Modul Kecepatan Bunyi Di Udara [PDF]

Citation preview

MODUL KECEPATAN BUNYI DI UDARA



A. TUJUAN PERCOBAAN Menentukan kecepatan bunyi diudara menggunakan alat tabung resonansi.



B. TEORI DASAR Kecepatan penjalaran bunyi atau biasa disebut laju bunyi yang bergantung pada parameter fisis medium. Laju bunyi pada suatu medium dapat diketahui jika frekuensi dan panjang gelombang bunyi diketahui. Hubungan antara parameter fisis tersebut dapat dinyatakan dalam persamaan: V  f . ,



(1)



Dimana v adalah laju penjalaran bunyi, f adalah frekuensi bunyi, dan  adalah panjang gelombang bunyi. Pada percobaan ini, frekuensi bunyi dapat diperoleh dari pengeras suara yang dihubungkan dengan pembangkit frekuensi audio. Panjang gelombang bunyi diukur pada tabung resonansi pada keadaan resonansi. Resonansi ditandai oleh intensitas bunyi yang terdengar lebih keras dibandingkan pada keadaan lainnya pada panjang tabung tertentu. Resonansi adalah fenomena gelombang berdiri pada kolom dan terjadi ketika panjang kolom adalah:



 3 5 4



,



4



,



  (2)



4



dimana  adalah panjang gelombang bunyi. Permukaan piston merupakan posisi perut gelombang simpangan karena udara tidak bebas untuk bergerak longitudinal. Pada bagian tabung yang tebuka terjadi simpul, tetapi yang sebenarnya berada sedikit diluar tabung pada jarak sekitar 0.6r dari ujung tabung, dimana r adalah jari-jari tabung. Koreksi ujung tabung ini dapat



ditambahkan untuk memperoleh nilai yang lebih baik jika hanya satu keadaan resonansi yang dapt diukur, tetapi hal ini biasanya lebih sesuai untuk



 mengurangi kesalahan pada resonansi pertama 3



kedua (



4



5 ) , ketiga



4



4



dibandingkan pada resonansi



, dst.



Pada percobaan ini, anda akan mengukur laju bunyi. Anda akan mengatur frekuensi bunyi dan panjang tabung L untuk resonansi tabung, selanjutnya pada keadan resonansi, anda akan mengukur jarak antara simpul gelombang berdiri. Jarak ini memberikan informasi tentang panjang gelombang bunyi  yang diberikan. Frekuensi dapat diketahui dari pembangkit frekuensi audio, dan laju bunyi dapat dihitung menggunakan persamaan V  f .



C. ALAT-ALAT PERCOBAAN 1.



Tabung Resonansi



2.



Sound level meter



3.



Function Generator



4.



Sensor Mikrofon



D. LANGKAH PERCOBAAN Percobaan kecepatan bunyi di udara; variasi jarak piston pada tabung resonansi 1. Rangkaian tabung resonansi, pembangkit frekuensi audio, dan Function Generator dan sensor mikrofon seperti Gambar 1.



Gambar 1. Rangkaian Percobaan



2. Atur posisi piston sehingga piston berada pada posisi 50 cm, hubungkan kabel pada tabung resonansi ke sound level meter dibagian mic in. Hidupkan sound level meter. 3. Atur function generator dengan frekuensi dimulai dari 300 Hz



dan



amplitudo 5 Vpp. 4. Atur perubahan frekuensi pada signal generator, temukanlah nilai frekuensi dasar fo, frekuensi atas pertama f1 dan frekuensi atas kedua f2 . 5. Ulangi langkah ke 2 sampai dengan 4 untuk posisi 70 cm dan 90 cm. Percobaan kecepatan bunyi di udara; variasi frekuensi pada signal generator 1. Atur posisi piston sehingga piston berada pada posisi 0 cm. 2. Atur function generator dengan frekuensi dimulai dari 400 Hz dan amplitudo 5 Vpp. 3. Atur posisi piston, kemudian temukanlah nilai terbesar pada sound level meter pada l1, l2 dan l3 . 4. Ulangi langkah ke 2 sampai dengan 3 untuk frekuensi 500 Hz dan 600 Hz. 5. Carilah V1, V2 dan V3 dalam percobaan ini.



E. Tugas Pendahuluan



1. Jelaskan hubungan antara frekuensi bunyi dengan cepat rambat bunyi! 2. Apakah yang dimaksud dengan cepat rambat bunyi! 3. Apa yang anda ketahui tentang resonansi bunyi? 4. Seorang mahasiswa melakukan percobaan resonansi untuk menentukan kecepatan merambatnya bunyi. Mahasiswa tersebut menggunakan garputala yang frekuensi alaminya 650 Hz. Resonansi kedua terjadi saat kolom udaranya adalah 65 cm. Berapakah kecepatan merambat gelombang bunyi menurut percobaan tersebut? 5. Sebutkan contoh peristiwa resonansi bunyi dalam kehidupan sehari-hari!



F. Tugas Analisis



1. Dengan Posisi piston, l dan V kecepatan bunyi diudara adalah 340 m/s. Tentukan nilai frekuensi dengan menggunakan persamaan V  f . , kemudian bandingkan frekuensi yang diperoleh dari percobaan! 2. Dengan frekuensi tetap dan V kecepatan bunyi diudara adalah 340 m/s, tentukan nilai L secara teori, kemudian bandingkan L yang diperoleh di percobaan! 3. Pada poin analisis (1) dan (2) berikan alasan anda terhadap perbandingan data tersebut! 4. Jelaskan hubungan frekuensi dengan kecepatan, berdasarkan data percobaan! 5. Jelaskan hubungan panjang gelombang dengan kecepatan berdasarkan data percobaan!