Laporan praktikum fisika eknik Digit

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA

GELOMBANG (Percobaan Melde)

Untuk menyelesaikan tugas laporan praktikum fisika sesuai Kurikulum Tingkat Satuan Pendidikan

Disusun oleh :

Dian Anggun Kusumaningtyas XI Aksel I/12

SEKOLAH MENENGAH ATAS NEGERI 1 SURAKARTA Jalan Monginsidi no.40 Telp. (0271)652975

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA

GELOMBANG (Percobaan Melde)

Guru Pengampu : Kurota’ayun,S.Pd

Praktikan : Dian Anggun Kusuamningtyas

Hari Praktikum : Rabu

Tanggal Praktikum : 10 Februari 2010

Waktu Praktikum : 11.30-12.30 WIB

Tempat Praktikum : Laboratorium Fisika

DAFTAR ISI

1. Halaman Judul...1

2. Halaman Pelaksanaan Praktikum...2

3. Daftar Isi...3

4. Laporan Praktikum...4

A. Tujuan...4

B. Alat dan Bahan...4

C. Konsep Fisis...4

D. Landasan Teori...6

E. Cara Kerja...11

F. Hasil Pengamatan...12

G. Analisa Data...13

H. Analisa Grafik...14

I. Kesimpulan...16

GELOMBANG (Percobaan Melde)

A. Tujuan

1. Menentukan cepat rambat gelombang pada tali 2. Menentukan panjang gelombang yang terjadi 3. Menentukan frekuensinya

B. Alat dan Bahan

1. Rangkaian Listrik AC 2. Tali

3. Beban 4. Katrol 5. Neraca 6. Meja 7. Mistar 8. Kertas HVS

9. Pensil atau Bolpoint

C. Konsep Fisis

Getaran yang terjadi pada suatu benda disebabkan oleh adanya gangguan yang diberikan pada benda tersebut. Getaran bandul dan getaran benda pada pegas, gangguan tersebut disebabkan oleh adanya gaya luar (menggerakan bandul atau benda pada pegas). Sebenarnya terdapat banyak contoh getaran yang dapat kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari.

1. Garputala bergetar ketika kita memberikan gangguan dengan cara memukul garputala tersebut.

2. Kendaraan akan bergetar ketika mesinnya dinyalakan, dalam hal ini kendaraan tersebut diberi gangguan.

3. Suara yang kita ucapkan tidak akan terdengar apabila pita suara kita tidak bergetar. 4. Seindah apapun alunan musik, jika loudspeaker yang berfungsi sebagai sumber

bunyi dan gendang telinga kita sebagai penerima tidak bergetar, maka dapat dipastikan kita tidak akan pernah mendengar musik tersebut.

5. Ketika kita melempar batu ke dalam genangan air yang tenang, gangguan yang kita berikan menyebabkan partikel air bergetar alias berosilasi terhadap titik setimbangnya. Perambatan getaran pada air menyebabkan adanya gelombang pada genangan air tadi.

6. Jika kita menggetarkan ujung tali yang terentang maka gelombang akan merambat sepanjang tali tersebut. Gelombang tali dan gelombang air adalah dua contoh umum gelombang yang dengan mudah kita saksikan dalam kehidupan sehari-hari.

Setiap gangguan yang diberikan kepada suatu benda akan menimbulkan getaran pada benda tersebut dan getaran ini akan merambat dari suatu tempat ke tampat lain melalui suatu medium tertentu (medium = perantara). Peristiwa perambatan getaran dari suatu tempat ke tempat lain melalui suatu medium tertentu disebut gelombang.

