LAPORAN PRAKTIKUM PERCOBAAN MELDE

Transkripsi

1 LAPORAN PRAKTIKUM PERCOBAAN MELDE ANGGOTA KELOMPOK : ANDHIKA PRASETYO ELISA FREDERICA SIBURIAN FAHRANI WIDYA M. FATTAH ROMDHONI NABILA ADIDAYA NURITA DWI NURUL HAFSHAH KELAS XII IPA 1 SMAN 1 TAMBUN SELATAN Jl. Kebon Kelapa No.2 Tambun Selatan Kabupaten Bekasi (021) info@smantas.net Website:

2 I. JUDUL PERCOBAAN Percobaan ini berjudul Percobaan Melde II. TUJUAN Tujuan dari percobaan ini ialah untuk : 1. Menunjukkan gelombang transversal stasioner pada tali. 2. Mengetahui hubungan antara cepat rambat gelombang (v) dengan gaya ketegangan tali (F). 3. Menentukan cepat rambat gelombang pada tali. III. IV. ALAT DAN BAHAN 1. Penggetar/ vibrator 2. Katrol 3. Beban gantung 4. Mistar 5. Tali dengan tiga jenis yang berbeda DASAR TEORI Gelombang Gelombang didefinisikan sebagai energi getaran yang merambat. Dalam kehidupan sehari-hari banyak orang berfikir bahwa yang merambat dalam gelombang adalah getarannya atau partikelnya, hal ini sedikit tidak benar karena yang merambat dalam gelombang adalah energi yang dipunyai getaran tersebut. Dari sini timbul benarkan medium yang digunakan gelombang tidak ikut merambat? padahal pada kenyataannya terjadi aliran air di laut yang luas. Menurut aliran air dilaut itu tidak disebabkab oleh gelombang tetapi lebih disebabkan oleh perbedaan suhu pada air laut. Tapi mungkin juga akan terjadi perpindahan partikel medium, ketika gelombang melalui medium zat gas yang ikatan antar partikelnya sangat lemah maka sangat dimungkinkan partikel udara tersebut berpindah posisi karena terkena energi gelombang. Walau perpindahan partikelnya tidak akan bisa jauh tetapi sudah bisa dikatakan bahwa partikel medium ikut berpindah. Gelombang berdasarkan mediumnya dibedakan menjadi 2 macam : Gelombang mekanik yaitu gelombang yang dalam perambatannya membutuhkan medium. Contoh gelombang mekanik adalah gelombang bunyi. Gelombang elektromagnetik yaitu gelombang yang dalam perambatannya tidak membutuhkan medium. Contoh gelombang elekromagnetik adalah gelombang cahaya. Gelombang berdasarkan arah rambatnya dibedakan menjadi 2 macam : Gelombang Longitudinal adalah gelombang yang arah rambatnya sejajar dengan arah getarnya. Contohnya adalah gelombang bunyi. Gelombang Transversal adalah gelombang yang arah rambatnya tegak lurus dengan arah getarnya. Contohnya gelombang cahaya.

3 Besaran dalam gelombang hampir sama dengan besaran dalam getaran. Besarannya adalah sebagai berikut ini: Periode (T) adalah banyaknya waktu yang diperlukan untuk satu gelombang. Frekuensi (f) adalah banyaknya gelombang yang terjadi dalam waktu 1 sekon. Amplitudo (A) adalah simpangan maksimum suatu gelombang. Cepat rambat (v) adalah besarnya jarak yang ditempuh gelombang tiap satuan waktu. Panjang gelombang (λ) adalah jarak yang ditempuh gelombang dalam 1 periode. Atau besarnya jarak satu bukit satu lembah. Persamaan yang digunakan dalam gelombang adalah sebagai berikut : T = t/n f = n/t dan T = 1/f f = 1/T dimana : T adalah periode (s) t adalah waktu (s) n adalah banyaknya gelombang (kali) f adalah frekuensi (Hz) Untuk menentukan cepat rambat gelombang digunakan persamaan ; v = λ.f atau v = λ/t Dimana : λ adalah panjang gelombang (m) v adalah cepat rambat gelombang (m/s) HUKUM MELDE 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 asalkan dipenuhi :

