LAPORAN PRAKTIKUM
GELOMBANG DAN OPTIK (GO-5)
CEPAT RAMBAT BUNYI DI UDARA
 |
Disusun oleh :
KELOMPOK I
1. Indrawati
(13030654041)
2. Asti
Muninggar (13030654046)
3. Mayang
Indrawati
(13030654051)
4. Mochamad
Riduwan (13030654055)
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU
PENGETAHUAN ALAM
PRODI PENDIDIKAN IPA
2015
CEPAT RAMBAT BUNYI DIUDARA
ABSTRAK
Percobaan
GO-5 yang telah dilaksanakan pada hari Kamis, 26 November 2015 di Laboratorium
IPA UNESA ini bertujuan untuk Menetukan cepat rambat
bunyi di udara dengan menggunakan resonansi bunyi pada pipa terbuka dan
tertutup. Adapun metode yang kami gunakan
adalah Memasang aplikasi Pro Audio Tone Generator pada
handphone sebagai sumber bunyi. Menghubungkan handphone dengan aplikasi Pro
Audio Tone Generator dengan speaker. Meletakkan speaker pada salah
satu ujung pipa (terbuka dan tertutup). Meletakkan ujung pipa lainnya didekat
telinga. Mengatur frekuensi pada aplikasi Pro Audio Tone Generator sampai
terjadi resonansi. Mengukur diameter dan panjang pipa (terbuka dan tertutup). Mentukan
panjang gelombang bunyi. Menentukan cepat rambat gelombang bunyi di udara. Mengulang
langkah diatas sebanyak 3x percobaan pada pipa (terbuka dan tertutup). Hasil
percobaan secara keseluruhan diperoleh cepat rambat bunyi di udara
sebesar 333,96 m/s dengan taraf ketidakpastian sebesar 10,39% dan taraf
ketelitian sebesar 89,61%. Ketidaktepatan hasil percobaan dipengaruhi oleh
kesalahan praktikan pada saat proses pendengaran. Adanya pencemaran suara di
ruangan juga mempegaruhi ketidaktelitian hasil yang diperoleh dalam percobaan
ini.
Kata Kunci: Pro Audio Tone Generator,pipa terbuka dan
pipa tertutup
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Bunyi adalah peristiwa yang
ditimbulkan oleh getaran benda yang merambat melalui medium dengan kecepatan
tertentu (Anonim: 2015). Terjadinya bunyi tersebut sampai kita dengar di
telinga kita juga dipengaruhi oleh adanya cepat rambat bunyi. Cepat rambat bunyi
ialah jarak yang ditempuh oleh gelombang bunyi setiap satu satuan waktu (Anonim: 2014).
Salah
satu medium untuk perambatan bunyi adalah udara. Dalam kehidupan sehari-hari
kita sering mendengarkan bunyi misalnya saat kita berbicara atau mendengar dari
benda apapun yang dapat menghasilkan bunyi. Salah satu sumber bunyi yaitu
alat-alat musik seperti pipa organa. Jika pipa organa ditiup, maka
udara-udara dalam pipa akan bergetar sehingga menghasilkan bunyi. Kolom udara
dapat beresonansi, artinya dapat bergetar.
Ada
dua jenis pipa organa, yaitu pipa organa terbuka dan tertutup. Pipa
organaterbuka berarti kedua ujungnya terbuka dan pipa organa
tertutup berarti salah satu ujungnya tertutup dan ujung lain
terbuka (Anonim, 2015). Saat merambat, bunyi mempunyai cepat rambat bunyi.
Cepat rambat bunyi berbeda-beda berdasarkan mediumnya. Nilai cepat rambat bunyi dalam kehidupan sehari-hari sering dituliskan
konstan yaitu 330 m/..
Untuk mengetahui
cepat rambat bunyi di udara, maka kami melakukan percobaan pada dua jenis pipa
organa, yaitu pipa organa terbuka dan tertutup dengan melihat frekuensi yang
terjadi saat bunyi di keluarkan melalui pipa organa. Percobaan juga dilakukan
pada dua diameter pipa yang berbeda. Sehingga dapat diketahui nilai cepat
rambat bunyi di udara. Judul percobaan kami adalah “Cepat Rambat Bunyi di
Udara”.
B. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang diatas,
dapat diperoleh rumusan masalah sebagai berikut: “Bagaimana
pengaruh resonansi bunyi pada pipa terbuka dan tertutup terhadap cepat rambat bunyi
di udara ?”
