Senin, 25 April 2011

Alat Resonansi

I. TEORI DASAR

Pada hakekatnya gelombang menjalar adalah suatu penjalaran gangguan, energi atas atau momentum. Perambatan gelombang ada yang memerlukan medium, seperti gelombang tali melalui tali dan ada pula yang tidak memerlukan medium, seperti gelombang listrik magnet dapat merambat dalam vakum.
Perambatan gelombang dalam medium tidak diikuti oleh perambatan media, tapi partikel-partikel mediumnya akan bergetar. Perumusan matematika suatu gelombang dapat diturunkan dengan peninjauan penjalaran suatu pulsa. Dilihat dari ketentuan pengulangan bentuk, gelombang dibagi atas gelombang periodik dan gelombang non periodik.
Jika dua buah gelombang merambat dalam satu medium, hasilnya adalah jumlah dari simpangan kedua gelombang tersebut. Hasil dari supersosisi ini menimbulkan berbagai fenomena yang menarik, seperti adanya pelayangan, interferensi, difraksi, dan resonansi. Misalkan superposisi dari suatu gelombang datang dengan gelombang pantulnya bisa menghasilkan gelombang yang dikenal sebagai gelombang stasioner atau gelombang berdiri.
Jika gelombang datang secara terus menerus maka akan terjadi resonansi. Resonansi pada umumnya terjadi jika gelombang mempunyai frekuensi yang sama dengan atau mendekati frekuensi alamiah, sehingga terjadi amplitudo yang maksimal. Peristiwa resonansi ini banyak dimanfaatkan dalam kehidupan, misalkan saja resonansi gelombang suara pada alat-alat musik.
Gelombang suara merupakan gelombang mekanik yang dapat dipandang sebagai gelombang simpangan maupun sebagai gelombang tekanan.
Jika gelombang suara merambat dalam suatu tabung berisi udara, maka antara gelombang datang dan gelombang yang dipantulkan oleh dasar tabung akan terjadi superposisi, sehingga dapat timbul resonansi gelombang berdiri jika panjang tabung udara merupakan kelipatan dari ( = panjang gelombang).
Jika gelombang suara dipandang sebagai gelombang simpangan, pada ujung tabung yang tertutup akan terjadi simpul, tetapi jika ujungnya terbuka akan terjadi perut (lihat Gb, Ia dan Ib)


Untuk tabung yang salah satu ujungnya tertutup, hubungan antara panjang tabung L dan panjang gelombang adalah:

Dan untuk tabung yang kedua ujungnya terbuka, maka :

Karena ukuran garis tabung kecil jika dibandingkan dengan panjang gelombang, perut gelombang simpangan tidak tepat terjadi pada ujung terbuka didekatnya (lihat Gb-2), pada suatu jarak e= ± 0,6 R diluar tabung (R = jari-jari tabung)


Jadi persamaan (1a) dan (1b) menjadi



Karena (V=kecepatan ,merambat suara dan N = frekuensi ), maka



Dengan membuat grafik L sebagi fungsi dari V maka:
a. Dengan N diketahui, V dan e dapat dihitung
b. Sebaliknya bila V telah diketahui, N dapat dihitung ( setelah dikoreksi dengan e)
(Tim Fisika Dasar).





II. PEMBAHASAN

3.1. KEGUNAAN TABUNG RESONANSI

Tabung resonansi digunakan untuk mengukur kecepatan merambat gelombang suara di udara.

Bagian-bagian tabung resonansi


Gambar 1. Tabung resonansi


Gambar 2. Garpu tala

Gambar 3. Pemukul garpu tala


3.2. PRINSIP KERJA

Resonansi adalah peristiwa ikut bergetarnya suatu benda karena ada benda lain bergetar dengan frekuensi yang sama atau frekuensi yang satu merupakan kelipatan frekuensi yang lain.

Peristiwa resonansi pada tabung resonansi digunakan untuk mengukur cepat rambat bunyi di udara, dengan rumus :
v = λ x f
f = frekuensi garpu tala yang digunakan (Hz)
v = cepat rambat bunyi (m/s)
 = panjang gelombang (m)

Jika gelombang suara merambat dalam suatu tabung berisi udara, maka antara gelombang datang dan gelombang yang dipantulkan oleh dasar tabung akan terjadi superposisi, sehingga dapat timbul resonansi gelombang berdiri jika panjang tabung udara merupakan kelipatan dari ( = panjang gelombang resonansi). Jika gelombang suara dipandang sebagai gelombang simpangan, pada ujung tabung yang tertutup akan terjadi simpul (s), tetapi jika ujungnya terbuka akan terjadi perut (p).
= n + 1
= n + 1 ; dengan n = 0,1,2,…
Jadi, = (jumlah perut sama dengan jumlah simpul)



Bila panjang kolom udara dalam tabung tidak diubah, maka hanya frekuensi-frekuensi tertentu saja yang menghasilkan resonansi. Maka persamaannya sebagai berikut :
ln = n ; dimana n = 0,1,2,3,...

