Home
Laporan Praktikum Fisika

Laporan Praktikum Resonansi Bunyi pada Tabung

Daftar isi
  1. Abstrak
  1. Latar belakang
  2. Tujuan Percobaan
  3. Dasar Teori
  4. Metodologi Percobaan
  5. Data dan Analisa
  6. Kesimpulan
  7. Daftar Pustaka
  8. Bagian Pengesahan
  9. Lampiran

RESONANSI BUNYI

ABSTRAK

Telah dilakukan praktikum percobaan resonansi bunyi. Praktikum ini bertujuan untuk memahami peristiwa resonansi gelombang suara, menentukan cepat rambat gelombang suara di udara, dan menentukan frekuensi garpu tala. Alat dan bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah jangka sorong, garpu tala, pemukul garpu tala, dan tabung resonansi. Data pengamatan yang diperoleh garpu tala besar (tidak diketahui frekuensinya) pada percobaan 1 adalah L1 = 6 cm, L2 = 14 cm, dan L3 = 32 cm. Pada percobaan 2 didapatkan nilai L1 = 4 cm, L2 = 16 cm, dan L3 = 30 cm. Pada percobaan 3 didapatkan nilai L1 = 2 cm, L2 = 11 cm, dan L3 = 32 cm. Sementara itu, pada garpu tala kecil (f = 341,3 Hz) pada percobaan 1 didapatkan nilai L1 = 1 cm, L2 = 5 cm, dan L3 = 10 cm. Pada percobaan 2 didapatkan nilai L1 = 2 cm, L2 = 5 cm, dan L3 = 9 cm. Pada percobaan 3 didapatkan nilai L1 = 2 cm, L2 = 6 cm, dan L3 = 13 cm. Nilai L ini digunakan untuk mencari besaran frekuensi rata-rata $\bar{f}$, penjumlahan frekuensi kuadrat ∑f2, ketidakpastian pengukuran frekuensi Δf, ketidakpastian relatif KR, nilai total pengukuran frekuensi batas atas NT1, dan nilai total pengukuran frekuensi batas bawah NT2.

I. Latar belakang

Resonansi bunyi merupakan peristiwa ikut bergetarnya suatu benda akibat getaran yang dihasilkan oleh sumber bunyi. Resonansi bunyi hanya dapat terjadi jika suatu benda memiliki frekuensi alami yang sama dengan frekuensi alami sumber bunyi yang bergetar. Selain benda, udara atau gas di sekitar sumber bunyi juga dapat beresonansi, asalkan memiliki sumber frekuensi alami yang sama. Resonansi bunyi dapat memperkuat bunyi asli, sehingga bunyi yang dihasilkan dapat terdengar lebih keras dan nyaring.

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 memiliki redaman dari sistem tersebut. Peristiwa resonansi banyak sekali dimanfaatkan dalam kehidupan, misalnya resonansi gelombang suara pada alat-alat musik. Gelombang suara merupakan gelombang mekanik yang dapat dipandang sebagai gelombang simpangan maupun sebagai gelombang tekanan. Oleh karena itu, untuk membuktikan peristiwa-peristiwa resonansi tersebut maka dilakukan percobaan resonansi bunyi ini.

II. Tujuan Percobaan

  1. Memahami peristiwa resonansi gelombang suara.
  2. Menentukan cepat rambat gelombang suara di udara.
  3. Menentukan frekuensi garpu tala.

III. Dasar Teori

Resonansi adalah peristiwa ikut bergetarnya suatu benda karena ada benda lain yang bergetar dan memiliki frekuensi yang sama atau kelipatan bilangan bulat dari frekuensi sumber itu. Jika sebuah garpu tala dipukul maka garpu tala yang lain akan ikut bergetar. Frekuensi bunyi yang dihasilkan bergantung pada bentuk, besar, dan bahan garpu tala yang digunakan (Drajat, 2009).

Apabila pada kolom udara yang terletak di atas permukaan air digetarkan sebuah garpu tala, molekul-molekul udara dalam kolom udara tersebut akan ikut bergetar. Syarat terjadinya resonansi, antara lain: (Drajat, 2009)

  1. Pada permukaan air harus terbentuk simpul gelombang.
  2. Pada ujung tabung bagian atas merupakan perut gelombang.

Peristiwa resonansi terjadi sesuai dengan getaran udara pada pipa organa tertutup. Jadi, resonansi pertama akan terjadi jika panjang kolom udara di atas air 1/4λ, resonansi kedua 3/4λ, resonansi ketiga 5/4λ, dan seterusnya. Dari uraian tersebut dapat ditentukan bahwa resonansi berurutan dapat didengar (Drajat, 2009).

Gelombang didefinisikan sebagai getaran yang merambat melalui medium atau perantara. Gelomabgn dapat dikelompokkan berdasarkan sifat-sifat fisisnya, yaitu: (Suharyanto, 2009)

  1. Berdasarkan arah getarnya. Gelombang dapat dibedakan menjadi dua yaitu gelombang longitudinal dan gelombang transversal.
    1. Gelombang longitudinal, yaitu gelombang yang arah getarannya tegak lurus dengan arah rambatannya.
    2. Gelombang transversal, yaitu gelombang yang arah getarannya tegak lurus dengan arah rambatannya. Contohnya gelombang pada tali dan gelombang cahaya.
  2. Berdasarkan amplitudonya, gelombang dapat dibedakan menjadi dua, yaitu:
    1. Gelombang berjalan, yaitu gelombang yang amplitudonya tetap pada setiap titik yang dilalui gelombang tali.
    2. Gelombang diam, yaitu gelombang yang amplitudonya berubah, misalnya gelombang pada senar gitar yang dipetik.
  3. Berdasarkan zat perantara, gelombang dibedakan menjadi dua, yaitu
    1. Gelombang mekanik, yaitu gelombang yang dalam perambatannya memerlukan medium. Misalnya gelombang tali, gelombang air, dan gelombang bunyi.
    2. Gelombang elektromagnetik, yaitu gelombang yang dalam perambatannya tanpa memerlukan medium, misalnya gelombang cahaya.

Fungsi tabung resonansi adalah sebagai tempat yang digunakan untuk mengarahkan gelombang suara sehingga terjadi resonansi. Dua buah gelombang suara yang merambat melalui suatu medium yang sama maka gelombang akan bergabung menjadi satu gelombang yang saling menguatkan. Superposisi dari suatu gelombang tersebut akan menghasilkan gelombang suara yang terdengar lebih kuat daripada sumbernya. Dalam resonansi gelombang suara dari speaker dipandang sebagai gelombang data. Gelombang tersebut akan dipantulkan oleh permukaan air dalam tabung. Gelombang datang dan gelombang pantul menghasilkan resonansi. Ciri umum gelombang resonansi adalah jika gelombang tersebut terjadi secara terus menerus maka superposisi antara gelombang datang dan gelombang pantul akan terus menerus terjadi dan akhirnya akan terjadi resonansi. Resonansi pada umumnya terjadi jika gelombang frekuensi yang sama atau mendekati frekuensi alamiah dari pola gelombang resonansi berbeda, tergantung dari frekuensi resonansinya (Budiarso dan Prihandono, 2015).

Gelombang suara merupakan gelombang mekanik yang dapat dipandang sebagai gelombang simpangan maupun sebagai gelombang tekanan. Jika gelombang suara merambat pada suatu bidang atau tabung berisi udara, maka antara gelombang data dan gelombang yang dipantulkan oleh dasar tabung akan terjadi superposisi, sehingga dapat timbul resonansi. Jika gelombang suara yang dipantulkan sebagai gelombang simpangan, pad ujung tertutup akan terjadi simpul, tetapi jika ujungnya terbuka akan terjadi perut. Untuk tabung yang salah satu ujungnya tertutup, hubungan antara panjang tabung (L) dan panjang gelombang (λ) adalah:

\begin{equation} L_n = (2n+1)\frac{\lambda}{4},\hspace{1em} n = 0, 1, 2, 3, \ldots \tag{1} \end{equation}

dan untuk tabung yang ujungnya terbuka, maka (Halliday dkk, 2000)

\begin{equation} L_n = (2n+2)\frac{\lambda}{4}, \hspace{1em} n = 0, 1, 2, 3, \ldots \tag{2} \end{equation}

Jangka sorong merupakan alat ukur dimensi panjang yang mampu mengukur jarak, kedalaman, dan diameter suatu objek. Digunakan diberbagai bidang industri teknik, mulai dari proses manufaktur, desain, hingga pengecekan akhir produk. Alat ini dipakai luas karena mudah digunakan dan tidak memerlukan perawatan khusus. Jangka sorong memiliki ketelitian mencapai satu per seratus milimeter. Jangka sorong memiliki banyak nama, antara lain seperti jangka geser, mistar geser, mistar sorong, mistar ingsut, jangka ingsut, sigmat, sourmath, vernier caliper. Jangka sorong memiliki beberapa tingkat ketelitian, yaitu 0,1 mm, 0,05 mm, 0,02 mm dan 0,01 mm (Azharis, 2019).

