LAPORAN PRAKTIKUM

EKSPERIMEN FISIKA

“Gelombang Stasioner/Percobaan Melde”

NAMA :

MEKY SYAPUTRA (A1E010026)

RIZKA MARWANTI (A1E010018)

NIDYA PUTRI (A1E010029)

ROHIMA (A1E010002)

Dosen Pembimbing : M. Sutarno, S.Si, M.Pd

UNIVERSITAS BENGKULU

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA

2013

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Jika kita menggoyang salah satu ujung tali (atau pegas) dan ujung yang satunya

tetap, suatu gelombang yang kontinu akan merambat ke ujung yang tetap dan

dipantulkan kembali, dengan terbalik. Sementara kita menggetarkan tali tersebut,

akan ada gelombang yang merambat di kedua arah, dan gelombang yang merambat

ke ujung tetap akan berinterferensi dengan gelombang pantulan yang kembali.

Biasanya akan ada kekacauan. Tetapi jika kita menggetarkan tali dengan frekuensi

yang tepat, kedua gelombang akan berinterferensi sedemikian sehingga akan

dihasilkan gelombang berdiri dengan amplitudo besar. Gelombang ini disebut

“gelombang berdiri” karena tampaknya tidak merambat. Tali hanya berosilasi ke atas

ke bawah dengan pola yang tetap. Titik interferensi destruktif, dimana tali tetap diam,

disebut simpul. Titik-titik interferensi konstruktif, dimana tali berosilasi dengan

amplitudo maksimum, disebut perut. simpul dan perut tetap di posisi tertentu untuk

frekuensi tertentu.

1.2. Tujuan

Menentukan besaran-besaran gelombang (λ , v , T ¿ pada dawai.

1.3. Rumusan Masalah

Bagaimana menentukan besaran-besaran gelombang (λ , v , T ¿ pada dawai.

1.4. Hipotesis Masalah

Menentukan besaran-besaran gelombang berdasarkan percobaan.

BAB II

LANDASAN TEORI

Beberapa besaran penting yang digunakan untuk mendeskripsikan gelombang sinusoidal

periodik ditunjukkan pada gambar dibawah ini:

Karateristik gelombang satu frekuensi

Titik-titik tinggi pada gelombang disebut puncak, titik - titik terendah disebut

lembah. Amplitudo adalah ketinggian maksimum puncak, atau kedalaman maksimum

lembah, relatif terhadap tingkat normal (atau seimbang). Ayunan total dari puncak

sampai ke lembah sama dengan dua kali amplitude ( A ). Jarak antara dua puncak yang

berurutan disebut panjang gelombang, λ (huruf Yunani lambda). Panjang gelombang juga

sama dengan jarak antara dua titik identik mana saja yang berurutan pada gelombang.

Frekuensi (f), adalah jumlah puncak atau siklus lengkap yang melewati satu titik per

satuan waktu. Periode ( T ) adalah 1/f, dan merupakan waktu yang berlalu antara dua

puncak berurutan yang melewati titik yang sama pada ruang. Kecepatan gelombang

( v ) adalah kecepatan dimana puncak gelombang (atau bagian lain dari gelombang)

bergerak. Kecepatan gelombang harus dibedakan dari kecepatan partikel pada medium

itu sendiri. Kecepatan gelombang adalah tekanan sepanjang tali, sementara kecepatan

partikel tali tegak lurus terhadapnya.

Sebuah puncak gelombang menempuh jarak satu panjang gelombang λ, dalam

satu periode, T. Dengan demikian kecepatan gelombang sama dengan λ/T ; v = λ/T.

Kemudian, karena 1/T = f;

Kecepatan gelombang tergantung pada sifat medium dimana ia merambat.

Kecepatan gelombang pada tali yang terentang, misalnya bergantung pada tegangan tali (

FT ), dan pada massa tali per satuan panjang ( m/L ). Untuk gelombang dengan

amplitudo kecil, hubungan tersebut adalah

v=√ FT

m / L

V= λ. f

Rumus ini secara kualitatif masuk akal dengan dasar mekanika newton. Kita

mengharapkan tegangan di pembilang dan massa per satuan waktu di penyebut.

