonansi hanya terjadi jika kedua benda tersebut mempunyai frekuensi yang sama.

(4)

Pada kasus tabung resonansi (pipa organa tertutup), sumber bunyi diletakkan di ujung tabung yang terbuka, lalu digetarkan sehingga gelombang bunyi merambat ke dalam kolom udara. Oleh karena salah satu ujung pipa tertutup, maka gelombang bunyi akan dipantulkan ke ujung lainnya.

Adanya dua gelombang bunyi yang merambat dalam arah yang berlawanan maka akan terjadi interferensi sehingga timbul gelombang bunyi berdiri dalam kolom udara. Agar bisa timbul gelombang berdiri maka frekuensi kedua gelombang bunyi yang tumpang tindih harus sama dengan frekuensi alami kolom udara (frekuensi resonansi). Agar bisa terjadi gelombang berdiri maka ujung pipa yang tertutup harus berperan sebagai titik simpul simpangan (node), sebaliknya ujung pipa terbuka berperan sebagai titik perut simpangan (anti node), seperti terlihat pada GAMBAR 1.

Jarak minimum antara titik simpul dan titik perut sebuah gelombang berdiri adalah 1/4 panjang gelombang (1/4 λ), karenanya gelombang berdiri bisa terjadi jika panjang kolom udara atau panjang pipa minimal harus sama dengan 1/4 λ. Secara matematis dapat ditulis seperti ini:

L=(2n+1)λ/4

Keterangan:

(5)

λ = panjang gelombang bunyi resonansi (m) n = 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, dst

Catatan: resonansi dasar terjadi ketika n = 0, sedangkan n = 1, 2, … menghasilkan resonansi nada atas pertama, kedua, dst. Pada kenyataannya letak perut gelombang terluar pada saat resonansi berada sedikit di atas mulut tabung, yakni sekitar 0,3 kali diameter tabung. Untuk menentukan panjang gelombang bunyi digunakan metode selisih posisi resonansi berurutan yaitu:

ΔL=L3-L2=λ2

Bila dimasukkan ke dalam persamaan v=λ.f, maka nilai kecepatan rambat bunyi di udara dapat diperoleh. Selain itu, cepat rambat bunyi di udara dapat dicari melalui metode kecepatan bunyi sebagai fungsi suhu udara, seperti berikut:

v=√γRT M

Keterangan:

V = cepat rambat bunyi di udara (m/s) γ = tetapan Laplace = 1,4

R = tetapan umum gas ideal = 8,314 J/kmol-1 T = suhu mutlak (K)

M = massa molekul gas (kg kmol-1)=28,8 10-3 kg.mol-1

(6)

C. Alat Bahan dan Cara Kerja a. Alat Bahan

Adapun alat yang diperlukan dalam percobaan ini adalah: a. Tabung resonansi beserta pengontrol permukaan air, 1 buah. b. Microphone dan headphone, masing-masing 1 buah.

c. Sumber bunyi dengan frekuensi variabel.

d. Sepotong kayu untuk menggetarkan garpu tala, 1 buah. e. Rollmeter, 1 buah.

b. Cara Kerja

Untuk melakukan percobaan ini diperlukan langkah-langkah yang runtut, sebagai berikut:

1. Mencatat suhu dan tekanan udara saat percobaan.

2.Memastikan alat terpasang seperti GAMBAR 3.1

Percobaan a (menentukan kecepatan rambatan bunyi di udara)

3. Mengisi penuh tabung resonansi menggunakan pengontrol permukaan air.

4. Menyalakan sumber bunyi dengan frekuensi tertentu di atas tabung resonansi, frekuensi yang diperbolehkan antara 450 – 650 Hz.

5. Menurunkan permukaan air (mengubah panjang kolom udara) perlahan-lahan hingga terdengar suara dengung yang menandakan resonansi gelombang bunyi pertama.

(7)

7. Terus menurunkan permukaan air hingga didapatkan kedudukan permukaan yang menimbulkan resonansi kedua dan ketiga, kemudian mencatatnya sebagai panjang kolom udara juga.

