Embed Size (px)
Citation preview
LAPORAN PRAKTIKUM
HUKUM MELDE
“Diajukan untuk memenuhi salahsatu tugas matakuliah Eksperimen Fisika Dasar I”
Oleh
Mutiara Mathari
NIM
1100350
Tekanan ruangan sebelum percobaan = 68,54± 0,005 cmHg
Suhu ruangan sebelum percobaan = 26± 0,25 ℃
Tekanan ruangan setelah percobaan = 68,57± 0,005 cmHg
Suhu ruangan setelah percobaan = 26± 0,25 ℃
LABORATORIUM FISIKA DASAR
JURUSAN PENDIDIKAN FISIKA
FAKULTAS PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM
UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA
2012
HukumMeldemempelajaritentangbesaran-besaran yang
mempengaruhicepatrambatgelombang transversal padatali.Melaluipercobaannya,
Meldemenemukanbahwacepatrambatgelombangpadadawaisebandingdenganakargayatega
ngantalidanberbandingterbalikdenganakarmassa per satuanpanjangdawai.
PercobaanMeldedigunakanuntukmenyelidikicepatrambatgelombang transversal
dalamdawai.
Gelombang yang terjadi pada dawai gitar adalah gelombang berdiri
atau gelombang stationer. Jika tegangan dawai gitar diubah
(disetel) dan atau panjang daawi gitar diubah (ditekan pada grip
yang berbeda), maka dawai itu akan menghasilkan nada yang
berbeda pula.
Gelombang berdiri atau gelombang stationer pada dawai terjadi
karena interferensi gelombang datang dan gelombang pantul.
Gelombang berdiri mempunyai amplitudo yang berbeda pada tiap
titik di sepanjang dawai. Amplitudo maksimumm disebut perut, sedangka amplitudo nol atau
tidak ada simpangan disebut simpul. Panjang gelombang berdiri pada dawai dapat diamati dan
dihitung dari panjang dawai, jumlah simpul, dan jumlah pert yang teradi pada dawai itu
Tegangan dawai adalah
F = m.g
F =tegangan dawai (N)
m = massa beban (kg)
g = percepatan gravitasi (9,8 m/s2)
Frekuensi sama dengan frekuensi sumbernya, sedagkan laju geombang pada dawai ditentukan
oleh tegangan dan kerapatan massa linear dawai. Secara matematik laju gelombang pada dawai
dapat dihitung dengan menggunakan persamaan
v = √𝐹
𝜇
dengan F adalah tegangan dawai (N) , 𝜇 adalah massa tiap satu satuan panjang dawai (kg/m) dan
v adalah laju gelombang transversal pada dawaii (m/s)
3. Alat dan Bahan
No. Alat Jumlah
1. Vibrator 1 Set 2. Audio Generator 1 buah
3. Anak timbangan 1buah 4. Katrol meja 1 buah
5. Mistar 1 buah 6. Statif 1 buah
7. Sambungan statip 1 buah 8. Kabel Penghubung 1 buah
9. Piring beban 1 buah
10. Benang 1 buah
4. Prosedur Kerja
Ukur dan catat temperatur udara, tekanan udara dan kelembaban udara di laboratorium sebelum
Anda melakukan praktikum!
Percobaan 1 : Menyelidiki hubungan tegangan dawai dengan panjang gelombang
1. Susunlah alat-alat
2. Hubungkan audio generator dan vibrator dengan sumber tegangan, on kan audio generator dan
vibrator. Atur frekuensi audior generator, tegangan dawai, dan panjang dawai, agar pada dawai
terbentuk gelombang stationer. Dalam keadaan tersebut, catat frekuensi, panjang benang, massa
beban dan jumlah simpul yang terjadi
3. Tambahkan massa beban (maks 20 gram), hitung jumlah simpul yang terjadi. Catat hasilnya!
4. Ulangi langkah 4 sebanyak 5 kali dengan massa yang berbeda-beda!
Percobaan 2 : Menyelidiki hubungan kerapatan linier dengan panjang gelombang
1. Ukur massa persatuan panjang masing-masing benag, catat hasilnya!
2. Ganti benang yang terpasang dengan panjang yang sama kemudian hitung jumlah simpul yang
terjadi, kemudian catat!
