Laporan Praktikum Fisika - Percobaan Melde

  

I.          Tujuan:

Menentukan hubungan antara panjang senar dawai, frekuensi senar dawai, dan rapat massa linier senar dawai.

II.          Landasan Teori

Gelombang didefinisikan sebagai getaran yang merambat. Gelombang mengangkut energi tetapi tidak mengangkut materi dari satu daerah ke daerah lainnya. Menurut ada tidaknya medium perambatannya, gelombang diklasifikasikan menjadi geombang mekanik dan gelombang elektromagnetik. Menurut arah getar dan rambatnya, gelombang diklasifikasikan menjadi gelombang transversal dan gelombang longitudinal. Menurut amplitudonya, gelombang diklasifikasikan menjadi dua, yaitu gelombang berjalan dan gelombang tegak (stasioner). Gelombang berjalan merupakan gelombang yang amplitudonya tetap, sedangkan gelombang stasioner merupakan gelombang dengan amplitudo berubah.

Cepat rambat gelombang didefinisikan sebagai jarak yang ditempuh gelombang selama satu sekon. Secara matematis, cepat rambat gelombang dinyatakan sebagai berikut:

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:

III.          Alat dan Bahan

1.      Penggetar / vibrator

2.      Katrol

3.      Beban gantung / massa benda yang berbeda

4.      Mistar

5.      Senar dawai dengan 3 jenis yang berbeda

 

IV.          Langkah KerjaVVariasi Massa Beban

1.      Siapkan semua alat dan bahan

2.      Timbang massa senar dawai dan massa beban dengan menggunakan neraca

3.      Ambil senar dawai dan kaitkan ujung satu dengan beban dan ujung yang lainnya di kaitkan dengan vibrator

4.      Hubungkan kabel pada stabilizer dengan aliran listrik dan ujung satunya pada vibrator

5.      Ambil katrol dan letakkan di bagian ujung meja salah satu sisi, lalu kaitkan pada katrol di bagian uang digantung beban

6.      Usahakan panjang senar dawai setelah membentuk gelombang dapat diamati dengan jelas untuk semua variasi massa

7.      Tenangkan senar dawai yang digantungi massa beban

8.      Amati banyak gelombang yang terjadi (jangan melakukan pengamatan terlalu lama, karena dapat menyebabkan alat rusak, ketika gelombang sudah terbentuk dan teramati bentuk puncak dan lembahnya, hitung dengan cepat lalu matikan stabilizer dengan menekan tombol OFF)

Ket : Untuk memperoleh gelombang stasioner yang terdiri dari simpul dan perut dapat diatur frekuensi penggetar yang digunakan atau mengubah jarak penggetar katrol sebagai ujung terikat.

Jarak dari titik simpul ke titik simpul terdekat sama dengan setengah gelombang.

Jika jarak titik simpul ke titik simpul terdekat = x,

maka panjang gelombang dapat dihitung dengan persamaan

9.      Hitung banyaknya jumlah gelombang yang terbentuk

10.      Catat hasil pengamatan pada tabel

11.      Ulangi lagi dengan variasi massa berbeda dengan massa dawai tetap.

 

Variasi Panjang Senar Dawai

1.      Siapkan semua alat dan bahan

2.      Timbang massa beban dengan menggunakan neraca

3.      Ambil senar dawai dan kaitkan ujung satu dengan beban dan ujung lainnya dengan vibrator

4.      Hubungkan kabel pada stabilizer dengan aliran listrik dan ujung satunya hubungkan pada vibrator

5.      Ambil katrol dan letakan di bagian ujung meja salah satu sisi lalu kaitkan senar dawai pada katrol pada bagian dawai yang terkait beban

6.      Ukur panjang senar dawai milai dari penghubung sampai katrol (senar yang tersisa sebagai tempat gantung beban tidak dihitung)

7.      Tenangkan senar dawai yang digantungi massa beban

Informasi : percobaan dilakukan dengan cara mengganti beban kemudian sesuaikan dengan frekuensi penggetar, supaya didapatkan gelombang stasioner yang paling mudah diamati.