Ketika melihat gelombang pada genangan air, seolah-olah tampak bahwa gelombang tersebut membawa air keluar dari pusat lingkaran. Atau ketika melihat gelombang laut bergerak ke pantai, mungkin berpikir bahwa gelombang membawa air laut menuju ke pantai. Kenyataannya bukan seperti itu. Sebenarnya setiap partikel air tersebut berosilasi (bergerak naik turun) terhadap titik setimbangnya. Untuk memperjelas dapat melakukan percobaan kecil yaitu, letakan benda yang bisa terapung di atas air yang bergelombang, amati benda tersebut bergerak naik turun pada tempat yang sama. Hal ini menujukkan bahwa gelombang tidak memindahkan air tersebut. Kalau gelombang memindahkan air, maka benda yang terapung juga ikut bepindah. Jadi air hanya berfungsi sebagai medium bagi gelombang untuk merambat. Apabila berenang di laut tubuh akan terhempas oleh aliran laut karena di laut terjadi gelombang maka seakan-akan tubuh terdorong, selain di laut terjadi juga saat berenang di kolam renang maupun mengguncangkan kolam ikan sampai airnya bergelombang, tubuh akan terdorong mengikuti gerakan walaupun efeknya lebih kecil dari air laut. Selain itu, contoh lain yaitu saat misalnya A memegang ujung sebuah tali, dan B memegang ujung yang satunya. Lalu A mengerakkan tali tersebut naik turun secara kuat, maka akan terbentuk gelombang, jika tali itu mengenai bagian tubuh maka akan terasa sakit. Kesimpulannya setiap gelombang selalu membawa energi dari suatu tempat ke tempat lain. Ketika mandi di laut, tubuh kita terhempas ketika diterpa gelombang laut karena terdapat energi pada gelombang laut. Energi yang terdapat pada gelombang laut bisa bersumber dari angin. Ketika mengguncangkan tangan di dalam air kolam, sebenarnya sedang memindahkan energi pada air. Demikian juga ketika seseorang menggerakan tali, pada saat itu juga terjadi perpindahan energi dari tangan ke tali, yang kemudian membawanya sepanjang tali tersebut. Sakit yang dirasakan ketika salah satu ujung tali mengenai tubuh disebabkan karena energi pada tali dipindahkan pada bagian tubuh yang bersentuhan dengan tali.

Begitu juga dengan peer pegas, apabila di tarik maka dengan panjang tertentu, lalu dilepaskan maka peer tersebut akan bergerak memantul dengan posisi terpendek, terpanjang maupun setimbang (dalam keadaan awal sebelum peer di tarik).

Untuk menciptakan suatu gelombang dapat dilakukan dengan memegang salah satu ujung tali dan ujung yang satunya diikatkan pada tali, lalu di gerakkan naik turun. Percobaan ini juga yang dilakukan oleh Melde untuk menentukan cepat rambat gelombang transversal pada tali. Jika tali yang panjangnya l, dibentangkan dan diberi beban lewat katrol serta ujung A digetarkan terus menerus, maka pada tali akan terbentuk gelombang transversal yang stasioner (diam).

D.Landasan Teori

Gelombang adalah getaran yang merambat. Bentuk ideal dari suatu gelombang akan mengikuti gerak sinusoide. Selain radiasi elektromagnetik, dan mungkin radiasi gravitasional, yang bisa berjalan lewat vakum, gelombang juga terdapat pada medium (yang karena perubahan bentuk dapat menghasilkan gaya memulihkan yang lentur) di mana mereka dapat berjalan dan dapat memindahkan energi dari satu tempat kepada lain tanpa mengakibatkan partikel medium berpindah secara permanen, yaitu tidak ada perpindahan secara masal. Malahan, setiap titik khusus berosilasi di sekitar satu posisi tertentu.

Suatu medium disebut:

1. linear jika gelombang yang berbeda di semua titik tertentu di medium bisa dijumlahkan,

2. terbatas jika terbatas, selain itu disebut tak terbatas

3. seragam jika ciri fisiknya tidak berubah pada titik yang berbeda

Gelombang di dalam perambatannya tidak diikuti oleh berpindahnya partikel-partikel perantaranya. Pada hakekatnya gelombang merupakan rambatan energi (energi getaran)

Macam gelombang

Menurut arah getarnya :

- gelombang transversal adalah gelombang yang arah getarnya tegak lurus terhadap arah rambatannya. Contoh: gelombang pada tali , gelombang permukaan air, gelombang

cahaya, dll.

- gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah getarnya sejajar atau berimpit dengan arah rambatannya. Contoh: gelombang bunyi dan gelombang pada pegas.

Menurut amplitudo dan fasenya :

- gelombang berjalan adalah gelombang yang amplitudo dan fasenya sama di setiap titik

yang dilalui gelombng.

- gelombng diam (stasioner) adalah gelombang yang amplitudo dan fasenya berubah (tidak sama) di setiap titik yang dilalui gelombang.

Menurut medium perantaranya :

medium perantara. Hampir semua gelombang merupakan gelombang mekanik. - Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang didalam perambatannya tidak memerlukan medium perantara. Contoh : sinar gamma (γ), sinar X, sinar ultra violet, cahaya tampak, infra merah, gelombang radar, gelombang TV, gelombang radio.

Persamaan Umum Gelombang

Besaran-besaran dalam gelombang hampir sama dengan besaran-besaran yang dimiliki oleh getaran, antara lain, periode, frekuensi, kecepatan, fase, amplitudo isotropik jika ciri fisiknya "sama" pada arah yang berbeda. Ada satu besaran yang dimiliki oleh gelombang tetapi tidak dimiliki oleh getaran, yaitu panjang gelombang.

Periode gelombang (T) adalah waktu yang diperlukan oleh gelombang untuk

menempuh satu panjang gelombang penuh.

Panjang gelombang (λ) adalah jarak yang ditempuh dalam waktu satu periode (jarak

antara A dan B)

Frekuensi gelombang adalah banyaknya gelombang yang terjadi tiap satuan waktu. Cepat rambat gelombang (V) adalah jarak yang ditempuh gelombang tiap satuan waktu. Dengan persamaan :

V=.f

V=._T1

Keterangan :

V = Kecepatan gelombang (m/s)

= Panjang gelombang (m)

f = Frekuensi (Hz)

T = Periode (sekon)

Contoh Soal :

Sebuah gelombang pada permukaan air dihasilkan dari suatu getaran yang frekuensinya 30 Hz. Jika jarak antara puncak dan lembah gelombang yang berturutan adalah 50 cm, hitunglah cepat rambat gelombang tersebut!

Penyelesaian :

Diketahui : f = 30 Hz , ½ λ = 50 cm , λ = 100 cm = 1 m Ditanya : v = ..?

Jawab : v = λ.f = 1.30 = 30 m/s

1. Gelombang Berjalan

Jika tali yang sangat panjang dibentangkan dan salah satu ujungnya digetarkan terus menerus, maka pada tali akan terjadi gelombang berjalan di sepanjang tali. Jika titik P berjarak x dari A dan ujung A merupakan sumber getar titik A telah bergetar selama t, maka titik P telah bergetar selama t-_Vx

y = A sin θ y = A sin ω.t y = A sin 2 f.t

Persamaan gelombang berjalaan di titik P :

sin

A

y

_p _ω.

t

_p

sin

A

y

_p _(ω.tkx)

t

p= t-_V

x

(+) jika gelombang merambat dari kanan ke kiri (- ) jika gelombang merambat dari kiri ke kanan Keterangan :

y = simpangan getar (m atau cm) yp = simpangan getar di P ( m atau cm ) A = Amplitudo ( m atau cm )

ω = kecepatan sudut ( rad/ s ) t = waktu ( s )

k = bilangan gelombang ( /m )

x = jarak titik a terhadap titik P ( m atau cm ) λ = panjang gelombang ( m atau cm )

Contoh Soal:

Gelombang berjalan mempunyai persmaan y = 0,2 sin (100π t – 2π x), dimana y dan x dalam meter dan t dalam sekon. Tentukan amplitudo, periode, frekuensi, dan cepat rambat gelombang tersebut !

