Transkripsi

1 INTERFERENSI GELOMBANG BUNYI PADA PIPA ORGANA TERTUTUP Ade Rahayu Fadhilla dan Elisa Kasli Program Studi Fisika FKIP Universitas Syiah Kuala Banda Aceh aderahayu333@gmail.com Abstrak. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui interferensi gelombang bunyi pada pipa organa tetutup. Penelitian ini dilaksanaan di laboratorium FKIP Fisika Unsyiah. Hasil penelitian menunjukkan bahwa frekuensi Hz pada orde pertama, panjang tabung resonansi 0,038 m dan panjang gelombang 0,152 m, pada orde kedua, panjang tabung resonansi 0,161 m, dan panjang gelombang 0,214 m, pada orde ketiga, panjang tabung resonansi 0,286 m dan panjang gelombang 0,228 m, pada orde keempat, panjang tabung resonansi 0,412 m dan panjang gelombang 0,235 m, panjang gelombang rata-rata 0,207 m. Pada frekuensi Hz panjang gelombang rata-rata adalah 0,147, pada frekuensi Hz panjang gelombang rata-rata 0,119 m, pada frekuensi Hz panjang gelombang rata-rata 0,093 m, dan pada frekuensi Hz panjang gelombang rata-rata 0,075m. Semakin besar frekuensi maka semakin kecil nilai panjang tabung resonansinya. Interferensi pada pipa organa tertutup terjadi karena adanya perpaduan dua gelombang bunyi, maka akan terdengar bunyi yang keras dan yang lemah secara bergantian. Kata kunci: gelombang bunyi, panjang gelombang, interferensi, pipa organa. Abstract. The aim of this research is to determine about interference of sound wave in opened organa pipe this research held in labority of Physic Education Unsyiah. The result shows that the frequency at the first order is Hz, the lenght of resonance tube is 0,038 m, and the wavelength is 0,152 m,in the second order the lenght of resonance tube is 0,161 m, and waveleght is 0,214 m, in the third order the lenght of resonance tube is 0,286 m and the wavelength is 0,228 and the average of wavelength is 0,207 m and while frekuency is 2000 Hz the average of wavelength is 0,147 m, while frekuency in Hz the average of wavelength is 0,119 m, while frequency in 3200 Hz the average of wavelength is 0,093 m and while frequency in 3800 Hz the average of wavelength is 0,075 m. It can be concluded that the greater the frequency the smaller length of the resonant tube. Interference of closed organa pipes occurs because of combination between two sound wave, then there will be a loud a sound and a weak sound alternately. Keywords: sound waves, wavelength, interference, organa pipe PENDAHULUAN Fisika adalah ilmu pengetahuan yang mempelajari sifat dan gejala pada bendabenda di alam. Gejala-gejala ini pada awalnya adalah apa yang dialami oleh indra kita, misalnya penglihatan, menemukan optika atau cahaya, pendengaran menemukan pelajaran tentang bunyi, dan indra peraba yang dapat merasakan panas. Menurut Halliday (2010) dalam Yasid dkk. (2016), gelombang merupakan rambatan energi getaran yang merambat melalui medium atau tanpa melalui medium. Selanjutnya Alfarizki dkk. (2014), menjelaskan bahwa gelombang terjadi karena adanya sumber getaran yang bergerak terus menerus. Medium pada proses perambatan gelombang tidak selalu ikut berpindah tempat bersama dengan rambatan gelombang. Misalnya bunyi yang merambat melalui medium udara, maka partikel-partikel udara akan bergerak osilasi saja. Menurut Sarah (2015), gelombang bunyi merupakan gelombang yang dihasilkan dari benda yang bergetar yang disebut sumber bunyi. Sumber bunyi dapat berasal dari makhluk hidup berupa pita suara yang bergetar, dan juga benda mati yang digetarkan. Demikian juga halnya Yasid dkk. (2016), menjelaskan bahwa bunyi bisa didengar sebab getaran benda sebagai sumber bunyi menggetarkan udara di sekitar dan melalui medium udara bunyi merambat sampai ke gendang telinga, sebenarnya merupakan 453

