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