LAPORAN RESMI RESONANSI BUNYI Oleh : 1. Syafrinuz Zamroni (2411100055) 2. Ihsan Yudhatama (2411100056) 3. Dhikri Suprayoga (2411100057) 4. Lugas Dwi Prayogi (2411100058) 5. Vany Arifiansyah D. (2411100059) 6. Okky Dwi Prawiratama (2411100060) i
LAPORAN RESMI
RESONANSI BUNYI
Oleh :
1. Syafrinuz Zamroni (2411100055)
2. Ihsan Yudhatama (2411100056)
3. Dhikri Suprayoga (2411100057)
4. Lugas Dwi Prayogi (2411100058)
5. Vany Arifiansyah D. (2411100059)
6. Okky Dwi Prawiratama (2411100060)
JURUSAN TEKNIK FISIKAFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBERSURABAYA
2011
i
ABSTRAK
Resonansi bunyi merupakan peristiwa penguatan suatu bunyi yang
dikarenakan ikut bergetarnya suatu benda/ruang disekitar sumber bunyi tersebut.
Resonansi dilakukan untuk mengetahui berapa panjang suatu tabung agar bisa
terjadi resonansi dari sumber bunyi berupa garpu tala.
Dalam praktikum ini sumber bunyi yang digunakan adalah garpu tala yang
digetarkan sedangkan tabung resonansi yang digunakan adalah air yang di wadahi
dalam tabung ukur yang sudah dilengkapi selang diujung bawahnya sehingga bisa
berfungsi sebagai keran. Garpu tala yang sudah digetarkan diletakkan di ujung
atas tabung. Kemudian keran dibuka sehingga air keluar dan ketinggian volume
udara semakin naik.
Dari data percobaan, diperoleh data perbandingan nilai panjang tabung udara
yang beresonansi dibandingkan dengan panjang gelombang adalah mendekati
harga kelipatan (2n+1) 14ℷ dengan n = 0,1,2,3,.......dst. Hal itu berarti penguatan
bunyi pertama terjadi ketika tinggi tabung resonansi sekitar ¼ . Penguatan bunyiℷ
kedua terjadi ketika tinggi tabung resonansi sekitar ¾ . Kemudian penguatanℷ
bunyi ketiga terjadi ketika panjang tabung resonansi sekitar 54ℷ . Dan hal itu
terjadi secara berpola secara terus menerus.
Kata kunci: Sumber Bunyi, Resonansi, panjang pipa udara.
ii
KATA PENGANTAR
Alhamdulillahirabbil ‘alamin. Puji syukur kehadirat Allah SWT, Tuhan
Semasta Alam, yang telah memberikan karunia berupa kelancaran sehingga kami
dapat mengerjakan makalah fisika rekayasa ini dengan baik tanpa ada halangan
yang cukup berarti.
Penyusunan makalah ini bertujuan untuk memenuhi salah satu tugas mata
kuliah Fisika Rekayasa di jurusan Teknik Fisika Fakultas Teknologi Industri
Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya. Kami mengucapkan terima kasih
kepada pihak pihak yang terkait dalam pembuatan makalah ini
1. Ibu Aulia Siti Aisjah, sebagai dosen Taknik Fisika FTI ITS yang telah
membimbing kami dan memberikan masukan sehingga penyusunan
makalah ini bisa berjalan dengan baik.
2. Para asisten labolatorium Fisika Rekayasa yang telah bersusah payah
mendampingi kami ketika melakukan praktikum
3. Teman teman jurusan teknik fisika angkatan 2011 yang telah memberikan
dukungan dalam pekerjaan makalah ini.
4. Dan pihak pihak lain yang tidak dapat kami sebutkan satu persatu.
Akhir kata, penulis menyadari bahwa dalam penyusunan makalah ini masih
terdapat banyak kekurangan dan jauh dari kesempurnaan. Untuk itu, dengan
segenap kerendahan hati, penulis meminta saran dan kritik pada pada para
pembaca untuk perbaikan makalah di waktu yang akan datang.
