PANDUAN PRAKTIKUM
GELOMBANG
LABORATORIUM GEOFISIKA
PROGRAM STUDI GEOFISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS GADJAH MADA
YOGYAKARTA
1
Mengukur Kecepatan Bunyi di Udara
Tujuan
Mengukur kecepatan bunyi di udara menggunakan sebuah sumber bunyi dan sebuah mikrofon kondensor.
Dasar Teori
Panjang gelombang mekanik dalam suatu medium tertentu dapat dideskripsikan sebagai
� =���
dengan notasi cw dan f menunjukkan kecepatan dan frekuensi gelombang mekanik (Hirose & Lonngren, 1985).
Tata Laksana Percobaan
1. Sumber bunyi (speaker) dihubungkan ke osilator (beberapa asisten menyebutnya AFG) dan CH 1 osiloskop.
2. Osilator dan osiloskop dihubungkan ke sumber listrik AC, lalu dinyalakan. 3. Osilator diatur agar menampilkan gelombang sinus dengan frekuensi tertentu. 4. Mikrofon dihubungkan ke CH 2 osiloskop.
5. To ol “our e pada osiloskop diatur ke AC. Lalu tombol Vert. Mode diatur ke CH1/CH2. 6. TIME/DIV, VOLT/DIV, Intensity, dan Hold diatur sehingga citra gelombang pada osiloskop
dapat diamati secara jelas.
7. Mikrofon diletakkan pada jarak x0 dari speaker, sehingga gelombang dari CH1 dan CH2 bertumpuk.
8. Mikrofon digeser terus hingga gelombang dari CH1 dan CH2 kembali bertumpuk. Catat jarak ini sebagai x1, �, atau �1.
9. Percobaan bisa diulangi untuk beragam frekuensi atau jarak sumber suara – mikrofon.
Skema
2
Interferensi Gelombang
Tujuan
Mempelajari interferensi dua gelombang menggunakan sinyal listrik AC yang dibangkitkan suatu generator gelombang (osilator atau AFG).
Dasar Teori
Andaikata ada dua buah gelombang E0 dan E1,
0 1 1 2 sin sinE A t kx
E A t kx
Notasi k adalah angka gelombang, ω adalah frekuensi sudut = 2πf, se e tara φ erupaka eda fase antara E0 dan E1. Jika gelombang E0 ditumpangkan pada E1, hasil penumpangannya dapat digambarkan sebagai berikut.
0 1 1 2
1 2 1 2
sin sin
2 cos sin
2 2
E E E A t kx A t kx
t t E A
Faktor
2
cos
1 2
2
t A
merupakan modulator bagi gelombang
1 2
sin
2
t
. Frekuensimodulator sama dengan
1 2
2
dan frekuensi gelombang termodulasi sama dengan
1 2
2
(Cerne, 2005). Dalam gambar 2, gelombang modulator berwarna cokelat dan gelombang termodulasi berwarna biru.
Gambar 2 Interferensi bunyi yang berbeda frekuensi (Pearson Education, 2007)
Tata Laksana Percobaan
1. Tiga buah resistor disusun pada papan PCB seperti skema percobaan di bawah. 2. Resistor A dihubungkan ke osilator.
3 5. Resistor B dihubungkan ke osiloskop, untuk mengetahui frekuensi gelombang dari kotak hitam. 6. Osiloskop diatur agar gelombang dari CH 1 atau CH 2 tampak jelas.
Skema
4
Resonansi Rangkaian R-L-C
Tujuan
Memahami proses terjadinya resonansi pada suatu rangkaian R-L-C yang dialiri arus listrik bolak-balik.