8. Melakukan langkah 3 sampai langkah 8 untuk empat frekuensi yang berbeda. Percobaan b (menentukan frekuensi sumber bunyi yang akan ditera)

9. Meletakkan garpu tala di atas tabung resonansi dan menurunkan

permukaan air hingga terjadi dengung yang menandakan resonansi pertama.

10. Mencatat kedudukan permukaan air dari mulut tabung sebagai panjang kolom udara.

11. Terus menurunkan permukaan air sampai didapatkan kedudukan permukaan air yang menimbulkan resonansi kedua dan ketiga, kemudian mencatatnya juga.

Percobaan c (menentukan nada dasar dan nada atas untuk panjang kolom udara tertentu)

14. Menetapkan panjang kolom udara tertentu, yaitu dari mulut tabung sampai permukaan air.

15. Mengubah-ubah frekuensi sumber bunyi hingga didapat frekuensi yang menyebabkan resonansi pertama, kedua, ketiga, keempat, dan kelima.

16. Mengulangi pengukuran sebanyak lima kali..

D. Data Hasil Pengukuran

1. Skala terkecil roll meter = 10-1 cm

2. Skala terkecil sumber bunyi penghasil frekuensi = 1Hz

3. Suhu Udara = 280C

(8)

Tabel Hasil Pengukuran (Menentukan cepat rambat bunyi di udara)

Frekuensi sumber bunyi : f1 = 445 Hz Panjang kolom

Frekuensi sumber bunyi : f2 = 530 Hz Panjang kolom

Frekuensi sumber bunyi : f3 = 605 Hz Panjang kolom

Frekuensi sumber bunyi : f4 = 680 Hz Panjang kolom

udara (cm) 1 Pengukuran ke :2 3

L1 0.171 0.175 0.172

L2 0.365 0.368 0.364

L3 0.642 0.645 0.643

(9)

Panjang kolom

2. Menentukan frekuensi sumber bunyi yang akan ditera

Frekuensi sumber bunyi yang akan ditera :

Panjang kolom udara (cm) Pengukuran ke :

1 2 3

L1 16.2 16 16.1

L2 56 56.5 56.6

L3 89 85.4 85.3

3. Menentukan nada dasar dan nada atas untuk panjang kolom udara tertentu

Untuk panjang kolom udara tertentu : L = 35 cm

Frekuensi (Hz) Pengukuran ke :

1 2 3

 Ralat Langsung ( 1 kali pengukuran)

 Skala terkecil rollmeter = 0,1 cm Ralat = ½ x skala terkecil = 0,005 cm

 Skala terkecil sumber bunyi penghasil frekuensi = 1 Hz Ralat = ½ x skala terkecil = 0,5 Hz

(10)

Ralat = ½ x skala terkecil = 0,5OC

 Skala terkecil barometer = 1 mmHg Ralat = ½ x skala terkecil = 0,5 mmHg

1. MENENTUKAN KECEPATAN RAMBATAN BUNYI

Frekuensi sumber bunyi : f1 = 445 Hz Panjang kolom

udara (m)

Pengukuran ke :

1 2 3 ɩ

L1 0.222 0.227 0.233 0.23

L2 0.434 0.427 0.429 0.43

L3 0.801 0.805 0.804 0.80

L2(rata2

Frekuensi sumber bunyi : f2 = 530 Hz Panjang kolom

udara (cm)

Pengukuran ke :

1 2 3 ɩ

L1 0.207 0.205 0.204 0.21

L2 0.417 0.411 0.413 0.41

L3 0.79 0.797 0.795 0.79

L2(rata2) 0.41 L3(rata2) 0.79 ΔL(rata2) 0.38

λ 0.76

(11)

Frekuensi sumber bunyi : f3 = 605 Hz Panjang kolom

udara (cm)

Pengukuran ke :

