LAPRES G1

BAB I

PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang

Resonansi adalah peristiwa ikut bergetarnya suatu benda akibat getaran benda lain. Adanya peristiwa resonansi yang terjadi dalam kehidupan sehari- hari seperti dua garpu tala yang mempunyai bilangan getar atau frekuensi yang sama bila garpu tala yang satu digetarkan/dibunyikan maka garpu tala yang lainnya akan ikut bergetar/berbunyi, mendorong kita untuk melakukan percobaan ini agar dapat memahami lebih lanjut tentang peristiwa resonansi.

I.2. Tujuan Percobaan

Percobaan ini bertujuan :

  1. Menentukan kecepatan suara di udara.
  2. Menera bilangan getar garpu tala.

I.3. Permasalahan

Permasalahan yang dihadapi dalam percobaan ini adalah :

  • Bagaimana menentukan  nilai V (kecepatan suara di udara) dari  m (bilangan resonansi) dan f (frekuensi garpu tala) yang telah diketahui dan L’ (panjang kolom udara sebenarnya) yang  telah diukur serta menentukan nilai e.
  • Bagaimana menentukan nilai f (frekuensi garpu tala) dari V (kecepatan suara di udara) dan m (bilangan resonansi) yang telah diketahui dan L’ (panjang kolom udara sebenarnya) yang telah diukur serta menentukan nilai e.

I.4. Sistematika Laporan

Laporan ini disusun secara sistematis berdasarkan petunjuk yang telah ada, yaitu meliputi : abstrak, daftar isi, daftar tabel, daftar grafik, daftar gambar, Bab I Pendahuluan yang terdiri atas latar belakang, tujuan percobaan, permasalahan, sistematika laporan, Bab II Dasar Teori yang terdiri atas teori – teori yang mendasari dilakukannya percobaan dan penulisan laporan, Bab III Analisa Data dan Pembahasan, Bab V Kesimpulan yang berisi kesimpulan dari laporan berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, daftar pustaka, dan lampiran.

BAB II

DASAR TEORI

Resonansi merupakan suatu fenomena dimana sebuah sistem yang bergetar dengan amplitudo yang maksimum akibat adanya impuls gaya yang berubah – ubah yang bekerja pada impuls tersebut. Kondisi seperti ini dapat terjadi bila frekuensi gaya yang bekerja tersebut berimpit atau sama dengan frekuensi getar yang tidak diredamkan dari sistem tersebut.

Banyak contoh dari peristiwa resonansi yang dihadapi dalam kehidupan sehari – hari, antara lain : bila berdekatan dengan sebuah gelas dan dibangkitkan suatu nada ( frekuensi ) yang besarnya sama dengan frekuensi alam gelas itu sendiri maka gelas itu akan  bergetar ( berbunyi) sekeras – kerasnya. Bila nada ( frekuensi ) tadi dibunyikan cukup keras dan secara terus – menerus maka getar gelas akan semakin diperkeras sehingga gelas dapat pecah. Dengan suara, orang dapat menghancurkan suatu benda. Juga peristiwa keruntuhan pesawat terbang yang kecepatannya mendekati kecepatan menjalar bumi berdasar atas peristiwa resonansi. Getar pesawat yang disebabkan oleh gerak mesin – mesinnya yang diteruskan pada udara sebagai bunyi, tidak dapat dengan cepat ditinggalkan ( atau meninggalkan ) pesawat terbang karena kecepatan pesawat terbang tidak berbeda banyak dengan keepatan menjalar bumi. Akibatnya ialah getar badan pesawat terbang diperkeras dengan cepat sekali sehingga pesawat terbang runtuh karena hal tersebut. Dengan kecepatan agak di atas kecepatan menjalar bumi, pesawat terbang dapat terbang dengan selamat ( Supersonic Flight ).

