percobaan 2 laju rambat gelombang 2

8/17/2019 Percobaan 2 Laju Rambat Gelombang 2

1/30

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Gelombang merupakan suatu gejala yang menjalar pada medium dimana medium

tersebut tidak ikut merambat dan yang merambat adalah energinya, sehingga

gelombang merupakan rambatan energi. Salah satu contoh gelombang yang dapat

merambat ialah gelombang pada tali. jika kita menggoyang salah satu ujung tali dan

ujung yang satunya tetap, suatu gelombang yang kontinu akan merambat ke ujung

yang tetap dan dipantulkan kembali, dengan terbalik. Sementara kita menggetarkan

tali tersebut, akan ada gelombang yang merambat di kedua arah dan gelombang yang

merambat ke ujung tetap akan berinterferensi dengan gelombang pantulan yang

kembali sehingga terjadi interferensi gelombang datang dan gelombang pantul yang

akan membentuk sebuah simpul dan perut. Selain itu, rambat dalam gelombang tali

juga tergantung pada massa maupun tegangan yang digunakan sebab tanpa hal itu tali

tidak akan membentuk sebuah gelombang.

Oleh karena itu, untuk menentukan laju rambat gelombang pada suatu medium

berbentuk tali dan untuk menyelidiki hubungan laju rambat gelombang dengan

tegangan dan massa seperti pada penjelasan tersebut maka dilakukanlah percobaan

ini.

1


2/30

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang tersebut, dapat dirumuskan :

1. Bagaimana cara menentukan laju rambat gelombang pada suatu medium

berbentuk tali ?

. Bagaimana cara menyelidiki hubungan laju rambat gelombang dengan tegangan

dan massa ?

1.3 Tujuan er!"#aan

!dapan tujuan dilakukannya percobaan ini adalah :

1. "ntuk menentukan laju rambat gelombang pada suatu medium berbentuk tali.

. "ntuk menyelidiki hubungan laju rambat gelombang dengan tegangan dan

massa.

1.$ Man%aat er!"#aan

!dapan manfaat dilakukannya percobaan ini adalah :

1. #ahasis$a dapat menentukan laju rambat gelombang pada suatu medium

berbentuk tali.. #ahasis$a dapat menyelidiki hubungan laju rambat gelombang dengan tegangan

dan massa.

BAB II

TIN&AUAN PU'TA(A

2


3/30

2.1 Pengert)an *el"m#ang

Gelombang adalah getaran yang merambat. %i dalam perambatannya tidak diikuti

oleh berpindahnya partikel&partikel perantaranya. 'ada hakekatnya, gelombang

merupakan rambatan energi(energi getaran). Gelombang dibedakan menjadi dua jenis

menurut mediumnya yaaitu gelombang elektromagnetik yang merambat tanpa melalui

medium atau perantara. *ontoh gelombang elektromagnetik adalah gelombang cahaya

dan gelombang bunyi. Sedangkan gelombang yang merambat melalui suatu medium atau

perantara yaitu gelombang mekanik. +erdapat 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. *ontoh gelombang longitudinal adalah gelombang pada pegas. %an

gelombang transersal adalah gelombang yang arah perambatannya tegak lurus dengan

arah getaran partikelnya.*ontoh gelombang transersal adalah gelombang pada tali (+ipler,

1--1).

Gelombang stasioner biasa juga disebut gelombang tegak, gelombang berdiri atau

gelombang diam, karena terbentuk dari perpaduan atau interferensi dua buah

gelombang yang mempunyai amplitudo dan frekuensi yang sama, tapi arah

rambatnya berla$anan. !mplitudo pada gelombang stasioner tidak konstan, besarnya

amplitudo pada setiap titik sepanjang gelombang tidak sama. 'ada simpul amplitudo

nol, dan pada perut gelombang amplitudo maksimum. 'eriode gelombang (+) adalah $aktu

yang diperlukan oleh gelombang untuk menempuh satu panjang gelombang penuh. 'anjang

3


4/30

gelombang () adalah jarak yang ditempuh dalam $aktu satu periode. /rekuensi

gelombang adalah banyaknya gelombang yang terjadi tiap satuan $aktu. *epat rambat

gelombang () adalah jarak yang ditempuh gelombang tiap satuan $aktu. Secara umum,

cepat rambat gelombang dapat dirumuskan sebagai berikut :

0 f ...

(.1)

%engan adalah cepat rambat gelombang (m2s) adalah panjang gelombang (m) dan f

adalah frekuensi (3alliday dan 4esnick, 1-56).

2.2 Hukum Mel+e

#enurut #illardo (776), 3ukum #elde adalah percobaan yang menyelidiki

hubungan antara kecepatan merambat gelombang transersal stasioner pada tali

terhadap tegangan tali serta massa tali tiap satu satuan panjang.

Gambar .1 4angkaian percobaan melde

8enis gelombang ini tiap titik pada tali menggetar dengan amplitudo yang berbeda&

beda. Bagian tali ada yang menggetar dengan amplitudo terbesar dan disebut perut

('), dan yang terkecil disebut simpul (S). Simpul ini terjadi karena titik pada tali oleh

4


5/30

gelombang datang dan pantul masing&masing menggetarkan titik hingga mempunyai

simpangan arah getar yang selalu berla$anan, maka saling menghapus akibatnya titik

di daerah ini tidak menggetar. Sedang perut terjadi karena baik gelombang datang dan

pantul masing&masing menggetarkan titik pada tali ini memperkuat dan membentuk

perut. 8arak antara 9 simpul berurutan pada tali disebut λ, sedangkan antara simpul

dan perut yang berurutan 0 λ. ;esimpulan dari percobaan ini adalah:

• "ntuk panjang ka$at yang tetap, kecepatan perambatan gelombang berbanding

terbaik dengan akar massa ka$at.

• "ntuk massa ka$at tetap, cepat rambat gelombang berbanding lurus dengan akar

panjang ka$at.

• *epat rambat gelombang dalam da$ai berbanding lurus dengan akar gaya

tegangan dalam ka$at.

%alam bentuk persamaan, kecepatan rambat gelombang adalah :

v=k √ Fl

m =k

√ F

m

l .........................................................................

(.)

2.3 Persamaan *el"m#ang a+a Tal)

#enurut +im 'enyusun /isika /#


6/30

frekuensi >7 3, %engan demikian, gelombang lintang (transersal) dengan frekuensi

f merambat dalam tali dari penggetar menuju katrol dimana tali tidak dapat bergetar

lagi (simpul), sama seperti terikat. Gelombang dipantulkan pada ujung itu, sehingga

terjadi interferensi antar gelombang datang dan gelombang pantul. ;ecepatan

gelombang lintang dalam tali diberikan sebagai :

v=√T

P .........................................................................................

(.9)

%engan + adalah tegangan yang diberikan pada tali dan ρ adalah massa tali per satuan

panjang. %alam metode ini, panjang gelombang dapat ditentukan dari pola simpul

gelombang stasioner. 8ika frekuensi penggetar diketahui, maka dapat dihitung dan

hasilnya dapat dibandingkan dengan persamaan di atas

2.$ ,eat Ram#at *el"m#ang

#enurut ;anginan (77=), *epat rambat gelombang didefinisikan sebagai

perbandingan antara perpindahan (s) terhadap selang $aktu (t) atau secara matematis

dituliskanv=

s

t . ;etika gelombang berpindah atau menempuh jarak sejauh satu

panjang gelombang, maka $aktu yang diperlukannya adalah periode gelombang itu

sendiri, dan secara matematis dituliskan:

6


7/30

v= λ

T ...

(.@)

Gelombang transersal, yaitu gelombang yang arah rambatannya tegak lurus dengan

arah getarannya. *ontoh gelombang transersal adalah gelombang tali. ;etika kita

menggerakan tali naik turun, tampak bah$a tali bergerak naik turun dalam arah tegak

lurus dengan arah gerak gelombang. 'erhatikan Gambar ..

Gambar . Gelombang transersal pada tali

;etika kita menggerakan tali naik turun, tampak bah$a tali bergerak naik turun

dalam arah tegak lurus dengan arah gerak gelombang. Bentuk gelombang transersal

tampak seperti pada Gambar .9.

Gambar .9 Bentuk gelombang tranersal pada tali

7


8/30

'ada Gambar .9, tampak bah$a gelombang merambat ke kanan pada bidang

horisontal, sedangkan arah getaran naik&turun pada bidang ertikal. Garis putus&putus

yang digambarkan di tengah sepanjang arah rambat gelombang menyatakan posisi

setimbang medium (misalnya tali atau air). +itik tertinggi gelombang disebut puncak

sedangkan titik terendah disebut lembah. !mplitudo adalah ketinggian maksimum

puncak atau kedalaman maksimum lembah, diukur dari posisi setimbang. 8arak dari

dua titik yang sama dan berurutan pada gelombang disebut panjang

gelombang (disebut lambda A huruf unani). 'anjang gelombang juga bisa juga

dianggap sebagai jarak dari puncak ke puncak atau jarak dari lembah ke lembah.

8arak yang ditempuh getaran dalam satu periode disebut panjang gelombang.

8ika ujung salah satu tali kita ikatkan pada beban yang tergantung pada pegas

ertikal, dan pegas kita getarkan naik turun,maka getaran pegas akan merambat pada

tali seperti ditunjukkan pada Gambar .@. 8ika !nda mengamati secara seksama,

maka amplitudo (simpangan maksimum) dari gelombang yang merambat pada tali

selalu tetap (tidak berubah). Gelombang merambat yang selalu memiliki amplitudo

tetap digolongkan sebagai gelombang berjalan.

Gambar .@ Gelombang berjalan ke kanan dengan titik asal getaran adalah titik Odan gelombang berjalan ke kanan dengan cepat rambat v

8


9/30

!da juga gelombang merambat yang amplitudonya selalu berubah(dalam kisaran nol

sampai nilai maksimum tertentu). Gelombang merambat seperti ini disebut

gelombang stasioner (Sutrisno, 1-6@).

BAB III

MET-D-L-*I

3.1 aktu +an Temat

!dapun $aktu dan tempat dalam percobaan ini adalah :

3ari2+anggal : 8umCat, 71 !pril 71=

Daktu : 'ukul 1>.77 Dita A selesai

+empat : Eaboratorium /isika Fksperimen, 8urusan /isika, /#. #istar >7 cm=. *atu daya !*

9


10/30

3.3 Pr"se+ur kerja

!dapun prosedur kerja dalam percobaan ini adalah :

1. #enyusun peralatan percobaan seperti gambar 9.1 yaitu dengan menggantungkan

beban kecil pada ujung tali yang melalui katrol sehingga tali cukup tegang lalu

memeriksa apakah katrol berputar dengan bebas kemudian menggunakan getaran

sehingga terjadi gelombang pada tali.

Gambar 9.1 4angkaian 'ercobaan Eaju 4ambat Gelombang pada +ali

. #engubah panjang tali dengan alat penggetar perlahan&lahan sehingga

mendapatkan gelombang stasioner yang baik. Bila bentuk gelombang berubah&

ubah, frekuensi tali tidak tetap sama dengan frekuensi penggetar. 8ika demikian,

tali harus diatur kembali kemudian menambahkan beban beberapa kali (sesuai

perintah asisten) pada beban pertama untuk panjang tetap.

9. #enambahkan beban dengan mengulangi penentuan posisi simpul untuk setiap

penggantian beban.

10


11/30

@. #enentukan massa tali persatuan panjang dengan mengambil contoh tali yang

identik jenisnya dengan tali yang digunakan. ;emudian, mengukur panjangnya

dan menimbang massanya.

>. #engulangi langkah &> dengan tali yang berbeda.

11


12/30

BAB I/

HA'IL DAN PEMBAHA'AN

$.1 Has)l Pengamatan

A. "ntuk +ali putih

#assa tali : 1,9 H 17&9 kg'anjang tali : 1, m ρ (massa jenis ) :1,1 H 17&9 ;g2m

Tabel @.1 3asil 'engamatan 'ada +ali 'utih

N" Massa

0kg

0m

n0m

λ

(m)

va

(m

s )

vb

(m

s )

4

0N

1 7,757,797,7=

7,7>

7,177,11

7,19

7,77,11

7,76=

17>,>

@,9

@,-5 7,=6=

7,7-

7,76

7,7-7,11

7,5

7,67,1

7,>@

7,67,1@

5

1@5

6,91 7,66

9 7,11

7,7-

7,7-

7,7-

7,11

7,1>

7,16

7,

7,1>

7,1

11

5,>

=

91,97 1,756

12


13/30

B. "ntuk +ali 3ijau

#assa tali : 9,6 H 17&@ kg

'anjang tali : 1, m ρ (massa jenis ) : 9,1= H 17&@ kg2m

Tabel @. 3asil 'engamatan 'ada +ali 3ijau

N" Massa

0kg

0m

n0m

λ

(m)

va

(m

s )

vb

(m

s )

4

0N

1 7,75

7,76

7,1@7,17

7,

7,@7,>

7,@@

7,@7,1=5

16,9> @=,>- 7,=6=

7,7-7,797,75

7,76

7,@7,9=

7,6

7,@67,9=

7,16=

@16

-,9

>,69 7,66

9 7,17

7,7

7,1@

7,1

7,

7,=

7,97

7,@@

7,=

7,7

11

19

17

>>,=- 7,-6

13


14/30

,. "ntuk +ali ;uning

#assa tali : 1,6 H 17&@ kg

'anjang tali : 1, m ρ (massa jenis ) : 1,> H 17&@ kg2m

Tabel @.9 3asil 'engamatan 'ada +ali ;uning

N" Massa

0kg

0m

n0m

λ

(m)

va

(m

s )

vb

(m

s )

4

0N

1 7,7

7,17

7,757,1

7,6

7,97,5

7,>=

7,97,16

6

11,>- 9=,16 7,1-=

7,797,7>7,17

7,7=

7,167,9=

7,9@

7,9=7,9=

7,=

1616

11,9

@@,5 7,-@

9 7,7@

7,7

7,71

7,71

7,1@

7,96

7,@

7,6

7,96

7,1=

1@

1-

6

>1,1 7,9-

14


15/30

@..1 Gambar hasil pengamatan gelombang tali

*am#ar $.1 Gelombang pada tali putih dengan massa 7,75 kg

*am#ar $.2 Gelombang pada tali putih dengan massa 7,7- kg

*am#ar $.3 Gelombang pada tali putih dengan massa 7,11 kg

*am#ar $.$ Gelombang pada tali hijau dengan massa 7,75 kg

*am#ar $.5 Gelombang pada tali hijau dengan massa 7,7- kg

15


16/30

*am#ar $.6 Gelombang pada tali hijau dengan massa 7,17 kg

*am#ar $.7 Gelombang pada tali kuning dengan massa 7,7 kg

*am#ar $.8 Gelombang pada tali kuning dengan massa 7,79 kg

*am#ar $.9 Gelombang pada tali kuning dengan massa 7,7@ kg

16


17/30

$.2 Anal)sa Data

!dapun analisa data percobaan ini adalah :

#enghitung 'anjang Gelombang Secara Fksperimen

λn=2

n xn

1. 'ada +ali 'utih

Untuk m

1=0,07 Kg

• λ

1=

2

1×(0,10)=0,20m

• λ2=

2

2× (0,11)=0,11m

• λ3=

2

3× (0,13 )=0,086m

Untuk m2=0,09 Kg

• λ1=

2

1×(0,27)=0,54m

• λ2=

2

2×(0,28)=0,28m

• λ

3=

2

3× (0,21 )=0,14m

Untukm3=0,11 Kg

• λ

1=

2

1× (0,11)=0,22m

• λ

2=

2

2×(0,15)=0,15m

• λ3=

2

3×(0,18)=0,12m

17


18/30

. 'ada +ali 3ijauUntuk m

1=0,07 Kg

• λ1=

2

1×(0,22)=0,44m

• λ

2=

2

2× (0,37 )=0,37m

• λ3=

2

3×(0,25)=0,167m

Untuk m2=0,09 Kg

• λ

1=

2

1×(0,24)=0,48m

• λ2=

2

2×(0,36)=0,36m

• λ3=

2

3× (0,28 )=0,186m

Untuk m3=0,1 Kg

• λ1=

2

1× (0,22 )=0,44m

• λ2=

2

2×(0,26)=0,26m

• λ

3=2

3×(0,30)=0,20m

9. 'ada +ali kuning

Untuk m1=0,02 Kg

• λ1=

2

1×(0,28)=0,56m

• λ

2=

2

2× (0,23 )=0,23m

18


19/30

• λ

3=2

3× (0,27 )=0,18m

Untukm2=0,03 Kg

• λ

1=

2

1×(0,18)=0,36m

• λ2=

2

2× (0,36 )=0,36m

• λ3=

2

3× (0,34 )=0,226m

Untukm3=0,04 Kg

• λ1=

2

1×(0,14)=0,28m

• λ2=

2

2× (0,38 )=0,38m

• λ

3=2

3× (0,24 )=0,16m

#enghitung Gaya +egangan +ali

F T =mg dengang=9,8

m

s2

'ada +ali 'utih

• F T 1=(0,07 kg )(9,8 ms2 )=0,686 N

• F T 2=(0,09 Kg )(

9,8 ms2 )=

0,882 N

• F T 3=(0,11 Kg )(9,8 ms2 )=1,078 N

19


20/30

'ada +ali 3ijau

•

F T 1=(0,07 Kg )

(9,8

m

s2

)=0,686 N

• F T 2=(0,09 Kg )(9,8 ms2 )=0,882 N

• F T 3=(0,1 Kg )(9,8 ms2 )=0.98 N

'ada +ali ;uning

• F T 1=(0,02 Kg )(9,8

m

s2 )=0,196 N

• F T 2=(0,03 Kg )(9,8 ms2 )=0,294 N

• F T 3=(0,04 Kg )(9,8ms2 )=0,392 N

#enghitung laju rambat gelombang secara eksperimen1. 'ada +ali 'utih

v= λƒ dengan ƒ=50 Hz

Untuk m1=0,07 Kg

• v1= (0,20 ) (50 Hz )=10

m

s

• v2= (0,11) (50 Hz )=5,5m

s

• v

3= (0,086 ) (50 Hz )=4,3

m

s

20


21/30

v́=6,6m

s

Untuk m2=0,09 Kg

• v

1= (0,54 ) (50 Hz )=27

m

s

• v2= (0,28 ) (50 Hz )=14

m

s

• v3= (0,14 ) (50 Hz )=7

m

s

v́=16m

s

Untukm3=0,11 Kg

• v1= (0,22 ) (50 Hz )=11

m

s

• v

2= (0,15 ) (50 Hz )=7,5

m

s

• v

3= (0,12 ) (50 Hz )=6

m

s

v́=8,16m

s

. 'ada +ali 3ijauUntuk m

1=0,07 Kg

•

v1= (0,44 ) (50 Hz )=22

m

s

• v2= (0,24 ) (50 Hz )=12

m

s

• v3= (0,167 ) (50 Hz )=8,35

m

s

21


22/30

v́=14,12m

s

Untuk m2=0,09 Kg

• v

1= (0,48 ) (50 Hz )=24

m

s

• v2= (0,36 ) (50 Hz )=18

m

s

• v3= (0,186 ) (50 Hz )=9,3

m

s

v́=17,1m

s

Untuk m3=0,1 Kg

• v1= (0,44 ) (50 Hz )=22

m

s

• v

2= (0,26 ) (50 Hz )=13

m

s

• v

3= (0,20 ) (50 Hz )=10

m

s

v́=15m

s

9. 'ada +ali ;uningUntuk m

1=0,02 Kg

•

v1= (0,56 ) (50 Hz )=28

m

s

• v2= (0,23 ) (50 Hz )=11,5

m

s

• v3= (0,18 ) (50 Hz )=9

m

s

22


23/30

v́=16,16m

s

Untuk m2=0,03 Kg

• v

1= (0,36 ) (50 Hz )=18

m

s

• v2= (0,36 ) (50 Hz )=18

m

s

• v3= (0,226 ) (50 Hz )=11,3

m

s

v́=15,76m

s

Untukm3=0,04 Kg

• v1= (0,28 ) (50 Hz )=14

m

s

• v

2= (0,38 ) (50 Hz )=19

m

s

• v

3= (0,16 ) (50 Hz )=8

m

s

v́=13,67m

s

#enghitung laju rambat gelombang secara teori

v=

√

F T

ρ

'ada +ali 'utih

23


24/30

ρ=m

l =

1,32×10−3 Kg

1,2m =1,1×10−3

kg

m

• "ntuk /+1 0 7,=6=

v=√ 0,686

1,1×10−3=24,97

m

s

• "ntuk /+ 0 7,66

v=√ 0,882

1,1×10−3 =28,31

m

s

• "ntuk /+9 0 1,756

v=√ 1,078

1,1×10−3=31,30

m

s

'ada +ali 3ijau

ρ=m

l =

3,8×10−4 Kg

1,2m =3,16 x10−4

kg

m

• "ntuk /+1 0 7,=6=

v=√ 0,686

3,16 x10−4=46,59

m

s

• "ntuk /+ 0 7,66

24


25/30

v=√ 0,882

3,16 x10−4 =76,68

m

s

• "ntuk /+9 0 7,-6

v=√ 0.98

3,16 x10−4=80,82

m

s

'ada +ali ;uning

ρ=m

l =

1,8×10−4 Kg

1,2m =1,5×10−4

kg

m

• "ntuk /+1 0 7,1-=

v=√ 0,196

1,5×10−4=36,18

m

s

• "ntuk /+ 0 7,-@

v=√ 0,294

1,5×10−4 =44,27

m

s

• "ntuk /+9 0 7,9-

v=√ 0,392

1,5×10−4=51,12

m

s

25


26/30

$.3 Pem#ahasan

Gelombang tali bergantung pada inersia medium, yaitu seberapa sukar medium

digerakkan. #ekin besar inersia medium, makin pelan penjalaran gelombang.

Gelombang adalah suatu getaran yang menjalar dalam suatu medium. angdimaksud

dengan medium disini ialah sekumpulan benda yang saling berinteraksi dimana

gangguan itu menjalar. 8ika kita menggoyang salah satu ujung tali dan ujung yang

satunya tetap, suatu gelombang yang berkelanjutan akan merambat ke ujung yang

tetapdan dipantulkan kembali, dengan terbalik. Sementara menggetarkan tali tersebut,

akan ada gelombang yang merambat di kedua arah, dan gelombang yang merambat ke ujung

tetap akan berinterferensi dengan gelombang pantulan yang kembali.

!dapun metode yang digunakan dalam percobaan ini adalah menggantungkan beban

beban pada ujung tali melalui katrol dengan menggunakan sumber osilator

elektromagnetik agar menghasilkan getaran dan gelombang stasioner pada tali untuk

menentukan laju rambat gelombang pada tali. !dapun tali yang digunakan ada tiga

macam yaitu tali ber$arna putih,tali ber$arna hijau dan tali ber$arna kuning yang

masing&masing tali diberikan tiga buah beban dengan berate beban berariasi yaitu 7

gram, 97 gram, @7 gram, 57 gram, -7 gram, 177 gram dan 117 gram.

Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan diperoleh laju rambat gelombang secara

teori pada tali putih dengan massa beban 7,75 kg yaitu @,-5 m2s, untuk massa beban

7,7- kg yaitu 6,91 m2s dan untuk massa beban 7,11 kg diperoleh yaitu 91,97

m2s.'ada tali hijau laju rambat gelombang untuk massa 7,75 kg yaitu @=,>- m2s,

26


27/30


28/30

%alam percobaan ini hasil yang didapatkan telah sesuai dengan teori yang ada dimana

setiap nilai yang terukur mendapatkan nilai kesalahan yang sangat kecil. ;ebenaran

pengukuran dapat dibuktikan dengan nilai ralat. %ari hasil yang didapatkan bah$a

ketelitian pada percobaan ini adalah --,>I & --,-I.

28


29/30


30/30

DA4TAR PU'TA(A

Halliday & Resnick. 1978. Fisika. Edisi Ketiga. Jilid 1 . Jakarta :

Erlangga.

;anginan marthen. 77=. Fisika SMA untuk Kelas XI . Jakarta : Erlangga.

illard!" #l$ert dkk. 2008. Laporan Fisika Percobaan Melde. Jakarta : %# asini's.

Sutrisno, 1-6@. Seri Fisika Dasar (Gelombang dan Optik . Bandung :

percobaan 2 laju rambat gelombang 2

Documents