Tegangan senar dawai disebabkan karena beban gantung, sehingga besar tegangan senar dawai

8.      Setelah sisa dawai tenang dan beban tidak bergerak lagi, nyalakan sabilizer dengan menekan tombol ON

9.      Amati gelombang yang terjadi (jangan melakukan pengamatan terlalu lama, karena dapat menyebabkan alat rusak, ketika gelombang sudah terbentu dan teramati bentuk puncak dal lembahnya, hitung dengan cepat lalu matikan stabilizer dengan menekan tombol OFF)

10.      Hitung berapa jumlah gelombang yang terbentuk

11.      Catat hasil pengamatan pada tabel pengamatan

12.      Ulangi lagi dengan variasi panjang senar dawai dan massa beban yang tetap

13.      Vibrator jangan terlalu jauh dari stabilizer karena aliran listrik sulit untuk mengalir (walaupun kabel masih cukup)

14.      Apabila ingin melakukan pengamatan dengan panjang senar dawai yang pendek maka selain dekatkan vibrator juga dekatkan stabilizer.

V.          Data Hasil Pengamatan

Data hasil percobaan untuk mendapatkan hubungan antara cepat rambat gelombang dengan tegangan senar dawai.

a.      Tabel 01. Tabel Hasil Pengamatan

Variasi Massa Beban Gantung

No	Massa Beban / m (kg)	Tegangan senar dawai / F (N)	Jarak simpul ke simpul / x (m)	Panjang gelombang / (m)	Frekuensi / f (Hz)
1	0,01	0,1	0,125	0,25	44,72
2	0,02	0,2	0,1425	0,285	55,43
3	0,03	0,3	0,165	0,33	58,67
4	0,04	0,4	0,25	0,5	44,72
5	0,05	0,5	0,25	0,5	50

 

b.      Tabel 02. Tabel Hasil Pengamatan

Variasi Panjang Senar Dawai

No	Massa senar dawai / m (kg)	Panjang senar dawai / L (m)	Jarak simpul ke simpul / x (m)	Panjang gelombang / (m)	Frekuensi / f (Hz)
1	0,00063	0,6	0,15	0,3	56,34
2	0,00065	0,7	0,14	0,28	63,9
3	0,00073	0,8	0,16	0,32	56,65
4	0,00077	0,9	0,15	0,3	62,4
5	0,0008	1	0,165	0,33	58,67

 

VI.          Analisis Data

a.      Tabel 01 (Variasi Massa Beban Gantung)

·         Percobaan ke – 1

Diketahui:

L     = 1 m

m_b    = 0,01 kg

m_t     = 0,0008 kg

n       = 4

g      = 10 m/s²

·       Percobaan ke – 2

Diketahui:

L     = 1 m

m_b   = 0,02 kg

m_t    = 0,0008 kg

n      = 3,5

g       = 10 m/s²

             

           

·       Percobaan ke – 3

Diketahui:

L     = 1 m

m_b   = 0,03 kg

m_t    = 0,0008 kg

n      = 3

g      = 10 m/s²

             

·       Percobaan ke – 4

Diketahui:

L     = 1 m

m_b   = 0,04 kg

m_t    = 0,0008 kg

n      = 2

g      = 10 m/s²

               

·       Percobaan ke – 5

Diketahui:

L     = 1 m

m_b   = 0,05 kg

m_t    = 0,0008 kg

n      = 2

g       = 10 m/s²

b. Tabel 02 (Variasi Panjang Senar Dawai)

·         Percobaan ke – 1

Diketahui:

L     = 0,6 m

m_b    = 0,03 kg

m_t     = 0,00063 kg

n      = 2

g      = 10 m/s²

·         Percobaan ke – 2

Diketahui:

L     = 0,7 m

m_b    = 0,03 kg

m_t     = 0,00065 kg

n      = 2,5

g      = 10 m/s²

 

·         Percobaan ke – 3

Diketahui:

L     = 0,8 m

m_b    = 0,03 kg

m_t     = 0,00073 kg

n      = 2,5

g      = 10 m/s²

·         Percobaan ke – 4

Diketahui:

L     = 0,9 m

m_b    = 0,03 kg

m_t     = 0,00077 kg

n      = 3

g      = 10 m/s²

·         Percobaan ke – 5

Diketahui:

L     = 1 m

m_b    = 0,03 kg

m_t     = 0,0008 kg

n      = 3

g      = 10 m/s²

VII. Pembahasan

            Praktek percobaan Melde ini dilakukan dengan dua kali percobaan, yaitu variasi massa beban dan variasi panjang senar dawai. Pada percobaan pertama, yaitu dengan variasi massa beban, dilakukan selama lima kali dengan massa beban yang berbeda dan panjang senar dawai tetap. Dimana massa beban yang digunakan adalah 0,01 ; 0,02 ; 0,03 ; 0,04 ; 0,05 dalam satuan kilogram serta panjang senar dawai adalah 1 meter. Tegangan senar dawai didapat dengan mengalikan massa beban dengan percepatan gravitasi bumi. Sehingga didapat tegangan senar dawainya adalah 0,1 ; 0,2 ; 0,3 ; 0,4 ; 0,5 dalam satuan Newton. Panjang gelombang didapat dengan membagi panjang senar dawai dengan banyaknya gelombang yang terbentuk. Sehingga didapat panjang gelombangnya adalah 0,25 ; 0,285 ; 0,33 ; 0,5 ; 0,5 dalam satuan meter. Jarak simpul ke simpul sama dengan setengah kali panjang gelombang. Sehingga didapat hasilnya 0,125 ; 0,1425 ; 0,165 ; 0,25 ; 0,25 dalam satuan meter. Sedangkan untuk mencari besar frekuensi diawali dengan mencari cepat rambat gelombangnya dengan memasukkan ke dalam rumus: 

Kemudian memasukkanya ke dalam rumus:

Sehingga didapat hasilnya 44,72 ; 55,43 ; 58,67 ; 44,72 ; 50 dalam satuan Hz.

        Pada percobaan kedua yaitu dengan variasi panjang senar dawai, dilakukan selama lima kali dengan massa beban tetap dan panjang senar dawai yang berbeda. Dimana massa beban yang digunakan adalah 0,03 kg serta panjang senar dawainya adalah 0,6 ; 0,7 ; 0,8 ; 0,9 ; 1 dalam satuan meter. Sedangkan massa senar dawainya adalah 0,00063 ; 0,00065 ; 0,00073 ; 0,00077 ; 0,0008 dalam satuan kilogram. Panjang gelombang didapat dengan membagi panjang senar dawai dengan banyaknya gelombang yang terbentuk. Sehingga didapat panjang gelombangnya adalah 0,3 ; 0,28 ; 0,32 ; 0,3 ; 0,33 dalam satuan meter. Jarak simpul ke simpul sama dengan setengah kali panjang gelombang. Sehingga didapat hasilnya 0,15 ; 0,14 ; 0,16 ; 0,15 ; 0,165 dalam satuan meter. Sedangkan untuk mencari besar frekuensi diawali dengan mencari besar tegangan senar dawai dan cepat rambat gelombangnya dengan memasukkan ke dalam rumus :

Kemudian memasukkanya ke dalam rumus:

Sehingga didapat hasilnya adalah 56,34 ; 63,9 ; 56,65 ; 62,4 ; 58,67 dalam satuan Hz.

VIII. Pertanyaan

1.      Buatlah grafik hubungan antara tegangan senar dawai (F) dengan kuadrat kecepatan (v²)

2.      Buatlah grafik hubungan antara  dengan kuadrat kecepatan (v²)

3.      Dari tabel data yang diperoleh, bagaimanakah hubungan massa beban dan cepat rambat gelombang?

4.      Berdasarkan grafik hubungan antara F dan V, hubungan apa yang terdapat antara kedua besaran? Bagaimana perkiraan rumus atau formula yang sesuai?

5.      Dari tabel data yang diperoleh, bagaimanakah hubungan jenis senar dawai dan cepat rambat gelombang? Berikan alasannya!

6.      Berdasarkan grafik hubungan antara dan V, hubungan apa yang terdapat antara kedua besaran? Bagaimana perkiraan rumus atau formula yang sesuai?

7.      Subtitusikan persamaan yang diperoleh antara nomor 2 dan 4, rumusan apakah yang dapat dituliskan?

IX. Jawaban Pertanyaan

1.      Grafik hubungan antara tegangan senar dawai (F) dengan kuadrat kecepatan (v²)

Diketahui :

F₁          = 0,1 N                        v₁²        = (11,18)²        = 125 m/s

F₂          = 0,2 N                        v₂²        = (15,8)²          = 250 m/s

F₃          = 0,3 N                        v₃²        = (19,36)²        = 375 m/s

F₄          = 0,4 N                        v₄²        = (22,36)²        = 500 m/s

F₅          = 0,5 N                        v₅²        = (25)²             = 625 m/s

2.      Grafik hubungan antara µ dengan kuadrat kecepatan (v²)

Diketahui:

 

                          v₁²        = (16,9)²          = 285,71 m/s

                            v₂²        = (17,9)²          = 323,07 m/s

                            v₃²        = (18,3)²          = 328,76 m/s

                            v₄²        = (18,72)²        = 350,64 m/s

                                                                                       v₅²        = (19,36)²        = 375 m/s

3.      Dari tabel data yang diperoleh, hubungan massa beban dengan cepat rambat gelombang adalah berbanding lurus. Dimana semakin besar massa beban, maka semakin besar cepat rambat gelombangnya. Massa beban akan mempengaruhi besar tegangan senar dawai (F), semakin besar massa beban maka semakin besar tegangan senar dawainya. Kemudian, tegangan senar dawai akan mempengaruhi besar cepat rambat gelombangnya (v), semakin besar tegangan senar dawai maka semakin besar cepat rambat gelombang. Jadi, didapatkan bahwa massa beban berbanding lurus dengan cepat rambat gelombang.

 

4.      Berdasarkan grafik hubungan antara F dan v, hubungan yang terdapat antara kedua besaran adalah berbanding lurus. Dimana semakin besar tegangan senar dawai, maka semakin besar cepat rambat gelombangnya. Begitu pula sebaliknya, semakin kecil tegangan senar dawai, maka semakin kecil cepat rambat gelombangnya. Rumusan atau formula yang sesuai:

5.      Dari tabel data yang diperoleh, hubungan jenis senar dawai dan cepat rambat gelombang adalah berbanding lurus. Dimana semakin panjang jenis senar dawai yang digunakan, maka semakin besar pula cepat rambat gelombangnya. Begitu pula sebaliknya, semakin pendek jenis senar dawai yang digunakan maka semakin kecil pula cepat rambat gelombangnya.

 

6.      Berdasarkan grafik hubungan antara µ dan v, hubungan yang terdapat antara kedua besaran adalah berbanding terbalik. Dimana semakin besar µ, maka semakin kecil cepat rambat gelombangnya. Begitu pula sebaliknya, semakin kecil µ, maka semakin besar cepat rambat gelombangnya. Rumusan atau formula yang sesuai:

7.      Rumus yang didapat setelah rumus nomor 4 dan 6 digabungkan:

X. Kesimpulan dan Saran

    Kesimpulan

Dari percobaan yang telah dilakukan, didapat kesimpulan bahwa:

a.       Hubungan antara massa beban dengan cepat rambat gelombang adalah berbanding lurus. Semakin besar massa beban, maka semakin besar cepat rambat gelombangnya, begitu pula sebaliknya.

b.      Hubungan antara tegangan senar dawai dengan cepat rambat gelombang adalah berbanding lurus. Semakin besar tegangan senar dawai, maka semakin besar cepat rambat gelombangnya, begitu pula sebaliknya.

c.       Hubungan antara panjang jenis senar dawai dengan cepat rambat gelombang berbanding lurus. Semakin panjang jenis senar dawai, maka semakin besar cepat rambat gelombangnya, begitu pula sebaliknya.

d.      Hubungan antara µ dengan cepat rambat gelombang adalah berbanding terbalik. Semakin besar µ, maka semakin kecil cepat rambat gelombangnya, begitu pula sebaliknya.

e.       Cepat rambat gelombang dapat dihitung dengan rumus:

Saran

Dalam praktek percobaan Melde ini, masih terdapat beberapa kesalahan, seperti kesalahan dalam mengukur. Maka dari itu, sebaiknya ketelitian serta konsentrasi dalam pengukuran perlu ditingkatkan agar hasil yang diperoleh menjadi lebih akurat.

 

 

SOAL:

Seutas dawai yang kedua panjangnya terikat memiliki panjang 2 m, massa jenisnya 50 g/cm³ menghasilkan frekuensi nada dasar f₀ = 60 Hz.

a.       a. Hitung gaya tegangan dawai!

b.      b. Berapakah besaran frekuensi dan panjang gelombang pada nada atas pertama?

c.       c. Tentukanlah frekuensi dan panjang gelombang pada dawai untuk nada atas kedua!

PENYELESAIAN:

·           Diketahui:

L = 2 m

ρ = 50 g/cm³ = 50.000 kg/m³ = 5 x 10³

f₀ = 60 Hz

·           Ditanya:

---  S E M A N G AT  B E K E R J A  ---

Gusti Ayu Junietta