GELOMBANG TALI PDF

Preview

Summary

GELOMBANG TALI Sulfiani, Sri Devi, Nurul Chairaat Zainal, Kurniati Pendidikan Biologi 2014 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...

Description

GELOMBANG TALI Sulfiani, Sri Devi, Nurul Chairaat Zainal, Kurniati Pendidikan Biologi 2014 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.

KATA KUNCI: Cepat rambat gelombang, panjang gelombang, tegangan tali, rapat massa tali. RUMUSAN MASALAH 1.

Bagaimana prinsip kerja percobaan gelombang tali?

2.

Bagaimana hubungan antara tegangan tali dengan cepat rambat gelombang pada tali?

3.

Bagaimana hubungan antara rapat massa tali dengan cepat rambat gelombang pada tali?

TUJUAN 1. Memahami prinsip kerja percobaan gelombang tali. 2. Memahami hubungan antara tegangan tali dengan cepat rambat gelombang pada tali. 3. Memahami hubungan antara rapat massa tali dengan cepat rambat gelombang pada tali.

METODOLOGI EKSPERIMEN Teori Singkat Pengertian Gelombang 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, geklombang transversal dan gelombang longitudinal. Gelombang transversal arah rambatnya tegak lurus dengan arah getarannya, sedangkan gelombang longitudinal arah rambatnya searah dengan arah 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 Gelombang stasioner terjadi jika dua gelombang yang mempunyai frekuensi dan amplitudo sama bertemu dalam arah yang berlawanan. Gelombang stasioner memiliki ciri-ciri, yaitu terdiri atas simpul dan perut. Simpul yaitu tempat 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. Cepat rambat gelombang pada tali dapat ditentukan dengan persamaan:

= × dan, √

Dengan: = cepat rambat gelombang (m/s)

F = Gaya tegangan tali (N) = rapat massa tali (kg/m) = panjang gelombang (m) = frekuensi (Hz)

Alat dan Bahan 1. Alat





Vibrator



Neraca Ohauss 310 gram



Kabel penghubung gandasecukupnya



Variabel Power Supply



Mistar



Katrol Beban gantung

2. Bahan 

Tali

Identifikasi Variabel Kegiatan 1 1. Variabel manipulasi : panjang tali (cm), jumlah gelombang, dan massa beban (g).

2. Variabel respon

: cepat rambat gelombang v (cm/s) dan panjang

gelombang (cm). 3. Variabel control

: frekuensi (Hz)

Kegiatan 2 1. Variabel manipulasi : panjang tali (cm), jumlah gelombang, dan massa tali (g). 2. Variabel respon tali

: cepat rambat gelombang v (cm/s), dan rapat massa

(kg/m).

3. Variabel control

: massa beban (g), tegangan tali (g.cm/s2), dan

frekuensi (Hz)

Definisi Operasional Variabel 1. Panjang tali adalah jarak atau panjang tali yang digunakan dari vibrator ke katrol. 2. Jumlah gelombang adalah jumlah gelombang yang muncul pada tali pada ssat digetarkan. 3. Massa beban adalah massa benda yang digantung pada ujung tali yang dihubungkan dengan katrol. 4. Massa tali adalah massa tali yang akan digunakan dalam percobaan. 5. Cepat rambat gelombang adalah kelajuan beserta arah geraknya, yang dihitung dengan variabel panjang dan waktu dimana satuannya adalah m/s, 6. Panjang gelombang adalah panjang satu gelombang yang terbentuk. 7. Tegangan tali adalah gaya yang bekerja pada tali yang dihiting menggunakan variabel massa tali dan percepatan gavitasi. 8. Rapat massa tali adalah massa tali persatuan panjangnya. 9. Frekuensi adalah banyaknya gelombang yang dihasilkan tiap detik yang dihasilkan oleh vibrator.

Kegiatan 1 1.

Susun alat-alat yang digunakan pada percobaan seperti pada gambar.

2.

