Laporan Fisika SMA Kelas XII Materi Gelombang

PRAKTIKUM CEPAT RAMBAT GELOMBANG PADA TALI

TUJUAN PERCOBAAN

Dalam melakukan kegiatan ini, kita diharapkan mampu menentukan cepat rambat gelombang pada tali.

LANDASAN TEORI

Sebuah getaran akan berubah menjadi gelombang. Gelombang adalah getaran yang merambat.Di dalam perambatannya tidak diikuti oleh berpindahnya partikel-partikel perantaranya. Pada hakekatnya gelombang merupakan rambatan energi yaitu energi getaran.

Untuk mengetahui cepat rambat gelombang pada tali digunakan percobaan Melde dengan menggunakan alat sonometer. Percobaan Melde merupakan percobaan untuk menyelidiki kecepatan merambatnya gelombang transversal pada tali yang dipengaruhi oleh tegangan tali dan luas penampang tali tersebut.

Jika ujung pertama diikatkan pada sebuah vibrator yang dihubungkan ke sumbe tegangan, sedangkan ujung yang lain dihubungkan dengan sebuah beban yang beratnya W, maka berat beban tersebut merupakan tegangan tali. Jika vibrator dihidupkan, maka pada ujung A akan merambatkan gelombang menuju ke ujung B dan akan dipantulkan dengan arah yang berlawanan, sehingga terjadilah perpaduan dua gelombang yang disebut gelombang stasioner.

Hukum Melde mempelajari tentang besaran-besaran yang mempengaruhi cepat rambat gelombang transversal pada tali.Jika tali ditegangkan dengan gaya F, kemudian salah satu ujungnya digetarkan, maka energi getaran tersebut menjalar sepanjang tali dalam bentuk gelombang transversal yang mempunyai kecepatan (v). Percobaan Melde bertujuan untuk mengukur cepat rambat gelombang. Untuk mengetahui faktor-faktor yang memengaruhi cepat rambat gelombang dapat dilakukan dengan mengubah-ubah panjang tali, massa tali, dan tegangan tali (berat beban yang digantungkan).

Sesuai dengan percobaan Melde, cepat rambat gelombang transversal berbanding lurus dengan akar kuadrat dari berat beban atau akar kuadrat tegangan tali. Massa per satuan panjang  tali dapat ditentukan dengan cara menimbang massa tali dan mengukur panjangnya. Berdasarkan percobaan Melde, diketahui bahwa panjang tali yang bergetar berbanding terbalik dengan akar kuadrat dari massa per satuan panjang tali. Jika frekuensi tali konstan, maka dapat disimpulkan bahwa cepat rambat gelombang transversal pada tali berbanding terbalik dengan akar kuadrat massa per satuan panjang.

Dari penjelasan tersebut, cepat rambat gelombang transversal pada tali dapat dituliskan dengan persamaan :

  

            Massa per satuan panjang dirumuskan sebagai , maka cepat ramabat gelombang dapat dirumuskan sebagai berikut :

=

 

Dengan :

         : Cepat rambat gelombang Transversal (m/s)                  

F          : Tegangan Tali (N)

L          : Panjang Tali

m         : Massa Tali Sepanjang l (kg)

          : Massa per satuan panjang (kg/m)

ALAT DAN BAHAN

v  Meja Kerja

v  Katrol Kecil

v  Neraca Pegas 1,5 N

v  Benang Nilon

v  Mistar 1 meter

v  Beban Bercela

v  Vibrator

v  Catu Daya

v  Kabel Penghubung

v  Neraca Empat Lengan

CARA KERJA

1.      Persiapkan alat-alat yang akan digunakan

2.      Rakitlah katrol

3.      Rentangkanlah benag sepanjang 2 meter dengan salah satu ujungnya verada pada vibrator dan ujung yang lainnya bergantung bebas melalui sebuah katrol dan digantungi beban. Massa beban mula-mula adalah 10 gram

4.      Hubungkan catu daya pada sumber tegangan dengan catu daya masih dalam keadaan off

5.      Pilihlah tegangan catu daya sebesar 3 V AC

6.      Hubungkan Vibrator ke catu daya dengan kabel merah dan hitam.

PELAKSANAAN

1.      Nyalakan catu daya. Perhatikan apakah vibrator bergerak terus-menerus

2.      Aturlah jarak antara vibrator terhadap katrol sehingga terlihat jelas gelombang stasioner pada tali. Ukurlah jarak anatara dua simpul yang berdekatan