Contoh peristiwa resonansi lainnya ialah bila suatu garpu tala ( sumber getar ) digetarkan di dekat suatu kolom udara yang salah satu ujungnya tertutup sedangkan ujung yang lain terbuka akan terjadi resonansi bila : ( lihat gambar 2.2 )

É        L = ( 2m + 1 )  / 4

l

gambar 2.2

Dimana   l    =  V / f , maka : L = ( 2m + 1 ) / 4f

Dimana :

L    =  panjang kolom udara

m   = bilangan resonansi ( 0,1,2,3,……….)

f     = frekuensi garpu tala

l    = panjang gelombang

V   = kecepatan suara di udara

Ì      c

B         L

A

Gambar 2.2

Keterangan :

A:Tabung baja berisi air

B:Pipa baja kecil dengan kolom udara yang dapat diubah – ubah

C:Jarak tabung dengan garpu tala

Gambar 2.2 memperlihatkan sebuah alat sederhana yang dapat digunakan untuk mengukur laju bunyi di udara dengan metode resonansi Sebuah garpu tala yang bergetar dengan frekuensinya f dipegang di dekat ujung terbuka dari sebuah tabung. Tabung itu sebagian diisi dengan air. Panjang kolom udara dapat diubah – ubah dengan mengubah tinggi permukaan air. Didapatkan bahwa intensitas bunyi adalah maksimum bila tinggi permukaan air lambat laun direndahkan dari puncak tabung sejarak a. Setelah itu, intensitas mencapai lagi pada jarak – jarak d, 2d, 3d dan seterusnya.

Intensitas bunyi mencapai maksimum bila kolom udara beresonansi dengan garpu tala tersebut. Kolom udara beraksi seperti sebuah tabung yang tertutup di salah satu ujung. Pada gelombang tegak terdiri dari sebuah titik simpul di permukaan air dan sebuah titik perut di dekat ujung terbuka. Karena frekuensi dari sumber adalah tetap dan laju bunyi di dalam kolom udara mempunyai sebuah nilai yang pasti, maka resonansi terjadi pada sebuah panjang gelombang spesifik,

l   =  V / f

Jarak d diantara kedudukan – kedudukan resonansi yang berturutan adalah jarak diantara titik – titik simpul yang berdekatan.( lihat gambar 2.1 )

d  = l  / 2 atau         l  = 2d

Dengan menggabungkan persamaan – persamaan maka kita akan mendapatkan ,

2d  =  V / f atau      V  =  2df

BAB III

PERALATAN DAN CARA KERJA

III.1. Peralatan

Peralatan yang digunakan antara lain :

  1. Tabung resonansi yang perlengkapannya 1 set.
  2. Garpu tala standart 1 buah.
  3. Garpu tala yang akan ditera.

III.2. Cara Kerja

Cara melakukan percobaan adalah sebagai berikut :

  1. Menentukan kecepatan suara di udara.
  2. Menera bilangan getar garpu tala.
  1. Mengambil garpu tala standart yang frekuensinya diketahui dan digetarkan di atas pipa kecil ( tanya asisten ).
  2. Mengangkat pipa dengan perlahan bersama garpu tala yang telah digetarkan ( usahakan jaraknya tetap ), hingga diperoleh resonansi ke 1,2,3.
  3. Mencatat tekanan udara dan temperatur kamar.
  1. Menggetarkan garpu tala yang akan ditera di atas kolom udara.
  2. Mengatur permukaan air agar didapat resonansi ke 1,2,3.

Mencatat tiap harga L’ pada setiap resonansi (diusahakan jarak C tetap).

BAB IV

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

IV.1. Analisa Data

Setelah melakukan percobaan, maka diperoleh data sebagai berikut :

IV.1.1. Data Percobaan I ( menentukan kecepatan suara di udara )

  1. Tabel 4.1
No

L’1 (cm)

L’2 (cm)

L’3 (cm)

1.

2.

3.

4.

5.

11

12,2

12

11,5

11,58

38

38

37,5

37

36,5

63,5

63,5

64

63,6

64

IV.1.2 Data Percobaan II ( menentukan frekuensi garpu tala )

  1. Tabel 4.2
No

L’1 (cm)

L’2 (cm)

L’3 (cm)

1.

2.

3.

4.

5.

7

7,1

6,9

6,1

6,8

25,8

23

22,5

22,5

22

36

36,5

39

39

38

Dalam percobaan ini setiap percobaan dilakukan sebanyak lima kali, karena dalam sebuah percobaan sering terjadi sesuatu yang menyebabkan kurang akuratnya data yang didapat. Oleh karena itu perlu dilakukan cara perhitungan ralat yang meliputi ralat mutlak, ralat nisbi, dan keseksamaan agar hasil yang didapat lebih akurat.