3. Susunlah peralatan
4. Hubungkan audio generator dan vibrator dengan sumber tegangan , on kan audio generator dan
vibrator. Atur frekuensi audior generator, tegangan dawai, dan panjang dawai, agar pada dawai
terbentuk gelombang stationer. Dalam keadaan tersebut, catat frekuensi, panjang benang, massa
beban dan jumlah simpul yang terjadi
5. Ulangi langkah 4 dengan mengganti benag hingga diperoleh 5 data yang berbeda!
Percobaan 3 : Menyelidiki hubungan frekuensi dengan panjang gelombang
1. Susunlah peralatan
2. Hubungkan audio generator dan vibrator dengan sumber tegangan , on kan audio generator dan
vibrator. Atur frekuensi audior generator, tegangan dawai, dan panjang dawai, agar pada dawai
terbentuk gelombang stationer. Dalam keadaan tersebut, catat frekuensi, panjang benang, massa
beban dan jumlah simpul yang terjadi
3. Atur frekuensi sehingga diperoleh jumlah simpul yang berbeda dengan mengubah frekuensi!
Ukur dan catat temperatur udara, tekanan udara dan kelembaban udara di laboratorium setelah
Anda melakukan Praktikum
5. Data Pengamatan
Percobaan ke 1 = hubungan antara tegangan dawai dan panjang gelombang
f = 30 Hz
l = 225 cm
𝑚 cawan = 3,13 gr
𝜇 = 0,08
255 = 3,13 x 10-4 gr/cm
Percobaan ke-
Massa beban Banyaknya simpul (buah)
Panjang antar simpul (±0,05 cm)
1 (1 + 3,13 gr) = 4,13 gr
5 58
2 (2 +3,13 gr)= 5,13 gr
4 75
3 (5 + 3,13 gr)= 8,13
3,5 90
4 (9,92 + 3,13 gr) = 13,05
3 110
5 (19,90 + 3,13 gr) = 23,13
3 150
Percobaan ke 2 = hubungan kerapatan massa linier dengan panjang gelombang
Percobaan ke-
Rapat massa Banyaknya simpul (buah)
Panjang antar simpul (±0,05 cm)
1 (Merah) 51013.3 xgr/cm
3 150
2 (Putih) 51063.8 x gr/cm
3 93
3 (Kenur) 41065.1 x gr/cm
4 70
4 (Kuning) 31068.1 x gr/cm
4 65
5 (b.kasur) 41094.4 x gr/cm
7 38
Percobaan ke 3 = hubungan frekuensi dengan panjang gelombang
l = 255 cm mkgx /1094.4 4 mbeban= 19,90 + 3,13 = 23,03 gr
Percobaan ke-
Frekuensi (Hz)
Banyaknya simpul (buah)
Panjang antar simpul (±0,05 cm)
1 20 5 55 2 25 6 45
3 30 7 38
4 35 8 33 5 40 9 28
6. Pengolahan Data
TUGAS AKHIR
Dari data hasil Percobaan I, buatlah grafik hubungan antara kuadrat panjang gelombang terhadap
tegangan dawai 𝜆2 = f (F). Dari grafik yang Anda peroleh, tentukan gradien kurva grafik dan
buatlah kesimpulannya!
Dari data hasil Percobaan II, buatlah grafik hubungan antara kuadrat pajang gelobang terhadap
kerapatan massa linear dawai 𝜆2 = f (1
𝜆). Dari grafik yang Anda peroleh, tentukan gradien kurva
grafik dan buatlah kesimpulannya?
Dari data hasil Percobaan III, buatlah grafik hubungan antara panjang gelombang terhadap
frekensi λ = f (1
𝑓). Dari grafik yang Anda peroleh, tentukan gradien kurva grafik dan buatlah
kesimpulannya?
Dari analisis data Percobaa I,II, dan III dapatkah Anda menghubungkan panjang gelombang
dengan cepat rambat gelombang?Jelaskan
Sebuah gitar standar memiliki enam senar yang masing-masing terhubung dengan sebuah kunci
dan sejumlah grip. Jelaskan kira-kira untuk apa semuanya ini?