Mengukur massa beban yang digunakan sebanyak 10 yang berbeda massanya dengan alat ukur neraca Ohauss 310 gram.

3.

Mengambil tali kemudian ujung yang satu diikatkan pada vibrator lalu dipentalkan pada katrol dan ujung yang lain diberi beban sebesar M1.

4.

Menyalakan Power Supply sehingga vibrator bergetar.

5.

Mengatur panjang tali dengan menggeser-geser vibrator sehingga membentuk gelombang stasioner dengan amplitudo terbesar.

6.

Menentukan simpul atau menentukan jumlah gelombang yang terbentuk.

7.

Matikan Power Supply kemudian ukur panjang tali dari vibrator sampai katrol lalu menghitung panjang gelombang.

8.

Mengulangi langkah 2-7 sebanyak 9 kali dengan beban yang massanya berbeda.

9.

Mencatat seluruh hasil pengamatan pada tabel pengamatan yang tersedia.

Kegiatan 2 1.

Menyiapkan tiga macam tali/benang yang berbeda.

2.

Mengukur panjang tali sepanjang 100 cm kemudian menghitung massanya. Langkah ini diulangi untuk dua macam tali lainnya.

3.

Hitung massa tiap persatuan panjang tali masing-masing jenis tali .

4.

Mengambil tali kemudian ujung yang satu diikatkan pada vibrator lalu dipentalkan pada katrol dan ujung yang lain diberi beban sebesar M.

5.

Menyalakan Power Supply sehingga vibrator bergetar. 6. Mengatur panjang tali dengan menggeser-geser vibrator sehingga membentuk gelombang stasioner dengan amplitudo terbesar. 7. Menentukan simpul atau

menentukan jumlah gelombang yang

terbentuk. 8. Matikan Power Supply kemudian ukur panjang tali dari vibrator sampai katrol lalu menghitung panjang gelombang.

9. Mengulangi langkah 4-8 sebanyak 2 kali dengan tali yang jenisnya berbeda. 10. Mencatat seluruh hasil pengamatan pada tabel pengamatan yang tersedia.

HASIL EKSPERIMEN DAN ANALISIS DATA Hasil Pengamatan Kegiatan 1. Hubungan tegangan tali dengan kecepatan gelombang Frekuensi gelombang = 50 Hz Percepatan gravitasi

= 1000 cm/s2

Tabel .1. Hubungan Tegangan Tali Dengan Kecepatan Gelombang

No

Massa Beban

Panjang Tali

Jumlah

Panjang Gelombag

(gram)

(cm)

Gelombang

(cm)

)

( 1

34,08

100,00

2

50,00

2

38,57

106,00

2

53,00

3

43,34

110,50

2

55,25

4

48,47

118,00

2

59,00

5

53,23

126,00

2

63,00

6

58,52

129,50

2

64,75

7

68,86

141,00

2

70,50

8

73,50

146,00

2

73,00

9

78,58

150,50

2

75,25

10

82,26

155,00

2

77,75

Kegiatan 2. Hubungan Antara Kecepatan Rambat Gelombang Dengan Massa Persatuan Panjang Tali Rapat Massa Tali 1

= 0,0016 g/cm

Rapat Massa Tali 2

= 0,0059 g/cm

Rapat Massa Tali 3

= 0,0124 g/cm

Massa beban

= 34,08 g

Frekuensi gelombang

= 50 Hz

Tabel 2. Hubungan Antara Kecepatan Rambat Gelombang Dengan Massa Persatuan Panjang Tali Jumlah

Tegangan Tali (g.cm/s2)

Jenis Tali

Panjang Tali (cm)