Beberapa model jangka sorong ada beberapa diantaranya yang dilengkapi dengan jam ukur dan dilengkapi pembaca digital. Ketelitian dari jangka sorong adalah setengah dari skala terkecil. Jadi x = 1/2 × 0,01 cm = 0,005 cm. Jangka sorong memiliki dua skala terkecil dalam 0,1 cm dan skala utama panjang 1 cm (Mulyadi dkk, 2020).

IV. Metodologi Percobaan

4.1 Gambar Alat

jangka sorong
Gambar 1. Jangka sorong
garpu tala
Gambar 2. Garpu tala
pemukul garpu tala
Gambar 3. Pemukul garpu tala
tabung resonansi
Gambar 4. Tabung resonansi

4.3 Langkah Kerja

diagram alir percobaan resonansi bunyi
Gambar 5. Diagram alir percobaan resonansi bunyi

V. Data dan Analisa

5.1 Data percobaan dan Hasil perhitungan

Tabel 1. Data percobaan garpu tala besar (tidak diketahui frekuensinya)
Percobaan v (m/s) L1 (cm) L2 (cm) L3 (cm)
1 340 6 14 32
2 340 4 16 30
3 340 2 11 32
Tabel 2. Data percobaan garpu tala kecil (dengan frekuensi sebesar 341,3 Hz)
Percobaan v (m/s) L1 (cm) L2 (cm) L3 (cm)
1 340 1 5 10
2 340 2 5 9
3 340 2 6 13
Tabel 3. Hasil perhitungan garpu tala besar
Percobaan $\bar{f}$ (Hz) ∑f2 (Hz) Δf (Hz) KR NT1 NT2
1 1.521 7.076.597 150,706 9,9% 1.671,706 1.370,294
2 1.713 9.070.730 211,196 12,3% 1.924,196 1.501,804
3 2.630 25.176.053 858,812 32,7% 3.488,812 1.771,188
Tabel 4. Hasil perhitungan garpu tala kecil
Percobaan $\bar{f}$ (Hz) ∑f2 (Hz) Δf (Hz) KR NT1 NT2
1 5.942 116.068.125 1.300,387 21,9% 7.242,387 4.641,613
2 4.682 66.115.409 242,225 5,2% 4.924,225 4.439,775
3 3.923 46.811.361 327,000 8,3% 4.250,000 3.596,000

5.2 Analisa Data

Pada tahun 1850-an Hermann Von Helmholtz menciptakan sebuah perangkat untuk menunjukkan tinggi dari berbagai nada yang disebut sebagai Resonator. Terbuat dari suatu badan berbentuk bola dengan satu volume nada udara dengan sebuah leher. Resonansi Helmholtz merupakan peristiwa resonansi udara dalam suatu rongga. Sebuah Helmholtz resonator adalah wadah gas (biasanya udara) dengan lubang terbuka. Sebuah volume udara di dalam dan di dekat lubang bergetar karena melenting udara di dalamnya.

Pada percobaan resonansi bunyi terdapat beberapa prosedur yaitu sebagai berikut, pertama, mengukur diameter dalam tabung menggunakan jangka sorong. Kedua, getarkan garpu tala menggunakan pemukul garpu tala. Selanjutnya, mencatat kedudukan air sampai terjadi resonansi sebanyak tiga kali. Lalu mencoba percobaan hingga tiga kali pengulangan dan menandai tabung menggunakan spidol. Cara tersebut dilakukan sebanyak tiga kali untuk garpu tala besar dan garpu tala kecil.

Adapun data pengamatan pada percobaan resonansi bunyi yaitu pada garpu tala besar (tidak diketahui frekuensinya) terdapat tiga kali percobaan. Percobaan 1 didapatkan nilai L1 = 6 cm, L2 = 14 cm, dan L3 = 32 cm. Pada percobaan 2 didapatkan nilai L1 = 4 cm, L2 = 16 cm, dan L3 = 30 cm. Pada percobaan 3 didapatkan nilai L1 = 2 cm, L2 = 11 cm, dan L3 = 32 cm. Sementara itu pada garpu tala kecil (diketahui frekuensinya sebesar 341,3 Hz) dilakukan tiga kali percobaan juga. Percobaan 1 didapatkan nilai L1 = 1 cm, L2 = 5 cm, dan L3 = 10 cm. Pada percobaan 2 didapatkan nilai L1 = 2 cm, L2 = 5 cm, dan L3 = 9 cm. Pada percobaan 3 didapatkan nilai L1 = 2 cm, L2 = 6 cm, dan L3 = 13 cm. Pada garpu tala besar dan garpu tala kecil diketahui kecepatan udara sebesar v = 340 m/s. Data percobaan pada tabel 1 dan 2 kemudian diolah menjadi data hasil perhitungan pada tabel 3 dan 4 (perhitungan lengkap ada di lampiran). Besaran yang didapatkan pada tabel 3 dan 4 untuk garpu tala besar dan kecil antara lain, frekuensi rata-rata $\bar{f}$, penjumlahan frekuensi kuadrat ∑f2, ketidakpastian pengukuran frekuensi Δf (Hz), ketidakpastian relatif KR, nilai total pengukuran frekuensi batas atas NT1, dan nilai total pengukuran frekuensi batas bawah NT2.