n adalah panjang gelombang resonansi. Resonansi nada dasar terjadi dengan n = 0, sedangkan n = 1,2, .. menghasilkan resonansi nada atas pertama, kedua, dst. Dalam hal ini resonansi yang terjadi sama dengan resonansi pada pipa organa tertutup.

a. Syarat nada dasar tabung resonansi

Gbr fo pipa organa tertutup







Gambar gelombang



ln = n ;untuk fo  n = 0

b. Nada atas pertama (f1)

l1 = 1  1 =
f1 =  f1 =

c. Nada atas kedua (f2)

l2 = 2  2 =
f2 =  f2 =

Dengan demikian, untuk nilai kecepatan perambatan gelombang yang sama, akan diperoleh perbandingan antara frekuensi nada-nada pada tabung resonansi, sebagai berikut :
f0 : f1 : f2 = : :
f0 : f1 : f2 = 1 : 3 : 5

Secara umum, bentuk persamaan frekuensi harmonik dari tabung resonansi dapat dirumuskan menjadi
fn = v
dengan n = 0,1,2,…

Peristiwa resonansi ini banyak sekali dimanfaatkan dalam kehidupan, misalnya saja resonansi gelombang suara pada alat-alat musik. Gelombang suara merupakan mekanik yang dapat dipandang sebagai gelombang simpangan maupun sebagai gelombang tekanan.

3.3. KALIBRASI

Pada tabung resonansi tidak terdapat kalibrasi, namun sebelum melakukan pengukuran sebaiknya membersihkan tabung resonansi hingga bersih sehingga tidak terdapat zat-zat lain yang dapat mempengaruhi hasil pengukuran.

3.4. PROSEDUR PENGUKURAN

1. Usahakan mula-mula agar permukaan air dalam tabung cukup tinggi dekat
dengan ujung atas dari tabung (dengan reservoir).
2. Ambil garputala yang frekuensinya sudah diketahui.
3. Getarkan garputala yang telah diketahui frekuansinya dengan pemukul
garputala. Untuk menjamin keamanan tabung gelas, lakukan pemukulan garputala jauh dari tabung.
4. Perhatikan saat bunyi nyaring yang pertama. Ukur tinggi kolom dengan
meteran (skala).
5. Turunkan terus permukaan hingga diperoleh bunyi nyaring kedua. Ukur tinggi kolom udara.
6. Turunkan lagi permukaan hingga diperoleh bunyi nyaring ketiga. Ukur tinggi kolom udara.
7. Catatlah kedudukan permukaan air pada saat terjadi resonansi.

3.5. CARA PEMBACAAN HASIL PENGUKURAN

1. Tuliskan persamaan resonansi.
2. Tentukan panjang gelombang bunyi yang dihasilkan.
3. Dari hubungan frekuensi dan panjang gelombang bunyi tersebut, tentukan
cepat rambat bunyi di udara dengan menggunakan rumus v = f x .

Contoh :
Dalam percobaan resonansi pada kolom udara dengan garpu tala berfrekuensi 500 Hz diperoleh resonansi orde pertama dengan panjang kolom udara 17,5 cm. Dari data tersebut tentukan cepat rambat bunyi di udara!
Penyelesaian :
Panjang gelombang bunyi yang dihasilkan garpu tala sebesar :
ln =
= = l0 = 4 (0,175 m) = 0,7 m
Cepat rambat bunyi di udara
v = f x
= (500 Hz) (0,7 m )
= 350 m/s
Jadi, cepat rambat bunyi di udara adalah 350 m/s.



III. KESIMPULAN

Berdasarka hasil pengamatan dan pembahasan, kami dapat mengambil kesimpulan sebagai berikut:

1. Resonansi adalah ikut bergetarnya suatu benda karena benda lain yang bergetar dengan frekuensi yang sama, atau frekuensi benda yang satu merupakan kelipatan dari fekuensi benda yang lainnya.

2. Tabung resonansi digunakan untuk mengukur cepat rambat bunyi di udara.

3. Jika gelombang suara merambat dalam suatu tabung berisi udara, maka antara gelombang datang dan gelombang yang dipantulkan oleh dasar tabung akan terjadi superposisi, sehingga dapat timbul resonansi gelombang berdiri.




DAFTAR PUSTAKA

Tim Fisika Dasar. 2008. Penuntun Praktikum Fisika Dasar II. Bandar Lampung:UNILA.

http://lfd.comlabs.itb.ac.id/artikel/modul_interaktif/modul_2_g/tugas_lab.html


Mustofa Abi Hamid
Physics Education ‘09
University of Lampung (Unila)
Address :
BPH Al-Wasi’i
Lantai Dasar Masjid Al-Wasi’i Jln. Soemantri Brojonegoro no.13 Gedung Meneng Bandarlampung Post Code : 35145
HP : 0856.6666.090
0857.6837.3366
0897.6126.033
Ph : (0721) 783044
e-mail :abi.sma4@gmail.com
abi.unila@yahoo.co.id
m.abihamid@students.unila.ac.id

www.mustofaabihamid.blogspot.com

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar