Topik Kegiatan : PERCOBAAN MELDE
Tujuan Kegiatan:
Menunjukkan gelombang transversal stasioner
Menentukan cepat rambat gelombang transversal
Menentukan frekuensi gelombang transversal
Alat dan Bahan:
Ticker timer
Catu daya
Katrol berpenjepit
Papan
Benang
Beban (10 gram, 20 gram, 50 gram)
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).Periode gelombang (T) adalah waktu yang diperlukan oleh gelombang untukmenempuh satu panjang gelombang penuh. Panjang gelombang (λ) adalah jarak yangditempuh dalam waktu satu periode. Frekuensi gelombang adalah banyaknyagelombang yang terjadi tiap satuan waktu. Cepat rambat gelombang (v) adalah jarakyang ditempuh gelombang tiap satuan waktu.Jadi dapat dirumuskan bahwa:
V = λ.f
dimana:
v = laju rambat gelombang [m/s]
λ = panjang gelombang [m]
f = frekuensi [Hz]
Gelombang dibedakan menjadi dua jenis menurut mediumnya, yaitu :
- Gelombang elektromagnetik yang merambat tanpa melalui medium
atau perantara.
Contoh : gelombang cahaya dan gelombang bunyi.
- Gelombang mekanik adalah gelombang yang merambat melalui suatu medium
atau perantara
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 pada pegas.
- Gelombang transversal adalah gelombang yang arah perambatannya tegak
lurus dengan arah getaran partikelnya.
Contoh : gelombang pada tali.
Pengertian simpul dan perut
- simpul adalah kondisi sedemikian rupa sehingga tidak terjadi getaran pada
lokasi titik tersebut.
- perut adalah lokasi dimana terjadi simpangan maksimum yang dinyatakan
berupa terjadinya bunyi yang paling keras.
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.
Melde merumuskan bahwa :
Dimana :
v = cepat Rambat gelombang (m/s)
F = gaya ketegangan tali (N)
μ = rapat massa linier tali (massa tali/panjang tali) (kg/m)
Cara kerja:
Mempersiapkan alat.
Mengukur panjang dan berat tali.
Merentangkan seutas benang dengan sebuah ujungnya terikat pada vibrator dan ujung lainnya melalui katrol digantung beban 50 gram, 60 gram, 70 gram, 90 gram, dan 100 gram secara bergantian.
Menghidupkan pembangkit getaran dengan tegangan input 4 volt AC.
Mengatur letak pembangkit getaran dengan mengatur panjang tali, sehingga pada benang terbentuk gelombang stasioner.
Menghitung panjang gelombang, cepat rambat gelombang, dan frekuensi gelombang.
Data percobaan
Percobaan Pertama :
NO
PANJANG TALI (m)
MASSA TALI (kg)
MASSA BEBAN (gram)
PANJANG GELOMBANG (m)
CEPAT RAMBAT GELOMBANG (m/s)
FREKUENSI GELOMBANG (Hz)
1.
2
0,002
50
½λ = 0,41
λ = 0,82 m
v =
=
= 22,36 m/s
f =
=
= 27 Hz
2.
2
0,002
60
½λ = 0,38
λ = 0,76 m
v =
=
= 24,5 m/s
f =
=
= 32 Hz
3.
2
0,002
70
½λ = 0,3
λ = 0,6 m
v =
=
= 26,45 m/s
f =
=
= 44 Hz
4.
2
0,002
90
½λ = 0,24
λ = 0,48 m
v =
=
= 30 m/s
f =
=
= 62 Hz
5.
2
0,002
100
½λ = 0,18
λ = 0,36 m
v =
=
= 31,62 m/s
f =
=
= 87 Hz
Percobaan Kedua :
NO
PANJANG TALI (m)
MASSA TALI (kg)
MASSA BEBAN (gram)
PANJANG GELOMBANG (m)
CEPAT RAMBAT GELOMBANG (m/s)
FREKUENSI GELOMBANG (Hz)
1.
2
0,002
50
½λ = 0,42
λ = 0,84 m
v =
=
=22,36 m/s
f =
=
= 26 Hz
2.