Surabaya, 19 Desember 2011
Penulis
iii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL................................................................................................................ i
ABSTRAK............................................................................................................................. ii
KATA PENGANTAR.............................................................................................................iii
DAFTAR ISI......................................................................................................................... iv
BAB I...................................................................................................................................1
PENDAHULUAN..................................................................................................................1
1.1. LATAR BELAKANG PRAKTIKUM...........................................................................1
1.2. PERUMUSAN MASALAH.....................................................................................1
1.3. TUJUAN PRAKTIKUM..........................................................................................2
1.4. MANFAAT PRAKTIKUM.......................................................................................2
BAB II..................................................................................................................................3
TINJAUAN PUSTAKA...........................................................................................................3
2.1. RESONANSI.........................................................................................................3
2.2. GARPU TALA.......................................................................................................3
2.3. RESONANSI GARPU TALA PADA TABUNG RESONANSI.......................................4
BAB III.................................................................................................................................7
METODOLOGI.....................................................................................................................7
3.1 Start..........................................................................................................................7
3.2 Studi Pustaka............................................................................................................7
3.3 Persiapan Peralatan.................................................................................................7
3.4 Pengambilan Data....................................................................................................8
3.5 Pengolahan Data......................................................................................................8
3.6 Kesimpulan...............................................................................................................8
BAB IV..............................................................................................................................10
ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN.................................................................................10
4.1. Analisis data.....................................................................................................10
iv
4.2. Pembahasan.....................................................................................................12
v
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. LATAR BELAKANG PRAKTIKUM
Gelombang adalah satu dari sekian banyak fenomena fisika yang telah
dimanfaatkan hampir di semua bidang kehidupan manusia. Gelombang sendiri
dibagi menjadi dua bagian menurut arah rambatannya, yaitu gelombang
transversal dan gelombang longitudinal. Gelombang transversal merupakan
gelombang yang arah rambatannya tegak lurus dengan arah gelombangnya,
sedangkan gelombang longitudinal merupakan gelombang yang arahnya sejajar
dengan arah rambatannya.
Berdasarkan medium transmisinya, gelombang dibagi menjadi dua, yaitu
gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik. Gelombang mekanik
merupakan gelombang yang membutuhkan medium untuk merambatnya
sedangkan gelombang elektromagnetik merupakan gelombang yang tidak
memerlukan medium untuk merambatnya.
Salah satu contoh gelombang mekanik yang sudah tidak asing ditelinga
kita adalah gelombang bunyi. Gelombang bunyi ini memiliki berbagai macam
keunikan dan sifat sifat tertentu. Salah satu sifat gelombang bunyi adalah dapat
melakukan resonansi, yaitu suatu sumber bunyi yang mampu menggetarkan benda
lain di sekitarnya sehingga bunyi yang keluar mengalami penguatan.
Untuk memepelajari fenomena resonansi secara lebih mendalam, maka
diperukan suatu percobaan yang berfungsi untuk mengamati secara langsung
bagaiman fenomena resonansi berlangsung. Berdasar uraian diatas, maka kami
bermaksud menyusun makalah ini sebagai bentuk laporan atas praktikum tentang
resonansi yang telah kami lakukan.
1.2. PERUMUSAN MASALAH
Berdasarkan latar belakang di atas, dapat dirumuskan beberapa rumusan
pertanyaan berikut
1. Dengan menggunakan prinsip resonansi, berapakah nilai kecepatan
gelombang bunyi di udara?
1
2. Bagaimana menentukan validasi terhadap frekuensi suatu sumber bunyi
1.3. TUJUAN PRAKTIKUM
Berdasarkan perumusan masalah di atas, maka tujuan dari praktikum ini
adalah:
1. Menentukan cepat rambat bunyi di udara
2. Menera sebuah Sumber bunyi, dalam hal ini adalah garpu tala.
1.4. MANFAAT PRAKTIKUM
Manfaat yang dapat kita mabil dari percobaan tentang resonansi ini adalah
1. Mengetahui tentang fenomena resonansi dan sifat sifatnya.
2. Mengetahui nilai kecepatan bunyi di udara.
3. Mengetahui tentang hubungan perbandingan antara panjang tabung
ketika terjadi resonansi dibandingkan dengan panjang gelombang yang
dihasilkan sumber bunyi.
4. Mengetahui penggunaan fenomena resonansi dalam menera suatu
sumber bunyi.
2
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. RESONANSI
Resonansi adalah peristiwa ikut bergetarnya suatu benda karena ada benda
lain yang bergetar dan memiliki frekuensi yang sama atau kelipatan bilangan bulat
dari frekuensi itu. Resonansi sangat bermanfaat dalam kehidupan sehari-hari.
Misalnya, resonansi bunyi pada kolom udara dapat dimanfaatkan untuk
menghasilkan bunyi. Berdasarkan hal tersebut, maka dapat dibuat berbagai
macam alat musik. Alat musik pada umumnya dibuat berlubang agar terjadi
resonansi udara sehingga suara alat musik tersebut menjadi nyaring. Contoh alat
musik itu antara lain: seruling, kendang, beduk, ketipung dan sebagainya [no ref
buku apa, .