I

112,50

33398,40

II

125,00

33398,40

III

119,5

33398,40

Gelombang

ANALISIS DATA Kegiatan 1. Hubungan Tegangan Tali Dengan Kecepatan Gelombang = ×

F=m×g

1. λ1 = 50 cm

m1 = 34,08 g 1

λ1 ×

= 50 × 50 =2500 cm/s2

F1

= m1 × g = 34,08 × 980

= 33398,4 g.cm/s2 2. λ2

m2 2

= 53 cm = 38,57 g λ2 ×

= 53 × 50 =2650 cm/s2

F2

= m2 × g = 38,57 × 980 = 37798,6 g.cm/s2

3. λ3

m3

3

= 55,25 cm = 43,34 g = λ3 ×

= 55,25 × 50

=2762,5 cm/s2

F3

= m3 × g = 43,34 × 980 = 42473,2 g.cm/s2

4. λ4

m4

4

= 59 cm = 48,47 g λ4 × f

= 59 × 50

=2950 cm/s2

F4

= m4 × g = 48,47 × 980 = 47500,6 g.cm/s2

5. λ5

m5 5

= 63 cm = 53,23 g = λ5 ×

= 63 × 50

=3150 cm/s2

F5

= m5 × g = 53,23 × 980 = 52165,4 g.cm/s2

6. λ6

m6

6

= 64,75 cm 58,52 g = λ6 ×

= 64,75 × 50

=3237,5 cm/s2

F6

= m6 × g = 58,52 × 980 = 57349,6 g.cm/s2

7. λ7

m7

= 70,5 cm = 68,86 g

v7

= λ7 ×

= 70,5 × 50 =3525 cm/s2

F7

= m7 × g = 68,86 × 980 = 67482,8 g.cm/s2

8. λ8

m8

8

= 73 cm = 73,50 g = λ8 ×

= 73 × 50

=3650 cm/s2

F8

= m8 × g = 73,50 × 980 = 72030 g.cm/s2

9. λ9

m9

9

= 75,25 cm = 78,58 g = λ9 ×

= 75,25 × 50

=3762,5 cm/s2

F9

= m9 × g

= 78,58 × 980 = 77008,4 g.cm/s2 10. λ10

m10

10

= 77,75 cm = 82,26 g = λ10 × f

= 77,75 × 50 = 3887,5 cm/s2 10

= m10 × g = 82,26 × 980 = 80614,8 g.cm/s2

Kegiatan 2. Hubungan Antara Kecepatan Rambat Gelombang Dengan Massa Persatuan Panjang Tali

√

F = 33398,40 g.cm/s2 1.

0,0016 g/cm

√ √ 4568,81 cm/s2

2.

0,0059 g/cm

√ √ 2379,23 cm/s2 3.

3

= 0,0124 g/cm

√ √ cm/s2

PEMBAHASAN Pada praktikum ini kita melakukan percobaan gelombang tali dengan salah satu ujungnya dengan vibrator sedangkan pada ujung yang lain dipentalkan pada sebuah katrol dan diberi beban yang bermassa M. Frekuensi yang digunakan sebesar 50 Hz. Pada kegiatan pertama untuk mengetahui hubungan tegangan tali dengan kecepatan gelombang, digunakan sepuluh beban yang berbeda dengan jenis tali dan perlakuan yang sama. Berdasarkan hasil pengamatan kami, jika massa yang digunakan semakin besar maka cepat rambat dan tegangan tali semakin besar. Berdasarkan data yang didapat massa yang digunakan masingmasing secara berturut-turut sebesar 34,08 gram; 38,57 gram; 43,34 gram; 48,47 gram; 53,23 gram; 58,52 gram; 68,86 gram; 73,50 gram; 78,58 gram; dan 82,26

gram. Adapun jarak yang dihasilkan setiap setelang mengganti massa beban yang digantung berdasarkan hasil percobaan secara berturut-turut adalah 100,00 cm; 106,00 cm; 110,50 cm; 118,00 cm; 126,00 cm; 129,50 cm; 141,00 cm; 146,00 cm; dan 150,50 cm dan 155,00 cm dengan dihasilkan masing-masing 2 gelombang. Panjang gelombangpun semakin besar. Sesuai dengan hasil yang kami peroleh panjang gelombang secara berurutan yakni 50,00 cm; 53,00 cm; 55,25 cm; 59,00cm; 63,00 cm; 64,75 cm; 70,50 cm; 73,00 cm; 75,25 cm dan. 77,75 cm. Setelah itu, dengan menggunakan rumus