4 yakni panjang tali (L) merupakan kelipatan bilangan bulat dari setengah panjang gelombangnya. Laju rambat gelombang dalam tali : dimana : v = laju perambatan gelombang tali [m/det] F = tegangan tali [N] m = rapat massa linier tali [kg/m] Bila gelombang pada tali itu mempunyai panjang gelombang l maka frekuensi vibrator yang menimbulkannya Kombinasi antara persamaan (2) dan (3) disebut persamaan Melde, yakni panjang tali (L) merupakan kelipatan bilangan bulat dari setengah panjang gelombangnya. Laju rambat gelombang dalam tali : dimana : v = laju perambatan gelombang tali [m/det] F = tegangan tali [N] m = rapat massa linier tali [kg/m] Bila gelombang pada tali itu mempunyai panjang gelombang l maka frekuensi vibrator yang menimbulkannya Kombinasi antara persamaan (2) dan (3) disebut persamaan Melde. Jika tali yang panjangnya l, dibentangkan dan diberi beban lewat katrol seperti gambar di samping serta ujung A digetarkan terus menerus, maka pada tali akan terbentuk gelombang transversal yang stasioner (diam). Percobaan ini pertama kali dilakukan oleh Melde untuk menentukan cepat rambat gelombang transversal pada tali.

5 Dari hasil percobaannya Melde menemukan kesimpulan bahwa cepat rambat gelombang pada tali adalah : berbanding lurus dengan akar kwadrat tegangan tali (F) berbanding terbalik dengan akar kwadrat massa per satuan panjang tali (μ) V. LANGKAH KERJA 1. Susunlah pelatan sebagai berikut : 2. Hidupkan penggetar sehingga terbentuk gelombang stasioner seperti gambat berikut. Informasi : untuk memperoleh gelombang stasioner yang terdiri dari simpul dan perut, dapat dilakukan dengan mengatur frekuensi penggetar yang digunkan atau menguba h jarak penggetar terhadap katrol sebagai ujung terikat. Jatak dari simpul ke simpul terdekat sama dengan setengah gelombang. Jika dihitung dengan persamaan λ=2 x 3. Lakukan pula percobaan untuk mencari hubungan antara cepat rambat gelombang pada tali dengan tegangan tali. Lakukan percobaan yang sama untuk empat beban yang berbeda massanya. Informasi : Percobaan dilakukan dengan cara mengganti beban. Kemudian, sesuaikan frekuensi penggetar su[aya didaptkan gelombang stasioner yang paling mudah diamati.

6 Tegangan tali disebabkan karena beban gantung, sehingga besar tegangan tali F=w=mg 4. Lakukan pula percobaan untuk mencari hubungan antara jenis tali (yang dinyatakan dengan massa per satuan panjang tali) dengan cepat rambat gelombang. Lakukan percobaan untuk empat jenis tali yang berbeda. Informasi : Massa per satuan panjang tali bisanya dinyatakan dengan lambang μ μ= m t 5. Catatlah data hasil percobaan dalam tabel. Kemudian, buatlah grafik sesuai dengan data yang diperoleh dari hasil percobaan. VI. DATA PENGAMATAN 1. Data hasil percobaan untuk mendapatkan hubungan antara cepat rambat gelombang dengan tegangan tali. No Massa Beban (kg) Tegangan Tali/ F (N) Jarak Simpul ke Simpul (m) Panjang Gelombang (m) Frekuensi (Hz) Cepat Rambat (m/s) v 2 Jumlah Simpul m F x f v 1 0,050 0,500 0,155 0,315 79,365 25, ,100 1,000 0,230 0,453 78,047 35, ,150 1,500 0,277 0,558 24,162 43, Grafik F dengan v2 Tegangan tali (F) Kuadrat Kecepatan (v2) Grafik hubungan antara tegangan tali (F) dengan kuadrat kecepatan (v 2 )

7 2. Data hasil percobaan untuk mencari hubungan antara jenis tali dengan cepat rambat gelombang N o Mass a Tali (kg) Panjang Tali (m) μ= m L Jarak Simpul ke Simpul (m) Panjang Gelombang (m) Frekuensi (Hz) Cepat Ramba t (m/s) m t L x f v 1 8x10-4 1,0 8,00x10-4 0,23 0,453 78,047 35, x10-4 1,3 6,92x10-4 0,20 0,400 95,014 38, x10-3 1,6 6,25x10-4 0,24 0,475 84,210 40,000 Grafik hubungan antara m dengan kuadrat kecepatan (v 2 ) v , , ,0 0 Jumlah Simpul L= 1 L= 1,3 L= 1,6 Grafik m dengan v Massa tali (m) Kuadrat Kecepatan (v2)