C. Tujuan
Berdasarkan rumusan masalah
tersebut, dapat diketahui tujuan pada percobaan ini adalah sebagai berikut: “Menetukan cepat rambat bunyi di udara dengan menggunakan resonansi
bunyi pada pipa terbuka dan tertutup.”
D.
Hipotesis
Cepat rambat bunyi yang dihasilkan pada
pipa terbuka maupun pipa tertutup pada setiap percobaan kons
BAB II
KAJIAN TEORI
A.
Gelombang
Gelombang merupakan suatu getaran (gangguan) yang
merambat. Sedangkan getaran itu sendiri merupakan gerakan bolak-balik dalam
suatu interval waktu tertentu. Gelombang berbeda dengan materi. Selama
perambatannya (selama menjalar), gelombang hanya memindahkan energi, sementara
materi selama berpindah selalu memindahkan massa dan energinya.
Berdasarkan medium rambatnya, gelombang terbagi atas
gelombang mekanis dan gelombang elektromagnetik. Gelombang elektromagnetik
merupakan gelombang yang dapat merambat baik melalui medum maupun tanpa medium.
Sedangkan gelombang mekanis ialah gelombang yang hanya dapat merambat melalui
medium. Gelombang mekanis biasanya merambat melalui media elastis, seperti gas,
zat padat, ataupun zat cair. Media elastis ialah suatu medium yang dapat
mengalami deformasi.
Sedangkan berdasarkan arah getar dan arah rambatnya
gelombang diklasifikasikan menjadi dua, yaitu gelombang transversal dan
longitudinal. Gelombang tranversal merupakan gelombang yang arah getarnya tegak
lurus terhadap arah rambatnya. Satu gelombang terdiri dari satu bukit dan satu
lembah. Sedangkan gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah getarnya
searah dengan rambatannya. Contoh gelombang mekanik dan gelombang longitudinal
adalah gelombang bunyi.
B.
Bunyi
Bunyi adalah peristiwa yang ditimbulkan oleh getaran
benda yang merambat melalui medium dengan kecepatan tertentu. Gelombang bunyi
terdiri dari molekul-molekul udara yang bergetar merambat ke segala arah. Tiap saat, molekul-molekul itu
berdesakan di beberapa tempat, sehingga menghasilkan wilayah tekanan tinggi,
tapi di tempat lain meregang, sehingga menghasilkan wilayah tekanan rendah.
Gelombang bertekanan tinggi dan rendah secara bergantian bergerak di udara,
menyebar dari sumber bunyi. Gelombang bunyi ini menghantarkan bunyi ke telinga
manusia. Bunyi/ suara dapat terdengar karena adanya getaran yang menjalar ke
telinga pendengar. Getaran yang menjalar ini menyebabkan perubahan tekanan pada
selaput pendengaran manusia akibat dari penjalaran gelombang mekanik. Saat
sampai di selaput gendang telinga, getaran ini diubah menjadi denyut listrik
yang akan dilaporkan ke otak melalui urat syaraf pendengaran.
Terdapat 3 aspek terjadinya bunyi, yaitu adanya sumber
bunyi, medium yang merambatkan bunyi dan adanya penerima yang berada di alam
jangkauan sumber bunyi (Hardiwiyono, 2012).
1.
Sumber Bunyi
Sumber bunyi merupakan benda-benda yang bergetar dan
menghasilkan suara merambat melalui medium atau zat perantara hingga dapat
terdengar. Sumber bunyi berhubungan erat dengan frekuensi bunyi. Frekuensi
bunyi adalah banyaknya gelombang bunyi setiap detik. Semakin besar frekuensi
gelombang bunyi, berarti, semakin banyak pula pola rapatan dan renggangan
sehingga bunyinya akan terdengar semakin nyaring (nadanya lebih tinggi).
Berdasarkan frekuensinya, bunyi dapat digolongkan menjadi tiga :
a.
Infrasonik : bunyi yang frekuensinya di bawah 20
Hz
b.
Audiosonik : bunyi yang frekuensinya antara 20-20.000 Hz
c.
Ultrasonik : bunyi yang frekuensinya di atas
20.000 Hz
2.
Pendengar
Pendengar merupakan objek yang dikenai oleh gelombang
suara (gelombang bunyi). Suara yang di hasilkan elemen tersebut bergetar ke
depan dan merenggangkan udara sewaktu bergerak ke belakang. Udara kemudian
mentransmisikan gangguan-gangguan yang ke luar dari sumber tersebut sebagai
gelombang. Sewaktu memasuki telinga, gelombang-gelombang ini menimbulkan
sensasi bunyi.