Mengapa? Karena ketika tegangan lebih besar, kita mengharapkan kecepatan lebih

besar , karena setiap segmen tali berada pada kontak yang lebih erat dengan tetangganya;

dan makin besar massa persatuan panjang, makin besar inersia yang dimiliki tali dan

makin melambat gelombang akan merambat (Giancoli, 2001: 382-383).

Yang merupakan sifat umum gelombang adalah lajunya bergantung pada

sifat-sifat medium, tetapi tak bergantung pada gerak relatif sumber gelombang terhadap

medium. Misalnya laju gelombang pada tali hanya bergantung pada sifat tali.

Jika kita mengirim pulsa gelombang melalui tali yang panjang dengan mudah

dapat ditunjukkan bahwa laju penjalaran pulsa gelombang bertambah bila tegangan tali

ditingkatkan. Selanjutnya, jika kita mempunyai dua tali, tali ringan dan tali berat, dengan

tegangan yang sama, pulsa gelombang akan menjalar lebih lambat pada tali berat. Jadi

laju penalaran gelombang v pada tali berhubungan dengan tegangan F dan massa per

satuan panjang μ. Kita memperoleh hubungan ini dengan menggunakan hukum - hukum

Newton.

Gambar diatas menunjukkan suatu pulsa yang menjalar sepanjang tali dengan laju v ke

kanan. Pulsa dianggap bernilai kecil bila dibandingkan dengan panjang tali sehingga

menghasilkan Aproksimasi yang baik, yaitu tegangan bernilai konstan sepanjang tali dan

sama seperti ketika tidak ada pulsa.

Gambar diatas menunjukkan segmen tali sepanjang ∆s. Jika segmen cukup

kecil kita dapat memandangnya sebagai bagian busur lingkaran berjari-jari R. Segmen

dengan demikian melingkar dengan jari-jari lingkaran R dan kelajuan v, serta memiliki

percepatan sentripetal v2/R . Misalkan θ adalah sudut pusat yang berhadapan dengan

bujur yang dibentuk oleh tali.

θ= ΔsR

Gaya-gaya yang bekerja pada segmen adalah tegangan F pada masing-masing

ujung. Komponen horizontal gaya-gaya ini sama dan berlawanan sehingga saling

meniadakan. Komponen vertikal gaya-gaya ini mengarah ke pusat bujur lingkaran.

Jumlah gaya-gaya radial ini memberikan percepatan sentripetal. Gaya radial total yang

bekerja pada segmen adalah

Pada persamaan di atas, kita telah menganggap bahwa θ cukup kecil untuk

memungkinkan aprolsimasi sin

12

θ =

12

θ. Jika μ adalah massa per satuan panjang tali,

massa per satuan panjang tali, massa segmen dengan panjang ∆s= R θ adalah

m=μ Δs=μ Rθ

Dengan menetapkan gaya radial total sama dengan massa kali percepatan

sentripetal, akan dihasilkan

Fθ=μRθv2

R

Dengan meniadakan faktor θ dan menyelesaikan untuk v, kita akan memperoleh :

v=√ Fμ

Karena laju tak bergantung pada R dan θ, hasil ini berlaku untuk semua segmen tali.

Namun, penurunan bergantung pada dianggap kecilnya sudut θ, yang akan benar jika

tinggi pulsa kecil dibanding panjangnya, atau, kalau tidak, jika kemiringan tali pada

sembarang titik adalah kecil.

Ketergantungan laju pada F/μ tidaklah mengherankan bila kita menyadari

bahwa pada dasarnya teganganlah yang mempercepat elemen - elemen massa dalam tali

untuk menghasilkan pulsa gelombang (Tipler, 1998: 476-478).

