Bab 6 Gelombang Berdiri Pada Pegas Heliks.docx

BAB XI GELOMBANG BERDIRI PADA PEGAS HELIKS

6.1 Tujuan 1. Dapat menentukan frekuensi dasar dan frekuensi harmonik gelombang berdiri 2. Dapat menghitung cepat rambat gelombang yang terjadi pada pegas heliks

6.2 Teori Dasar Gelombang muncul didalam hampir tiap tiap cabang fisika,seperti gelombang air, gelombang bunyi, gelombang cahaya, gelombang radio, dan gelombang lainnya. Sebuah perumusan mengenai atom partikel partikel sub atomik. Gelombang adalah bentuk dari getaran yang merambat pada suatu medium.Pada gelombang yang merambat adalah gelombangnya, bukan zat medium perantaranya.Suatu gelombang dapat dilihat panjangnya dengan menghitung jarak antara lembah dan bukit (gelombang transversal) atau menghitung jarak antara satu rapatan dengan satu renggangan (gelombang longitudinal). Tipe-tipe gelombang Gelombang-gelombang dapat dikelompokkan ke dalam tiga golongan tipe utama : 1. Gelombang mekanik. Ini adalah gelombang-gelombang yang paling kita kenal karena kita hampir selalu menjumpainya; contoh-contoh yang paling umum adalah gelombang (riak) air, gelombang suara, dan gelombang (getaran) seismic. Semua gelombang dari tipe ini memiliki

dua fitur terpenting: gelombang-gelombang itu diatur oleh hukum-

hukum Newton, dan hanya dapat ada di dalam sebuah medium bahan, seperti air, udara, dan batu. 2. Gelombang elektromagnetik. Gelombang-gelombang ini kurang begitu akrab di 86

GELOMBANG BERDIRI PADA PEGAS HELIKS

KELOMPOK 3

telinga kita, namun sebenarnya selalu digunakan; contoh-contoh yang paling umum adalah: cahaya tampak

dan ultraviolet, gelombang-gelombang radio dan televisi,

gelombang-gelombang mikro. (microwave), sinar-X, dan gelombang-gelombang radar. Gelombang-gelombang semacam ini tidak membutuhkan medium bahan untuk dapat ada. Misalnya, gelombang cahaya yang datang dari bintang-bintang merambat melalui ruang angkasa yang hampa untuk dapat mencapai bumi. Semua gelombang elektromagnetik merambat di dalam ruang hampa dengan kecepatan yang sama yaitu, c = 299792458m/s. 3. Gelombang materi. Walaupun gelombang-gelombang ini biasa digunakan bersama teknologi modern, mungkin kita sangat tidak mengenalnya. Gelombang-gelombang ini dikaitkan dengan electron, proton, dan partikel-partikel dasar lainnya, dan bahkan dengan atom dan molekul. Karena kita biasanya menganggap partikel-partikel semacam itu merupakan materi pembentuk, maka gelombang-gelombang ini disebut gelombang materi.Gelombang transversal dan gelombang longitudinal Sebuah gelombang yang merambat disepanjang tali yang diregangkan dan

sangat

tegang

merupakan

contoh

gelombang

mekanik

paling

sederhana.Gelombang mekanik dapat dikelompokkan menjadi dua jenis yaitu, gelombang transversal dan gelombang longitudinal. Gelombang transversal adalah gelombang yang arah gangguannya (arah getarannya) tegak lurus terhadap arah merambat gelombang.Gelombang ini memiliki bentuk seperti gunung dan lembah yang berurutan.Gelombang transversal merambat pada medium padat karena gelombang ini membutuhkan medium yang relative kaku untuk merambatkan energy getarnya. Jika medium tempat merambat tidak kaku, partikel medium akan saling meluncur. Dengan demikian, gelombang transversal tidak dapat merambat dalam medium fluida (zat cair dan gas). Terdapat tiga hal penting yang mendukung terbentuknya gelombang transversal yaitu :

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA DASAR T.A. 2018/2019

87

GELOMBANG BERDIRI PADA PEGAS HELIKS

KELOMPOK 3

1. Adanya gaya tali yang menimbulkan perpindahan pada waktu pulsa melewatinya 2. Tali harus bersifat elastic 3. Tali harus mempunyai kelembaman, sehinggga akan menghasilkan getaran harmonis yang sederhana.

