Download - tabung resonansi
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Fisika dalam dunia pendidikan khususnya di Sekolah Menengah Atas (SMA) menjadi
salah satu mata pelajaran yang ditakuti siswa. Hal ini dikarenakan paradigma siswa yang
memandang bahwa fisika adalah mata pelajaran yang paling sulit daripada mata pelajaran
lainnya. Namun, guru dapat mengubah paradigma ini dengan cara mengajarkan fisika dengan
cara yang mengasyikan.
Upaya yang dapat dilakukan guru fisika dalam menyampaikan materi gelombang
bunyi adalah dengan membuat media pembelajaran yang menarik, salah satunya adalah
dengan membuat alat peraga. Dengan alat peraga memungkinkan guru melakukan
demontrasi atau peragaan untuk konsep-konsep tertentu dalam pelajaran Fisika.
Berdasarkan latar belakang tersebut penulis membuat alat peraga sederhana yang
dapat mendukung pencapaian materi gelombang bunyi, khususnya untuk menjelaskan
peristiwa resonansi. Alat peraga tersebut adalah tabung resonantor.
B. Tujuan
1. Memahami fenomena resonansi gelombang bunyi
2. Memahami asas kerja tabung resonansi
3. Membuktikan perbandingan kolom udara pada peristiwa resonansi
4. Menghitung cepat rambat gelombang bunyi di udara
TABUNG RESONANSI
TIARA SUKMA MARDAWATI (3215110362)
EKA LESTARI ARDIYANTI (3215111225)
PFR 2011
C. Manfaat
Manfaat dari alat peraga ini adalah untuk membantu guru dalam menjelaskan materi
gelombang bunyi, khususnya peristiwa resonansi. Sehingga siswa juga lebih memahami
gejala resonansi dengan melihat demostrasi atau kegiatan yang dilakukan siswa dengan
menggunakan alat peraga ini
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Resonansi
Resonansi memegang peranan penting dalam bidang kesenian maupun dalam bidang
teknologi komunikasi. Di dalam bidang kesenian, peristiwa resonansi dimanfaatkan untuk
menciptakan bunyi merdu pada alat musik. Sedangkan di dalam bidang teknologi
komunikasi, resonansi berperan dalam penangkapan gelombang elektromagnetik (EM)
seperti pada pesawat penerima radio, televisi, telepon seluler dan sebagainya.
Resonansi adalah peristiwa ikut bergetarnya benda lain karena pengaruh benda yang
bergetar. Frekuensi alamiah benda yang ikut bergetar sama dengan frekuensi benda yang
bergetar, secara matermatis dapat dituliskan sebagai berikut:
f1 = f2
Berdasarkan teori tersebut kita dapat melihat bahwa untuk terjadinya peristiwa
resonansi dibutuhkan dua buah benda. Benda pertama sebagai benda yang digetarkan,
sedangkan benda kedua sebagai benda yang menerima getaran.
2.2 Sumber Bunyi
Peristiwa resonansi ditandai dengan adanya bunyi yang dihasilkan. Gelombang bunyi
(bunyi) berasal dari benda yang bergetar. Benda yang bergetar ini dinamakan sumber bunyi.
Terdapat beberapa sumber bunyi diantaranya adalah dawai, dan kolom udara. Sumber bunyi
yang menggunakan kolom udara dinamakan pipa organa. Untuk mengetahui peristiwa
resonansi penulis menggunakan alat yang seperti pipa organa (mempunyai kolom udara)
yaitu tabung kaca yang bagian atasnya terbuka. Digunakan tabung kaca dengan tujuan agar
ketinggian kolom udara dapat teramati dari luar tabung. Bagian atas tabung kaca dibuat
terbuka agar mempermudah kolom udara didalam tabung menerima getaran dari benda yang
bergetar, yaitu garputala. Nada yang dihasilkan pada pipa organa berbeda-beda. Ada nada
dasar, nada atas pertama, dan lain-lain. Nada tersebut terjadi karena adanya perbedaan tinggi
kolom udara. Agar tercipta perbedaan tinggi kolom udara, tabung kaca diisikan dengan air.
Berdasarkan prinsip manometer sederhana (pipa U) yang diisi dengan cairan. pada
mulanya ketinggian cairan di dalam kedua kaki manometer sama tinggi, kemudian ketika
diberikan perlakuan dengan tekanan pada kaki kiri manometer maka cairan pada kaki kanan
manometer akan naik keatas. Demikian pula sebaliknya apabila diberikan tekanan pada kaki
kanan manometer maka cairan pada kaki kiri manometer yang akan naik (gambar 1.1). Pada
gambar dapat terlihat bahwa tekanan tersebut menghasilkan perbedaan ketinggian kolom
udara. Kolom udara pada kaki kiri manometer lebih tinggi daripada kaki kanan manometer,
dengan membuat keadaan cairan pada kaki kanan manometer lebih tinggi dari kaki kirinya
atau sebaliknya dapat menyebabkan tinggi rendahnya kolom udara. Alat ini akan dibuat
menyerupai pipa U, dengan sebuah tabung kaca yang telah disambungkan ke botol plastik
menggunakan sebuah selang plastik dengan panjang sekitar 50 cm. Selang plastik dibuat
agak panjang agar memudahkan saat membuat air di dalamnya naik turun yang akan
menghasilkan perbedaan kolom udara.
