Hukum Melde [PDF]

Citation preview

Hukum Melde Pada Tali M. Arlan Sukma Gumilar Jurusan Fisika Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri Sunan Gunung Djati Jl. A.H. Nasution 105 Bandung 40614 Indonesia * Email: [email protected] Abstrak. Gelombang adalah getaran yang merambat. Pada hakekatnya, gelombang merupakan rambatan energi (energi getaran) yang dalam perambatannya tidak diikuti oleh berpindahnya partikel-partikel perantaranya. Percobaan ini berlandaskan pada prinsip gelombang mekanik transversal dan gelombang stasioner sehingga bertujuan untuk mengetahui perilaku gelombang berdiri pada tali, menentukan frekuensi-frekuensi harmonik gelombang pada tali dan Menjelaskan pengaruh tegangan tali dan rapat massa tali terhadap cepat rambat gelombang pada tali. Diawali dengan menentukan nilai variabel massa beban, frekuensi dan rapat massa tali untuk mencari nilai dari panjang gelombang yang kemudian nilai panjang gelombang ini dapat digunakan untuk mengetahui cepat rambatan gelombang pada tali tali tersebut. Kata kunci: Gelombang, gelombang transversal, gelombang stasioner, frekuensi harmonik, rapat massa,



v  . f



PENDAHULUAN Gelombang adalah getaran yang merambat. Di dalam perambatannya tidak diikuti oleh berpindahnya partikel-partikel perantaranya. Pada hakekatnya, gelombang merupakan rambatan energi (energi getaran). Gelombang dibedakan menjadi dua jenis menurut mediumnya. Yaitu gelombang elektromagnetik yang merambat tanpa melalui medium atau perantara. Contoh gelombang elektromagnetik adalah gelombang cahaya dan gelombang bunyi. Sedangkan gelombang yang merambat melalui suatu medium atau perantara yaitu gelombang mekanik. Terdapat dua jenis gelombang mekanik, berdasarkan arah gerakan partikel terhadap arah perambatan gelombang, yaitu Gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah perambatannya searah dengan arah getaran partikelnya. Contoh gelombang longitudinal adalah gelombang pada pegas. Dan Gelombang transversal adalah gelombang yang arah perambatannya tegak lurus dengan arah getaran partikelnya. Contoh gelombang transversal adalah gelombang pada tali. Periode gelombang (T) adalah waktu yang diperlukan oleh gelombang untuk menempuh satu panjang gelombang penuh. Panjang gelombang (λ) adalah jarak yang ditempuh dalam waktu satu periode. Frekuensi gelombang adalah banyaknya gelombang yang terjadi tiap satuan waktu. Cepat rambat gelombang (v) adalah jarak yang ditempuh gelombang tiap satuan waktu. Secara umum, cepat rambat gelombang dapat dirumuskan sebagai berikut :



Dimana : v = cepat rambat gelombang (m/s) λ = panjang gelombang (m) f = frekuensi (Hz) Hukum Melde mempelajari tentang besaranbesaran yang mempengaruhi cepat rambat gelombang transversal pada tali. Melalui percobaannya, Melde menemukan bahwa cepat rambat gelombang pada dawai sebanding dengan akar gaya tegangan tali dan berbanding terbalik dengan akar massa persatuan panjang dawai. Dari hasil percobaan itu dapat diperoleh perumusan sebagai berikut. F v  Dengan mengkombinasikan kedua persamaan kecepatan diatas maka dapat kita peroleh besar panjang gelombang berdasarkan persamaan:



2 



F 1 .  f2



Persamaan ini menunjukan bahwa kuadrat panjang gelombang sebanding dengan gaya tegang tali dan berbanding terbalik dengan kuadrat frekuensi dan rapat massa tali.



METODE EKSPERIMEN



Penelitian dilakukan di Laboratorium Fisika Dasar Jurusan Fisika Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri Sunan Gunung Djati Bandung pada hari Kamis, 20 September 2014 Dalam eksperimen hukum melde ini dilakukan tiga percobaan, pertama untuk mengetahui hubungan tegangan tali dengan panjang gelombang, kedua untuk mengetahui hubungan frekuensi dengan panjang gelombang dan ketiga untuk mengetahui hubungan rapat massa tali terhadap panjang gelombang. Percobaan diawali dengan merangkai alat dan bahan yang telah disediakan seperti audio generator, vibrator, beban gantung, kabel penghubung, penjepit meja dan benang. Setelah alat dan bahan dirangkai dilakukan pengambilan data panjang gelombang. Untuk percobaan pertama hubungan tegangan tali dengan panjang gelombang dengan memvariasikan massa beban dengan fekuensi, panjang tali dan massa tali konstan. Percobaan kedua hubungan frekuensi dengan panjang gelombang dengan memvariasikan nilai frekuensi sedangkan massa beban, panjang tali



dan massa tali konstan. Percobaan ketiga hubungan rapat massa tali terhadap panjang gelombang dengan memvariasikan massa tali sedangkan massa beban, frekuensi, dan panjang tali konstan.



HASIL DAN DISKUSI Dalam percobaan hukum melde ini terjadi fenomena interferensi gelombang pada tali yang diakibatkan oleh dua buah gelombang, yaitu gelombang yang datang dan gelombang pantul. Bila seutas tali dengan tegangan tertentu digetarkan secara terus menerus maka akan terlihat suatu bentuk gelombang yang arah getarnya tegak lurus dengan arah rambat gelombang. Gelombang ini dinamakan gelombang transversal. Jika kedua ujungnya tertutup, gelombang pada tali itu akan terpantul-pantul dan dapat menghasilkan gelombang stasioner yang tampak berupa simpul dan perut gelombang. Berikut data hasil eksperiman yang talah dilakukan



TABEL 1. hubungan tegangan tali dengan panjang gelombang dengan panjang tali = 0,76m, m tali = 0,0004, frek = 7 Hz diperoleh data sebagai berikut Massa Beban (kg) F (N) Lamda (m) V Melde (m/s) 0,05 0,48 0,49 30,51 0,055 0,38 0,539 32 0,06 0,34 0,588 33,424 0,065 0,32 0,637 34,79 0,07 0,3 0,686 36,1 0,075 0,26 0,735 37,37



GAMBAR 1. Grafik hubungan antara kuadrat panjang gelombang terhadap gaya tegang tali.



