Gelombang Berdiri.

LAPORAN RESMI PRAKTIKUM

FISIKA INDUSTRI

Disusun Oleh :

Nama : Rizqi Oktavina Sunarso Putri

NIM : 14/17064/THP-STPK B

Kelompok : I (Satu)

Golongan : A

Acara III : Gelombang Berdiri

Jurusan : Teknologi Hasil Pertanian

Co Ass : Arif Pandu Prasetyo

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN STIPER

YOGYAKARTA

2015I. ACARA III : Gelombang Berdiri.

II. HARI, TANGGAL : Kamis, 26 Maret 2015.

III. TUJUAN :

1. Memahami pengertian gelombang berdiri dan

gelombang merambat.

2. Memahami pengertian gelombang bunyi.

3. Dapat menentukan rambat bunyi di udara.

IV. DASAR TEORI

Proses mendengar merupakan peristiwa

bergetarnya sumber bunyi, getaran itu bersifat

menggetarkan udara disekitarnya, dan selanjutnya

melalui getaran udara menjalar dan akhirnya

menggetarkan gendang telinga serta selanjutnya

diinformasikan ke otak. Jelaslah bunyi merupakan

gelombang yang menjalar, longitudinal, memerlukan

medium (padat, cair maupun gas) untuk merambat.

Bunyi yang dpata kita dengar hanyalah bunyi

endengaran yaitu bunyi yang berfrekuensi antara 20

Hz sampai dengan 20.000 Hz. (Anonim, 2015)

Gelombang berdiri atau gelombang stasioner

terjadi karena interferensi gelombang datang dan

gelombang pantul. Jika kita mengikat kedua ujung

tali yang panjang dan menggerakkan satu bagian tali

naik turun dengan gerak harmonik sederhana

beramplitudo kecil, kita akan menemukan bahwa pada

frekuensi-frekuensi tertentu akan dihasilkan pola-

pola gelombang berdiri. Prekuensi-frekuensi yang

menghasilkan pola-pola ini disebut frekuensi

resonansi sistem tali. Gelombang berdiri mempunyai

amplitudo yang berbeda pada tiap titik di sepanjang

dawai amplitudo maksimum disebut dengan perut

sedangkan amplitudo nol atau tidak ada simpangan

disebut dengan simpul. Panjang gelombang pada

gelombang berdiri pada dawai dapat diamati dan

dihitung dari panjang dawai, jumlah simpul, dan

jumlah perut yang terjadi pada dawai itu. (Khoirun

nisa’i, 2013)

Gelombang merupakan fenomena perambatan energi,

yang dapat di kelompokkan berdasarkan arah rambat

dan mediem perambatannya. Berdasarkan arah

rambatnya, gelombang dibedakan menjadi gelombang

longitudinal dan gelombang tranversal. Sedangkan

medium perambatannya gelombang dibedakan menjadi

gelombang mekanik dan gelombang dan gelombang

elektromagnetik. Selain itu sifat-sifat umum

gelombang dapat dibedakan menjadi 5 yaitu dapat

dibiaskan, dapat dipantulkan, dapat dilenturkan,

dapat dipadukan dan dapat dikutubkan. Sedangkan

karakteristik gelombang dapat dinyatakan dalam

bentuk persamaan. Gelombang stasioner adalah

gelombang hasil superposisi dua gelombang berjalan

yang amplitudo sama, frekuensi sama dan arah

berlawanan. Gelombang stasioner dapat dibentuk dari

pemantulan suatu gelombang. Contohnya pada

gelombang tali. Gelombang datang akan berinteraksi

dengan gelombang pantulan yang berlawanan arah

membentuk sebuah gelombang berdiri. Berdasarkan

ujung pemantulannya dapat dibedakan menjadi dua

yaitu ujung terikat dan ujung bebas. Ujung tali

terikat yaitu gelombang tersebut dibentuk dari dua

gelombang datang dan gelombang pantul. Persamaan

gelombang datang dari kiri adalah Asin, sedangkan

gelombang pantulannya yang merambat dari kanan dan

fasenya berubah atau memiliki persamaan.Asin atau

Asin. Ujung bebas yaitu ujung yng bisa benas

bergerak, gelombang pantulan pada ujung bebas tidak

mengalami perubahan fase, hanya berbalik arah.

Persamaan gelombang datang dari kiri adalah A sin (

sedangkan persamaan gelombang pantulannya dari

kanan tanpa perubahan fase adalah A sin ).

