7.1 Tujuan
1. Menentukan frekuensi dasar dan frekuensi harmonik gelombang berdiri pada pegas heliks.
2. Menghitung cepat rambat gelombang yang terjadi pada pegas heliks.
3. Memahami gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik.
4. Memahami gelombang transversal dan gelombang longitudinal.
5. Memahami sifat dasar gelombang
7.2 Teori Dasar
Gelombang adalah bentuk getaran yang merambat melalui mediumnya.
Gelombang dapat terjadi karena adanya sumber getaran yang bergerak.
Gelombang berdasarkan medium rambatnya dibagi menjadi 2, yaitu:
1. Gelombang Mekanik
Gelombang mekanik merupakan gelombang yang perambatannya membutuhkan medium, medium itu berfungsi untuk melepaskan energi pada proses perambatan gelombangnya. Contohnya gelombang bunyi, gelombang tali dan gempa bumi.
2. Gelombang Elektromagnetik
Gelombang elektromagnetik merupakan gelombang yang perambatannya tidak membutuhkan medium, serta gelombang yang dihasilkan berasal dari perubahan medan magnet dan medan listrik. Contohnya sinar x, sinar ultraviolet, inframerah, gelombang radar, gelombang TV, gelombang radio, dan lainnya.
Gelombang berdasarkan arah getar dan arah rambatnya dibagi menjadi 2, yaitu:
1. Gelombang Transversal
Gelombang transversal adalah gelombang yang arah getarnya tegak lurus dengah arah rambatnya, sehingga bentuk dari gelombang ini terdapat bukit dan lembah gelombang. Gelombang ini membutuhkan material solid untuk merambat dengan, hal tersebut menyebabkan gelombang ini tidak efektif merambat pada material cair dan gas. Gelombang transversal relatif lemah jika dibandingkan dengan gelombang longitudinal ( Crawford, 1968).
Kesimpulannya, gelombang tranversal adalah sebuah gelombang yang arah getarnya tegak lurus terhadap arah rambatnya, gelombang ini juga membutuhkan material yang padat agar lebih efektif ketika sedang merambat dibandingkan jika pada material cair dan gas. Contoh gelombang transversal adalah gelombang tali.
Gambar 7.1 Gelombang Transversal
Sumber : https://images.app.goo.gl/P3rA1rEM4YSLyhzf7
2. Gelombang Longitudinal
Gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah getarannya berhimpit atau searah dengan arah rambatan gelombang. Gelombang ini tidak menunjukan deretan bukit dan lembah, tetapi merupakan rapatan dan regangan. Gelombang ini juga disebut dengan gelombang kerapatan
(density waves) karena kerapatan partikel berfluktuasi pada saat gelombang ini menjalar pada material cair dan padat (Pain, H. J., 2005).
Kesimpulannya, gelombang longitudinal adalah sebuah gelombang yang arah getarnya berimpit (rapat) atau atau searah dengan arah rambatnya.
Gelombang ini disebut gelombang kerapatan karena kerapatan partikel naik turun (tidak stabil) pada saat bergerak. Contoh gelombang longitudinal adalah gelombang bunyi.
Gambar 7.2 Gelombang Longitudinal
Sumber : https://images.app.goo.gl/JvmJd9Qe7ajebMsZ7
a. Rapatan : Tempat dimana partikel memadat pada media menjadi lebih dekat bersama – sama.
b. Regangan : Tempat dimana partikel – partikel tersebar jauh terpisah.
Sifat - sifat gelombang, diantaranya : 1. Dispersi (Dapat berubah bentuk).
Dispersi gelombang yaitu perubahan bentuk gelombang saat gelombang merambat melalui suatu medium. Suatu medium dimana laju gelombang tak bergantung pada panjang gelombang maupun frekuensinya disebut medium nondispersif.
2. Refraksi (Dapat dibiaskan)
Jika gelombang dating pada suatu permukaan batas yang memisahkan antara dua daerah dengan laju gelombang berbeda, sebagian gelombang akan dipantulkan dan sebagian lainnya akan diteruskan. Pembelokan berkas gelombang yang diteruskan disebut pembiasan (fraksi).
3. Refleksi (Dapat dipantulkan)
Saat sebuah gelombang menabrak sebuah penghalang atau sampai di ujung batas suatu medium yang dirambatinya, maka sebagian gelombang itu dipantulkan.
4. Interferensi (Dapat digabungkan)
Saat dua buah gelombang yang berhubungan bertemu, maka akan terjadi interferensi gelombang.