Untuk resonansi bunyi di tabung yang berisi air, cepat rambat gelombang bunyinya dapat dihitung menggunakan persamaan:

\begin{equation} v = \lambda f\\[.5em] \tag{3} \end{equation}
\begin{equation} L_n = (\frac{2n-1}{4})\lambda \tag{4} \end{equation}

Resonansi terjadi jika panjang kolom udara dalam tabungnya sebesar 1/4λ, 3/4λ, 5/4λ, dan seterusnya, dengan selisih sebesar 1/2λ dari resonansi satu ke resonansi berikutnya.

Adapun aplikasi resonansi bunyi yang ditemukan dalam kehidupan sehari-hari yaitu sebagai berikut:

  1. Alat musik gitar, yaitu terdapat di bagian ruang resonansinya. Jika senarnya dipetik maka ruang resonansinya ikut bergetar sehingga menghasilkan bunyi yang lebih keras.
  2. Resonansi yang dihasilkan dari suara bedug.
  3. Getaran pada pesawat yang disebabkan oleh gerak mesin-mesinnya yang diteruskan pada udara.
  4. Resonansi pada alat musik gamelan, genderang, dan lainnya.

VI. Kesimpulan

  1. Dari data percobaan garpu tala besar (tidak diketahui frekuensinya) pada percobaan 1 diperoleh besaran frekuensi rata-rata $\bar{f}$ = 1.521 Hz, penjumlahan frekuensi kuadrat ∑f2 = 7.076.597 Hz, ketidakpastian pengukuran frekuensi Δf = 150,706 Hz, ketidakpastian relatif KR = 9,9%, nilai total pengukuran frekuensi batas atas NT1 = 1.671,706, dan nilai total pengukuran frekuensi batas bawah NT2 = 1.370,294.
  2. Dari data percobaan garpu tala kecil pada percobaan 1 diperoleh besaran frekuensi rata-rata $\bar{f}$ = 5.942, penjumlahan frekuensi kuadrat ∑f2 = 116.068.125 Hz, ketidakpastian pengukuran frekuensi Δf = 1.300,387 Hz, ketidakpastian relatif KR = 21,9%, nilai total pengukuran frekuensi batas atas NT1 = 7.242,387 Hz, dan nilai total pengukuran frekuensi batas bawah NT2 = 4.641,613 Hz.

VII. Daftar Pustaka

  • Azharis, F.T.R., 2019. Analisa Karakteristik Hasil Pengukuran Blok Ukur Menggunakan VERNIER CALLIFER. Journal of Thermal Sciences and Technology, 11(11), pp.1-7.
  • Budiarso, Z. dan Prihandono, A., 2015. Implementasi Sensor Ultrasonik Untuk Mengukur Panjang Gelombang Suara Berbasis Mikrokontroler. Jurnal Teknologi Informasi DINAMIK, 20(2), pp.171-177.
  • Drajat, D., 2009. Fisika untuk SMA dan MA kelas XII. Jakarta: Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional.
  • Halliday, D., Resnick, R, dan Walker, J., 2010. Fisika Dasar Jilid 1. Jakarta: Erlangga.
  • Mulyadi, M., Djuhana, D., Astuti, E.T., dan Sunardi, S., 2020. Pelatihan Penggunaan Alat Ukur Dimensi Jangka Sorong dan Mikrometer Skrup di SMK Sasmita Pamulang. Prosiding Senantias 2020, 1(1), pp.1419-1424.

VIII. Bagian Pengesahan

—

IX. Lampiran

Penulis: Febriyanti Angelina
Seorang mahasiswa jurusan Fisika.
febriangel323@gmail.com
febriyanti_ebi
Creative License
by-sa logo license
Konten/Material pada halaman ini dilisensikan dengan Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License oleh psi. Klik link berikut untuk memahami aturan penggunaan ulang material pada blog Hipolisis.