Lembar Kegiatan Peserta Didik Tangki Riak [PDF]

Citation preview

LEMBAR KEGIATAN PESERTA DIDIK (LKPD) PERCOBAAN TANGKI RIAK



Satuan Pendidikan : SMA Kelas/Semester



: XI/2



Alokasi Waktu



: 1 X 45 menit



Materi pokok



: Gelombang Mekanik



KELAS



:



KELOMPOK



:



NAMA KELOMPOK



:



1. 2. 3. 4. 5.



A. KOMPETENSI DASAR 4.8 Melakukan percobaan tentang salah satu karakteristik gelombang mekanik dan mempresentasi hasilnya. B. INDIKATOR 4.8.1 Melakukan percobaan tentang salah satu karakteristik gelombang mekanik 4.8.2 Mempresentasikan hasil percobaan tentang gelombang C. TUJUAN 4.8.1.1 Melalui demonstrasi, peserta didik mampu melakukan percobaan tentang salah satu karakteristik gelombang mekanik



4.8.1.2 Melalui diskusi kelompok, peserta didik mampu mempresentasikan hasil percobaan tentang gelombang D. MATERI Gelombang adalah suatu gangguan yang menjalar dalam suatu medium dimana medium tersebut merupakan sekumpulan benda yang saling berinteraksi. Fenomena gelombang dapat dilihat seperti ombak lautan dipantai, riak-riak air di kolam, bunyi musik yang dapat didengar, dll. Bentuk gelombang yang biasa dilihat dalam kehidupan sehari-hari adalah gelombang mekanik. Dimana gelombang mekanik merupakan suatu gangguan yang berjalan melalui beberapa materi atau zat yang dinamakan medium. Gelombang transversal pada tali dan gelombang longitudinal pada pegas ayunan merupakan contoh dari gelombang mekanik. Gelombang pada permukaan air merupakan gelombang dua dimensi, karena medium gelombang ini yaitu permukaaan air mempunyai dua dimensi, panjang dan lebar. Alat khusus untuk menyelidiki gerak gelombang dipermukaan air disebut tangki riak (ripple tank). Tangki Riak adalah peralatan yang digunakan untuk demonstrasi atau percobaan mengenai sifat-sifat dasar gelombang, seperti: pemantulan, pembiasan, difraksi dan interferensi, dengan mensimulasinya menggunakan gelombang permukaan air. Gerak gelombang pada



permukaan air dapat dibagi kedalam dua jenis, yaitu: 1. Gelombang air pasang ( Gelombang panjang di air dangkal) Gelombang ini timbul ketika panjang gelombang osilasi lebih besar dibandingkan kedalaman air. 2. Gelombang air permukaan Gelombang ini timbul tetapi tidak diperluas dibawah permukaan air dan panjang gelombang lebih kecil dari pada kedalaman air. Dalam mempelajari gelombang dalam dua dimensi biasanya menggunakan tangki riak (ripple tank). Cahaya dari atas dilewatkan pada permukaan air hingga menembus air dan bagian dasar tangki yang terbuat dari kaca. Layar putih ditempatkan di bawah tangki. Sebagian cahaya diserap oleh air saat melalui tangki. Bukit pada gelombang air akan menyerap cahaya lebih banyak dari pada lembah. Dengan demikian pola terang pada layar mewakili lembah gelombang, dan pola gelap mewakili bukit gelombang. Sebagaimana gelombang air merambat dalam tangki riak, pola terang dan gelap juga



bergerak. Ketika gelombang bertemu dengan suatu penghalang, perilakunya dapat diobservasi dengan melihat pergerakan pola terang dan gelap pada layar. Demonstrasi tangki riak biasanya dilakukan untuk membahas prinsip-prinsip pemantulan (reflection), pembiasan (refraction) dan difraksi (diffraction) gelombang. Jika suatu benda linear berosilasi maju-mundur pada permukaan air, maka akan dihasilkan gelombang lurus (straight waves). Gelombang lurus memiliki bukit dan lembah. Pada layar di bawah tangki, bukit-bukit gelombang ditunjukkan oleh garis-garis gelap dan lembah-lembah gelombang ditunjukkan oleh garis-garis terang. Gelombang tersebut akan merambat pada air sampai bertemu dengan penghalang, seperti dinding tangki atau suatu benda yang ditempatkan pada air. Pada gambar di bawah, diagram sebelah kanan menunjukkan gelombang lurus menuju penghalang yang berada pada sudut tertentu pada tangki air.



