Laporan Praktikum Gelombang PERCOBAAN MELDE Atika Syah Endarti Rofiqoh 4201408059 Anggota Kelompok : Sri Purwanti 4201408045 Zulis Elby Pradana 4201408049 Esti Maretasari 4201408057 Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2010 1
2 PERCOBAAN MELDE I. Tujuan Percobaan a. Menunjukkan gelombang transversal stasioner pada tali. b. Mengetahui hubungan antara cepat rambat gelombang (v) dengan gaya ketegangan tali (F). c. Menentukan cepat rambat gelombang pada tali. II. Landasan Teori Gelombang adalah getaran yang merambat. Di dalam perambatannya tidak diikuti oleh berpindahnya partikel-partikel perantaranya. Pada hakekatnya, gelombang merupakan rambatan energi (energi getaran). Gelombang dibedakan menjadi dua jenis menurut mediumnya. Yaitu gelombang elektromagnetik yang merambat tanpa melalui medium atau perantara. Contoh gelombang elektromagnetik adalah gelombang cahaya dan gelombang bunyi. Sedangkan gelombang yang merambat melalui suatu medium atau perantara yaitu gelombang mekanik. Terdapat dua jenis gelombang mekanik, berdasarkan arah gerakan partikel terhadap arah perambatan gelombang, yaitu : - Gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah perambatannya searah dengan arah getaran partikelnya. Contoh gelombang longitudinal adalah gelombang pada pegas. - Gelombang transversal adalah gelombang yang arah perambatannya tegak lurus dengan arah getaran partikelnya. Contoh gelombang transversal adalah gelombang pada tali. Gelombang stasioner biasa juga disebut gelombang tegak, gelombang berdiri atau gelombang diam, adalah gelombang yang terbentuk dari perpaduan atau interferensi dua buah gelombang yang mempunyai amplitudo dan frekuensi yang sama, tapi arah rambatnya
3 berlawanan. Amplitudo pada gelombang stasioner tidak konstan, besarnya amplitudo pada setiap titik sepanjang gelombang tidak sama. Pada simpul amplitudo nol, dan pada perut gelombang amplitudo maksimum. Periode gelombang (T) adalah waktu yang diperlukan oleh gelombang untuk menempuh satu panjang gelombang penuh. Panjang gelombang (λ) adalah jarak yang ditempuh dalam waktu satu periode. Frekuensi gelombang adalah banyaknya gelombang yang terjadi tiap satuan waktu. Cepat rambat gelombang (v) adalah jarak yang ditempuh gelombang tiap satuan waktu. Secara umum, cepat rambat gelombang dapat dirumuskan sebagai berikut : Dimana : v = cepat rambat gelombang (m/s) λ = panjang gelombang (m) f = frekuensi (Hz) HUKUM MELDE
4 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. Dari gambar di atas diketahui bahwa amplitudo adalah jarak antara perut gelombang dengan arah cepat rambatnya. Sedangkan panjang gelombang adalah jarak satu perut dan satu lembah yang terdiri dari tiga simpul. Melde merumuskan bahwa : Dengan µ = Dimana : v = cepat rambat gelombang (m/s) F = gaya ketegangan tali (N) µ = rapat massa linier tali (massa tali/panjang tali) (kg/m)
5 III. Alat dan Bahan Percobaan 1. Vibrator 2. Sumber tegangan 3. Katrol 4. Papan/meja 5. Tali 6. Beban 7. Timbangan/neraca 8. Mistar IV. Langkah-Langkah Percobaan Percobaan I (variasi massa beban) : a. Mengukur panjang dan massa tali. b. Menimbang massa beban yang dipakai. c. Merangkai alat seperti pada gambar di bawah ini. d. Mencatat frekuensi yang dipakai e. Menghidupkan vibrator dengan menghubungkannya dengan sumber tegangan. f. Mengukur panjang gelombang yang terjadi. g. Mencatat data yang diperoleh. h. Mengulagi langkah b sampai g dengan memvariasi massa beban Percobaan II (variasi jenis tali) : a. Mengukur panjang dan massa tali. b. Menimbang massa beban yang dipakai.
6 c. Merangkat alat seperti pada percobaan I. d. Mencatat frekuensi yang dipakai. e. Menghidupkan vibrator dengan menghubungkan pada sumber tegangan. f. Mengukur panjang gelombang yang terjadi. g. Mencatat data yang diperoleh. h. Mengulangi langkah a sampai g dengan memvariasi jenis tali.
7 V. Data Percobaan Percobaan I (variasi massa beban) No m beban (kg) λ (m) f (Hz) l (m) m tali (kg) µ (kg/m) 1 0,03 1,05 50 2,64 2,148.10-4 8,136.10-5 2 0,04 1,28 50 2,64 2,148.10-4 8,136.10-5 3 0,05 1,49 50 2,64 2,148.10-4 8,136.10-5 4 0,06 1,68 50 2,64 2,148.10-4 8,136.10-5 5 0,07 1,64 50 2,64 2,148.10-4 8,136.10-5 Percobaan II (variasi jenis tali) No m beban (kg) λ (m) f (Hz) l (m) m tali (kg) µ (kg/m) 1 0,1 0,48 50 1,5 2,74.10-3 1,827.10-3 2 0,1 0,68 50 1,5 1,316.10-3 8,776.10-4 3 0,1 0,8 50 1,5 0,913.10-3 6,098.10-4 4 0,1 1,9 50 1,5 0,129.10-3 8,573.10-5 5 0,1 2,0 50 2,64 2,148.10-4 8,127.10-5
8 VI. Analisis Data Percobaan I : Cepat rambat gelombang secara umum/sinusoidal diperoleh dengan rumus : 1.) v 1 = λ 1.f 1 = 1,05 m.50 Hz = 52,5 m/s 2.) v 2 = λ 2.f 2 = 1,28 m.50 Hz = 64 m/s 3.) v 3 = λ 3.f 3 = 1,49 m.50 Hz = 74,5 m/s 4.) v 4 = λ 4.f 4 = 1,68 m.50 Hz = 84 m/s 5.) v 5 = λ 5.f 5 = 1,84 m. 50 Hz = 92 m/s Sedangkan cepat rambat dihitung dengan Hukum Melde adalah : 1.) = 60,14 m/s 2.) = 69,448 m/s
9 3.) = 77,00 m/s 4.) = 85,056 m/s 5.) = 91,87 m/s Sesuai dengan hasil perhitungan, maka bila ditabulasikan : No m beban (kg) λ (m) f (Hz) µ (kg/m) v sin (m/s) v melde (m/s) 1 0,03 1,05 50 8,136.10-5 52,5 60,14 2 0,04 1,28 50 8,136.10-5 64 69,448 3 0,05 1,49 50 8,136.10-5 74,5 77 4 0,06 1,68 50 8,136.10-5 84 85,056 5 0,07 1,64 50 8,136.10-5 92 91,87 v = 367 v = 383,514 Kesesatan = x100% = x100% = 4,31% Ketepatan = 100% - 4,31% = 95,69%
10 Percobaan II Cepat rambat gelombang secara umum dapat ditentukan dengan persamaan: 1.) v 1 = λ 1 f 1 = 0,48.50 = 24 m/s 2.) v 2 = λ 2 f 2 = 0,68.50 = 34 m/s 3.) v 3 = λ 3 f 3 = 0,8.50 = 40 m/s 4.) v 4 = λ 4 f 4 = 1,9.50 = 95 m/s 5.) v 5 = λ 5 f 5 = 2,0.50 = 100 m/s Sedangkan cepat rambat secara Hukum Melde adalah : 1.) = 23,17 m/s 2.) = 33,43 m/s 3.) = 40,14 m/s 4.) = 106,97 m/s 5.) = 109,81 m/s
11 Hasil percobaan bila ditabulasikan, maka : No m beban (kg) λ (m) f (Hz) µ (kg/m) v sin (m/s) v melde (m/s) 1 0,1 0,48 50 1,827.10-3 24 23,17 2 0,1 0,68 50 8,776.10-4 34 33,43 3 0,1 0,8 50 6,089.10-4 40 40,14 4 0,1 1,9 50 8,573.10-5 95 106,97 5 0,1 2 50 8,127.10-5 100 109,81 v = 293 v = 313,52 Kesesatan = x100% = x100% = 6,54% Ketepatan = 100% - 6,54% = 93,46%
12 VII. Pembahasan Percobaan Melde dilakukan untuk mengetahui hubungan antara cepat rambat gelombang dengan gaya ketegangan tali. Pada vibrator diikatkan tali yang panjang melalui katrol lalu digantungkan massa beban. Vibrator sudah memiliki frekuensi tertentu yaitu 50 Hz. Vibrator kemudian dihidupkan dengan menghubungkan pada sumber tegangan. Pada saat itu timbul gelombang transversal yang merambat dari vibrator ke katrol dan dipantulkan oleh katrol ke vibrator, dan akhirnya timbul gelombang stasioner pada tali sehingga simpul dan perut dapat diamati. Jarak antara vibrator dan katrol diatur sedemikian rupa sehingga memudahkan praktikan dalam menentukan panjang gelombang. Dalam praktikum ini praktikan menggunakan jarak 100 cm. Panjang tali antara vibrator dan katrol, dibagi banyaknya gelombang yang terbentuk, akan mendapatkan nilai panjang satu gelombang: Untuk gelombang yang panjangnya lebih dari 100 cm, gelombang yang tampak tidak sampai satu gelombang. Tapi hanya setengah gelombang, seperempat gelombang, dsb. Dalam percobaan Melde ini, praktikan melakukan percobaan dengan dua variasi yaitu variasi massa beban dan variasi jenis tali.
13 Pada percobaan I (variasi massa beban), semakin besar massa beban yang digantungkan, maka akan terjadi panjang gelombang yang semakin besar. Hal ini menyebabkan cepat rambat semakin besar pula. v = λ f Jika dianalisis dengan Hukum Melde, semakin besar massa beban, maka gaya ketegangan tali semakin besar : F = m beban.g Dengan bertambah besarnya gaya ketegangan tali, maka cepat rambat gelombangnyapun semakin besar. Pada percobaan variasi jenis tali, didapatkan rapat massa linier tali yang berbeda-beda. Kali ini praktikan tidak memvariasi massa beban. Praktikan menggunakan massa beban yaitu 100 gram. Dari data hasil percobaan dan perhitungan, didapatkan bahwa semakin besar rapat massa linier tali maka semakin kecil cepat rambat gelombang. Semakin besarnya rapat massa linier tali juga mempengaruhi panjang gelombang yang terbentuk, yaitu semakin kecil. Sehingga jika dianalisis dengan menggunakan persamaan cepat rambat sinusoidal, maka didapatkan cepat rambat yang semakin kecil pula. Dalam percobaan Melde ini, kesesatan diperoleh dengan membandingkan antara selisih kedua total cepat rambat (total cepat rambat sinusoidal dan total cepat rambat Melde) dengan total cepat rambat Melde, lalu dikalikan 100%. Maka didapatkan kesesatan sebesar 4,31% pada percobaan I dengan ketepatan 95,69%. Pada percobaan II, didapatkan kesesatan 6,54% dan ketepatannya adalah 93,46%. Terdapatnya kesesatan pada percobaan ini karena kurang telitinya praktikan dalam melakukan percobaan, terutama saat mengamati panjang gelombang yang terjadi dan saat mengukur panjang tali serta mengukur
14 jarak antara katrol dan vibrator. Ketidakvalidan alat juga mempengaruhi terdapatnya kesesatan dalam percobaan Melde ini, seperti neraca yang mungkin kurang valid. VIII. Kesimpulan Dalam percobaan Melde, dapat disimpulkan bahwa : 1. Jika seutas tali digetarkan secara terus menerus, maka akan menimbulkan gelombang transversal pada tali. Jika kedua ujung tali tertutup, maka gelombang transversal itu akan bersifat stasioner atau diam. 2. Semakin besar gaya ketegangan tali (F), maka semakin besar pula cepat rambat gelombang (v). Cepat rambat gelombang (v) berbanding lurus dengan akar kuadrat gaya ketegangan tali (F). 3. Semakin besar rapat massa linier tali (µ), semakin kecil cepat rambat gelombang (v). Cepat rambat gelombang (v) berbanding terbalik dengan akar kuadrat rapat massa linier tali (µ). 4. Cepat rambat gelombang secara sinusoidal dapat ditentukan dengan persamaan : v = λ f Cepat rambat gelombang secara sinusoidal dapat ditentukan dengan persamaan Melde yaitu :
15 IX. Daftar Pustaka Millardo, Albert dkk. 2008. Laporan Fisika Percobaan Melde. Jakarta : SMA Kasinius. http://d-lastone05.blogspot.com/2009/10/percobaan-melde.html. http://gudangmateri.blogspot.com/2009/03/gelombang-tali-melde_29.html. http://andikakuncacing.wordpress.com/getaran/andika4ever.htm. http://fisikasmk2kendal.blogspot.com/2008/03/getaran-gelombang-danbunyi.html http://geocities.com/dmipa/dictate/melde.pdf http://id.wikipedia.org/wiki/getaran. http://id.wikipedia.org/wiki/gelombang.