Gambar 1.1 Ilustrasi skema manometer kolom cairan
Besarnya resonansi dapat dinyatakan dengan persamaan:
dengan:
Ln = panjang kolom udara ke-n
n = resonansi yang terbentuk (1,2,3..)
Perbandingan panjang kolom udara tetap, yaitu:
L0 : L1 : L3.. = 1 : 3 : 5...
BAB III
ISI
A. KI DAN KD
KI. 3.
Memahami, menerapkan, dan menjelaskan pengetahuan faktual, konseptual, prosedural, dan
metakognitif dalamilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan humaniora dengan
wawasan kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait penyebab fenomena
dan kejadian, serta menerapkan pengetahuan prosedural pada bidang kajian yang spesifik
sesuai dengan bakat dan minatnya untukmemecahkan masalah. Menerapkan konsep dan
prinsip gelombang bunyi dan cahaya dalam teknologi. Menyajikan permasalahan nyata dan
usulan penyelesaiannya yang terkait konsep gelombang bunyi
KI. 4.
Mengolah, menalar, menyaji, dan mencipta dalam ranah konkret dan ranah abstrak terkait
dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri serta bertindak
secara efektif dan kreatif, dan mampu menggunakan metoda sesuai kaidah keilmuan.
KD. 3.3
Menerapkan konsep dan prinsip gelombang bunyi dan cahaya dalam teknologi
KD. 4.3
Menyajikan permasalahan nyata dan usulan penyelesaiannya yang terkait konsep gelombang
bunyi
B. Gambaran Alat
Alat Peraga tabung resonantor ini dibuat dengan menggunakan tabung kaca yang telah
diikat dengan kawat agar menempel pada papan kayu penyanggah yang bagian bawahnya
telah dihubungkan dengan selang ke drigen kecil yang berfungsi untuk memperbesar dan
memperkecil kolom udara di dalam tabung resonantor. Pada tabung kaca akan diberi tanda
seperti penggaris untuk melihat ketinggian air di dalam tabung resonantor.
Alat dan bahan yang dibutuhkan untuk membuat tabung resonantor.
Alat :
1. Garputala dengan frekuensi 440 Hz
2. Papan kayu 1 lembar
3. Tabung kaca bekas lampu neon setinggi 112 cm
4. Tutup botol untuk alas tabung bagian bawah
5. Selang air sepanjang 60 cm
6. Dua buah botol air mineral 1,5 liter yang digabungkan
7. Kertas mika, dan selotip transparan
8. Sambungan Keni
9. Paku
10. Gergaji, tang
11. Paku dan palu
12. Lem kaca, lem paralon
13. Penggaris
Bahan :
Air yang telah diberi warna merah
C. Desain Alat
1. Desain Tabung
Tabung kaca bekas lampu neon dibuka bagian atas dan bawahnya menggunakan tang
sampai kedua ujung-ujung tabung tersebut terlubangi. Keluarkan isi didalam neon, dan
bersihkan cat putih yang menempel di permukaan dalam tabung neon dengan spon yang
telah di beri air (seperti gambar 1).
Tabung neon setelah
dibersihkan dalamnya
Tabung neon sebelum
dibersihkan dalamnya
Permukaan
tabung
masih keruh
Gambar 1. Tabung kaca dari bekas neon
2. Membuat Skala
Dengan menggunakan penggaris, buat skala pada kertas putih. Kemudian fotocopy kertas
tersebut ke plastik mika. Dibuat dua skala untuk menyatakan panjang kolom udara dan
besarnya panjang gelombang. Tempelkan plastik mika yang telah terdapat skala pada
bagian kiri tabung kaca dengan menggunakan selotip transparan seperti gambar 2
dibawah ini :
DItempelkan
Gambar 2. Membuat skala pada tabung kaca
3. Menghubungkan selang ke tabung kaca
Sebelum menghubungkan selang, terlebih dahulu cari sebuah tutup botol bekas air
mineral lubangi bagian bawahnya dengan menggunakan paku. Hati-hati saat melubangi
tutup botol, usahakan agar lubang tidak terlalu besar. Setelah itu pasangan sebuah knee
yang terbuat dari plastic (penghubung tutup botol dengan selang) cocokkan besar lubang
dengan diameter knee tersebut.