=

×

, didapatkan hasil secara

berturut-turut 2500 cm/s2, 2650 cm/s2, 2762,5 cm/s2, 2950 cm/s2 3150 cm/s2 3237,5 cm/s2 3252 cm/s2 3650 cm/s 3762,5 cm/s2 dan 3887,5 cm/s2. Adapun tegangan tali yang didapat dengan menggunakan rumus F = m × g dihasilkan masing-masing berurutan, 33398,4 g.cm/s2, 37798,6 g.cm/s2, 42473,2 47500 g.cm/s2 ,6 52165,4 g.cm/s2, 57349,6 g.cm/s2, 67482,8 g.cm/s2, 72030, g.cm/s2, dan 77008,4 g.cm/s2. Dengan demikian, hasil percobaan kami menunjukkan bahwa semakin besar massa beban yang digantungkan, maka panjang gelombang juga semakin besar. Hal ini menyebabkan cepat rambat semakin besar pula dan begitu pula pada tegangan tali yang juga akan semakin besar nilainya jika massa beban yang digantung juga semakin besar. Dengan kata lain, cepat rambat gelombang berbanding lurus dengan gaya tegangan. . Pada kegiatan kedua, untuk mencari hubungan antara kecepatan gelombang dengan massa persatuan panjang tali, digunakan beban yang sama tetapi dengan tiga jenis tali yang berbeda dan perlakuan yang sama. Frekuensi yang digunakan sebesar 50 Hz. Terlebih dahulu kita cari rapat massa setiap jenis tali yang digunakan. Data yang kami dapat, rapat massa tali tali masing-masing berurutan adalah 0,0016 g/cm; 0,0059 g/cm; dan 0,0124 g/cm. Panjang tali dari vibrator bervariasi untuk tali jenis pertama panjangnya 112,5 cm, tali kedua 125 cm dan tali ketiga 119,5 cm. Banyak gelombang yang terbentuk berbeda-beda. Secara berurutan banyaknya gelombang yang terbentuk adalah ½ gelombang,2½ gelombang, dan ½ gelombang. Adapun gaya tengangan talinya sama yakni 33389,40 g.cm/s2. Dengan data-data tersebut, kami menggunakan rumus

2 2 √ , ditemukan hasil sebagai berikut; 4568,81 cm/s , 2379,23 cm/s , dan

cm/s2. Pada kegiatan ini ditemukan bahwa ketika menggunakan massa

yang sama namun dengan jenis tali yang berbeda didapatkan bahwa semakin panjang ukuran tali dan semakin besar massa tali yang digunakan maka kecepatan gelombang yang dihasilkan semakin besar dan semakin besar rapat massa sebuah tali maka akan semakin kecil kecepatan rambat gelombang talinya. Jadi, rapat massa tali dan kecepatan rapat tali berbanding terbalik. SIMPULAN DAN DISKUSI 

Simpulan 1. Jika 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). 2. Cepat rambat gelombang tali berbanding lurus dengan gaya tegangan. Secara matematis, dirumuskan: = ×

3. Cepat rambat gelombang taly berbanding terbalik dengan rapat massa. Secara matematis, dirumuskan:

√



Diskusi Disarankan kepada mahasiswa supaya dapat memahami prinsip kerja

percobaan gelombang tali dan bisa menerapkannya dalam kehidupan seharihari.

DAFTAR RUJUKAN

Herman. 2014. “Penuntun Praktikum Fisika Dasar.” Makassar:Unit Laboratorium Fisika Dasar UNM Satriawan, Mirza. 2007. “Fisika Dasar”. Universitas Gadjah Mada; Yogyakarta....