LAPORAN TUGAS Pratikum Fisdas 8 [PDF]

Citation preview

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR GELOMBANG PADA TALI Disusun untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Fisika Dasar Dosen Pengampu: Susilowati Sobur



Disusun Oleh : Imam Fathur Rahman



2010631250054



PROGRAM STUDI SISTEM INFORMASI FAKULTAS ILMU KOMPUTER UNIVERSITAS SINGAPERBANGSA KARAWANG 2021



MODUL 8 GELOMBANG PADA TALI



ABSTRAK Telah dilakukan eksperiman mengenai “Gelombang Tali” yang bertujuan untuk memahami prinsip kerja percobaan gelombang tali, memahami hubungan antara tegangan tali dengan cepat rambat gelombang pada tali, serta memahami hubungan antara rapat massa tali dengan cepat rambat gelombang pada tali. Kegiatan pertama menyelidiki hubungan kecepatan gelombang dengan tegangan tali digunakan sepuluh massa yang berbeda dengan tali yang sama. Untuk kegiatan yang kedua yakni menyelidiki hubungan antara kecepatan rambat gelombang dengan massa rapatan panjang tali dengan menggunakan tiga tali yang berbeda dan beban dengan massa yang sama. PENDAHULUAN A. Latar Belakang Gelombang merupakan salah satu materi fisika yang abstrak dalam dunia fisika dan akan menjadi sebuah problem tersendiri dalam mempelajarinya. Seringkali hanya diketahui keberadaan gelombang melalui referensi – referensi yang ada tanpa mengetahui bagaimanakah sebenarnya bentuk dari gelombang itu sendiri. Proses penjelasan gelombang hanyalah terpaku pada sebuah konsep yang telah ada tanpa diimbangi dengan praktek karena terbatasnya alat dan bahan serta mahalnya alat tersebut. Gerak gelombang dapat dipandang sebagai perpindahan energi dan momentum dari satu titik didalam ruang ke titik lain tanpa perpindahan materi (Tipler, 1998: 471). Gelombang juga dapat di defenisikan sebagai getaran (osilasi) yang merambat pada suatu medium atau tanpa medium dengan tidak disertai perambatan bagian-bagian medium itu sendiri.



Pada zaman yang serba modern ini tekhnologi menjadi hal yang sangat penting, penggunaannya sudah mencakup dalam berbagai sendi kehidupan dan tidak dapat lagi dipisahkan. Tehknologi dapat memudahkan pekerjaan dan memperpendek jarak yang sebenarnya ribuan mil, misalnya dengan menggunakan telepon salah satu hal penting yang mendukung keberadaan tekhnologi adalah sarana, salah satunya gelombang. Banyak barang elektronik yang tekhnologinya memanfaatkan sifat-sifat gelombang (Ishaq, 2007: 28). Akan tetapi banyak yanng belum diketahui dan dipahami dimanakah letak penggunaannya karena sebagian besar pembelajaran materi gelombang hanya sebatas konsep gelombang tanpa diiringi praktek yang sesungguhnya.



Untuk mempermudah penguasaan materi gelombang serta prinsip penggunaannya dalam kehidupan sehari-hari maka diperlukan alat peraga pembelajaran yang sesuai dengan materi tersebut, walaupun sederhana. Harapannya alat sederhana ini mampu mengongkritkan materi gelombang yang abstrak, sehingga lebih mudah dipahami. Percobaan melde sederhana dapat digunakan untuk menyelidiki pengaruh cepat rambat gelombang terhadap frekuensi dawai/senar. Alat peraga ini tepat dijadikan sebagai alat peraga dalam mempelajari materi gelombang dan karakteristiknya. Sumber gelombang adalah getaran (Giancoli, 2001: 381). Gelombang adalah getaran yang berjalan (Martin Kanginan, 2008: 55). Setiap benda yang berjalan dicirikan mempunyai kecepatan. Kecepatan gelombang bergantung pada sifat medium, dimana ia merambat (Giancoli, 2001: 383). Kecepatan gelombang pada tali yang terentang, maupun gelombang pada dawai tergantung pada tegangan tali dan massa tali persatuan panjang. Kecepatan inilah yang akan mempengaruhi frekuensi pada dawai. Untuk mempermudah memahami faktor-faktor yang mempengaruhi frekuensi dawai, dibuat alat peraga sederhana tentang percobaan Melde. Berdasarkan permasalahan diatas, maka tujuan penelitian yaitu untuk mengetahui apakah ada hubungan antara : (1) Massa tali dan panjang tali terhadap cepat rambat gelombang, (2) Massa beban terhadap cepat rambat gelombang, (3) cepat rambat gelombang dan frekuensi pada tali.