5. Polarisasi (Dapat diserap arah getarannya)
Fenomena polarisasi ini yang membedakan antara gelombang transversal dengan gelombang longitudinal. Cahaya termasuk gelombang transversal dan dibuktikan dengan mempolarisasikannya. Cahaya yang tidak terpolarisasi misalnya cahaya matahari mempunyai arah getar dalam semua arah yang tegak lurus terhadap arah rambat gelombangnya. Akan tetapi, jika cahaya dilewatkan pada sebuah polaroid, maka cahaya akan terpolarisasi.
6. Efek Doppler
Jika suatu sumber gelombang dan penerima bergerak berhubungan satu dengan lain, maka frekuensi yang terdeteksi oleh penerima tidak sama dengan frekuensi sumber. Hal ini disebut efek Doppler. Contoh penggunaan efek Dopler adalah penggunaan radar polisi untuk mengukur kecepatan mobil.
Besaran – besaran yang digunakan untuk menjelaskan gelombang antara lain :
1. Panjang gelombang (λ) adalah jarak antara dua puncak yang berurutan.
2. Frekuensi (f) adalah banyaknya gelombang yang melewati suatu titik tiap satuan waktu.
3. Periode (T) adalah waktu yang diperlukan oleh gelombang melewati suatu titik.
4. Amplitudo (A) adalah simpangan maksimum dari titik kesetimbangan.
5. Kecepatan gelombang (v) adalah kecepatan puncak gelombang.
Kecepatan gelombang harus dibedakan dari kecepatan partikel pada medium itu sendiri. Pada waktu merambat gelombang membawa energi dari satu tempat ke tempat lain. Saat gelombang melalui medium maka energi dipindahkan sebagai energi getaran antara partikel dalam medium tersebut (Resnick & Halliday, 1992).
Periode gelombang T
atau
Hubungan antara kecepatan gelombang (v) dengan panjang gelombang (λ), periode (T), dan frekuensi (f).
Keterangan :
v = kecepatan gelombang (m/s) λ = panjang gelombang (m) T = periode (sekon)
T = f =
v = v = λ x f
F = frekuensi (Heartz/Hz) 7.3 Metodologi Praktikum 7.3.1 Skema Proses
7.3.1.1 Gelombang Berdiri Pada Pegas Heliks
Gambar 7.3 Skema Proses Pada Pegas Heliks
7.3.2 Penjelasan Skema Proses
7.3.2.1 Gelombang Berdiri Pada Pegas Heliks 1. Alat dan bahan disiapkan.
2. Pegas heliks dipasang pada pasak penumpu yang ada pada bosshead dan dihubungkan dengan pembangkit frekuensi audio.
3. Frekuensi dinaikkan secara perlahan sampai terbentuk 1 gelombang berdiri pada pegas heliks, lalu frekuensinya dicatat.
4. Frekuensi dinaikkan kembali secara perlahan sampai terbentuk 2 gelombang berdiri pada pegas heliks, lalu frekuensinya dicatat.
5. Hasil percobaan dicatat pada lembar kerja.
6. Hal serupa dilakukan kembali dengan menggunakan pegas heliks 25 N/m.
7.4 Alat dan Bahan 7.4.1 Alat
1. Batang statif : 1 buah 2. Kaki statif : 1 buah 3. Dasar statif : 1 buah 4. Bosshead universal : 1 buah
5. Vibrator : 1 buah
6. Audio generator : 1 buah
7. Kabel : 2 buah
7.4.2 Bahan
1. Pegas heliks 10 N/m : 1 buah 2. Pegas heliks 25 N/m : 1 buah
7.5 Pengumpulan dan Pengolahan Data 7.5.1 Pengumpulan Data
7.5.1.1 Hasil percobaan pegas heliks 10 N/m
Tabel 7.1 Percobaan Pegas Heliks 10 N/m
No Frekuensi fn/fi n λ v
1 F1 = 10 Hz 1 1 0,15 m 1,5 m/s
2 F2 = 25 Hz 2,5 2 0,075 m 1,875 m/s
3 F3 = 35 Hz 3,5 3 0,05 m 1,75 m/s
4 F4 = 40 Hz 4 4 0,0375 m 1,5 m/s
5 F5 = 50 Hz 5 5 0,03 m 1,5 m/s
7.5.1.2 Hasil percobaan pegas heliks 25 N/m
Tabel 7.2 Percobaan Pegas Heliks 25 N/m
No Frekuensi fn/fi n λ v
1 F1 = 20 Hz 1 1 0,15 m 3 m/s
2 F2 = 40 Hz 2 2 0,075 m 3 m/s