3.      Tentukan panjang gelombang yang dihasilkan

4.      Timbanglah beban dengan neraca pegas. Lalu matikan catu daya

5.      Gantilah beban dengan massa 30 gram, kemudian timbanglah berat beban dengan neraca pegas

6.      Hidupkan catu daya. Amati vibrator, apakah bergerak terus menerus

7.      Aturlah kembali jarak antara vibrator dengan katrol sehingga sepanjang benang akan terlihat jelas gelombang stasioner. Ukurlah jarak antara dua simpul yang berdekatan

8.      Tentukan besar gelombang yabg terjadi

9.      Ulangilah langkah nomor 5 sampai dengan nomor 8 dengan beban

TABEL PENGAMATAN

Massa	Berat (m.g)		v=ƒ..	v=
30 gram	0,3 N	0,45 m	22,5	24,5
40 gram	0,4 N	0,53 m	26,5	28,3
60 gram	0,6 N	0,62 m	31	34,6

Percobaan I

Panjang tali 90 cm, jumlah gelombang 2

Percobaan  II

Panjang tali 80 cm, jumlah gelombang

Percobaan III

Panjang tali 62 cm, jumlah gelombang 1

Dik : ƒ= 50 Hz

          =

          =   =   = 0,00051

Dit :    F   = ...............?

            λ    = ...............?

           f.λ  = ...............?

              = ...............?

Penye :

 =

  =

    = 0,00051

v  Pada percobaan pertama dengan massa 30 gram atau 0,03 kg tedapat 2        gelombang dengan panjang tali 91 cm atau 0,91 m.

Sehingga :

 F  = m . g

     = 0,03 X 10

     = 0,3 N

2λ = 0,91

  λ =

    = 0,445 m/s

f.λ = 50 x 0,445

     = 22,75 m/s

    =

     =

     = 24,25 

v  Pada percobaan kedua dengan massa 40 gram atau 0,04 kg terdapat  gelombang dengan panjang tali 80 cm atau  0,8m.

Sehingga :

F   = m x g

     = 0,04 x 10

     = 0,4 N

λ  = 0,8

   =  

      = 0,53 m

f.λ  = 50 x 0,53

      = 26,5 

    =

      =  = 28,005

v  Pada percobaan ketiga dengan massa 60 gram atau 0,06 kg terdapat 1 gelombang dengan panjang tali 62 cm atau 0,62 m.

Sehingga :

 F    = m x g

       = 0,06 x 10

       = 0,6 N

1λ = 0,62

     = 

       = 0,62

f.λ   = 50 x 0,62

       = 31

     =

       =

       = 34,3

PERTANYAAN

1.      Besaran apakah yang ditunjukkan oleh perkalian anatara frekuensi (ƒ) dengan panjang gelombang ( ) pada tali ?

Jawab : Besaran yang ditunjukan adalah besaran percepatan rambat pada gelombang

2.      Pada saat tegangan berapakah ƒ.  yang paling besar ?

Jawab : Pada saat massanya 60 gram

3.      Bagaimanakah cepat rambat gelombang dawai jika tegangan tali makin besar ?

Jawab : Cepat ramabat tali akan semakin tinggi jika tegangan tali semakin besar

4.      Jika beban yang digantungkan makin besar, bagaimanakah panjang gelombang yang terjadi ?

Jawab : Panjang gelombang akan semakin besar jika beban yang digantungkan semakin besar

5.      Bagaimankah perbandingan antara nilai ƒ.  dengan  ?

Jawab : Pada teori yang ada nilai yang di dapatkan harus sama, tetapi pada percobaan yang dilakukan nilai yang didapatkan tidak sama, hal tersebut disebabkan oleh faktor kerusakan pada alat percobaan.

KESIMPULAN

Berdasarkan pengamatan yang telah di lakukan dilaboratorium dapat disimpulkan bahwa :

1.      Semakin besar tegangan pada tali maka semakin cepat pulah arah gelombangya.

2.      Semakin besar beban yang digantungkan maka panjang gelombang juga akan semakin besar.

3.      Apabila cepat rambat gelombang (v) berbanding lurus dengan tegangan tali (F) yang mana jika cepat rambat gelombang bertambah maka tegangan talinya akan bertambah, begitupun sebaliknya.

4.      Dan pada percobaan yang telah kami lakukan di laboratorium, teori berbeda dengan apa yang kami dapatkan, hal tersebut dikarenakan adanya kerusakan pada alat percobaan (vibrator).