Penyelesaian :

Diketahui : y = 0,2 sin (100π t – 2π x)

Ditanya : A = …?, T = …?, f = ..?, λ = ..?, v = ..? Jawab :

y = 0,2 sin (100π t – 2π x) ………( 1 ) y =A sin (ω.t - kx)...(2)

Dari persamaan (1) dan (2), maka dpat diambil kesimpulan bahwa : Amplitudonya adalah : A = 0,2 m

Periode =100π = , sehingga T = s

Dari T = s, maka dapat dicari frekuensinya , yaitu 2π f = ω sehingga f = 50Hz

Panjang gelombang =2π / k

=2π/2π = 1 meter

Dari hasil f dan λ, maka cepat rambat gelombangnya adalah : v = λ.f = 50.1 = 50 m/s

2. Gelombang Interferensi

Paduan atau jumlahan 2 gelombang yang merambat pada medium yang sama.

y = 2 A cos (1/2 kx) sin (ωt-1/2kx) 3. Gelombang stasioner (diam)

terjadi pada ujung tetap, maka gelombang pantul mengalami pembalikan fase (berbeda fase 180O) terhadap gelombang datang.

a.) Pada ujung bebas

y = 2 A cos kx sin ωt

1.) Letak Titik Perut x = n.1/2 λ n = 0,1,2,3,… 2.) Letak Titik Simpul

x = (2n+1)1/4 λ n = 0,1,2,3,… b.) Pada ujung tetap

y = 2 A sin kx cos ωt

1.) Letak Titik Perut

x = (2n+1)1/4 λ n = 0,1,2,3,… 2.) Letak Titik Simpul

x = n.1/2 λ n = 0,1,2,3,…

4. Percobaan Melde

Jika tali yang panjangnya l, dibentangkan dan diberi beban lewat katrol serta ujung A digetarkan terus menerus, maka pada tali akan terbentuk gelombang transversal yang stasioner (diam). Percobaan ini pertama kali dilakukan oleh Melde untuk menentukan cepat rambat gelombang transversal pada tali. Dari hasil percobaannya Melde menemukan kesimpulan bahwa cepat rambat gelombang pada tali adalah :

V = _F

µ= m_l F=W W=m.g

Keterangan :

F = gaya (Newton)

W =gaya berat (Newton)

m =massa tali (kg)

g =gaya gravitasi (m/s²)

l =panjang tali (meter)

V =kec gelombang (m/s)

µ =massa per satuan panjang tali (kg/m) Contoh Soal :

Seutas tali yang ditegangkan dengan gaya 5 N dan salah satu ujungnya digetarkan dengan frekuensi 40 Hz terbentuk gelombang sebanyak 5 buah. Massa per satuan panjang tali 0,05 gr. Jika panjang tali 4 m, hitunglah:

cepat rambat gelombang pada tali tersebut ! massa tali tersebut !

Diketahui : l = 4 m, F = 5 N, f = 40 Hz, n=5 Ditanya :

a.) V = ..? b.)m = ..? Jawab : a.) λ =V_f

λ = ₅4

V = λ.f = 4/5.40 = 32 m/s b.) m= l. µ

= 4. 0,05.103

= 0,0002 kg/m

E. Cara Kerja

I. Variasi Massa Beban

1. Siapkan semua alat dan bahan

2. Hubungkan aliran listrik dengan stabilizer

3. Timbang massa tali dan massa beban dengan menggunakan neraca

4. Ambil tali dan kaitkan ujung satu dengan beban dan ujung lain dengan vibrator 5. Hubungkan kabel pada stabilizer dengan aliran listrik AC dan ujung yang

satunya pada vibrator

6. Ambil katrol dan letakkan di bagian ujung meja salah satu sisi lalu kaitkan tali pada katrol di bagian yang di bebani beban