Dari data eksperimen yang diperoleh dapat kita ketahui pada percobaan pertama untuk mengetahui hubungan tegangan tali terhadap panjang gelombang dengan memvariasikan massa beban yang digunakan. Ketika massa beban semakin besar maka panjang gelombang akan semakin berkurang seiring dengan pertambahan massa tersebut dan kecepatan gelombang



yang dihasilkan pada tali akan semakin besar. Dari data percobaan pertama menunjukan bahwa seiring dengan pertambahan massa beban maka tagangan pada tali akan semakin besar. Berdasarkan persamaan cepat rambat gelombang sinusoidal dan melde seperti yang telah dijelaskan sebelumnya bahwa kuadrat panjang gelombang



sebanding dengan gaya tegang tali. Hal ini tunjukan dengan garis linier pada GAMBAR 1. TABEL 2. mengetahui hubungan frekuensi dengan panjang gelombang. Dengan panjang tali = 0,76m, m tali = 0,0004, m beban = 0,05 kg, diperoleh data sebagai berikut: Lamda (m) V Melde (m/s) Frekuensi (Hz) 3 0,98 30,512 4 0,76 30,512 5 0,64 30,512 6 0,55 30,512 7 0,48 30,512 8 0,2 30,512



GAMBAR 3. Grafik hubungan antara kuadrat panjang gelombang terhadap rapat massa tali



GAMBAR 2. Grafik hubungan antara kuadrat panjang gelombang terhadap 1/frekuensi Percobaan kedua adalah mengetahui hubungan frekuensi terhadap panjang gelombang. Percobaan ini dilakukan dengan memvariasikan frekuensi, sedangkan massa beban dan tali diatur konstan. Hasil dari percobaan ini menunjukan bahwa frekuensi berbanding terbalik dengan panjang gelombang. ketika frekuensi bernilai semakin besar akan menyebabkan jumlah perut yang dihasilkan pada tali semakin banyak sehingga panjang gelombang yang dihasilkan semakin kecil. Hubungan ini seperti yang ditunjukan oleh GAMBAR 2 dimana setiap titik kordinat panjang gelombang semakin naik seiring berkurangnya frekuensi. TABEL 3. Mengetahui hubungan rapat massa tali terhadap panjang gelombang. Dengan panjang tali = 0,76m, m beban = 0,05 kg dan frekuensi = 7 Hz diperoleh data sebagai berikut.. Lamda (m) μ (kg/m) Massa Tali (kg) 0,0005263 0,0004 0,48 0,0003947 0,0003 0,56 0,0002632 0,0002 0,62



Percobaan ketiga adalah mengetahui hubungan rapat massa tali terhadap panjang gelombang. Pada percobaan ini hasil data panjang gelombang diperoleh dengan menggunakan tiga jenis tali dengan massa yang berbeda. Variabel panjang tali, massa beban dan frekuensi diatur konstan. Hasil percobaan ini menunjukan bahwa panjang gelombang berbanding terbalik dengan rapat massa tali sehingga panjang gelombang yang terjadi akan semakin berkurang seiring dengan bertambahnya massa beban dan rapat massa tali. Hal ini seperti yang ditunjukan pada GAMBAR 3



KESIMPULAN Pada penelitian ini dapat disimpulkan bahwa dalam hukum melde cepat rambat gelombang pada tali bergantung pada gaya tegang dan rapat massa tali dimana kecepatan gelombang akan semakin besar jika gaya tegang tali semakin besar dan semakin kecil apabila rapat massa tali semakin besar. Selain itu dalam hukum melde cepat rambat gelombang juga berhubungan dengan panjang gelombang, dimana semakin besar panjang gelombang maka akan semakin besar pula cepat rambat pada tali. Panjang gelombang berbanding lurus dengan gaya tegang tali dan berbanding terbalik dengan frekuensi dan rapat massa tali.



UCAPAN TERIMA KASIH Saya mengucapkan terimakasih kepada: 1. Dr Hj Hasniah Aliah selaku dosen yang telah membimbing dalam penulisan karya ilmiah. 2. Solehudin Hikmatiar S.Si selaku dosen praktikum fisika dasar 1. 3. Rekan-rekan mahasiswa semester 1 Kimia A yang telah ikut berperan dalam proses pengambilan data eksperimen.



REFERENSI 1. Ramli M. Hukum Melde.2011 2. Suyana I and A Samsudin, Hukum Melde Pada Tali. Letters. 3. Ruwanto B. 2007. Asas-Asas Fisika. Yogyakarta: PT Ghalia Indonesia 4. http://gudang-laprak.blogspot.com/2014/06/laporanpraktikum-fisika-percobaan-melde.html 23/12/2014 07.00 5. http://arifinhutasoitpercobaan-melde.blogspot.com/ 23/12/2014 07.10 6. http://www.google.gelombang-transversal.html 23/12/2014 07.18 7. http://carafisika.blogspot.com/2013/09/gelombangstasioner-ujung-bebas-dan.html 23/12/2014 07.25 8. http://www.slideshare.net/RiksaAdeli/gelombangstasioner-38299104 23/12/2014 07.30