Jika knee belum bisa masuk, lubangi kembali kemudian pasang selang di salah satu ujung
knee. Pasangkan tutup botol ke bagian bawah tabung kaca, beri lem kaca dan paralon
pada bagian luarnya. Pasang kneeke lubang di tutup botol dan beri powerglue, lakukan
hal yang sama saat menyambungkan selang ke ujung knee yang lainnya.
Tutup botol
yang telah
dilubangi Selang
Knee
Gambar 3. Menghubungkan tutup botol, knee, dan
selang
4. Menggabungkan kemasan botol plastik bekas air mineral
Potong bagian bawah salah satu botol plastik bekas air mineral ukuran 1.5 liter. Potong
bagian atas dari botol yang satu lagi, kemudian gabungkan kedua botol tersebut dengan
lem paralon berilah selotip putih untuk menutupi sambungan tersebut. Lubangi bagian
tutup botol dengan menggunakan paku kemudian hubungkan dengan knee dan beri lem
seperti pada langkah sebelumnya
Botol dengan bagian
bawah yang dipotong
Botol dengan bagian
atas yang dipotong
Gambar 4. Gabungan botol bekas air mineral
5. Merancang Tabung Kaca seperti Pipa U
Sambungkan tabung kaca yang telah terhubung dengan selang dengan botol bekas air
mineral. Hubungkan selang dengan tutup botol bekas yang telah dilubangi. Botol bekas
air mineral ini berfungsi sebagai drigen tempat air. Susunan dapat dilihat seperti gambar
5, gabungan ini kita sebut sebagai tabung resonator.
6. Membuat Penyanggah untuk Tabung Resonantor
Gergaji kayu dengan ukuran 10 cm x 70 cm dan 5 cm x 6 cm. Kemudian hubungkan
keduanya dengan paku, agar membentuk penyanggah. Buatlah penyanggah satu lagi
dengan cara yang sama, akan tetapi bagian kayu yang berdiri lebih tinggi sekitar 2 meter
Menjadi
Gambar 5. Gabungan tabung kaca dan botol
plastik
7. Menggabungkan Tabung Resonantor dengan Penyanggah
Pasang tabung resonator ke kayu penyanggah dengan menggunaka lem kaca dan paralon,
biarkan tabung agak melayang jangan sampai terkena bagian bawah penyanggah.
D. Langkah Kerja Penggunaan Alat
1. Isi tabung resonator dengan air berwarna merah, ketika mengisi air pada tabung kaca
usahakan kondisi air hampir menyentuk bibir tabung, dan posisi botol air berada pada
penyanggah paling atas. Hal ini bertujuan agar air tidak pindah ke bagian botol
s
Gambar 7. Rangkaian tabung resonator
Gambar 8. Tabung resonator berisi air
2. Getarkan garputala dengan frekuensi 440 Hz (jauh dari tabung resonantor)
3. Dekatkan garputala yang sudah bergetar ke mulut tabung (jangan sampai menyentuh
tabung), kemudian pindahkan botol air ke bagian bawah tabung. Hal ini bertujuan agar
air di dalam botol dapat turun secara perlahan-lahan
4. Catat tinggi kolom udara pada ukuran yang tertera di permukaan tabung kaca. Lakukan
erulang kali, untuk mendapatkan hasil yang lebih akurat.
Gambar 9. Posisi saat menggetarkan
garputala
E. Pertanyaan yang mungkin muncul
Dari tabung resonansi yang telah dibuat, beberapa pertanyaan yang mungkin muncul dari
diskusi, yaitu:
1. Mengapa harus menggunakan tabung kaca sebagai tabung resonansi?
2. Apa ada hubungan antara panjang tabung kaca dengan frekuensi resonansi yang
dihasilkan?
3. Apakah diameter tabung kaca mempengaruhi frekuensi resonansi?
4. Darimana siswa mengetahui perbandingan kolom udara?
F. Jawaban pertanyaan yang mungkin muncul
1. Tabung resonansi harus terbuat dari kaca karena agar bunyi terdengar nyaring, jika
menggunakan botol plastic maka bunyi akan teredam
2. Tidak, namun hubungannya adalah panjang kolom udara di dalam tabung kaca tersebut
dengan frekuensi resonansi yang dihasilkan.
Sesuai dengan rumusan matematis berikut ini:
v = λf
3. Tidak, karena yang mempengaruhi adalah panjang kolom udara
4. Siswa mengetahui perbandingan kolom udara dari skala kolom udara dan skala panjang
gelombang yang terdapat pada tabung resonansi
DAFTAR PUSTAKA
Sukma,Tiara. Modul Gelombang Bunyi. 2013. Jakarta : Universitas Negeri Jakarta
Percobaan_resonansi.pdf
http://lfd.fmipa.itb.ac.id/artikel/modul_interaktif/modul_2_g/simulasi.html
http://lfd.fmipa.itb.ac.id/simulasi-fisika/simulasi-kedua/