Persamaan gelombang stasioner diperoleh dengan

menjumlahkan gelombang datang dan gelombang

pantulannya. (Haryanti, 2012)

Gambar dibawah ini merupakan contoh dimana dua

speaker dengan sumber yang sama dengan

jarak 3 meter.

Gambar 1. Dua speaker yang dihidupkan dengan sumber yang

sama

Gambar diatas ini mencontohkan dimana dua

speaker dengan sumber yang sama dengan jarak 3

meter. Seorang pendengar pada jarak 8 meter dari

titik tengah kedua speaker. Lalu pendengar berjalan

0,35 meter tegak lurus. Gelombang suara dari

speaker pada contoh diatas meninggalkan speaker

dalam arah maju, dan kita menganggap interferensi

pada titik dalam ruang didepan speaker. Misalnya

kita mengubah speaker sehingga mereka saling

berhadapan dan kemudian memancarkan suara dari

frekuensi dan amlitudo yang sama. Kita sekarang

memiliki keadaan dimana dua gelombang identik

merambat diarah yang berlawanan dalam medium yang

sama. Gelombang ini tergabung sesuai dengan prinsip

superposisi. Kita dapat menganalisis situasi

seperti ini dengan mempertimbangkan fungsi

gelombang untuk dua gelombang sinusoidal tranversal

http://1.bp.blogspot.com/-yLCuRHPf9pE/T-_GkrG8ATI/AAAAAAAABW0/VgqLvhAC5q4/s1600/standing+wave+1.png

memiliki amplitudo, frekuensi dan panjang gelombang

yang sama tapi merambat diarah yang berlawanan

dalam medium yang sama:

y1 = A sin(kx-ῳt)…………………………………………………...(1)y2 = A sin(kx-ῳt)…………………………………………………...(2)dimana y1 merupakan gelombang merambat ke kanan

dan y2 merambat ke kiri. Menambahkan dua fungsi

memberikan fungsi gelombang resultan y :

y = y1+y2 = A sin(kx-ωt)+ A sin(kx-ωt)………………………….(3)

ketika menggunakan identitas trigonometri sin(a

±b) = sin a sin b, maka persamaan diatas menjadiy= (2Asin kx) cos ωt……………………………………………….(4)Yang merupakan fungsi gelombang berdiri. Sebuah

gelombang berdiri, seperti yang ditunjukan pada

gambar 2, adalah pola osilasi dengan garis

stationer yang dihasilkan dari superposisi dari dua

gelombang yang identik merambat dalam arah yang

berlawanan. (Prayoga Wiquna, 2012)

V. ALAT DAN BAHAN

A. Alat :

1. Tabung Gelas : 1 buah

2. Pemantul : 1 buah

3. Pengukur Panjang: 1 buah

4. Sumber Bunyi : 1 buah

5. Power Suplai : 1 buah

B. Bahan :

1. Serbuk Gabus : Secukupnya

VI. CARA KERJA

A. Teoritis

1. Menyusun set-up alat-alat seperti pada gambar.

2. Menyalakan osilatornya, menentukan

frekuensinya.

3. Mendekatkan loudspeaker pada tabung gelas.

4. Mendengarkan bunyinya dengan bersama-sama

menggeser pemantulnya. Jika sudah mendengar

bunyi yang berbeda maka memberhentikan

pemantulnya.

5. Menandai dengan spidol dimana pemantul

berhenti pada tabung gelas.

6. Mencatat frekuensi bunyi (f), dan mengukur

jarak antar simpul (l) serta plotlah grafik (λ) vs 1/f. menentukan v dari slope grafik.

VII. HASIL PENGAMATAN

A. Tabel Hasil Pengamatan

1. Pengamatan Frekuensi Pendek - Panjang

No

.

l

(m)

λ(m) lx F

F (Hz) V (m/s) 1/f

1 0,5 3 6 18 0,1672 0,44 3,96 9 35,64 0,113 0,38 4,56 12 54,72 0,084 0,34 4,69 13,8 64,722 0,07

Perhitungan

1.ΔV = Vmaks−Vmin2

= 64,722−182

= 23,361 m/s

2.Δλ = λmaks−λmin

2

=4,69−32

= 0,845 m

3.Δ1 /f = 1/fmaks−1 /fmin

2

=0,167−0,072

= 0,04 s

4.V = ΔfΔ1 /f

¿ 0,8450,0485

= 17,422 m/s

V = V±∆V

V = V + ∆V = 17,422 + 23,361 = 40,783 m/s

V = V - ∆V = 17,422 – 23,361 =-5,939 m/s

2. Pengamatan Frekuensi Panjang - Pendek

No. S (m) λ(m) F (Hz)V

(m/s)1/f

1 0,33 4,55 13,8 67,79 0,072 0,36 4,32 12 51,84 0,083 0,40 3,6 9 32,4 0,114 0,42 2,52 6 15,12 0,167