Perhitungan ralat – ralatnya sebagai berikut :

  1. Ralat Mutlak

_   2     1/2

Ralat Mutlak  =     å( L’ – L’ )

n ( n – 1 )

  1. Ralat Nisbi

I =  Ralat Mutlak X  100%

L’

  1. Keseksamaan

K = 100%  –  I

Untuk lebih jelasnya data akan dianalisa satu – persatu :

IV.1.1.1. Analisa Data pada Percobaan I

IV.1.1.1.1. Data percobaan I untuk Resonansi ke-1

Tabel 4.3

No L’1

(L’1 – L’1)

(L’1 – L’1)2

1.

2.

3.

4.

5.

11

12,2

12

11,5

11,2

-0,8

0,62

0,42

-0,08

-0,38

0,3360

0,3800

0,1760

0,0064

0,1440

L’1  =  11,58

1,0424

  1. Ralat Mutlak

Ralat mutlak =    å( L’1 – L’1 )2 ½

n ( n –1 )

=      1,0424   = 0,23

20

  1. Ralat Nisbi

I =  Ralat mutlak x  100%

L’1

0,23 x  100%  =  2 %

11,58

  1. Keseksamaan

K =  100%  –  I  =  100%  –  2%  =  98 %

  1. Panjang kolom udara sebenarnya  =  ( 11,58 ± 0,2 ) cm
  1. IV.1.1.1.2. Data Percobaan I untuk Resonansi ke-2

Tabel 4.4

No L’2

(L’2 – L’2)

(L’2 – L’2)2

1.

2.

3.

4.

5.

38

38

37,5

37

36,5

0,6

0,6

0,1

-0,4

-0,9

0,36

0,36

0,01

0,16

0,81

L’2  =  37,4

1,7

  1. Ralat Mutlak

Ralat mutlak  = 0,29

  1. Ralat Nisbi

I =  Ralat mutlak x  100%

L’2

= 0,8 %

  1. Keseksamaan

K =  100%  –  I   =  100%  –  0,8%  =  99,2%

  1. Panjang kolom udara sebenarnya  =  ( 37,4 ± 0,3 ) cm

IV.1.1.1.3. Data Percobaan I untuk Resonansi ke-3

Tabel 4.5

No L’3

(L’3 – L’3)

(L’3 – L’3)2

1.

2.

3.

4.

5.

63,5

63,5

64

63,6

64

-0,22

-0,22

0,28

-0,12

0,28

0,048

0,048

0,078

0,014

0,078

L’3  =  63,72

0,266

  1. Ralat Mutlak

Ralat mutlak  =    0,12

  1. Ralat Nisbi

I =  Ralat mutlak x  100%

L’3

=   0,2 %

  1. Keseksamaan

K =  100%  –  I  =  100%  –  0,2 %  =  99,8%

  1. Panjang kolom udara sebenarnya  =  ( 63,72 ± 0,1 ) cm

IV.1.1.2. Analisa Data pada Percobaan II

IV.1.1.2.1. Data Percobaan II untuk Resonansi ke-1

Tabel 4.6

No L’1

(L’1 – L’1)

(L’1 – L’1)2

1.

2.

3.

4.

5.

7

7,1

6,9

6,1

6,8

0,22

0,32

0,12

-0,68

0,02

0,048

0,1

0,014

0,46

0,0004

L’1  =  6,78

0,6224

1. Ralat Mutlak

Ralat mutlak  = 0,17

2.Ralat Nisbi

I =  Ralat mutlak x  100%

L’1

=   0,17 x  100%  =  2,5%

6,78

  1. Keseksamaan

K = 100%  –  I  =  100%  –  2,5%  =  97,5%

  1. Panjang kolom udara sebenarnya  =  (6,78 ± 0,2 ) cm

IV.1.1.2.2. Data Percobaan II untuk Resonansi ke-2

Tabel 4.7

No L’2

(L’2 – L’2)

(L’2 – L’2)2

1.

2.

3.

4.

5.

25,8

23

22,5

22,5

22

2,64

-0,16

-0,66

-0,66

-1.16

6,97

0,026

0,436

0,436

1,346

L’2  =  23,16

9,214

1.  Ralat Mutlak

Ralat mutlak  = 0,68

2.  Ralat Nisbi

I =  Ralat mutlak x  100%

L’2

= 2,9 %

  1. 3.Keseksamaan        K =  100%  –  I  =  100%  –  2,9%  =  97,1%

4. Panjang kolom udara sebenarnya  =  ( 23,16 ± 0,7 ) cm

IV.1.1.2.3. Data Percobaan II untuk Resonansi ke-3

Tabel 4.8

No L’3

(L’3 – L’3)

(L’3 – L’3)2

1.