Arah perambatan muka gelombang (garis lurus bukit) melalui air diwakili oleh anak panah vertikal. Anak panah tersebut dinamakan sebagai sinar (ray) dan digambarkan tegak lurus terhadap muka gelombang (wavefront). Pada saat mencapai penghalang, gelombang dipantulkan pada arah yang berbeda. Diagram di atas menunjukkan muka gelombang pantul dan sinar pantul. Gelombang akan dipantulkan dengan sudut sinar gelombang datang sama dengan sudut sinar gelombang pantul, yang dikenal dengan hukum pemantulan. Bagaimana jika penghalang berupa permukaan lengkung? Pada gambar di bawah ini, diagram sebelah kanan menunjukkan pemantulan gelombang air pada penghalang berupa permukaan lengkung. Muka gelombang bergerak mendekati penghalang, dan sinar gelombang digambarkan utuk muka gelombang tersebut. Ketika sampai pada penghalang, gelombang air akan berubah arah dan menuju pada suatu titik yang sama, titik tersebut dinamakan titik fokus (focal points).



Pemantulan merupakan perubahan arah gelombang ketika gelombang tersebut mengenai suatu penghalang. Pembiasan gelombang merupakan perubahan arah gelombang ketika gelombang tersebut lewat dari suatu medium ke medium lainnya. Pembiasan, atau pembelokan lintasan gelombang, disertai oleh perubahan laju dan panjang gelombang. Ingat bahwa laju gelombang bergantung pada sifat medium yang dilalui gelombang. Jika medium (dan sifat-sifatnya) berubah, maka laju gelombang juga berubah. Pada gelombang air, kedalaman air berpengaruh pada laju gelombang yang merambat pada permukaannya. Gelombang air merambat paling cepat pada medium paling dalam. Jadi, jika gelombang air lewat dari air dalam ke air dangkal, maka lajunya akan berkurang. Berkurangnya laju ini disertai oleh berkurangnya panjang gelombang. Dengan demikian, pada gelombang air yang ditransmisikan dari air dalam ke air dangkal, lajunya berkurang, panjang gelombangnya berkurang, dan arahnya berubah. Perilaku batas dari gelombang air ini dapat diamati pada tangki riak jika tangki dibagi menjadi bagian dalam dan dangkal. Jika sebilah kaca diletakkan di dasar tangki, maka pada tangki terdapat bagian dalam dan bagian dangkal. Gelombang merambat dari ujung bagian dalam ke ujung bagian dangkal dapat terlihat mengalami pembiasan (berbelok), panjang gelombangnya berkurang (jarak antara muka gelombang lebih dekat), dan melambat (memerlukan waktu yang lebih lama untuk menempuh jarak yang sama). Ketika merambat dari air dalam ke air dangkal, gelombang terlihat membelok ke arah yang lebih tegak terhadap permukaan, begitu pula sebaliknya.



Pemantulan merupakan perubahan arah gelombang ketika gelombang tersebut mengenai suatu penghalang, pembiasan gelombang merupakan perubahan arah gelombang ketika gelombang tersebut lewat dari suatu medium ke medium lainnya, dan difraksi merupakan perubahan arah gelombang ketika gelombang tersebut melalui pengahalang terbuka atau pinggiran penghalang pada lintasannya. Difraksi dapat didemonstrasikan dengan meletakkan penghalang dan perintang kecil pada tangki riak dan mengamati lintasan gelombang air saat melewati rintangan. Gelombang tersebut terlihat melalui daerah pinggiran penghalang ke daerah di belakangnya. Bagian air di belakang penghalang terganggu. Sejumlah difraksi (ketajaman pembelokan) meningkat dengan meningkatnya panjang gelombang dan sebaliknya. Secara faktual, jika panjang gelombang lebih kecil dari perintang, tidak akan terjadi difraksi gelombang lebih kecil dari perintang, tidak akan terjadi difraksi.



Jika gelombang melalui celah sempit, air pada celah bervibrasi seperti sumber titik, sehingga terbentuk gelombang di belakang celah. Gelombang difraksi berupa gelombang lingkaran dengan puasat pada celah. Gelombang menjadi lurus jika ukuran celah lebih besar dari panjang gelombang.