Perhitungan

1.ΔV = Vmaks−Vmin2

= 67,79−15,122

= 26,335 m/s

2.Δλ = λmaks−λmin

2

=4,55−2,522

= 1,015 m

3.Δ1 /f = 1/fmaks−1 /fmin

2

=0,167−0,072

= 0,0485 s

4.V = ΔfΔ1 /f

¿ 1,0150,0485

= 20,927 m/s

V = V±∆V

V = V + ∆V = 20,927 + 26,335 = 47,262 m/s

V = V - ∆V = 20,927 - 26,335 = -5,408 m/s

B. Perhitungan Ralat

1. Tabel Perhitungan Ralat Panjang Gelombang (λ)I

No. Xn Xn-X |Xn−X| |Xn−X|2

1 0,5 0,09 0,09 0,0812 0,44 0,03 0,03 0,00093 0,388 -0,03 0,03 0,00094 0,34 -0,07 0,07 0,0049∑ 1,66 0,02 0,22 0,0148

Perhitungan

1. Harga rata-rata (X)

X= ∑ Xn

n = 1,664 = 0,41

2. Deviasi rata-rata (a)

a= ∑|Xn−X|n

= 0,224 = 0,055

3. Deviasi standar (s)

s=√∑||Xn−X||2

n−1 = √0,01483 = 0,07

4. Deviasi rata-rata relatif (A)

A = aX. 100% = 0,0550,41 . 100% = 13,4 %

5. Deviasi standar relatif (S)

S = sX .100% = 0,070,41 . 100% = 17,07 %

Hasil pengamatan (x+ a)

X + a = 0,41 + 0,055 = 0,465X−¿a = 0,41 + 0,055 = 0,355

Ketelitian

100% −¿ A = 100% −¿13,4 % = 86,6 %

2.Tabel Perhitungan Ralat Panjang Gelombang (λ) II

No

.Xn Xn-X |Xn−X| |Xn−X|2

14,5

50,81 0,81 0,656

24,3

20,58 0,58 0,336

3 3,6 -0,14 0,14 0,0196

42,5

2-1,22 1,22 1,488

∑14,

990,03 2,75 2,5

Perhitungan


X = ∑ Xn

n = 14,994 = 3,74


a = ∑|Xn−X|n

= 2,754 = 0,6875


s = √∑||Xn−X||2

n−1 = √2,53 = 0,91


A = aX. 100% = 0,68753,74 . 100% = 18,3 %


S = sX .100% = 0,913,74 . 100% = 24,3 %


X + a = 3,74 + 0,6875 = 4,427X−¿a = 3,74 + 0,6875 = 3,052

Ketelitian

100% −¿ A = 100% −¿ 18,3 % = 81,7 %

3. Tabel Perhitungan Ralat Cepat Rambat Bunyi

Diudara (V) I


1 18 -25,27 25,27 638,572 35,64 -7,63 7,63 58,213 54,72 11,45 11,45 131,104 64,722 21,45 21,45 460,10∑ 173,082 0 65,8 1287,98

Perhitungan


X = ∑ Xn

n = 173,082

4 = 43,27


a = ∑|Xn−X|n

= 65,84 = 16,45


s = √∑||Xn−X||2

n−1 = √1287,983 = 20,72


A = aX. 100% = 16,4543,27. 100% = 38,01 %


S = sX .100% = 20,7243,27 . 100% = 47,8 %


X + a = 43,27 + 16,45 = 59,72X−¿a = 43,27 - 16,45 = 26,82

Ketelitian

100% −¿ A = 100% −¿ 38,01 % = 61,99

%

4. Tabel Perhitungan Ralat Cepat Rambat Bunyi

Diudara (V) II


1 67,79 26,01 26,01 676,522 51,84 10,06 10,06 101,203 32,4 -9,38 9,38 87,984 15,12 -26,66 26,66 710,75∑ 167,15 0,03 72,11 1576,43

Perhitungan


X= ∑ Xn

n = 167,15

4 = 41,78


a= ∑|Xn−X|n

= 72,114 = 18,027


s=√∑||Xn−X||2

n−1 = √1576,433 = 22,92


A = aX. 100% = 18,02741,78 . 100% = 43,14 %


S = sX .100% = 22,9241,78 . 100% = 54,85 %


X + a = 41,78 + 18,027 = 59,807X−¿a = 41,78 - 18,027 = 23,753

Ketelitian

100% −¿ A % = 100% −¿ 43,14 % = 56,86

%

VIII. PEMBAHASAN

Pada praktikum ketiga ini membahas tentang

gelombang berdiri. Praktikum gelombang berdiri

bertujuan untuk memahami pengertian gelombang

berdiri, gelombang bunyi dan cepat rambat bunyi

dalam ruangan. Dalam praktikum ini kita

menggunakan alat dan bahan yaitu tabung gelas satu

buah, osilator satu buah, pengukur panjang

misalnya penggaris satu buah, bahanya yaitu serbuk

gabus secukupnya.