2 variasi tekanan udara secara periodik di sepanjang lintasan perambatannya. Tekanan udara periodik inilah yang mnggetarkan selaput gendang telinga. Bunyi yang dapat didengar manusia berada pada kawasan frekuensi pendengaran, yaitu antara 20 Hz sampai dengan 20 khz. Interferensi gelombang bunyi merupakan sumber bunyi koheren. Perpaduan dua gelombang yang terjadi apabila terdapat gelombang dengan frekuensi dan beda fase saling bertemu. Gelombang datang dan gelombang pantul saling berinteraksi dalam medium yang sama. Peristiwa semacam ini dinamakan interferensi. Interferensi gelombang merupakan salah satu sifat-sifat umum gelombang. Semua jenis gelombang, baik transversal maupun longitudinal, memiliki sifat-sifat yang sama. Menurut Young dan Freedman (2001), dalam kedua kasus itu gelombang mula-mula dan gelombang yang direfleksikan saling tumpang tindih dalam daerah yang sama dari medium itu. Tumpangtindih dari gelombang-gelombang ini dinamakan interferensi. Interferensi ada dua yaitu interferensi konstruktif dan interferensi kontruktif. Interferensi konstruktif terjadi ketika dua gelombang yang bertemu pada fase yang sama, sedangkan interferensi destruktif terjadi ketika dua gelombang bertemu pada fase yang berlawanan. Interferensi dapat bersifat membangun dan merusak. Bersifat membangun jika beda fase kedua gelombang sama sehingga gelombang baru yang berbentuk adalah penjumlahan dari kedua gelombang tersebut. Bersifat merusak jika fasenya adalah 180, sehingga kedua gelombang saling menghilangkan. Dalam kehidupan sehari-hari kita sering menjumpai alat musik tiup, seperti seruling bambu. Seruling bambu tersebut merupakan salah satu jenis dari pipa organa. Pipa organa memiliki dua bagian yaitu pipa organa terbuka (kedua ujungnya terbuka) dan pipa organa tertutup ( salah satu ujungnya tertutup). Menurut Bueche dan Hecht (2006) dalam Nurkholis dkk. (2014), pada pipa organa tertutup pantulan gelombang resonansi yang terjadi berupa simpul dan pada pipa organa terbuka berupa perut. Yaz (2007) menegaskan bahwa Pipa organa tertutup adalah pipa organa yang salah satu ujungnya tertutup. Pipa organa dengan ujung atas terbuka dan ujung bawah tertutup. Pipa organa mempunyai satu titik simpul ke perut adalah L, maka L=λ/4 atau λ= 4L. frekuensi nada dasar f, dapat diperoleh berdasarkan hubungan f= v/λ. Tinggi suara pipa organa tertutup lebih rendah satu oktaf dari tinggi suara pipa organa terbuka yang sama panjangnya. Nada-nada atas yang ada hanyalah nada-nada atas yang memberikan simpul pada ujung pipa yang tertutup, dan sebuah titik perut di ujung yang terbuka. Dengan demikian, nada harmonik kedua, keempat, dan seterusnya tidak ada. Harmonik yang ada hanya harmonik ganjil, yaitu harmonik pertama, ketiga, kelima, dan seterusnya. Frekuensi nada dasar hingga frekuensi harmonik yang ketiga dapat diperolehberdasarkan hubungan fn v, yaitu fn v (n= 1, 3, 5, ). λm 4L Kemudian Ardiansyah dkk. (2014), menjelaskan frekuensi