B. Tujuan 1. Memahami prinsip kerja percobaan gelombang tali. 2. Memahami hubungan antara tegangan tali dengan cepat rambatgelombang pada tali. 3. Memahami hubungan antara rapat massa tali dengan cepat rambatgelombang pada tali. I.



TEORI DASAR Gelombang adalah getaran yang merambat. Jadi di setiap titik yang dilalui gelombang terjadi getaran, dan getaran tersebut berubah fasenya sehingga tampak sebagai getaran yang merambat. Terkait dengan arah getar dan arah rambatnya, gelombang dibagi menjadi dua kelompok, gelombang transversal dan gelombang longitudinal. Gelombang transversal arah rambatnya tegak lurus dengan arah getarannya, sedangkan gelombang longitudinal arah rambatnya searah denganarah getarannya. Seutas tali dengan salah satu ujungnya diikat pada suatu penggetar(vibrator) di A, sedangkan pada ujung yang lain dipentalkan pada sebuah katrol dan diberi beban yang bermassa M. Besar tegangan tali adalah besar gaya berat dari massa beban yang digantungkan. Jika vibrator digetarkan listrik dengan frekuensi f, maka energi gelombang melalui akan bergerak dari A ke B, energi gelombang ini menyebabkan



tali menjadi bergelombang. Pantulan gelombang oleh simpul di B menyebabkan adanya gelombang yang arahnya berlawanan dengan gelombang datang dari sumber (titik A).



Gelombang stasioner terjadi jika dua gelombang yang mempunyai frekuensi dan amplitudo sama bertemu dalam arah yang berlawanan. Gelombang stasioner memiliki ciriciri, yaitu terdiri atas simpul dan perut. Simpul yaitutempat kedudukan titik yang mempunyai amplitudo



minimal



(nol),



sedangkan perut yaitu tempat kedudukan titik-



titik yang mempunyai amplitudo maksimum pada gelombang tersebut.



Gelombang stasioner dapat dibedakan menjadi dua, yaitu Gelombang stasioner yang terjadi pada ujung pemantul bebas dan gelombang stasioner yang terjadi pada ujung pemantul tetap. Jika frekuensi penggetar dapat diketahui dan panjang gelombang dapat dihitung maka cepat rambat gelombang pada tali dapat ditentukan. Bila gelombang-gelombang terbatas di dalam ruang seperti gelombang pada tali dalam percobaan Melde, maka ada pantulan atau refleksi pada kedua ujungnya, dan karenanya ada gelombang-gelombang yang bergerak pada kedua arah (Haliday, 2007: 380). Gelombang - gelombang ini bergabung menurut prinsip superposisi. Untuk suatu tali yang ditinjau, pada frekuensi tertentu yang superposisinya menghasilkan suatu pola getaran stasioner yang disebut gelombang berdiri. Cepat rambatgelombang pada tali dapat ditentukan dengan persamaan: 𝜈=λ×f dan 𝜈=√



𝐹 𝜇



Dengan : ν



= Cepat Rambat Gelombang (m/s)



F = Gaya Tegangan Pada Tali (N) 𝜇 = Rapat Massa Tali (kg/m) λ



= Panjang Gelombang (m)



f



= Frekuensi (Hz)



II.



DATA DAN PENGOLAHAN a. Buka laman https://phet.colorado.edu/in/simulation/wave-on-a-string b. Klik download untuk mengunduh file, atau bisa pilih play langsung.



c. Berikut tampilan dari phet simulasi



d. Pastikan sebelum memulai simulasi, tekan pause agar simulasi tidak dimulai



e. Berikut tampilan dari phet simulasi



f. Pastikan sebelum memulai simulasi, tekan pause agar simulasi tidak dimulai g. Beri tanda pada osilasi, tak berujung, penggaris dan penghitung waktu



h. Kemudian pilih amplitudo (0,0 -1,25 cm) sehingga tampilan simulasi akan menjadi seperti pada gambar dibawah ini i. Atur frekuensi sebesar 2 hz



j.



Untuk memulai dan menghentikan osilasi klik tanda play dan stop (pada bulatan bentuk segitiga) k. Ukurlah panjang gelombang menggunakan penggaris l. Kemudian lakukan untuk 5 kali getaran untuk menentukan periode getaran pada gelombang tali m. Ulangi dengan amplitudo yang sudah ditentukan pada percobaan Percobaan pengaruh frekuensi terhadap panjang gelombang dan cepatrambat gelombang dengan amplitudo tetap a. Tetap pada simulasi yang sama, tekan restart



c. Pastikan sebelum memulai simulasi, tekan pause agar simulasi tidak dimulai d. Beri tanda pada osilasi, tak berujung, penggaris dan penghitung waktu



e. Tetapkan amplitude sebesar 1,25 cm f. Kemudian atur frekuensi (0,0 – 3,0 hz)



g. Untuk memulai 5 kali getarandan menghentikan getaran klik tanda play dan stop (pada bulatan bentuk segitiga) h. Ukurlah panjang gelombang menggunakan penggaris i. Ulangi dengan frekuensi yang sudah ditentukan pada percobaan



III.