Acara yang ketiga ini menggunakan cara kerja

yaitu mengisi tabung gelas yang kering dengan

serbuk gabus yang secukupnya kemudian menyusun

alat peraga seperti yang ditunjukan, dan

menghidupkan sumber bunyi dan geser geserlah tutup

tabung sedemekian sehingga nampak susunan periodik

dari serbuk dalam tabung, satu lagi mencatat

frekuensi bunyi dan mengukur jarak antar simpul,

serta plotlah. Tentukan v dari slop grafik itu.

Ukur panjang gelombangnya, jarak antar simpul dan

lainnya yang diperlukan dalam tabel. Buat dua

jenis tabel percobaan yaitu tabel percobaan dari

pendek ke panjang dan tabel percobaan dari panjang

ke pendek. Dan dalam masing-masing jenis tabel

terdiri dari dua tabel yaitu tabel panjang

gelombang dan tabel kecepatan. Tujuan pembuatan

tabel-tabel tersebut adalah agar dalam proses

perhitungan dalam percobaan lebih akurat.

Prinsip kerja yang digunakan didalam praktikum

ini ialah mengalirkan getaran gelombang yang

dikeluarkan oleh sumber bunyi (loudspeaker) ke

medium benda padat (gabus). Sumber bunyi yang

digunakan ialah alat yang hanya mampu mengeluarkan

gelombang suara dengan frekuensi 6 Hz, 9 Hz, 12 Hz

dan 13,8 Hz. Setelah cepat rambat dan panjang

gelombang diketahui, maka diadakan perhitungan

terhadap komponen-komponen tersebut. Masing-masing

komponen dihitung periode, selisih periode,

selisih kecepatan, selisih panjang gelombang dan

cepat rambat rambat rata-rata gelombang.

Perhitungan dilakukan dengan melakukannya terhadap

gelombang yang diukur dari frekuensi kecil ke

besar dan besar ke kecil. Setelah perhitungan

didapat dan dibuat tabel, maka dibuat perhitungan

ralat untuk memperbaiki perhitungan dan untuk

mendapatkan perhitungan yang tepat dan riil. Dalam

perhitungan ralat digunakan perhitungan untuk

mencari harga rata-rata, deviasi rata-rata,

deviasi standar, deviasi standar relatif, deviasi

rata0rata relatif dan keteptan lalu kemudian

dibuat tabel. Hasil perhitungan inilah yang

menjadi tujuan analisis dalm pengamatan praktikum

ini. Selain itu, dibuat juga grafik untuk

frekuansi dari pendek ke panjang dan frekuensi

pendek ke panjang terhadap panjang gelombang dan

cepat rambat gelombang.

Dari pengamatan frekuensi pendek ke panjang

didapat hasil perhitungan berupa Δv sebesar 23,361

m/s, Δλ sebesar 0,845 m, Δ1/f sebesar 0,00485 s, vsebesar 17,422 m/s, v(+) sebesar 40,783 m/s dan

v(-) sebesar -5,939 m/s. Selain perhitungan hasil

pengamatan, juga dihitung dan didapat perhitungan

ralat panjang gelombang dan ralat cepat rambat

gelombang. Pada ralat panjang gelombang didapat:

harga rata-rata sebesar 0,41, deviasi rata-rata

sebesar 0,055, deviasi standar sebesar 0,07,

deviasi rata-rata relatif sebesar 13,4%, deviasi

standar reltif sebesar 17,07%, hasil pengukuran

sebesar 0,465 dan 0,355 dengan tingkat ketelitian

sebesar 86,6%. Dari perhitungan ralat cepat rambat

bunyi (v) diudara didapatkan harga rata-rata

sebesar 43,27, deviasi rata-rata sebesar 16,45,

deviasi standar sebesar 20,72, deviasi rata-rata

relatif sebesar 38,01%, deviasi standar relatif

sebesar 47,8%, hasil pengukuran sebesar 59,72 dan

26,82 dengan tingkat ketelitian sebesar 61,99%.