Dua buah gelombang yang merambat dalam medium dapat dipandang
sebagai resultan dari penjumlahan kedua gelombang tersebut (superposisi
gelombang). Hasil dari superposisi ini menimbulkan berbagai fenomena yang
menarik, seperti adanya gelombang diam, pelayangan, interferensi, difraksi dan
resonansi. Superposisi dari suatu gelombang datang dengan gelombang pantulnya
dapat menghasilkan suatu gelombang yang dikenal dengan gelombang
diam/stasioner. Jika gelombang tersebut datang secara terus menerus maka
superposisi antara gelombang datang dan pantulan akan terus menerus terjadi dan
akhirnya terjadi resonansi. Resonansi umumnya terjadi jika gelombang
mempunyai frekuensi yang sama atau mendekati frekuensi alamiah sehingga
terjadi amplitudo maksimum.
2.2. GARPU TALA
Garpu tala adalah alat yang berbentuk seperti garpu bergigi dua (atau
berbentuk huruf y) dan beresonansi pada frekuensi tertentu bila dihentakkan pada
suatu benda. Garpu tala hanya bergetar pada satu frekuensi, misalnya nada a'
dengan frekuensi 440 Hertz. Karena frekuensi ini tetap, garpu tala biasanya
digunakan untuk menala alat musik lain, seperti gitar dan piano. Garpu tala dapat
memuai jika panas dan menyusut jika dingin sehingga memengaruhi frekuensi
3
yang dihasilkan tidak tandar lagi. Pada garpu tala yang berkualitas baik tidak akan
mudah menyusut atau memuai sehingga frekuensi yang dihasilkan tetap standar.
Gambar 2.1. Garpu Tala [2no ref]
2.3. RESONANSI GARPU TALA PADA TABUNG RESONANSI
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
4
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)
Gambar 2.2 Pipa Organa Terbuka
Untuk tabung yang salah satu ujungnya tertutup, hubungan antara panjang
tabung L dan panjang gelombang adalah:
L=(2n+1 ) λ4n=0,1,2,3 ,…..(1a)
Dan untuk tabung yang kedua ujungnya terbuka, maka :
L=(2n+2 ) λ4n=0,1,2,3 ,….. (1b)
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)
5
Gambar 2.3 Pipa Organa Tertutup
Jadi persamaan (1a) dan (1b) menjadi
L=(2n+1 ) λ4−e……….(2a)
L=(2n+1 ) λ4−e……….(2b)
Karena (V=kecepatan ,merambat suara dan N = frekuensi ), maka
L=(2n+1 ) V4N
−e…………(3a)
L=(2n+1 ) V4N
…………(3b)
6
BAB III
METODOLOGI
Gambar 3.1 Flow Chart
3.1 Start
Pada tahap ini, dimulai dengan melakukan persetujuan tanggal praktikum
dengan asisten Labolatorium Fisika Rekayasa. Pada tahap ini juga ditentukan
tujuan praktikum dan mempelajari bagaimana langkah langkah dalam melakukan
praktikum resonansi bunyi.
3.2 Studi Pustaka
Tahap ini merupakan langkah awal yang dilakukan, yaitu mempelajari
literature-literatur yang terkait dengan praktikum.
3.3 Persiapan Peralatan
Pada tahap persiapan, kami mempersiapkan alat alat yang akan kami gunakan
untuk melakukan praktikum resonansi bunyi. Alat-alat tersebut meliputi:
1. Garpu penala dengan frekuensi berbeda-beda
2. Tabung resonansi
7
START
STUDI PUSTAKA
PERSIAPAN PERALATAN
PENGAMBILAN DATA
PENGOLAHAN DATA
KESIMPULAN
3. Selang berisi air
4. Pemukul besi
3.4 Pengambilan Data
Pada tahap ini data yang diambil adalah data mengenai perbedaan panjang
tabung udara dimana terjadi penguatan bunyi. Untuk mendapatkan data tersebut,
maka dilakukan prosedur berikut
1. Menurunkan selang berisi air serendah mungkin agar air bisa
2. Memegang garpu penala di atas mulut tabung resonansi, kemudian memukul
dengan pemukul kayu sambil selang ditarik keatas secara perlahan sampai
terdengar dengung keras untuk yang pertama kali. Saat itu disebut terjadi
resonansi yang pertama.
3. Mengukur jarak antara permukan air ke mulut tabung (panjang kolom udara
atau l1).
4. Mengulangi kegiatan ini namun dengan menggerakkan selang dari atas ke
bawah pada daerah ketika terjadi resonansi pertama tersebut.
5. Mengulangi kegiatan 1 sampai 3 diatas dengan menggunakan garpu penala
lain yang frekuensinya berbeda.
3.5 Pengolahan Data
Pada tahap ini, data yang telah diambil pada tahap pengambilan data diolah
berdasarkan dasar teori yang telah dipelajari. Hasil dari pengolahan data tersebut
masukkan kedalam rumus – rumus yang ada pada dasar teori. Kemudian data hasil
perhitungan kami bandingkan dengan data yang kami peroleh melalui praktikum.