7. Ukur panjang tali di mulai dari penghubung sampai katrol (tali sisa yang di gantungi beban setelah katrol tidak di ukur)

8. Usahakan panjang tali setelah membentuk gelombang dapat di amati dengan jelas untuk semua variasi massa

9. Tenangkan tali yang di gantungi massa beban

10. Setelah tali sisa tenang dan beban tidak bergerak lagi, nyalakan stabilizer dengan menekan tombol ON

11. Amati gelombang yang terjadi (jangan terlalu lama karena dapat menyebabkan alat rusak, jika merasa gelombang yang terjadi jelas dan sudah di hitung jumlah gelombang yang terbentuk cepat matikan stabilizer dengan menekan tobol OFF) 12. Hitung berapa jumlah gelombang yang terbentuk

13. Catat pada tabel pengamatan

14. Ulangi lagi dengan variasi massa beban dengan panjang tali tetap.

II. Variasi Panjang Tali

1. Siapkan semua alat dan bahan

2. Hubungkan aliran listrik dengan stabilizer

3. Timbang massa tali dan massa beban dengan menggunakan neraca

4. Ambil tali dan kaitkan ujung satu dengan beban dan ujung lain dengan vibrator 5. Hubungkan kabel pada stabilizer dengan aliran listrik AC dan ujung yang

satunya pada vibrator

7. Ukur panjang tali di mulai dari penghubung sampai katrol (tali sisa yang di gantungi beban setelah katrol tidak di ukur)

8. Tenangkan tali yang di gantungi massa beban

9. Setelah tali sisa tenang dan beban tidak bergerak lagi, nyalakan stabilizer dengan menekan tombol ON

10. Amati gelombang yang terjadi (jangan terlalu lama karena dapat menyebabkan alat rusak, jika merasa gelombang yang terjadi jelas dan sudah di hitung cepat matikan stabilizer dengan menekan tobol OFF)

11. Hitung berapa jumlah gelombang yang terbentuk 12. Catat pada tabel pengamatan

13. Ulangi lagi dengan variasi panjang tali dengan massa beban tetap

14. Vibrator jangan terlalu jauh dari stabilizer karena aliran listrik sulit untuk mengalir (walupun kabel masih cukup)

15. Apabila ingin melakukan pengamatan dengan panjang tali yang pendek maka selain dekatkan vibrator juga dekatkan stabilizer.

F. Hasil Pengamatan

Massa tali = 2,4 gr l= 65 cm

=

n l

Tabel I (variasi massa beban)

No. Massa beban (gr) n ג (cm)

1 28,8 1,5 43,3

2 33,8 1,25 52

3 38,8 1,125 57,7

4 43,8 1 65

5 48,8 0,875 74,2 6 53,8 0,75 86,6

Keterangan :

n = banyaknya gelombang ג = panjang gelombang

Massa beban = 28,8 gr =

n l

Tabel II (variasi panjang tali)

No. l (cm) n ג (cm)

1 85 2 42,5

2 80 1,875 42,6 3 75 1,75 42,8 4 70 1,625 43,07 5 65 1,5 43,3 6 60 1,375 43,6 7 55 1,25 44 8 50 1,125 44,4