Jawab
Percobaan 1: Menentukan hubungan tegangan dawai dengan panjang gelombang
v = f (1)
v =
F (2)
sehinggadidapat :
F
f
F
f 22
F
f 2
2 1 , F2
No massabeban(gr)
massabeban
(kg)
beratbeban
(N)
1/2
(m)
(m) )( 22 m
v
sinusoidal v melde
1 4.13 0.00413 0.040474 0.58 1.16 1.3456 34.8 35.91808
2 5.13 0.00513 0.050274 0.75 1.5 2.25 45 40.03103
3 8.13 0.00813 0.079674 0.9 1.8 3.24 54 50.39453
4 13.05 0.01305 0.12789 1.1 2.2 4.84 66 63.84743
5 23.03 0.02303 0.225694 1.5 3 9 90 84.81743
∑ 289.8 275.0085
Kesesatan = %100sin
xv
vv
melde
usoidalmelde
= %100275
8.289275x
=5.4%
Kebenaran = 100% - 5.4%
= 94.6 %
Grafik 1. Hubungan antara kuadratpanjang gelombang terhadap tegangandawai (excel)
Hubungan antara kuadrat panjang gelombang terhadap tegangan dawai (origin)
y = 39.716x - 0.0272R² = 0.9947
0
2
4
6
8
10
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25
kuad
rat
pan
jan
g ge
lom
ban
g (m
^2)
F (N)
kuadrat panjang gelombang terhadap F
0.05 0.10 0.15 0.20 0.25
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
ku
ad
rat p
an
jan
g g
elo
mb
an
g
F (N)
B
Linear Fit of B
Equation y = a + b*
Adj. R-Square 0.9929
Value Standard Error
B Intercept -0.02716 0.20932
B Slope 39.71597 1.67798
Percobaan 2: Menyelidiki hubungan kerapatan massa linear dengan panjang gelombang
v = f (1)
v =
F (2)
sehinggadidapat :
F
f
F
f 22
F
f 2
2 1 ,
12
no
massatali
(kg)
l tali
(m) µ (kg/m)
1/µ
(m/kg)
1/2
(m)
(m) 2 (m2 )
v
sinusoidal v melde
1 0.00008 2.55 51013.3 x 31875 1.5 3 9 42 34.41003
2 0.00022 2.55 51063.8 x 11590.91 0.93 1.86 3.4596 39 34.00756
3 0.00042 2.55 41065.1 x 6071.429 0.7 1.4 1.96 90 78.84328
4 0.00043 2.55 31068.1 x 5930.233 0.65 1.3 1.69 22.8 19.86664
5 0.00126 2.55 41094.4 x 2023.81 0.38 0.76 0.5776 55.8 47.54429
∑ 249.6 214.6718
Kesesatan = %100sin
xv
vv
melde
usoidalmelde
= %10067.214
6.24967.214x
= 16.3%
Kebenaran = 100% - 16.3%
= 83.7%
Grafik 2.Hubungan antara kuadrat panjang gelombang terhadap kerapatan massa linear
dawai (excel)
Kuadrat panjang gelombang terhadap kerapatan massa linear dawai (origin)
y = 0.0003x + 0.1206R² = 0.9989
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000
ku
ad
rat
pan
jan
g g
elo
mb
an
g
1/rapat massa linear (kg/m)^-1
Kuadrat panjang gelombang terhadap 1/rapat massa
linear
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000
0
2
4
6
8
10
ku
ad
rat p
an
jan
g g
elo
mb
an
g
1/rapat massa linear
B
Linear Fit of B
Equation y = a + b*x
Adj. R-Square 0.99848
Value Standard Error
B Intercept 0.12059 0.08547
B Slope 2.79768E-4 5.45709E-6
Percobaan 3: Menyelidiki hubungan frekuensi dengan panjang gelombang
v = f
f
v ,
f
1
f (Hz) 1/f (Hz )1 1/2 (m) (m)
v
sinusoidal
v melde
20 0.05 0.55 1.1 22 21.371983
25 0.04 0.45 0.9 22.5 21.371983
30 0.033333333 0.38 0.76 22.8 21.371983
35 0.028571429 0.33 0.66 23.1 21.371983
40 0.025 0.28 0.56 22.4 21.371983
∑ 112.8 106.86
Kesesatan = %100sin
xv
vv
melde
usoidalmelde
= %10067.214
6.24967.214x
= 5.5%
Kebenaran = 100% - 5.5%
= 94.5%
Grafik 3.Hubungan antara panjang gelombang terhadap frekuensi (excel)
Hubungan antara panjang gelombang terhadap frekuensi (origin)
0.025 0.030 0.035 0.040 0.045 0.050
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
pa
nja
ng
ge
lom
ba
ng
1/f
B
Linear Fit of B
Equation y = a + b*x
Adj. R-Square 0.99666
Value Standard Error
B Intercept 0.04281 0.02246
B Slope 21.2881 0.61568
Fungsi kunci dan grip pada gitar
Fungsi kunci yaitu untuk mengatur tinggi/rendahnya tegangan pada dawai gitar saat
penyetelan alat sehingga akan menghasilkan nada yang berbeda. Semakin tinggi tegangan
dawai maka akan menghasilkan nada yang tinggi pula, sebaliknya, semakin rendah tegangan
dawai maka akan menghasilkan nada yang rendah pula.