2
0,002
60
½λ = 0,37
λ = 0,74 m
v =
=
= 24,5 m/s
f =
=
= 33 Hz
3.
2
0,002
70
½λ = 0,29
λ = 0,58 m
v =
=
= 26,45 m/s
f =
=
= 46 Hz
4.
2
0,002
90
½λ = 0,25
λ = 0,5 m
v =
=
= 30 m/s
f =
=
= 60 Hz
5.
2
0,002
100
½λ = 0,18
λ = 0,36 m
v =
=
= 31,62 m/s
f =
=
= 87 Hz
Percobaan Ketiga :
NO
PANJANG TALI (m)
MASSA TALI (kg)
MASSA BEBAN (gram)
PANJANG GELOMBANG (m)
CEPAT RAMBAT GELOMBANG (m/s)
FREKUENSI GELOMBANG (Hz)
1.
2
0,002
50
½λ = 0,4
λ = 0,8 m
v =
=
=22,36 m/s
f =
=
= 28 Hz
2.
2
0,002
60
½λ = 0,35
λ = 0,7 m
v =
=
= 24,5 m/s
f =
=
= 35 Hz
3.
2
0,002
70
½λ = 0,29
λ = 0,58 m
v =
=
= 26,45 m/s
f =
=
= 46 Hz
4.
2
0,002
90
½λ = 0,23
λ = 0,46 m
v =
=
= 30 m/s
f =
=
= 65 Hz
5.
2
0,002
100
½λ = 0,17
λ = 0,34 m
v =
=
= 31,62 m/s
f =
=
= 93 Hz
Hasil Rata-Rata :
NO
PANJANG TALI (m)
MASSA TALI (kg)
MASSA BEBAN (gram)
PANJANG GELOMBANG (m)
CEPAT RAMBAT GELOMBANG (m/s)
FREKUENSI GELOMBANG (Hz)
1.
2
0,002
50
½λ = 0,41
λ = 0,82 m
v =
=
=22,36 m/s
f =
=
= 27 Hz
2.
2
0,002
60
½λ = 36,5
λ = 73 m
v =
=
= 24,5 m/s
f =
=
= 34 Hz
3.
2
0,002
70
½λ = 29,5
λ = 59 m
v =
=
= 26,45 m/s
f =
=
= 45 Hz
4.
2
0,002
90
½λ = 24
λ = 48 m
v =
=
= 30 m/s
f =
=
= 62 Hz
5.
2
0,002
100
½λ = 17,5
λ = 35 m
v =
=
= 31,62 m/s
f =
=
= 90 Hz
G. 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 jarak200 cm.
Panjang tali antara vibrator dan katrol, dibagi banyaknya gelombang yang terbentuk, akan mendapatkan nilai panjang satu gelombang: Untuk gelombang yang panjangnya lebih dari 200 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.
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 = mbeban.g
Dengan bertambah besarnya gaya ketegangan tali, maka cepat rambat gelombangnyapun semakin besar.
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.
H. Kesimpulan
Cepat rambat gelombang pada dawai sebanding dengan akar gaya tegangan tali dan berbanding terbalik dengan akar massa persatuan panjang dawai. Apabila vibrator dihidupkan maka tali akan bergetar sehingga pada tali akan merambat gelombang transversal. Kemudian vibrator digeser menjauhi atau mendekati katrol secara perlahan-lahan sehingga pada tali timbul gelombang stasioner. Setelah terbentuk gelombang stasioner, kita dapat mengukur panjang gelombang yang terjadi.
Dan dengan percobaan yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa cepat rambat gelombang sebanding dengan gaya tegangan dawai dan berbanding terbalik dengan massa per satuan panjang dawai. Jadi jika dawai semakin tegang maka gelombang semakin cepat, dan jika massa dawai semakin besar maka gelombang semakin pelan.
Cepat rambat gelombang sebanding dengan gaya tegangan dawai dan berbanding terbalik dengan massa per satuan panjang dawai. Jadi jika dawai semakin tegang maka gelombang semakin cepat, dan jika massa dawai semakin besar maka gelombang semakin pelan.
No comments:
Post a Comment