ANALISA DAN PEMBAHASAN Kita akan melakukan uji coba untuk melakukan analisa dan membahas menggunakan Phet Simulation (Massa dan Pegas). Percobaan 1 (Pengaruh A dengan F)



Percobaan 2 (Pengaruh A dengan F)



Percobaan 3 (Pengaruh A dengan F)



Percobaan 4 (Pengaruh A dengan F)



Percobaan 5 (Pengaruh A dengan F)



Percobaan 6 (Large)



Percobaan 7 (Large)



Percobaan 8 (Large)



Percobaan 9 (Large)



Percobaan 10 (Large)



A. Percobaan pengaruh A (amplitudo) terhadap panjang gelombang dan cepat rambat gelombang dengan frekuensi tetap sebesar 2,0 hz NO Amplitudo (cm)



 (lambda) (cm)



Kecepatan (m/s) 𝜈=λ×f



1.



2.



3.



4.



0,25



0,50



0,75



1,00



2,4



2,5



2,2



3



5.



1,25



2,3



NO



frekuensi (hz)



 (lambda) (cm)



= 2,4 x 2 = 4,8 𝜈=λ×f = 2,5 x 2 =5 𝜈=λ×f = 2,2 x 2 = 4,4 𝜈=λ×f =3x2 =6 𝜈=λ×f



T (Periode) (s) 1



1



T=𝐹=2 = 0,5 1



1



T=𝐹=2 = 0,5 1



1



T=𝐹=2 = 0,5 1



1



T=𝐹=2 = 0,5 1



1



T=𝐹=2



= 2,3 x 2 = 0,5 = 4,6 B. Percobaan pengaruh frekuensi terhadap panjang gelombang dan cepat rambat gelombang dengan amplitudo tetap sebesar 1,25 cm Kecepatan (m/s) 𝜈=λ×f 1.



2.



0,25



0,50



5



6,2



=5x2 = 10 𝜈=λ×f = 6,2 x 2 = 12,4



T (Periode) (s) 1



1



T = 𝐹 = 0,25 =4 1



1



T = 𝐹 = 0,5 =2



𝜈=λ×f 3.



4,6



0,75



4.



1,00



5.



= 4,6 x 2 = 9,2 𝜈=λ×f



3,4



= 3,4 x 2 = 6,8 𝜈=λ×f



3,2



1,25



1



1



T = 𝐹 = 0,75



= 3,2 x 2 = 6,4



= 1,3 1



1



T=𝐹=1 =1 1



1



𝐹



1,25



T= =



= 0,8



Grafik hubungan A vs !



Grafik Hubungan A - λ 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 1



2



3 Amplitudo (A)



4



5



Lambda (λ)



Grafik Hubungan A - λ 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5



0 1.25



1.25



1.25



1.25



1.25



Grafik hubungan f vs !



Grafik Hubungan F - λ 7 6 5 4 3 2 1 0 1



2



3 Frekuensi (F)



4



5



Lambda (λ)



Grafik Hubungan F - λ 7 6 5 4



3 2 1 0 0.25



IV.



0.5



0.75



1



1.25



KESIMPULAN Gelombang merupakan salah satu materi fisika yang abstrak dalam dunia fisika dan akan menjadi sebuah problem tersendiri dalam mempelajarinya. Seringkali hanya diketahui keberadaan gelombang melalui referensi – referensi yang ada tanpa mengetahui bagaimanakah sebenarnya bentuk dari gelombang itu sendiri. Proses penjelasan gelombang hanyalah terpaku pada sebuah konsep yang telah ada tanpa diimbangi dengan praktek karena terbatasnya alat dan bahan serta mahalnya alat tersebut. Gerak gelombang dapat dipandang sebagai perpindahan energi dan momentum dari satu titik didalam ruang ke titik lain tanpa perpindahan materi (Tipler, 1998: 471). Gelombang juga dapat di defenisikan sebagai getaran (osilasi) yang



merambat pada suatu medium atau tanpa medium dengan tidak disertai perambatan bagian-bagian medium itu sendiri.