Dari pengamatan frekuensi panjang ke pendek

didapat hasil perhitungan berupa Δv sebesar 26,335

m/s, Δλ sebesar 1,015 m, Δ1/f sebesar 0,00485 s, vsebesar 20,927 m/s, v(+) sebesar 47,262 m/s dan

v(-) sebesar -5,408 m/s. Selain perhitungan hasil

pengamatan, juga dihitung dan didapat perhitungan

ralat panjang gelombang dan ralat cepat rambat

gelombang. Pada ralat panjang gelombang didapat:

harga rata-rata sebesar 3,74, deviasi rata-rata

sebesar 0,6875, deviasi standar sebesar 0,91,

deviasi rata-rata relatif sebesar 18,3%, deviasi

standar relatif sebesar 24,3%, hasil pengukuran

sebesar 4,4275 dan 3,052 dengan tingkat ketelitian

sebesar 81,7%. Dari perhitungan ralat cepat rambat

bunyi (v) diudara didapatkan harga rata-rata

sebesar 41,78, deviasi rata-rata sebesar 18,027 ,

deviasi standar sebesar 22,92, deviasi rata-rata

relatif sebesar 43,14%, deviasi standar relatif

sebesar 54,85%, hasil pengukuran sebesar 59,807

dan 23,753 dengan tingkat ketelitian sebesar

56,86%.

IX. KESIMPULAN

Dari praktikum gelombang berdiri yang telah

dilaksanakan dapat disimpulkan :

1. Gelombang ialah getaran yang merambat pada

medium, entah itu padat, cair maupun gas.

2. Gelombang yang merambat melalui medium juga

menggetarkan medium yang dilewatinya.

3. Gelombang memiliki beberapa identitas, yaitu :

frekuensi, intensitas bunyi dan timbre.

4. Frekuensi gelombang bunyi yang dapt didengar

manusia ialah gelombang dengan frekuensi 20 Hz

hingga 20.000 Hz. Sedangkan gelombang yang

berada dibawah 20 Hz dan diatas 20.000 Hz hanya

dapat didengarkan oleh hewan-hewan tertentu

saja.

5. Gelombang juga memiliki panjang dan cepat

rambat.

6. Didapat frekuensi dari pendek ke panjang

didapat hasil perhitungan sebagai berikut: Δv

sebesar 23,361 m/s, Δλ sebesar 0,845 m, Δ1/f

sebesar 0,00485 s, v sebesar 17,422 m/s, v(+)sebesar 40,783 m/s dan v(-) sebesar -5,939 m/s.

7. Didapat frekuensi dari panjang ke pendek

didapat hasil perhitungan sebagai berikut: Δv

sebesar 26,335 m/s, Δλ sebesar 1,015 m, Δ1/f

sebesar 0,00485 s, v sebesar 20,927 m/s, v(+)sebesar 47,262 m/s dan v(-) sebesar -5,408 m/s.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2015. Buku Petunjuk Praktikum Fisika Industri. InstitutPertanian Stiper Yogyakarta.

Haryanti. 2012. Gelombang stasioner.antyharyanti.blogspot.com/2012/03/ gelombang-stasioner-pada-tali.html. Diakses pada tanggal 27Maret 2015, pukul 14.35 WIB.

Nisa’i, Khoirun dkk. 2013. Gelombang berdiri terikat pada duaujung.http://annisaelrosyid.blogspot.com/2013/03/gelombang-berdiri-terikat-pada-dua-ujung.html Diaksespada tanggal 27 Maret 2015, pukul 14.14 WIB.

Wiquna, Prayoga. 2012. Teori gelombang berdiri (standing wave).http://www.chayoy.com/2012/07/teori-gelombang-berdiri-standing-wave.html. Diakses pada tanggal27 Maret 2015, pukul 14.45 WIB.

http://www.chayoy.com/2012/07/teori-gelombang-berdiri-standing-wave.html

http://www.chayoy.com/2012/07/teori-gelombang-berdiri-standing-wave.html

http://annisaelrosyid.blogspot.com/2013/03/gelombang-berdiri-terikat-pada-dua-ujung.html

http://annisaelrosyid.blogspot.com/2013/03/gelombang-berdiri-terikat-pada-dua-ujung.html

Yogyakarta,

30 Maret 2015

Mengetahui,

Co Ass, Praktikan,

(Arif Pandu Prasetyo)

(Rizqi Oktavina Sunarso Putri)

Gelombang Berdiri.

Documents