1 2 3 ɩ

L1 0.201 0.195 0.197 0.20

L2 0.388 0.386 0.386 0.39

L3 0.735 0.73 0.735 0.73

L2(rata2) 0.39 L3(rata2) 0.73 ΔL(rata2) 0.35

λ 0.69

f 503.05

Frekuensi sumber bunyi : f4 = 680 Hz Panjang kolom

udara (cm)

Pengukuran ke :

1 2 3 ɩ

L1 0.171 0.175 0.172 0.17

L2 0.365 0.368 0.364 0.37

L3 0.642 0.645 0.643 0.64

L2(rata2) 0.37 L3(rata2) 0.64 ΔL(rata2) 0.28

λ 0.56

f 628.06

Frekuensi sumber bunyi : f5 = 755 Hz Panjang kolom

udara (cm)

Pengukuran ke :

1 2 3 ɩ

L1 0.149 0.145 0.143 0.15

L2 0.335 0.34 0.339 0.34

(12)

L2(rata2) 0.34 L3(rata2) 0.57 ΔL(rata2) 0.23

λ 0.47

f 743.15

Menghitung Rata-rata Panjang Kolom Udara ( L ):

L=1

n

L ¿

0.222+0.227+0.233

3 = 0.23 m

(13)

Menghitung frekuensi sumber bunyi

Σ 2799.9 16.06 9336.65 1628232.27

A =

1628232.27x16.06−2799.9x9336.65

(14)

=

400 450 500 550 600 650 700 750 800 0.00

Grafik f terhadap

(15)

R2 = 0.999 1

ΔL=¿ 6.515E-05f + 0.0057

Menghitung cepat rambat bunyi dari persamaan garis

B = 2 v

v = B2 = 0.00572 348.7899 ms

v = 348.7899 ms

2. Menentukan frekuensi sumber bunyi yang akan ditera

 Mencari frekuensi garputala yang di tera (f)

v (m/s) L2 (m) L3 (m) ΔL (m) λ (m) f (Hz)

δn δn^2

348.7899 56 89 33 66 5.28 -0.51 0.26

348.7899 56.5 85.4 28.9 57.8 6.03 0.24 0.06

348.7899 56.6 85.3 28.7 57.4 6.08 0.28 0.08

5.80 0.40

f=v

λ f = 352.6/66 = 5.34 Hz

(16)

f=1

n

fi ¿

5.28+6.03+6.08

3 = 5.80 m

Menghitung Standard deviasi:

S f =

Σ δ2

(N−1) =

0.40

(3−1) = 0.44549 cm

3. Menentukan nada dasar dan nada atas untuk panjang kolom udara tertentu

Untuk panjang kolom udara tertentu : L = 35 cm

Frekuensi (Hz) Pengukuran ke :

1 2 3 f

f1 226 233 236 231.67

f2 679 684 680 681.00

f3 1308 1309 1310 1309.00

f4 2028 2041 2047 2038.67

f5 2610 2615 2620 2615.00

Perbandingan Percobaan = 1 : 3 : 5 : 9 : 11 Perbandingan Literatur = 1 : 3 : 5 : 7 : 9

o Menghitung eror dan akurasi pada gelombang bunyi

1. Menentukan cepat rambat bunyi di udara

Literatur teori yang disediakan yaitu menggunakan 340 m/s sebagai cepat rambat bunyi di udara.

(17)

Error=

|

V grafikLiteratur

Literatur

|

x100

Error=

|

348.7899−340

340

|

x100=¿ 2.58 % % Akurasi = 100% - 2.58 %

= 97.42 %

E. Analisa Kualitatif

Pada percobaan 3, “Gelombang Bunyi” praktikan melakukan tiga sub-judul percobaan yang berbeda. Pada percobaan , praktikan diminta menentukan cepat rambat bunyi di udara, Menentukan frekuensi sumber bunyi yang akan ditera dan menentukan nada dasar dan nada atas untuk panjang kolom udara tertentu

Dalam rambatannya gelombang bunyi mempunyai besaran kecepatan, frekuensi, dan panjang gelombang.