Fungsi grip pada gitar yaitu menghasikan nada yang berbeda pada setiap dawai yang
diberi gaya (tekanan). Bila kita memberikn gaya (menekan) pada dawai tersebut mendekati lubang suara yang berfungsi untuk memperkuat output suara dari sebuah gitar agar cukup keras
untuk dapat didengar,maka nada yang dihasilkan akan semakin tinggi, begitupun sebaliknya, bila kita memberikan gaya (menekan) dawai tersebut menjauhi lubang suara, maka nada yang dihasilkan akan semakin rendah.
y = 21.288x + 0.0428R² = 0.9975
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06
pan
jan
g ge
lom
ban
g
1/f
panjang gelombang terhadap 1/f
A. Analisis Data
Dari data percobaan 1, didapatkan grafik hubungan antara kuadrat panjang gelombang terhadap
tegangan dawai.Pada grafik tersebut didapat persamaan garis y = 39,71x – 0,027. Maka gradien
tersebut adalah 39,71. Dari grafik tersebut terlihat saat tegangan dawai semakin besar, semakin
besar pula jarak antar dua simpul yang terjadi.Hal ini sesuai dengan teori yang ada, bahwa kuadrat
panjang gelombang berbanding lurus dengan tegangan dawai/tali. (Tugas nomor 1)
Dari data percobaan 2, didapatkan grafik hubungan antara kuadrat panjang gelombang terhadap
rapat massa linear dawai. Pada grafik tersebut didapat persamaan garis y = 0,0003x+0,1026. Maka
gradient tersebut adalah0,0003.Dari grafik tersebut, terlihat bahwa hubungan antara kuadrat
panjang gelombang terhadap kerapatan massa linear dawai berbanding lurus. Hal ini sesuai dengan
teori yang ada.(Tugas nomor 2)
Dari data percobaan 3, didapatkan grafik hubungan antara panjang gelombang terhadap
frekuensi.Pada grafik tersebut didapat persamaan garis y = 21,28x+0,042. Maka gradient tersebut
adalah 21,28.(Tugas nomor 3)
Dari analisis data percobaan 1, 2, dan 3, panjang gelombang dengan cepat rambat gelombang
tranversal pada dawai dapat dinyatakan secara matematis:
fv
Semakin besar panjang gelombangnya, semakin besar pula cepat rambat gelombang pada
dawai.Dapat pula dikatakan, semakin besar frekuensi yang dihasilkan, maka semakin besar pula cepat
rambat gelombang pada dawai dan panjang gelombang yang terjadi akan lebih kecil. (Tugas nomor 5).
Hukum melde ini bias diterapkan salah satunya pada gitar.Gitar standar memiliki enam senar
yang masing-masing terhubung dengan sebuah kunci dan sejumlah grip. Fungsi kunci pada gitar
berfungsi untuk mengatur tegangan dawai gitar.Sejumlah grip berfungsi untuk menghasilkan warna
bunyi dengan menghasilkan amplitudo yang berbeda-beda pula. (Tugas nomor 6).
Dalam percobaan melde ini, kesesatan diperoleh dengan membandingkan antara selisih kedua
total cepat rambat (total cepat rambat sinusoidal dan total cepat rambat melde) dengan total cepat
rambat melde,lalu dikalikan 100%. Pada percobaan 1, diperoleh persentase kebenaran 94.6% dan
persentase kesalahan5.4%. Pada percobaan ke 2, diperoleh persentase kebenaran 83.7% dan
persentase kesalahan 16.3%. Pada percobaan ke 3, diperoleh persentase kebenaran 94.5% dan
persentase kesalahan 5.5%.
Terdapatnya kesesatan pada percobaan ini, disebabkan oleh beberapa faktor, yaitu :
a. Kesalahan sistematik : kesalahan instrumental : diantaranya : kesalahan kalibrasi, waktu dan
umur pakai alat ukur, paralaks.
b.Kesalahan acak : kesalahan tidak disengaja : getaran-getaran disekitar atau ditempat
pengukuran
B. Kesimpulan
Dari grafik percobaan 1, didapatkan hubungan antara kuadrat panjang gelombang terhadap
tegangan dawai. Berdasarkan grafik yang didapat, maka percobaan 1 sesuai dengan teori yang ada,
bahwa kuadrat panjang gelombang terhadap tegangan dawai berbanding lurus.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.
Dari grafik percobaan 2, didapatkan hubungan antara kuadrat panjang gelombang terhadap
tegangan dawai. 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 semakinkecil.
Dari percobaan ke 3, dapat disimpulkan, semakin besar frekuensi yang dihasilkan, maka
panjang gelombang yang terjadi akan semakin kecil.
DAFTAR PUSTAKA
Modul Eksperimen Fisika Dasar I, Semester Genap 2011/2012. Laboratorium Fisika Dasar Jurusan
Pendidikan Fisika FPMIPA UPI
http://nenysmadda.ucoz.org/news/hukum_melde/2010-08-10-5
LAMPIRAN