Dari pebangidngan ini kami memperoleh beberapa penyimpanngan atau
perbedaan dikarekan faktor faktor tertentu. Semua data ini akan di bahas dalam
BAB IV .
3.6 Kesimpulan
Hasil perbandingan yang telah kami dapat pada tahap pengolahan data kemudian
disimpulkan pada BAB V KESIMPULAN DAN SARAN. Selain menyimpulkan
hasil percobaan, pada BAB V juga dicantumkan mengenai saran atau masukkan
8
agar percobaan berikutnya bisa berjalan lebih baik tanpa ada halangan yang
berarti.
9
BAB IV
ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN
4.1. Analisis data
Dari praktikum yang telah dilakukan, diperoleh data:
Tabel 4.1 Data panjang kolom tabung resonansi pada saat terjadi resonansi
Garpu Tala L0 L1 L2
1 4,5 10 14,5
2 3,5 7,5 12
3 3 7 9,5
Garpu tala yang digunakan mempunyai beberapa frekuensi yang berbeda,
beberapa frekuensi tersebut yakni :
` f 1=256,4Hz
f 2=486,3Hz
f 2=512Hz
Data tersebut (L), digunakan untuk mencari nilai panjang gelombang (λ)
melalui persamaan 2, yakni:
L=(2n+1 ) .( 14λ) .dimana; n = 0,1.2.3.4....
Perhitungannya adalah sebagai berikut:
Disaat resonansi garpu tala 1
L0 = (2n+1) 1/4λ L1 = (2n+1) 1/4λ L2 = (2n+1) 1/4λ
4,5 = 1/4 λ 10 = 3/4 λ 14,5 = 5/4 λ
λ = 18cm λ = 13,3 cm λ = 11,6 cm
Disaat resonansi garpu tala II
L0 = (2n+1) 1/4λ L1 = (2n+1) 1/4λ L2 = (2n+1) 1/4λ
3,5 = 1/4 λ 7,5 = 3/4 λ 12 = 5/4 λ
10
λ = 14cm λ = 10 cm λ = 9, 6cm
Di saat resonansi garpu tala III
L0 = (2n+1) 1/4λ L1 = (2n+1) 1/4λ L2 = (2n+1) 1/4λ
3 = 1/4 λ 7 = 3/4 λ 9,5 = 5/4 λ
λ = 12 cm λ = 9,3 cm λ = 7,6 cm
Tabel 4.2 Data panjang gelombang (λ) yang diperoleh melalui perhitungan
Garpu Tala λ 0 λ 1 λ 2 λrata-rata
1 18 13,3 11,6 14,3
2 14 10 9,6 11,2
3 12 9,3 7,6 9,6
Dan untuk λ rata-rata adalah sebagai berikut:
Resonansi I : λ=18+13,3+11,6
3
λ = 14,3 x 10-2 m
Resonansi II : λ=14+10+9,6
3
λ = 11,2 x 10-2 m
Resonansi III : λ=12+9,3+7,6
3
λ = 9,6 x 10-2 m
Panjang Gelombang (λ) rata-rata digunakan untuk mencari cepat rambat
bunyi di udara, karena frekuensi garpu tala telah tertera, maka dapat dengan
mudah dicari harga cepat rambat bunyi di udara dengan persamaan 1, yaitu:
v=λ . f
Tabel 4.3 Data V yang diperoleh melalui perhitungan
11
f (Hz) λrata-rata (cm) v (m/s)
256,4 14,3 36,66
486,3 11,2 54,46
512 9,6 49,15
Sehingga V rata-rata adalah 47.44 m/s.
Hasil yang diperoleh melalui percobaan berbeda dengan teori yang
dicantumkan pada banyak sumber. Cepat rambat bunyi berdasarkan banyak
buku acuan adalah 340 m/s, sedangkan cepat rambat bunyi yang diperoleh
oleh praktikum kami adalah sebesar 147,44 m/s (hampir setengah harga).
Tabel 4.4 Perbandingan v praktikum dengan v teori
V Praktikum V Teori
46,74 m/s 340 m/s
4.2. Pembahasan
Adanya perbedaan hasil pada nilai cepat rambat bunyi di udara melalui
praktikum dengan nilai cepat rambat bunyi di udara secara teori disebabkan
oleh:
1. Suasana ruangan kurang mendukung. Karena untuk melakukan percobaan
ini idealnya suasana ruangan dalam keadaan hening. Tetapi pada ssaat itu
suasana ruangan sangat bising
2. Kesalahan pendengaran disaat mgukur jarak resonansi pertama kedua dan
ketiga
3. Kesalahan pengukuran panjang jarak resonansi karena skala yang kurang
jelas
4. Faktor-faktor lain yang mempengaruhi seperti kelembapan udara, tekanan
udara dan lain-lain
12