8 Grafik µ dengan v Jenis tali (µ) Kuadrat Kecepatan (v2) VII. Grafik hubungan antara (µ) dengan kuadrat kecepatan (v 2 ) PEMBAHASAN a. Percobaan untuk mendapatkan hubungan antara cepat rambat gelombang dengan tegangan tali. Rumus-rumus yang digunakan : F=w=m x g f = v λ v= FL m t 1. Percobaan ke-1 Panjang tali (L) = 1 m Massa tali (m t ) = 8 x 10-4 kg Massa beban (m) = 0,05 kg Tegangan tali (F) = 0,05 x 10 = 0,5 N Jarak simpul ke simpul = 0,155 m Panjang gelombang () = 0,315 m Cepat rambat 2 (v 2 ) = 0,5 x 1 : 0,8 x 10-4 = 625 Cepat rambat (v) = 625 = 25 m/s Frekuensi (f) = 25 : 0,315 = 79,365 Hz Frekuensi seharusnya 50 Hz 2. Percobaan ke-2 Panjang tali (L) = 1 m Massa tali (m t ) = 8 x 10-4 kg Massa beban (m) = 0,1 kg Tegangan tali (F) = 0,1 x 10 = 1 N Jarak simpul ke simpul = 0,230 m Panjang gelombang () = 0,453 m Cepat rambat 2 (v 2 ) = 1 x 1 : 0,8 x 10-4 = 1250 Cepat rambat (v) = 1250 = 35,355 m/s Frekuensi (f) = 35,355 : 0,453 = 78,047 Hz Frekuensi seharusnya 50 Hz

9 3. Percobaan ke-3 Panjang tali (L) = 1 m Massa tali (m t ) = 8 x 10-4 kg Massa beban (m) = 0,15 kg Tegangan tali (F) = 0,15 x 10 = 1,5 N Jarak simpul ke simpul = 0,277 m Panjang gelombang () = 0,558 m Cepat rambat 2 (v 2 ) = 1,5 x 1 : 0,8 x 10-4 = 1875 Cepat rambat (v) = 1875 = 43,301 m/s Frekuensi (f) = 43,301 : 0,558 = 24,162 Hz Frekuensi seharusnya 50 Hz b. Percobaan untuk mendapatkan hubungan antara jenis tali dengan cepat rambat gelombang Rumus-rumus yang digunakan : F=w=m x g f = v λ v= FL m t μ= m t 1. Percobaan ke-1 Massa beban (m) = 0,1 kg Tegangan tali (F) = 0,1 x 10 = 1 N Panjang tali (L) = 1 m Massa tali (m t ) = 8 x 10-4 kg Massa per satuan panjang tali = 8 x 10-4 : 1 = 8 x 10-4 kg/m Jarak simpul ke simpul(x)= 0,23 m Panjang gelombang () = 0,453 m Cepat rambat 2 (v 2 ) = 1 x 1 : 8 x 10-4 = 1250 Cepat rambat (v) = 1250 = 35,355 m/s Frekuensi (f) = 35,355 : 0,453 = 78,047 Hz Frekuensi seharusnya 50 Hz

10 2. Percobaan ke-2 Massa beban (m) = 0,1 kg Tegangan tali (F) = 0,1 x 10 = 1 N Panjang tali (L) = 1,3 m Massa tali (m t ) = 9 x 10-4 kg Massa per satuan panjang tali = 9 x 10-4 : 1,3 = 6,923 x 10-4 kg/m Jarak simpul ke simpul(x)= 0,20 m Panjang gelombang () = 0,400 m Cepat rambat 2 (v 2 ) = 1 x 1,3 : 9 x 10-4 = 1444,44 Cepat rambat (v) = 1444,44 = 38,005 m/s Frekuensi (f) = 38,005: 0,400 = 95,014 Hz Frekuensi seharusnya 50 Hz 3. Percobaan ke-3 Massa beban (m) = 0,1 kg Tegangan tali (F) = 0,1 x 10 = 1 N Panjang tali (L) = 1,6 m Massa tali (m t ) = 1 x 10-3 kg Massa per satuan panjang tali = 1 x 10-3 : 1,6 = 6,25 x 10-4 kg/m Jarak simpul ke simpul(x)= 0,24 m Panjang gelombang () = 0,473 m Cepat rambat 2 (v 2 ) = 1 x 1,6 : 1 x 10-3 = 1600 Cepat rambat (v) = 1600 = 40,000 m/s Frekuensi (f) = 40,000: 0,473 = 84,210 Hz Frekuensi seharusnya 50 Hz Pertanyaan dan Jawaban 1. Dari data yang diperoleh, kecenderungan apa yang dapat ditafsirkan pada massa beban dan cepat rambat gelombang? Berikan alasan. Dari data yang diperoleh pada percobaan yang ke-1 sampai percobaan yang ke-3, dapat ditafsirkan bahwa massa beban cenderung berbanding lurus dengan cepat rambat. Artinya semakin besar massa beban maka nilai cepat rambat akan semakin besar. Hal ini terbukti berdasarkan data dari percobaan pertama, massa beban 0,05 kg cepat rambatnya 25 m/s. Pada percobaan kedua, massa beban ditambah menjadi 0,1 kg maka cepat rambatnya naik sebesar 10,555 menjadi 35,555 m/s. Lalu pada percobaa ketiga, massa beban dinaikan menjadi 0,15 kg cepat rambatnya naik menjadi 43,301 m/s. 2. Berdasarkan grafik hubungan antara F dan v 2, hubungan apa yang terdapat antara kedua besaran? Bagaimakah perkiraan rumusan atau formula yang sesuai? Hubungan kesebandingan, dimana semakin besar nilai F maka cepat rambatnya semakin tinggi.

11 F v 2 3. Dari data yang diperoleh, kecenderungan apa yang dapat ditafsirkan pada jenis tali dan cepat rambat gelombang? Berikan alasan. Dari data yang diperoleh, jenis tali yang divariasikan cenderung berbanding terbalik dengan cepat rambat gelombang. Semakin kecil nilai µ, semakin besar nilai cepat rambatnya. Hal ini dapat dibuktikan dengan data percobaan pertama dari massa tali dibagi dengan panjang tali nilai µ 0,0008 kg/m cepat rambatnya 35,355 m/s. Percobaan kedua, nilai µ turun menjadi 0, kg/mcepat rambatnya naik menjadi 38,005 m/s. Percobaan ketiga, nilai µ turun kembali menjadi 0, kg/m cepat rambatnya naik menjadi 40,000 m/s. 4. Berdasarkan grafik hubungan antara µ dan v 2, hubungan apa yang terdapat di antara kedua besaran? Bagaimanakah perkiraan rumusan atau formula yang sesuai? Berdasarkan grafik hubungan antara µ dan v 2, hubungan antara kedua besaran adalah berbanding terbalik. Semakin kecil µ maka semakin besar v 2. Perkiraan formula yang sesuai : 1 μ v2 1 v 2 m t L L m t v 2 5. Andaikan rumusan yang diperoleh pada nomor 2 dan 4 digabungkan, rumusan atau formula apakah yang dapat dituliskan? F v 2 L m t v 2 jika digabung, makamenjadi v 2 = FL m t

12 v= FL m t 6. Dari tabel 1 dan 2 hitunglah besar kesalahan pengukuran yang terjadi pada masing-masing percobaan. Percobaan pertama Jarak Simpul ke Simpul (m) Panjang Gelombang (m) Panjang gelombang (rumus) Selisih percobaan dan menggunakan rumus Ketidaktelitian (selisih per hasil rumus dikali 100%) x 2x 0,155 0,315 0,310 0,005 1,61 % 0,230 0,453 0,460 0,007 1,52 % 0,277 0,558 0,554 0,004 0,72 % Percobaan Kedua Jarak Simpul ke Simpul (m) x Panjang Gelombang (m) Panjang gelombang (rumus) Selisih percobaan dan menggunakan rumus 0,23 0,453 0,46 0,007 0,20 0,400 0,40 0 0,24 0,475 0,48 0,05 Ketidaktelitian (selisih per hasil rumus dikali 100%) 1,52 % 0 % 1,04 % VIII. KESIMPULAN 1. Hubungan antara tegangan tali dengan cepat rambat gelombang pada tali adalah sebanding. 2. Hubungan antara jenis tali dengan cepat rambat gelombang pada tali adalah berbanding terbalik. 3. Dengan demikian, cepat rambat gelombang pada tali bergantung pada tegangan tali (F), panjang tali (L) dan massa tali (m t ).

13 DAFTAR PUSTAKA Gelombang. Diakses pada tanggal 10 September 2012 Gelombang Tali Melde. Diakses pada tanggal 10 September 2012 Percobaan Melde. Diakses pada tanggal 10 September 2012 Gelombang Tali Melde. Diakses pada tanggal 10 September 2012 Melde. Diakses pada tanggal 10 September 2012

14