3 F3 = 55 Hz 2,75 3 0,05 m 2,75 m/s
4 F4 = 75 Hz 3,75 4 0,0375 m 2,8125 m/s
5 F5 = 95 Hz 4,75 5 0,03 m 2,85 m/s
7.5.2 Pengolahan Data 7.5.2.1 Percobaan 1
X = 15 cm K1 = 10 N/m
N = = = 1 gelombang
λ = = = 15 cm (0,15 m) Panjang gelombang
vn = λn x fn = 15 x 10 = 150 cm/s ( 1,5 m/s) Kecepatan gelombang N = = = 2,5 gelombang
λ = = = 7,5 cm (0,075 m) Panjang gelombang
vn = λn x fn = 7,5 x 25 = 187,5 cm/s ( 1,875 m/s) Kecepatan gelombang N = = = 3,5 gelombang
λ = = = 5 cm (0,05m) Panjang gelombang
vn = λn x fn = 5 x 35 = 175 cm/s (1,75 m/s) Kecepatan gelombang N = = = 4 gelombang
λ = = = 3,75 cm (0,0375 m/s) Panjang gelombang
vn = λn x fn = 3,75 x 40 = 150 cm/s (1,5 m/s) Kecepatan gelombang N = = = 5 gelombang
λ = = = 3 cm (0,03 m) Panjang gelombang
vn = λn x fn = 3 x 50 = 150 cm/s (1,5 m/s) Kecepatan gelombang
7.5.2.2 Percobaan 2 X = 15 cm
K2 = 25 N/m
N = = = 1 gelombang
λ = = = 15 cm (0,15 m) Panjang gelombang
vn = λn x fn = 15 x 20 = 300 cm/s (3 m/s) Kecepatan gelombang N = = = 2 gelombang
λ = = = 7,5 cm (0,075 m) Panjang gelombang
vn = λn x fn = 7,5 x 40 = 300 cm/s (3 m/s) Kecepatan gelombang N = = = 2,75 gelombang
λ = = = 5 cm (0.05 m) Panjang gelombang
vn = λn x fn = 5 x 55 = 275 cm/s (2,75 m/s) Kecepatan gelombang N = = = 3,75 gelombang
λ = = = 3,75 cm (0,0375 m) Panjang gelombang
vn = λn x fn = 3,75 x 75 = 281,25 cm/s (2,8125 m/s) Kecepatan gelombang N = = = 4,75 gelombang
λ = = = 3 cm (0,03 m) Panjang gelombang
vn = λn x fn = 3 x 95 = 285 cm/s (2,85 m/s) Kecepatan gelombang
Grafik Percobaan 1 Antara v vs f
Gambar 7.4 Grafik Percobaan 1
Grafik Percobaan 2 Antara v vs f
Gambar 7.5 Grafik Percobaan 2
7.6 Analisa dan Pembahasan
Gelombang berdiri pada pegas heliks merupakan modul yan ada di praktikum fisika dasar dengan tujuan semua praktikan dapat menghitung frekuensi dan cepat rambat gelombang yang terjadi pada pegas heliks.
Didalam praktikum dan percobaan pasti menggunakan alat dan perlengkapan serta tata cara praktikum , agar pada saat melakukan percobaan lancer. Dalam video yang telah asisten lab jelaskan, sudah cukup untuk pembuatan laporan, Namun ada hal yang harus diperhatikan pada saat menaikkan frekuensi, karena apabila frekuensi dinaikkan secara langsung maka frekuensinya tidak akan sesuai dengan yang seharusnya. Oleh karena itu frekuensi harus dinaikkan secara perlahan.
7.7 Kesimpulan
Setelah melakukan praktikum dan percobaan dapat diambil kesimpulan ; 1. Dapat menentukan frekuensi dasar dan frekuensi harmonik
gelombang berdiri pada pegas heliks.
2. Dapat menghitung cepat rambat gelombang yang terjadi pada pegas heliks.
3. Dapat memahami gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik.
4. Dapat memahami gelombang transversal dan gelombang longitudinal.
5. Dapat memahami sifat dasar gelombang
DAFTAR PUSTAKA
https://darsimanb.blogspot.com/2016/10/teori-
gelombang.html#:~:text=Gelombang%20adalah%20perambatan
%20yang%20bersumber%20dari%20gangguan%20pada%20suatu
%20medium.&text=Gelombang%20Transversal%20adalah
%20gelombang%20yang,terdapat%20bukit%20dan%20lembah
%20gelombang.
https://ilmuusekolah.blogspot.com/2017/07/7-sifat-gelombang-yang- perlu-anda.html#:~:text=SIFAT%2DSIFAT
%20GELOMBANG&text=Gelombang%20dapat%20mengalami
%20dispersi%2C%20pemantulan,%2C%20efek%20doppler%2C
%20dan%20polarisasi.