Gelombang longitudinal adalah gelombang yang getarannya punya arah yang sama dengan arah perambatannya. Pada gelombang ini gerakan dari medium gelombang searah dengan propagasi gelombang.Bunyi adalah salah satu contoh dari gelombang ini.pada gelombang bunyi yang menjadi medium perantara adalah uadara. Medium tersebut secara bergantian merapat dan merenggang karena adanya pergeseran getaran (berpindah tempat). Rapatan : daerah sepanjang gelombang yang mempunyai rapatan atau tekanan molekul lebih tinggi Renggangan : daerah sepanjang gelombang yang rapatan molekul yang lebih rendah. Panjang satu gelombang : jarak antara dua rapatan atau antara dua renggangan yang saling berdekatan. Panjang Gelombang dan Frekuensi Panjang gelombang adalah jarak diantara dua unit berulang dari gelombang, yang diukur dari satu titik pada gelombang ke titik yang sesuai di unit berikutnya.Sebagai contoh, jarak dari atas – disebut puncak – satu unit gelombang ke puncak berikutnya adalah satu panjang gelombang.Dalam notasi fiska, panjang gelombangseringditunjuk oleh huruf Yunani lambda ( ). Frekuensi adalah banyaknya getaranyang terjadi dalam setiap satuan waktu.Menurut ensiklopedi dan Wikipedia, frekuensi adalah ukuran jumlah putaran ulang setiap peristiwa atau kejadian dalam satuan waktu yang diberikan.Pengertian dari sumber lain menyebutkan bahwa frekuensi merupakan jumlah getaran yang terjadi dalam waktu satu detik atau banyaknya gelombang listrik yang dihasilkan tiap detik. Istilah frekuensi terkadang disamakan dengan periode, tapi keduanya memiliki pengertian yang berbeda.Periode merupakan lama waktu yang ditempuh untuk melakukan satu getaran sempurna suatu gelombang.Periodegetaran adalah waktu yang dibutuhkan untuk melakukan satu kali getaran penuh. Dari kedua pengertian secara umum tersebut sudah dapat dipastikan

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA DASAR T.A. 2018/2019

88

GELOMBANG BERDIRI PADA PEGAS HELIKS

KELOMPOK 3

bahwa frekuensi dengan periode merupakan dua hal yang sangat berbeda satu sama lain. Hubungan antara frekuensi dengan periode adalah berbanding terbalik. Maksudnya adalah semakin besar frekuensinya, maka periodenya akan semakin kecil. Begitu pula sebaliknya, semakin kecil frekuensinya maka akan semakin besar periode yang dibutuhkan. Secara matematis hubungan antara frekuensi dengan perioda Berdasarkan pengertian frekuensi yang telah disebutkan sebeleumnya, untuk menghitung frekuensi, seseorang harus menetapkan jarak waktu, menghitung jumlah kejadian atau peristiwa, dan membagi hitungan tersebut dengan panjang waktunya.Dalam satuan internasional mengenai frekuensi, hasil perhitungan tersebut dinyatakan dalam satuan hertz (Hz). Satuan tersebut diambuil dari nama ahili ilmu fisika dari jerman yang menemukan fenomena mengenai frekuensi pertama kali yakni, Heinrich Rudolf Hertz. Frekuensi sebesar 1 Hz menyatakan suatu peristiwa yang terjadi satu kali tiap detik. Ada dua jenis frekuensi yanag umum dipakai dalam kehidupan sehari-hari.Yakni frekuensi audio dan frekuensi radio. Berikut ini pemaparan yang rinci mengenai kedua jenis frekuensi tersebut : 1. Frekuensi audio atau frekuensi suara adalah suatu getaran frekuensi yang dapat didengar oleh manusia dengan standar getaran antara 20-20.000 Hertz. Sesuai dengan kemampuan mendengarnya, sistem pendengaran manusia dibagi menjadi tiga macam, yakni infrasonic, audible, dan ultrasonik. Frekuensi infrasonic adalah frekuensi dengan rentang gelombang antara 0-20 Hertz. Frekuensi audible adalah frekuensi dengan rentang gelombang anatara 20-20.000 Hertz. Sedangkan frekuensi ultrasonic adalah frekuensi dengan rentang gelombang diatas 20.000 Hertz. 2. Frekuensi radio merupakan salah satu jenis gelombang yang mengacu pada spectrum elektromagnetik yang bisa dihasilkan oleh pemberian arus bolakbalik ke sebuah antenna. Dengan adanya frekuensi tersebut, kita bisa

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA DASAR T.A. 2018/2019

89

GELOMBANG BERDIRI PADA PEGAS HELIKS

KELOMPOK 3

mendengarkan siaran radio melalui gelombang suara seperti yang kita lakukan sehari-hari. Gelombang radio sendiri dibagi menjadi dua, yakni gelombang frekuensi AM dan gelombang frekuensi FM. Panjang gelombang ( ) memiliki hubungan inverse terhadap frekuensi (f), jumlah puncak untuk melewati sebuah titik dalam sebuah waktu yang diberikan. Panjang gelombang sama dengan kecepatan gelombang dibagi oleh frekuensi gelombang. yakni gelombang frekuensi AM dan gelombang frekuensi FM. Panjang gelombang memiliki hubungan inverse terhadap frekuensi (f), jumlah puncak untuk melewati sebuah titik dalam sebuah waktu yang diberikan. Panjang gelombang sama dengan kecepatan gelombang dibagi oleh frekuensi gelombang. sejajar dengan sumbu y. Pada waktu t, perpindahan y dari elemen berlokasi pada posisi