dasarnya adalah c/4l, jadi seperdua dari frekuensi dasar pipa terbuka yang sama panjangnya. Dalam bahasa musik, tinggi suara (pitch) pipa tertutup lebih rendah satu noktaf dari tinggi suara pipa terbuka yang sama panjangnya. Jadi, dalam pipa tertutup, frekuensi dasar ialah c/4l dan harmoni yang ada hanya harmoni angka ganjil. Menurut Nurkholis dkk. (2014) cepat rambat bunyi di udara sangat dipengaruhi oleh suhu udara. Semakin tinggi suhu udara maka nilai cepat rambat bunyi akan semakin besar dan sebaliknya. Bunyi dapat merambat di udara bebas dengan kecepatan 340 m/s pada suhu 15⁰ C. Beranjak dari latar belakang di atas maka penulis bermaksud membuat karya ilmiah yang berjudul Interferensi Gelombang Bunyi Pada Pipa Organa Tertutup. METODE Penelitian ini merupakan penelitian eksperimen yang dilaksanakan di Laboraturium Fisika FKIP Unsyiah. Adapun alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini yaitu: 454

3 a. Statif 1 buah b. Tabung Resonansi 1 buah c. Pembangkit Frekuensi Audio 1 buah d. Speaker 1 buah e. Osioskop 1 buah f. Resiver 1 buah Selanjutnya langkah-langkah kerjanya sebagai berikut: 1. Ambil sebuah tabung resonansi 2. Di dalam tabung sebelah kanan pastikan terdapat speaker sebagai sumber bunyi. 3. Hubungkan speaker dengan pembangkit frekuensi audio (audio generator). 4. Katub (piston) yang terdapat dalam tabung rapatkan dengan speaker. 5. Untuk frekuensi awal coba anda buat 1400 Hz pada audio generator. 6. Tarik perlahan katub dan dengarkan bunyi yang paling nyaring (resonansi untuk n=1), catat jarak antara katub dengan speaker. 7. Kemudian tarik lagi katub sampai terdengar bunyi nyaring lagi (resonansi untuk n=2), catat jarak antara katub dan speaker. Lakukan untuk jarak resonansi seterusnya sampai habis panjang tabung. 8. Ulangi kegiatan 6 dan 7 untuk sumber frekuesi yang berbeda. 9. Hasil pengamatan dapat ditulis pada bentuk tabel. Adapun Persamaan untuk mencari panjang gelombang (λ): L = (2n 1)λ 4 Keterangan: L = Panjang tabung resonansi (m) n = Orde λ = Panjang gelombang (m) HASIL DAN PEMBAHASAN Tabel pengamatan frekuensi, panjang tabung resonansi, dan panjang gelombang (Sumber : Laboratorium Pendidikan Fisika FKIP Unsyiah Tahun 2015) Keterangan : f = Frekuensi ( Hz) n = Orde L = Panjang tabung resonansi (m) 455

4 Pada percobaan pertama frekuensinya Hz panjang tabung resonansi yang diukur pada orde pertama yaitu 0,038 m, jadi panjang gelombangnya adalah 0,152 m. Pada orde kedua panjang tabung resonansi yang diukur yaitu 0,161 m, jadi panjang gelombangnya adalah 0,214 m. Pada orde ketiga panjang resonansi yang diukur yaitu 0,286 m, jadi panjang gelombangnya adalah 0,228 m. Pada orde keempat panjang tabung resonansi yang diukur yaitu 0,412 m, jadi panjang gelombangnya adalah 0,235 m. Adapun panjang gelombang rata-rata adalah 0,207 m. Semakin besar orde maka Pada percobaan kedua frekuensinya Hz panjang tabung resonansi yang diukur pada orde pertama yaitu 0,026 m, jadi panjang gelombangnya adalah 0,104 m. Pada orde kedua panjang tabung resonansi yang diukur yaitu 0,119 m, jadi panjang gelombangnya adalah 0,158 m. Pada orde ketiga panjang resonansi yang diukur yaitu 0,203 m, jadi panjang gelombangnya adalah 0,162 m. Pada orde keempat panjang tabung resonansi yang diukur yaitu 0,29 m, jadi panjang gelombangnya adalah 0,165 m. Adapun panjang