2.

3.

4.

5.

36

36,5

39

39

38

-1,7

-1,2

1,3

1,3

0,3

2,89

1,44

1,69

1,69

0,09

L’3  =  37,7

7,8

  1. Ralat Mutlak

Ralat mutlak  = 0,62

  1. Ralat Nisbi

I  =  Ralat mutlak x  100%  = 1,6 %

L’3

  1. Keseksamaan

K =  100%  –  I  =  100%  –  1,6%  =  98,4%

  1. Panjang kolom udara sebenarnya  =  ( 37,7 ± 0,6 ) cm

IV.1. Pembahasan

IV.2.1. Menentukan kecepatan suara di udara ( percobaan I )

Kecepatan suara di udara diperoleh dari grafik hubungan antara L’ dan m. grafik ini dibuat dengan menggunakan pendekatan regresi linier, dengan rumus :

y = Ax + B

dimana :

y = L’

x = m

Regresi linier untuk percobaan I

A =  n.å(xy) – åx.åy

n.å(x  ) – (åx  )

=  (3)(164,84) – (3)(112,7)

(3)(5) – 9

=         156,47

15 – 9

=   26,07

B =  åy – A.åx

n

=  112,7 – (26,07)(3)           =  11,49

3

Persamaan Regresi liniernya :  y = 26,07x+11,49

  • frekuensi garpu tala  f = 512 Hz
  • dengan memakai L’3 dan L’2

v = 2(512) (26,07) = 267

ralat perhitungan kolom udara e adalah      n       =   267              =  0,13 m

4f            4(512)

IV.2.2 Menera bilangan getar garpu tala ( percobaan II )

Untuk menentukan frekuensi garpu tala dapat diperoleh dengan cara membuat hubungan L’ dan m melalui grafik secara regresi linier.

Regresi linier untuk percobaan II

A =  n.å(xy) – åx.åy

n.å(x  ) – (åx  )

=  (3)(98,56) – (3)(67,64)

(3)(5) – 9

=    92,76   = 15,46

6

B =  åy – A.åx

n

=  67,64 – (15,46)(3)

3

=  7,08

Persamaan regresi liniernya  :  y = 15,46x + 7,08

* Kecepatan suara di udara berdasarkan percobaan I = 32675,84 cm/s

dengan memakai L’3 dan L’2 diperoleh nilai f  =    267(1)     = 834,4

2(0,16)

ralat perhitungan kolom e sebesar       n    =       267              =0,08

4f          4(834,4)

Dari percobaan 1 dan 2 terdapat perbedaan harga e hal ini disebabkan karena perbedaan frekuensi getar garpu tala 1 dan garpu tala 2 sehingga mempengaruhi pula jarak antara sumber getar dengan mulut pipa. Karena harga e berubah secara tidak langsung berbeda pula jarak pembentukan simpul ke simpul dalam pipa dalam hal ini sebesar L’.

Grafik Percobaan  I

Grafik  y = 26,07x + 11,49
Grafik y = 15,46x + 7,08

BAB V

KESIMPULAN

Dari percobaan I maupun percobaan II maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

  1. 1. Bahwa peristiwa resonansi terjadi pada saat panjang kolom udara          (L’)merupakan kelipatan ganjil dari ¼  panjang gelombang  atau dengan mengikuti rumus  (2m + 1) / 4

* Untuk Percobaan I :

  1. Kecepatan suara di udara  =   +326,76 m/s
  2. e  =   +0,97 cm

* Untuk Percobaan II :

  1. Frekuensi ( bilangan getar ) garpu tala  =  + 648,07 Hz
  2. e  =   +1,13 cm
DAFTAR PUSTAKA
  1. Dr.G.C.Gerrits dan Ir. Soemani.S.Soerjohoedojo; Buku Peladjaran Ilmu      Alam; jilid 2; pnerbit J.B.Wolters; Jakarta; 1953.
  2. Halliday dan Resnick; Fisika; Edisi ketiga; Penerbit Erlangga;Jakarta; 1978.
  3. Sears, Zemansky; Fisika untuk Universitas I; Edisi keempat; Penerbit Binacipta; Bandung; 1982.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s


%d bloggers like this: