PENGUKURAN GELOMBANG BUNYI

Deskripsi :

Gelombang bunyi yang merambat di udara termasuk dalam jenis gelombang longitudinal. Prinsip percobaan pengukuran panjang gelombang bunyi ini adalah mencari titik rapatan dan regangan gelombang bunyi di udara dan resonansinya, yang terdapat disepanjang pipa Kundt. Titik rapatan dan regangan tersebut dideteksi menggunakan universal microphone, yang berfungsi merubah sinyal bunyi menjadi sinyal listrik, dan ditampilkan sebagai amplitudo tegangan oleh Osciloscope. Ketika ujung microphone berada pada posisi rapatan, besarnya amplitudo akan lebih tinggi dibanding ketika ujung microphone berada pada posisi regangan. Oleh karena itu, dikarenakan efek resonansi, dengan mengetahui 2 kali jarak posisi regangan ke regangan, atau dari rapatan ke rapatan yang terjadi disepanjang pipa Kundt, maka akan dapat dihitung nilai panjang gelombang bunyi secara langsung, dan kemudian dibandingkan dengan nilai panjang gelombang bunyi yang diperoleh berdasarkan nilai frekuensi pembangkit dan asumsi kecepatan rambat bunyi di udara berada pada kondisi suhu kamar.

Tujuan :

1. Menentukan dan mengamati variasi posisi rapatan dan regangan gelombang bunyi yang terjadi disepanjang pipa Kundt.
2. Menentukan panjang gelombang bunyi pada pipa Kundt untuk frekuensi yang berbeda.
3. Menentukan pipa Kundt yang digunakan termasuk dalam jenis pipa organa tertutup atau terbuka.

Tinjauan Pustaka :

Definisi panjang gelombang (seringkali dinotasikan dengan lambda λ) adalah sebuah jarak antara satuan berulang dari suatu gelombang. Dimisalkan jika mengacu pada gelombang transversal, yang disebut sebagai panjang gelombang tidak lain adalah jarak antara puncak ke puncak, atau antara lembah ke lembah seperti yang diilustrasikan oleh Gambar 2.2a. Sedangkan pada gelombang longitudinal, panjang gelombang dideskripsikan sebagai jarak antara rapatan ke rapatan atau dari regangan ke regangan sebagaimana Gambar 2.2b. Dan dalam pipa yang berdiameter d, gelombang bunyi yang mempunyai panjang gelombang lebih panjang dari 2d, diasumsikan sebagai gelombang yang merambat mendatar disepanjang pipa tersebut.

Gambar 2.2 Perbandingan pola difraksi yang terbentuk pada celah tunggal dan ganda

Panjang gelombang λ memiliki hubungan terbalik dengan frekuensi f, yaitu jumlah satuan panjang gelombang yang melewati suatu titik dalam satuan waktu yang diberikan. Selain itu juga panjang gelombang berbanding lurus dengan kecepatan rambat gelombang c pada medium yang dilewati. Untuk gelombang bunyi, kecepatan rambat gelombang yang dimaksud adalah kecepatan gelombang suara di udara, dengan hubungan λ, c dan f sesuai persamaan 2.1:

(2.1)

dimana:
λ = panjang gelombang (m)
c = kecepatan gelombang bunyi di udara ≈ 343 m/s
f = frekuensi gelombang (Hz)

Dengan gelombang bunyi, udara yang terdapat dalam pipa mengalami resonansi sehingga terbentuk pola rapatan dan renggangan yang sesuai dengan setengah kali panjang gelombang bunyi. Pola rapatan dan renggangan tersebut dapat digambarkan dalam bentuk lain berupa pola simpul dan perut seperti Gambar 2.3, yang mana dalam gambar tersebut juga menunjukkan pola perbedaan simpul dan perut yang terjadi dalam pipa dengan ujung terbuka dan tertutup. Secara sederhana dapat dikatakan, posisi simpul perut ini tidak lain adalah posisi rapatan dan regangan gelombang bunyi yang telah beresonansi disepanjang pipa, termasuk pipa Kundt.

Gambar 2.3 Perbedaan pola rapatan dan regangan pada pipa dengan ujung tertutup dan terbuka

Setting Up Rangkaian :

1. Klik tombol Run yang berada di tengah bawah aplikasi.
2. Sambungkan kabel speaker ke Signal Generator.
3. Nyalakan Signal Generator, set frekuensi output pada frekuensi ≥2.000 Hz dan ≤ 20.000 Hz, dengan tombol putar AC dan DC pada Value > 0.
4. Sambungkan Signal Generator ke Osciloscope sebagai input tegangan Channel I.
5. Sambungkan Universal Microphone ke Osciloscope sebagai input tegangan Channel II.
6. Atur Osciloscope pada mode dual Channel, dengan tombol Time/div dan Volt/div masing-masing Channel sesuai nilai output frekuensi yang dikeluarkan Signal Generator dan yang ditangkap oleh microphone.
7. Jika sudah mendapat tampilan di layar Osciloscope, gerak-gerakkan microphone maju atau mundur, tentukan dan tandai posisi tegangan maksimum dan minimum tegangan yang ditangkap ujung microphone.
8. Double klik pipa Kundt bagian tengah, untuk menampilkan atau menyembunyikan skala proyeksi samping pipa dan penggaris, untuk mengetahui/menandai posisi tegangan langkah 7.
9. Catat posisi terjadinya rapatan dan regangan langkah 8, sebagai data hasil percobaan.
10. Ulangi langkah 1-9 untuk nilai frekuensi output Signal Generator yang lain.
11. Setting rangkaian dapat dimodifikasi sesuai kreativitas praktikan masing-masing.
12. Tekan tombol Reset, yang berada disamping tombol Run jika setiap kali terjadi crash pada aplikasi.

Video Tutorial:

Pengambilan Data :

Universal microphone digunakan untuk mencari titik di mana letak simpul dan perut dalam pipa Kundt terjadi. Letak simpul dan perut tersebut dapat diketahui dengan melihat tinggi tegangan yang ditampilkan Osciloscope. Di mana simpul ditunjukkan oleh tegangan maksimum yang dapat dicapai, sedangkan perut ditunjukkan oleh tegangan minimum yang dapat dideteksi. Dengan menggerakkan universal microphone ke arah masuk atau keluar, dan dengan ujung pipa yang ditempati microphone dianggap sebagai titik 0, maka pengambilan data percobaan ini dapat mengikuti Tabel 2.1, dengan Sn sebagai letak simpul ke n:

Tabel 2.1 Contoh tabel pengambilan data

Catatan:
Tabel di atas dapat dimodifikasi/ditambah/diganti sesuai kebutuhan.

Analisa Data :

Hal-hal yang perlu dianalisa dari percobaan ini antara lain:

1. Penjelasan alasan bagaimanaa jika panjang gelombang bunyi yang merambat, mempunyai panjang gelombang lebih kecil dari 2 kali diameter pipa Kundt.
2. Posisi letak simpul dan perut berdasarkan besar frekuensi yang diberikan.
3. Perbandingan nilai panjang gelombang bunyi sesuai besar frekuensi yang diberikan.
4. Pipa Kundt yang digunakan, termasuk dalam jenis pipa organa tertutup atau terbuka.

Referensi :

Anonymous. 2010. Petunjuk Praktikum Fisika Eksperimen II. Laboratorium Fisika Lanjutan Jurusan Fisika FMIPA Universitas Brawijaya. Malang

Authorisasi :

Simulator Praktikum Fisika Eksperimen ini ditujukan untuk membantu pelaksanaan pratikum Fisika Eksperimen yang diadakan di Laboratorium Fisika Lanjutan Jurusan Fisika FMIPA Universitas Brawijaya Malang. Aplikasi ini dapat digunakan untuk kepentingan pribadi, namun tidak diperkenankan untuk meng-copy, merubah, memodifikasi, atau menggandakannya untuk kepentingan komersil dalam bentuk apapun, baik sebagian atau keseluruhan konten, tanpa izin tertulis dari Creator.

Kritik, saran atau pertanyaan dapat dilayangkan melalui emal di : uboiz@yahoo.com.

Programmer :
Drs. Sugeng Rianto, M.Sc.
Dr. Eng Agus Naba, S. Si., M. T, Ph. D.
Ubaidillah, S. Si.