λ=v

f

Dimana λ = panjang gelombang bunyi

v = cepat rambat bunyi di udara

f = frekuensi gelombang bunyi = frekuensi

(18)

Hz dan f5 = 755 Hz. Untuk menentukan sumber bunyi yang akan ditera dengan menggunakan speaker hitam untuk menentukan panjang kolom udara, selain itu untuk nada dasar dan nada atas praktikan mendapatkan panjang kolom udara tertentu sebesar 0.35 m.

Pada percobaan kali ini praktikan mendapatkan cepat rambat bunyi di udara secara grafik

yaitu 348.7899 ms . Dengan hasil perhitungan eror didapatkan 2.58 % dan akurasi praktikan pada percobaan 3 gelombang bunyi ini yaitu 97.42 %. Setelah itu, praktikan menentukan frekuensi sumber bunyi yang akan di tera dimana didapatkan hasil frekuensi sebesar f = 5.80 ± 0.44549 Hz. Untuk menentukan nada dasar didapatkan hasil literaturnya 1:3:5:7:9 itu praktikan mendapatkan kesalahan dari bunyi yang diukur tidak teliti maka didapatkan hasil percobaan 1:3:5:9:11 hasilnya berbeda jauh dengan hasil yang diharapkan.

Panjang kolom udara dalam tabung dapat diatur dengan mengubah posisi permukaan airnya. Pada kolom udara yang terpendek, maka panjangnya akan sama dengan seperempat panjang gelombangnya. Bunyi yang terdengar merupakan bunyi paling kuat, sedang panjang kolom udara yang lebih panjang, yaitu 3/

4 panjang gelombang, dan seterusnya, bunyi yang terdengar makin lemah.

Kle

(19)

Sebenarnya letak perut gelombang terluar pada saat resonansi berada sedikit di atas mulut tabung sekitar 0,3 kali diameter tabung. Oleh karena itu untuk menentukan panjang gelombang bunyi dipakai metoda selisih posisi resonansi berurutan, sebagai berikut:

ΔL = ∆ L3−∆ L2 Bila panjang kolom udara dalam tabung tidak diubah, maka hanya frekuensi-frekuensi tertentu saja yang menghasilkan resonansi.

Selain itu, cepat rambat bunyi di udara dapat dicari melalui metode kecepatan bunyi sebagai fungsi suhu udara, seperti berikut

v=

γ RT M

Keterangan: v = cepat rambat bunyi di udara (m/s) ; γ = tetapan Laplace = 1,4 ; R = tetapan umum gas ideal = 8300 J/kmol-1 K-1 ; T = suhu mutlak (K) ; M = massa molekul gas (kg kmol-1)=28,8 kg kmol-1. Dalam hal ini ruangan didapatkan suhu konstan 280C diubah menjadi Kelvin 301 K , Dengan memasukkan angka-angka tetapan serta hasil pengukuran suhu ruangan saat dilakukan percobaan, maka praktikan mendapatkan cepat rambat bunyi sebesar 348,7836 m/s

Dari persamaan di atas, dapat diketahui bahwa cepat rambat bunyi dalam udara tidak dipengaruhi oleh tekanan, dan berbanding lurus dengan akar suhu mutlaknya. Namun, cepat rambat bunyi dalam udara berbanding terbalik dengan akar massa jenis normalnya, apabila tetapan Laplacenya sama.

Dalam praktikum percobaan kali ini kami mendapatkan factor-factor yang membuat percobaan kali ini melakukan kesalahan. Yang pertama praktikan dalam melakukan pengukuran yang meliputi pengukuran panjang kolom udara, yang kedua yaitu factor alat percobaan yang digunakan Alat yang digunakan tidak berada dalam kondisi yang ideal misalnya frekuensi sumber bunyi yang tidak tetap (naik-turun), headphone yang tidak terdengar jelas, dan lain-lain.

(20)

atas pertama sampai keempat pada pipa organa tertutup berturut – turut adalah 1:3:5:7:9. Disini praktikan terdapat kesalahan saat menentukan nada dasar dan nada atas.

Untuk analisa grafiknya kami mendapatkan hasil grafik A =

6.515E-05 dan B =

0.0057 maka didapatkan grafik dengan y = 0.0057x + 6.515E-05.