9 45 1 45

10 40 0,875 45,71

G. Analisa Data

1. Tentukan kecepatan rambat gelombang pada tali dari percobaan yang di dapatkan!

V = _F

II. Variasi panjang tali

6. µ = ₂3

2. Tentukan pula frekuensinya!

I. Variasi massa

f = V/ג

= 179.764,06 Hz

2. f = V/ג

= 175.675,675 Hz

3.f = V/ג

= _57,7.10 2_m

m/s 104.864,86



= 181.741,525 Hz

4.f = V/ג

= _65.10-2_m m/s 118.378,37

= 182.120,57 Hz

5.f = V/ג

= _74,2.10-2_m

m/s 131.891,89

= 177.751,87 Hz

6.f = V/ג

= _86,6.10-2_m

m/s 145.405,4

= 167.904,618

II. Variasi panjang tali

1.f = V/ג

= _42,5.10 2_m

m/s 102.857,14



= 242.016,8 Hz

2.f = V/ג

= _42,6.10 2_m

m/s 96.000



= 225.352,11 Hz

3.f = V/ג

= _42,8.10-2_m

m/s 90.000

= 210.280,37 Hz

4.f = V/ג

= _43,07.10-2_m

m/s 84.705,882

= 196.670,26 Hz

5.f = V/ג

= 165.137,61 Hz

7.f = V/ג

= 148.760,11 Hz

8.f = V/ג

= _44,4.10-2_m

m/s 60.000

= 135.135,135 Hz

9.f = V/ג

= _45.10 2_m m/s 55.384,615



= 123.076,92 Hz

10.f = V/ג

= 105.009,84 Hz

H. Analisa Grafik

3. Buktikan rumus dari Melde dengan membuat grafik hubungan antara

V dan l (panjang tali)

No. V (m/s) Panjang Tali (cm)

1 102.857,14 85

2 96.000,00 80

3 90.000,00 75

4 84.705,88 70

5 80.000,00 65

6 72.000,00 60

7 65.454,45 55

8 60.000,00 50

9 55.384,62 45

10 48.000,00 40

Hubungan Kecepatan dan Panjang Tali

40 45 50 55 65 70 75 80 85 48000 55384 60000

65454 72000

80,000.0084705

96000 102857

0 20000 40000 60000 80000 100000 120000

Panjang Tali Kecepata n

Grafik 1.1

Dari hasil percobaan dan penggambaran grafik tersebut maka dapat ditarik kesimpulan bahwa semakin panjang suatu tali, maka kecepatan (cepat rambat) gelombang semakin cepat.

V dan m (massa tali)

Semakin berat massa tali maka kecepatannya semakin lambat, karena massa tali berbanding lurus dengan miu(µ), dan miu berbanding terbalik dengan cepat rambat gelombang.

V dan F

No. V (m/s) F (Newton)

1 77.837,838 288

2 91.351,351 338

3 104.864,86 388

4 118.378,37 438

5 131.891,89 488

Hubungan Gaya dan Kecepatan

288 338 388 438 488 538

77,838 91351

104865 118378

131892 145405

0 20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000 160000

Gaya Kecepatan

Grafik 1.2

Dari hasil percobaan dan penggambaran grafik tersebut maka dapat ditarik kesimpulan bahwa semakin besar gaya yang di berikan, maka cepat rambat gelombang semakin cepat.

I. Kesimpulan

Dari hasil percobaan kelompok kami di laloratorium fisika SMA Negeri 1 Surakarta diperoleh hasil bahwa :

1. Jika beban semakin berat maka jumlah gelombang yang terbentuk semakin sedikit, dan panjang gelombang (ג) semakin panjang.

2. Jika tali semakin panjang maka jumlah gelombang yang terbentuk semakin banyak, dan lamda (panjang gelombang) semakin pendek.

3. Semakin berat beban maka cepat rambat gelombang semakin cepat. 4. Jika gaya semakin besar maka cepat rambat gelombang semakin cepat.

5. Semakin panjang suatu tali atau medium maka cepat rambat gelombang semakin cepat.

6. Untuk variasi massa beban frekuensi tak tentu, walaupun cepat rambat gelombang dan lamda keduanya dipercepat autaupun diperpanjang.

7. Untuk variasi panjang tali semakin lambat cepat rambat gelombang dan semakin panjang lamda, maka frekuensinya semakin kecil.

Surakarta, 10 Februari 2010

Pembimbing Praktikan

Kurrota’ayun,S.Pd Dian Anggun Kusumaningtyas

Daftar Pustaka