Dasar Teori
Rangkaian R-L-C merupakan suatu jenis rangkaian yang unik. Rangkaian R-L-C tersusun atas Resistor-Induktor-Kapasitor, dan hanya mau bekerja pada arus listrik bolak-balik. Hambatan atau impedansi total (Z) rangkaian R-L-C sangat bergantung pada frekuensi arus listrik yang dimasukkan. Pada frekuensi arus listrik tertentu, hambatan rangkaian R-L-C jatuh ke nilai minimum. Karena sifat khusus rangkaian R-L-C tersebut, rangkaian ini banyak digunakan pada penerima sinyal radio dan TV.
Gambar 4 Skema rangkaian R-L-C seri. Notasi I bermakna arus listrik, Ɛ bermakna tegangan listrik bolak-balik, dan Q bermakna muatan listrik (Tipler & Mosca, 2008).
Gambar 5 Grafik impedansi total |Z| dan sudut dari fasor impedansi pada rangkaian R-L-C. Sumbu mendatar melambangkan frekuensi angular (ω) (McHutchon, 2013).
5
22
L C
Z
R
X
X .Sementara itu, resonansi terjadi bilamana XL = XC. Pada kondisi tersebut, Z = R. Frekuensi yang memungkinkan terjadinya resonansi dapat dihitung dengan persamaan berikut.
1
1
L C
X X
L C
LC
Notasi ω melambangkan frekuensi resonansi, dengan ω = 2πf, f adalah frekuensi dalam Hertz (Tipler & Mosca, 2008).
Tata Laksana Percobaan
1. Resistor, Induktor, dan Kapasitor dipasang pada papan PCB seperti skema di bawah. 2. Ujung-ujung rangkaian dihubungkan ke osilator atau AFG.
3. Kemudian ujung-ujung rangkaian dihubungkan ke CH1 osiloskop. 4. Antara resistor dan kapasitor dihubungkan ke CH2 osiloskop.
5. Frekuensi osilator diubah-ubah sehingga terlihat ada pembesaran atau pengecilan kurva sinus dari CH2.
6. Catatlah besar frekuensi dari osilator saat kurva sinus dari CH1 sefase dengan CH2, atau besar kurva CH2 maksimal.
7. Jika kurang percaya dengan penampilan kurva sinus, bisa menggunakan kurva Lissajous. Catat besar frekuensi dari osilator ketika kurva Lissajous berbentuk garis lurus.
Skema
6
Asisten Praktikum
Hari Selasa, Pukul 07.00 – 08.00
Nama Jabatan Nomor Telepon
Faiz Muttaqy Koordinator Praktikum 0878 29895872
Hilmi El Hafidz Fatahillah Asisten Kecepatan Bunyi 0814 65005355 Atria Dilla Diambama Asisten Resonansi Gelombang 0857 60803017 Muhammad Dirwan Bahri Asisten Rangkaian R-L-C 0857 25376474
Hari Rabu, Pukul 07.00
–
08.00
Nama Jabatan Nomor Telepon
Alutsyah Luthfian Koordinator Praktikum 0857 81675596 Farhan Binar Sentanu Asisten Rangkaian R-L-C 0856 43606845 Isnaeni Irmayati Asisten Resonansi Gelombang 0857 42081208 Fakhri Putra Pratama Asisten Kecepatan Bunyi 0857 28759299
Hari Kamis, Pukul 15.30
–
16.30
Nama Jabatan Nomor Telepon
Nadira Riadinie Koordinator Praktikum 0856 43700964 Dwi Prasetyo Aji Nugroho Asisten Kecepatan Bunyi 0856 43675855 Erik Tyson Sidauruk Asisten Resonansi Gelombang 0852 78804113 Adytya Utta Perwira Asisten Rangkaian R-L-C 0857 47841512
Daftar Pustaka
Cerne, J., 2005. PHY 207. [Dalam Jaringan]Tersedia di: http://www.physics.buffalo.edu/phy207/lc/lc15.pdf [Diakses 16 March 2014].
Hirose, A. & Lonngren, K. E., 1985. Introduction to Wave Phenomena. Toronto: John Wiley & Sons.