gelombang rata-rata adalah 0,147 m. Semakin besar orde maka Pada percobaan ketiga frekuensinya Hz panjang tabung resonansi yang diukur pada orde pertama yaitu 0,024 m, jadi panjang gelombangnya adalah 0,096 m. Pada orde kedua panjang tabung resonansi yang diukur yaitu 0,092 m, jadi panjang gelombangnya adalah 0,122 m. Pada orde ketiga panjang resonansi yang diukur yaitu 0,162 m, jadi panjang gelombangnya adalah 0,129 m. Pada orde keempat panjang tabung resonansi yang diukur yaitu 0,228 m, jadi panjang gelombangnya adalah 0,13 m. Adapun panjang gelombang rata-rata adalah 0,119 m. Semakin besar orde maka Pada percobaan keempat frekuensinya Hz panjang tabung resonansi yang diukur pada orde pertama yaitu 0,018 m, jadi panjang gelombangnya adalah 0,072 m. Pada orde kedua panjang tabung resonansi yang diukur yaitu 0,073 m, jadi panjang gelombangnya adalah 0,097 m. Pada orde ketiga panjang resonansi yang diukur yaitu 0,129 m, jadi panjang gelombangnya adalah 0,103 m. Pada orde keempat panjang tabung resonansi yang diukur yaitu 0,181 m, jadi panjang gelombangnya adalah 0,103 m. Adapun panjang gelombang rata-rata adalah 0,093 m. Semakin besar orde maka Pada percobaan kelima frekuensinya Hz panjang tabung resonansi yang diukur pada orde pertama yaitu 0,014 m, jadi panjang gelombangnya adalah 0,056 m. Pada orde kedua panjang tabung resonansi yang diukur yaitu 0,058 m, jadi panjang gelombangnya adalah 0,077 m. Pada orde ketiga panjang resonansi yang diukur yaitu 0,105 m, jadi panjang gelombangnya adalah 0,084 m. Pada orde keempat panjang tabung resonansi yang diukur yaitu 0,151 m, jadi panjang gelombangnya adalah 0,086 m. Adapun panjang gelombang rata-rata adalah 0,075 m. Semakin besar orde maka Semakin besar frekuensi maka semakin kecil nilai panjang tabung resonansinya, seperti pada percobaan pertama frekuensi Hz, panjang tabung resonansi yaitu 0,038 m dan pada percobaan kedua frekuensi Hz, panjang tabung resonansi 0,026 m,pada percobaan ketiga frekuensi Hz, panjang tabung resonansi 0,024 m, pada percobaan keempat frekuensi Hz, panjang tabung resonansi 0,018 m, pada percobaan kelima frekuensi Hz, panjang tabung resonansi 0,014 m. Hasil panjang gelombang yang didapatkan berbeda-beda, seharusnya panjang gelombangnya tidak berbeda-beda,hal ini disebabkan karena kesalahan dalam pengamatan. Jadi pembahasan di atas juga didukung oleh penelitian yang dilakukan Oktaviana dan Elvawer (2014), pada frekuensi tersebut panjang gelombang bunyinya semakin pendek sehingga bunyi yang dirambatkan dalam tabung memiliki daya tekan gelombang bunyi terhadap material uji cukup tinggi, sehingga menyebabkan lebih banyak gelombang bunyi yang diserap oleh sampel dibandingkan dengan gelombang yang dipantulkan. Hal ini disebabkan karena pada frekuensi rendah, gelombang bunyi yang merambat di dalam tabung memiliki panjang gelombang (λ) yang panjang sehingga gelombang yang dipantulkan lebih besar dibandingkan gelombang yang diserap oleh material. 456