AMPLITUDO DAN FASA Amplitudo (ym) dari suatu gelombang adalah besar dari perpindahan maksimum elemen-elemen dari posisi kesetimbangan ketika gelombang melewati posisi tersebut. Fasa dari suatu gelombang adalah argument kx - dari fungsi sinus pada persamaan gelombang sinusoidal. Ketika gelombang merambat melewati suatu elemen dawai pada suatu posisi khusus x, fasa berubah secara linear dengan waktu t. Ini artinya bahwa nilai sinus juga berubah, berosilasi antara +1 dan -1.

CEPAT RAMBAT GELOMBANG Cepat rambat gelombang adalah jarak ditempuh oleh gelombang dalam satuan sekon. Cepat rambat gelombang dilambangkan dengan v dan satuannya m/s. Hubungan antara v, f, dan T :

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA DASAR T.A. 2018/2019

90

GELOMBANG BERDIRI PADA PEGAS HELIKS

KELOMPOK 3

6.3 Metodologi praktikum 6.3.1 Skema Proses

Siapkan Alat dan Bahan

Pasang pegas heliks ke pasak penumpu

Hidupkan pebangkit frekuensi

Naikan frekuensi secara perlahan sampai terbentuk 2 gelombang

Analisa

kesimpulan

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA DASAR T.A. 2018/2019

91

GELOMBANG BERDIRI PADA PEGAS HELIKS

KELOMPOK 3

6.3.2 Penjelasan Skema Proses 1. Alat dan bahan disiapkan terlebih dahulu. 2. Pasang pegas heliks ke pasak penumpu pasak penumpu pad bosshead dan hubungkan dengan pembangkit frekuensi. 3. Hidupkan pembangkit frekuensi 4. Naikkan frekuensi perlahan sampai terbentuk 1 atom bang berdiri lalu catat hasil frekuensi. 5. Naikan frekuensin secara perlahan sampai terbentuk 2 gelombang lalu catat frekuensinya 6. Lakukan hal yang sama pada pegas heliks 25N/m

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA DASAR T.A. 2018/2019

92

GELOMBANG BERDIRI PADA PEGAS HELIKS

KELOMPOK 3

6.4 Alat dan Bahan

6.4.1 Alat 1. Dasar statif

: 1 Buah

2. Kaki statif

: 1 Buah

3. Batang statif 500 Meter

: 1 Buah

4. Bosshead universal

: 1 Buah

5. Pembangkit getaran

: 1 Buah

6.4.2 Bahan 1. Pegas heliks 10 N/m

: 1 Buah

2. Pegas heliks 25 N/m

: 1 Buah

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA DASAR T.A. 2018/2019

93

GELOMBANG BERDIRI PADA PEGAS HELIKS

KELOMPOK 3

6.5 Pengumpulan Data dan Pengolahan Data 6.5.1 Pengumpulan Data Percobaan 10 N/m No

frekuensi

Fn/ f1

N

λ

V

1

F1= 10Hz

10/10= 1

1

0,15/1= l0,15

0,15 X 10= 15

2

F2=20Hz

20/10= 2

2

0,15/2= 0,075

0,025 X 20= 1,5

3

F3=30Hz

30/10= 3

3

0,15/3= 0,05

0,05 X 30= 1,5

4

F4=40Hz

40/10= 4

4

0,15/4= 0,037

0,037 X 40=1,5

5

F5=55Hz

55/10= 5,5

5

0,15/5,5= 0,0272

0,0272 X 5,5=1,5

Percobaan 25N/m No

frekuensi

Fn/ f1

N

λ.