ΣFT=2 F sin12

θ=2 F ( 12

θ)=Fθ

BAB III

METODELOGI

a. Alat-alat

No Kode Alat Nama Alat Jumlah 1 FAL 25 Audio Generator 12 Tali nylon secukupnya3 Klem meja berpuli 14 Beban dan penggantung beban 1 set5 Klem G 16 Penggaris/meteran 17 Kabel penghubung merah dan hitam 2 pasang

Pembangkit Getaran 1

b. Persiapan Percobaan

c. Prosedur Percobaan 1) Percobaan melde

a) Susun Alat-alat seperti pada gambar berikut ini (minta instruktur anda untuk memeriksa rangkaian vibrator (V), audio generator (AG) dan power supply (PS))

b) Periksa agar katrol Meja benar-benar dapat berputar bebas, gantungkan beban pada salah satu ujung tali dan hubungkan ujung yang satu lagi ke batang penggetar vibrator

c) Nyalakan (“on)-kan) power supply dan audio generator, atur frekuensi audio generator sampai pada benang terbentuk gelobang stasioner

d) Catat massa beban, frekuensi audio generator, jumlah simpul dan jumlah perut pada gelombang stasioner yang terjadi

e) Lakukan langkah c dan d masing-masing 10 kali 1) Untuk frekuensi tetap2) Massa beban tetap3) Panjang tali tetap

f) Ukur dan catat panjang dan massa seluruh benang yang digunakan.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1 Data Percobaan

3.2 Tabel pengamatan 1 : Untuk frekuensi tetap= 2 Hz

Percobaan

ke

Massa

Beban

(gram)

Panjang

Tali

(cm)

Jumlah

perut

Jumlah

simpul

1. 100 112 1 2

2. 200 112 1 2

3. 300 112 1 2

4. 400 112 1 2

3.3Tabel Pengamatan 2 : untuk massa beban gantung tetap = 100 gram

Percobaan

keFrekuensi

(Hz)

Panjang

Tali

(cm)

Jumlah

perut

Jumlah

simpul

1. 2,5 112 1 2

2. 5 112 2 3

3. 7 112 3 4

4. 9.5 112 4 5

3.4 Analisis Data

Tabel pengamatan 1 : Untuk frekuensi tetap= 2 Hz

Pada percobaan pertama dengan beban 100 gram, perut berjumlah 1 dan

simpul 2, hasil perut dan simpul ini selalu sama untuk masa berbeda yaitu

200, 300, dan 400.

Tabel Pengamatan 2 : untuk massa beban gantung tetap = 100 gram

Pada percobaan dengan massa beban ganung tetap yaitu 100 gram,

Frekuensi 2,5 Hz di dapatkan jumlah perut 1 dan jumlah simpul 2

Frekuensi 5 Hz di dapatkan jumlah perut 1 dan jumlah simpul 3

Frekuensi 7 Hz di dapatkan jumlah perut 1 dan jumlah simpul 4

Frekuensi 9,5 Hz di dapatkan jumlah perut 1 dan jumlah simpul 5

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

4.1 Kesimpulan

1. Pada percobaan pertama, yaitu dengan frekuensi tetap dan massa berbeda, dihasilkan jumlah simpul dan perut yang selalu sama, artinya massa beban gantung tidak mempengaruhi pembentukan simpul dan perut, asal freuensinya tetap.

2. Sedangkan pada percobaan kedua, yaitu dengan mengubah frekuensi, didapatkan nilai yang berbeda, sehingga kami menarik kesimpulan semakin besar frekuensi maka semakin banyak perut dan simpul yang terbentuk

4.2 Saran 1. Berhati-hati dan serius dalam setiap melakukan percobaan, agar didapat hasil

yang maksimal.

2. Diharapkan kepada praktikan untuk mengetahui dulu konsep praktikum yang

akan dilaksanakan

DAFTAR PUSTAKA

http://id.wikipedia.org/wiki/Gelombang_tali (diakses 3 juni 2010)

http://www.gudangmateri.com/2009/03/gelombang-tali-melde_29.html (diakses 3 Juni 2010)

Halliday & Resnick. 1996. Fisika Jilid 1. Jakarta : Erlangga

Stockley, Corinne dkk. 2007. Kamus Fisika bergambar. Jakarta: Erlangga

Sutrisno. 1984. Fisika Dasar : Gelombang dan Optik. Bandung : ITB

Tipler, Paul A. 1998. Fisika Untuk Sains dan teknik. Jakarta: Erlangga

Young dan Freedman. 2004. Fisika Universitas Edisi 10 Jilid 2. Jakarta: Erlangga