5 Menurut Yasid dkk. (2016), semakin besar frekuensi sumber gelombang bunyi maka akan semakin kecil panjang gelombang yang dihasilkan pada tabung resonansi tersebut. Cepat rambat bunyi berbeda-beda tergantung materialnya, sesuai dengan yang dikemukakan oleh Giancoli (2001), cepat rambat bunyi berbeda-beda untuk setiap material yang menjadi medium perambatan gelombang. Pada gas, cepat rambat bunyi sangat bergantung pada temperature. Di udara yang bersuhu 0ºC dan bertekanan 1 atm, bunyi merambat dengan cepat rambat bunyi 331 m/s. Cepat rambat bunyi di udara dipengaruhi oleh suhu, maka semakin cepat perambatan bunyinya. Hal tersebut terjadi karena semakin cepat getaran partikel-partikel dalam medium tersebut. Akibatnya, proses perpindahan getarannya makin cepat. Berdasarkan teori yang dikemukakan oleh Giancoli (2001), selain panjang gelombang, cepat rambat bunyi pada pipa tertutup maupun terbuka dipengaruhi diameter pipa. Posisi simpul terbuka dekat ujung tabung yang terbuka bergantung pada diameter tabung. Semakin besar diameter pipa, maka cepat rambat bunyi di udara juga semakin besar. Pada pipa organa tertutup selalu ada simpangan simpul tertutup di ujung maka udara tidak bebas untuk bergerak, sehingga cepat rambat bunyi pada pipa tetutup lebih kecil. Gejala resonansi bunyi dapat diketahui lewat suara dengungan yang keras yang terjadi karena interferensi gelombang bunyi dimana simpul-simpul dari gelombang bunyi yang saling menguatkan sehingga amplitudonya semakin besar. Semakin besar amplitudonya, maka suara dengungan semakin keras. Pada panjang tabung tertentu dapat terjadi resonansi gelombang suara yag ditandai dengan adanya suara yang menggaung agak keras. Peristiwa resonansi terjadi sesuai dengan getaran pada pipa organa. Pada pipa tertutup, resonansi pertama akan terjadi jika panjang kolom udara adalah 1/4λ, sedangkan pada pipa terbuka adalah 1/2λ. KESIMPULAN Dari percobaan yang telah dilakukan maka diperoleh kesimpulan bahwa, interferensi pada pipa organa tertutup terjadi karena adanya perpaduan dua gelombang bunyi, maka akan terdengar bunyi yang keras dan bunyi yang lemah secara bergantian. Resonansi terjadi jika frekuensi gelombang datang sama dengan frekuensi gelombang pantul. Kecepatan bunyi di udara tergantung pada frekuensi bunyi dan panjang gelombang yang terbentuk. Semakin besar frekuensi maka semakin kecil nilai panjang tabung resonansinya. Perbedaan tinggi rendahnya nada pada pipa organa disebabkan karena terjadinya interferensi gelombang yang saling menguatkan. DAFTAR PUSTAKA Alfarizki, W.N., Rahmadiansyah, A, dan Argo, W Perancangan Piranti Lunak Untuk Pengukuran Transmission Zoss dan Koefisien Serap Bahan Menggunakan Metode Fungsi Transfer. Jurnal Teknik POMITS:1-11 Ardiansyah, A., Yuwana, L., Suryanto., Prajitno, G., Basuki, D., & Indrawati, S Pengaruh Resonator Terhadap Bunyi Slenthen Berdasarkan SPL dan Frekuensi. Jurnal Teknik POMITS:1-7 Giancoli, Douglas C Fisika Edisi Kelima Jilid 1. Jakarta: Erlangga. Nurkholis., Junaidi, dan Surtono, A Rancang Bangun Sistem Aktivi Data Resonansi Gelombang Bunyi Menggunakan Transduser Ultrasonik Berbasis Mikrokontroler Atmega8535. Jurnal Teori dan Aplikasi Fisika, 2(2): Oktavia A. dan Elvaswer Pengaruh Jumlah Celah Permukaan Bahan Kayu Lapis (Plywood) Terhadap Koefisien Absorpsi Bunyi dan Implemendasi Akustik. Jurnal Fisika Unand 3(3): Sarah, S Spektrum Bunyi Alat Musik Kentong Berdasarkan Variasi Jumlah Lubang. Jurnal Teknologi Technoscientia, 7(2):

6 Yasid A., Yuhardi, dan Handayani, R.D Pengaruh Frekuensi Gelombang Bunyi Terhadap Perilaku Lalat Rumah (Musca Demestica). Jurnal Pembelajaran Fisika 5(2): Yaz, M. Ali (2007). Fisika SMA Kelas 3, Jakarta : Yudistira Quadra 458