V

1

F1= 20Hz

20/20= 1

1

0,15/1= l0,15

0,15 X 20= 3

2

F240Hz

40/20= 2

2

0,15/2= 0,075

0,025 X 40= 3

3

F3=50Hz

50/20= 2,5

3

0,15/2,5= 0,06

0,05 X 50= 3

4

F4=70Hz

70/20= 3,5

4

0,15/3,5= 0,047

0,037 X 70=3

5

F5=80Hz

50/20= 4

5

0,15/4= 0,0375

0,0272 X 80=3

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA DASAR T.A. 2018/2019

94

GELOMBANG BERDIRI PADA PEGAS HELIKS

KELOMPOK 3

6.5.2 Pengolahan data Percobaan pada Pegas 10 N/m fn 𝑁1 = f1 10 = 10

x

Lamda= 𝑛

𝑉𝑛1 = 0,15 .10

0,15 = 0,15 1

= 1,5

0,15 = 0,075 2

𝑉𝑛2 = 0,075 . 20

0,15 = 0,05 3

𝑉𝑛3 = 0,05 . 30

0,15 = 0,037 4

𝑉𝑛4 = 0,037 . 40

0,15 = 0,0272 5

𝑉𝑛5 = 0,0272 . 55

λ. 1 =

=1

fn f1 20 = 10

𝑁2 =

λ. 2 =

= 1,5

=2 fn f1 30 = 10

𝑁3 =

λ. 3 =

= 1,5

=3

fn f1 40 = 10

𝑁4 =

λ. 4 =

= 1,5

=4

𝑁5 =

fn f1

λ. 5 =

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA DASAR T.A. 2018/2019

= 1,5

95

GELOMBANG BERDIRI PADA PEGAS HELIKS

=

KELOMPOK 3

55 10

= 5,5 Percobaan pada Pegas 25N/m fn f1 20 = 20

𝑁1 =

x 𝑛 0,15 λ. 1 = = 0,15 1

𝑉𝑛1 = 0,15 . 20

0,15 = 0,075 2

𝑉𝑛2 = 0,075 . 40

0,15 = 0,06 2,5

𝑉𝑛3 = 0,06 . 50

0,15 = 0,042 3,5

𝑉𝑛4 = 0,042 . 70

0,15 4

𝑉𝑛5 = 0,0375 . 80

λ. =

=3

=1

fn f1 40 = 20

𝑁2 =

λ. 2 =

=3

=2 fn f1 50 = 20

𝑁3 =

λ. 3 =

=3

= 2,5

fn f1 70 = 20

𝑁4 =

λ. 4 =

=3

= 3,5

𝑁5 =

fn f1

𝑙𝑎𝑚𝑑𝑎λ. 5 =

=3

= 0,0375

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA DASAR T.A. 2018/2019

96

GELOMBANG BERDIRI PADA PEGAS HELIKS

=

KELOMPOK 3

80 20

=4

Grafik Hubungan antara V dan F pada pegas 10N/m 3 2.5 2 Series 1 1.5

Column1 Column2

1 0.5 0 10

20

30

40

50

Grafik Hubungan antara V dan F pada pegas 25N/m

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA DASAR T.A. 2018/2019

97

GELOMBANG BERDIRI PADA PEGAS HELIKS

KELOMPOK 3

20 18 16 14 12

Series 3

10

Series 2

8

Series 1

6

4 2 0 20

40

30

70

80

6.6 Analisa dan Pembahasan Resonansi adalah ikut bergetarnya suatu benda bila benda lain digetarkan di dekatnya. Resonansi terjadi apabila frekuensi benda yang bergetar sama dengan frekuensi alami benda yang ikut bergetar. Resonansi sangat bermanfaat dalam kehidupan sehari-hari, misalkan bunyi pada kolom udara dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan bunyi. Berdasarkan hal tersebut, maka dapat dibuat berbagai macam alat musik. Frekuensi adalah banyaknya getaran yang dilakukan oleh benda selama satu detik. Dalam praktikum ini frekuensi dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya massa benda dan konstanta pada pegas. Semakin besar massa benda maka semakin frekuensi yang dihasilkan semakin kecil, karena frekuensi berbanding terbalik dengan periode maka dari itu frekuensi juga berbanding terbalik dengan massa benda. Selain itu frekuensi juga dipengaruhi oleh konstanta pegas semakin besar konstanta pegas maka . frekuensi yang dihasilkan juga semakin besar, begitu pula sebaliknya. Jadi konstanta berbanding lurus dengan frekuensi yang dihasilkan Periode adalah waktu yang dibutuhkan benda untuk melakukan satu getaran secara lengkap.. benda melakukan

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA DASAR T.A. 2018/2019

98

GELOMBANG BERDIRI PADA PEGAS HELIKS

KELOMPOK 3

getaran secara lengkap apabila benda mulai bergerak dari titk di mana benda tersebut dilepaskan dan kembali lagi ke titik tersebut, satuan periode adalah sekon atau detik. Hubungan antara frekuensi dan periode dapat dinyatakan dalam persamaan : Hubungan diatas mempunyai berarti bahwa bahwa antara frekuensi dan periode hubungannya berbanding terbalik yaitu bila frekuensi besar maka periodenya akan kecil, begitu pula sebaliknya bila periodenya besar maka frekuensi nya akan kecil juga.

6.7 Kesimpulan

1. kami dapat menentukan frekuensi dasar dan frekuensi

harmonik

gelombang berdiri pada pegas heliks 2. kita dapat menentukan atau menghitung cepat rambat gelombang yang terjadi pada pegas heliks 3. besarnya frekuensi yang di dapat di pengaruhi oleh besarnya konstant pegas

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA DASAR T.A. 2018/2019

99