Gelombang stasioner dapat dibedakan menjadi dua, yaitu Gelombang stasioner yang terjadi pada ujung pemantul bebas dan gelombang stasioner yang terjadi pada ujung pemantul tetap. Jika frekuensi penggetar dapat diketahui dan panjang gelombang dapat dihitung maka cepat rambat gelombang pada tali dapat ditentukan. Bila gelombang-gelombang terbatas di dalam ruang seperti gelombang pada tali dalam percobaan Melde, maka ada pantulan atau refleksi pada kedua ujungnya, dan karenanya ada gelombang-gelombang yang bergerak pada kedua arah (Haliday, 2007: 380). Gelombang - gelombang ini bergabung menurut prinsip superposisi. Untuk suatu tali yang ditinjau, pada frekuensi tertentu yang superposisinya menghasilkan suatu pola getaran stasioner yang disebut gelombang berdiri. Cepat rambatgelombang pada tali dapat ditentukan dengan persamaan: 𝜈=λ×f dan 𝐹



𝜈 = √𝜇



Dengan : ν



= Cepat Rambat Gelombang (m/s)



F = Gaya Tegangan Pada Tali (N) 𝜇 = Rapat Massa Tali (kg/m) λ



= Panjang Gelombang (m)



f



= Frekuensi (Hz)



V.



TUGAS PENDAHULUAN 1. Jelaskaskan perbedaan gelombang pada tali terikat dengan gelombang pada tali



bebas ! Jawab: Singkatnya, gelombang stasioner yaitu perpaduan ataupun super posisi dari dua gelombang yang identik tetapi berlawanan arah. Sebagai contoh gelombang tali yang diikat di salah satu ujungnya, lalu ujung yang lain kita ayunkan naik turun. Besar amplitudo gelombang stasioner akan berubah-ubah di antara nilai maksimum dan nilai minimumnya. Titik yang amplitudonya maksimum disebut juga perut dan titik dengan amplitudo minimum disebut simpul. Gelombang stasioner ada dua jenis yaitu gelombang stasioner pada ujung tetap dan stasioner ujung bebas. Gelombang Stasioner Pada Ujung Tetap



 



Dari gambar tersebut bisa diketahui bahwa pada ujung tetap (terikat) akan membentuk 2 gelombang tali yang arahnya berlawanan. Masing – masing mempunyai persamaan gelombang : y1 = A sin (ωt – kx) (merambat ke arah kanan) y2 = A sin (ωt + kx) (merambat ke arah kiri) Super posisi dari kedua gelombang itu dinyatakan : ys = y1 + y2 = 2A sin kx cos ωt Amplitudo gabungan Ap sebesar Ap = 2A sin kx Menentukan Simpul Dan Perut Simpul pertama yaitu titik awal berarti jarak dari titik pantul = 0. Simpul kedua merupakan ½ λ, simpul ketiga yaitu λ, keempat 1 ½ λ dst. Perut pertama merupakan ¼ λ, perut kedua ¾ λ, perut ketiga 1¼ λ dst. Gelombang Stasioner Pada Ujung Bebas



Berbeda dengan ujung terikat, pada ujung bebas memiliki persamaan (fungsi cosinus) : ys = y1 + y2 = 2A cos kx sin ωt Amplitudo gabungan (Ap) sebesar Ap = 2A cos kx.



 



Menentukan Simpul Dan Perut Simpul pertama yaitu ¼ λ, simpul kedua = ¾ λ, dan simpul ketiga = 1¼ λ dst. Perut pertama adalah titik awal berarti jarak dari titik pantul = 0. perut kedua yaitu ½ λ, perut ketiga merupakan λ, keempat 1 ½ λ dst. Menentukan Persamaan Gelombang Pada umunya persamaan gelombang stasioner dapat dituliskan sebagai berikut: y = 2A sin kx cos ωt y = Ap sin cos ωt dengan Amplitudo Stasionernya: 2A sin kx Keterangan: Ap adalah Amplitudo Gelombang Stasioner (m) k adalah Bilangan Gelombang λ adalah Panjang Gelombang (m) Cara Menentukan simpul gelombang pada ujung terikat Perhatikan gambar berikut!



Berdasarkan gambar tersebut dapat dilihat yang namanya simpul-simpul gelombang. Untuk menentukan letak-letak simpul tersebut bisa menggunakan persamaan: xn+1 = (2n) λ /4 n = 0, 1, 2, . . . Untuk simpul ke-1, n = 0, perut ke-2, n = 1 dan seterusnya. 2. Sebutkan contoh penerapan konsep gelombang pada tali dalam kehidupan nyata ! Jawab: 1. Gelombang pada senar gitar 2. Gelombang pada tali yang ujungnya diikat 3. Gelombang pada pipa organa



VI.



DAFTAR PUSTAKA



References Universitas Gajdah Mada. (2015). Jurnal PPKM III. Pengaruh Cepat Rambat Gelombang Terhadap Frekuensi Pada Tali, 151-153. Universitas Negeri Surabaya. (2015). Laporan Praktikum Gelombang dan Optik. Surabaya: Fera Lindra. Universitas Pendidikan Indonesia. (2019, Februari 22). Gelombang Pada Tali. Retrieved from UPI OFFICIAL.