Interferensi gelombang merupakan fenomena yang terjadi jika dua gelombang bertemu saat merambat pada medium yang sama. Tinjau dua pulsa dengan amplitudo yang sama merambat pada arah yang berbeda dalam medium yang sama. Misalkan masing-masing gelombang memiliki amplitudo 1 satuan dan berbentuk gelombang sinus. Kedua pulsa sinus tersebut bergerak saling mendekati, sehingga pada saat tertentu



akan bertemu. Pada saat bertemu tersebut amplitudo pulsa menjadi 2 satuan. Diagram di bawah ini menunjukkan pulsa-pulsa sebelum dan saat terjadi interferensi.



E. ALAT DAN BAHAN 1. Wadah 1 buah 2. Sumber gelombang 3. Air 4. Penghalang dengan menggunakan sterofoam 5. Kamera



F. PROSEDUR PERCOBAAN 1. Alat dan bahan disiapkan. 2. Wadah akuarium diisi dengan airsecukupnya. 3. Peralatan disusun sesuai dengan skema percobaan. 4. Diberikan variasi kecepatan titik sumber gelombang dan penghalang agar terlihat pola- pola gelombang yang berbeda (kecepatan 12 volt, 9 volt, dan 7,5 volt dengan penghalang tanpa celah, 1 celah, serta 2 buah celah). 5. Fenomena gelombang yang terbentuk diamati melalui rekaman kamera. 6. Data dianalisa dan dibahas dari hasil gambar yang diperoleh.



G. DATA PENGAMATAN PENGGETAR TITIK Tanpa celah



1 celah



2 celah



PENGGETAR GARIS



Tanpa celah



1 celah



2 celah



H. ANALISIS ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………



……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… I. KESIMPULAN ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… J. TUGAS Setelah melakukan percobaan, diskusikan jawaban pertanyaan-pertanyaan dibawah ini dengan benar. 1. Gambarkan gelombang transversal dan longitudinal 2,5 Hz. Tunjukkan amplitudo dan panjang gelombang pada masing-masing gelombang tersebut ! ………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………



………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… 2. Lintasan gelombang mengalami penyimpangn jika melalui 2 medium yang berbeda kerapatannya pada peristiwa disperse. Jelaskan dan uraikan hokum yang menjelaskan fenomena tersebut ! ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… 3.



Mengapa penggunaan celah yang terlalu besar akan menyebabkan pola difraksi tidak terbentuk ? ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………



4.



Apa yang dimaksud dengan medium dispersive ? sebutkan contohnya ! ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… _SELAMAT MENGERJAKAN 😊_



Gambarkan gelombang transversal dan longitudinal 2,5 Hz. Tunjukkan amplitudo dan panjang gelombang pada masing-masing gelombang tersebut !  



2.      Lintasan gelombang mengalami penyimpangn jika melalui 2 medium yang berbeda kerapatannya pada peristiwa disperse. Jelaskan dan uraikan hokum yang menjelaskan fenomena tersebut ! 3.      Mengapa penggunaan celah yang terlalu besar akan menyebabkan pola difraksi tidak terbentuk ? 4.      Apa yang dimaksud dengan medium dispersive ? sebutkan contohnya !



JAWAB



1.      Diketahui frekuensi 2,5 Hz  dan dimisalkan jarak tempuh 10 meter . a.       Ampitudo (A) nya = 5 cm b.      panjang gelombang  (λ)  = jarak tempuh/banyak gelombang = 10/2,5 =  4 m 2.      Pada peristiwa dispersi gelombang yang melewati medium dispersif akan dibiaskan atau mengalami penyimpangan sesuai dengan Hukum Pembiasan Snellius  bahwa : Apabila cahaya merambat  dari zat yang kurang rapat ke zat yang lebih  rapat maka cahaya akan dibiaskan mendekati garis normal dan sebaliknya apabila cahaya merambat dari zat yang rapat ke zat yang kurang rapat cahaya akan menjauhi garis normal. 3.      Penggunaan celah yang terlalu lebar akan menyebabkan pola difraksi tidak terbentuk karena muka gelombang yang melalui celah hanya melentur dibagian tepi celah , dan muka gelombang yang keluar dari celah semakin mirip dengan garis lurus sehingga sinar sinar gelombang  arahnya tegaklurus terhadap muka gelombang sehingga tidak membentuk pola difraksi. 4.      Medium dispersi adalah medium yang dapat mengubah bentuk gelombang ketika gelombang tersebut melewatinya. Contohnya kaca prisma.