F. Kesimpulan

1. Praktikan dapat menentukan cepat rambat bunyi di udara dengan tiga metode berbeda. Melalui metode persamaan, dengan memanfaatkan persamaan cepat rambat bunyi di udara sebagai fungsi suhu, v=γRTM ditemukan harga cepat rambat bunyi di udara sebesar

348.7899 ms . untuk menentukan frekuensi sumber bunyi yang akan ditera f = 5.80 ± 0.44549 Hz. Sedangkan teori menyebutkan cepat rambat bunyi di udara sebesar 340 m/s. Perbedaan tersebut disebabkan berbagai hal, di antaranya faktor alat yang tidak ideal, ketidaktelitian praktikan, pendengaran setiap individu yang berbeda, suhu udara dan tekanan udara di laboraturium yang berbeda dengan suhu udara dan tekanan udara yang diharapkan. Dapat disimpulkan pula bahwa frekuensi bunyi berbanding terbalik dengan panjang gelombang bunyi yang dihasilkan.

2. Praktikan dapat memahami gejala resonansi bunyi yang pada percobaan ini dapat diketahui lewat suara dengungan yang keras yang terjadi karena interferensi gelombang bunyi dimana simpul-simpul dari gelombang bunyi yang saling menguatkan sehingga amplitudonya semakin besar. Semakin besar amplitudonya, maka suara dengungan semakin keras.

3. pada percobaan untuk menentukan nada dasar dan nada atas praktikan dapat menentukan perbandingan nada dasar dari nada atas pertama, nada atas kedua, nada atas ketiga, dan nada atas keempat pada pipa organa tertutup. Secara teori didapatkan 1:3:5:7:9, dan hasil pengukuran praktikan mendapatkan perbandingannya 1:3:5:9:11. Disini harapan untuk mencapai kesamaan dengan teori tidak sama karena kesalahan praktikan saat menentukan titik bunyi dengan dengungan yang keras.

(21)

DAFTAR PUSTAKA

1. Irawati, fenny, dkk. 2015. Petujuk Praktikum Fisika Berdasarkan Kurikulum 2010. Buku tidak diterbitkan. Universitas Surabaya. Surabaya.

2. Sutrisno , Seri Fisika Dasar, Penerbit ITB , 2000

3. Halliday, D.,Resnick, R., Walker, J., Fundamentals of physics, john wiley “& sons, 1997.

(22)

Gambar

Tabel Hasil Pengukuran (Menentukan cepat rambat bunyi di udara)
Grafik f terhadap
Grafik f terhadap

Referensi

Dokumen terkait

Hal tersebut dapat terlihat pada Perkara Nomor 02/Pidsus-Anak/2014/PN.PTK dan Perkara Nomor 03/Pidsus- Anak/2014/PN.PTK dimana perkaranya adalah pencurian dalam

Dalam penelitian tindakan kelas ini, hipotesis tindakan yang diajukan adalah “ Number Head Together berbantu alat peraga dapat meningkatkan hasil belajar siswa pada

Posting dokumen sumber ke dalam rekening buku pembantu yg menghasilkan jurnal sbg tembusan posting ke dalam rekening tersebut.. Dokumen

Mengetahui pengaruh kombinasi ekstrak etanolik herba meniran ( Phyllanthus niruri L. ), daun sirih merah ( Piper crocatum Ruiz & Pav.) dan umbi keladi tikus

Studi literatur untuk mempelajari tentang metode yang akan digunakan dalam penelitian yaituSistem Informasi berbasis GUI Matlab serta studi tentang kasus yang akan

[r]

Berdasarkan hasil penelitian maka peneliti mengajukan beberapa saran : perlu adanya pembinaan nilai-nilai moral sejak dini tanpa menggunakan larangan atau hukuman, namun dengan

Koefisien dari reaksi setara tersebut menunjukkan jumlah mol yang merupakan Koefisien dari reaksi setara tersebut menunjukkan jumlah mol yang merupakan titik