3.
Medium
Perambatan Bunyi
Gelombang-gelombang bunyi, jika tidak dirintangi, akan
menyebar di dalam semua arah dari sebuah sumber (gelombang bunyi bersifat tiga
dimensi), tapi agar lebih sederhana akan dibahas penjalaran dalam satu dimensi
saja. Cepat rambat bunyi berbeda-beda untuk setiap material, yang menjadi
medium perambatan gelombang. Di udara yang bersuhu 0oC dan
bertekanan 1 atm, bunyi merambat dengan kecepatan 331 m/s.
Tabel 2.1 Laju bunyi
diberbagai materi, pada suhu 20 oC dan tekanan 1 atm.
|
Materi
|
Laju (m/s)
|
|
Udara 0oC
|
331
|
|
Udara
|
340
|
|
Hielium
|
1005
|
|
Hidrogen
|
1300
|
|
Air
|
1440
|
|
Air Laut
|
1560
|
|
Besi dan Baja
|
5000
|
|
Kaca
|
4500
|
|
Alumunium
|
5100
|
|
Kayu Keras
|
4000
|
(Giancoli, 2001:408)
C. Cepat
Rambat Gelombang Bunyi di Udara
Bunyi mempunyai cepat rambat yang terbatas. Bunyi
memerlukan waktu untuk berpindah. Cepat rambat bunyi sebenarnya tidak terlampau
besar. Cepat rambat bunyi jauh lebih kecil dibadingkan dengan cepat rambat
cahaya. Karena bunyi termasuk gelombang, cepat rambat bunyi juga memenuhi
persamaan cepat rambat gelombang.
Gelombang bunyi merambat dalam
bentuk rapatan dan renggangan sehingga bunyi dapat merambat melalui zat padat,
zat cair, dan zat gas. Bunyi tidak dapat merambat melalui vakum. Bukti nyatanya
yaitu pada para astronot di bulan karena bulan tidak memiliki atmosfer seperti
di bumi. Sehingga tidak dapat saling berbicara secara langsung walaupun jarak
mereka sangat dekat. Untuk berkomunikasi, mereka menggunakan alat komunikasi
melalui gelombang radio. Dimana gelombang radio termasuk dalam spectrum
gelombang electron magnetic.
Pada suhu udara 15 derajat
celsius bunyi dapat merambat di udara bebas pada kecepatan 340 meter perdetik.
Rumus cepat rambat bunyi adalah :
V = S/t
Keterangannya :
V = cepat rambat bunyi (m/s)
S = jarak tempuh (m)
t = waktu tempuh (s)
Suhu udara yang lebih panas atau lebih dingin mempengaruhi
kecepatan bunyi di udara. Semakin rendah suhu udara maka cepat rambat bunyi
semakin cepat karena partikel udara lebih banyak. Misalnya : pada bunyi arloji
yang terdengar lebih keras kalau menggunakaan kayu dibadingkan tanpa
menggunakan kayu. Bunyi tidak dapat terdengar pada ruang hampa udara karena bunyi
membutuhkan zat perantara untuk menghantarkan bunyi baik zat padat, cair maupun
gas.
Bunyi yang merambat melalui suatu medium dapat mengalami
pemantulan, pembiasan, interferensi, dan difraksi. Peristiwa tersebut
mambuktikan bahwa bunyi merambat sebagai gelombang.
Bunyi termasuk gelombang mekanik. Akibatnya bunyi hanya dapat
merambat melalui medium seperti : zat padat, cair, dan gas. Bunyi tidak dapat
merambat melalui medium ruang hampa udara (vakum). Secara umum, cepat rambat
bunyi terbesar dalam zat padat, kemudian dalam rata-rata zat cair, dan terkecil
dalam gas.
Dalam medium udara,
bunyi mempunyai sifat khusus, antara lain :
a.
Cepat rambat bunyi
tidak tergatung pada tekanan udara, artinya jika terjadi perubahan
tekanan udara, sepat rambat bunyi tidak akan berubah.
b.
Cepat rambat bunyi
bergantung pada suhu. Makin tinggi suhu udara, makin besar cepat rambat bunyi
(Afriza, 2011).
D. Resonansi
Bunyi Pada Pipa Organa
Salah satu sifat bunyi adalah dapat bersonansi. Resonansi
adalah ikut bergetarnya molekul udara dalam kolom udara akibat getaran benda,
dalam beberapa alat musik akan menimbulkan efek bunyi yang merdu. Peristiwa
resonansi dapat terjadi pada pipa organa. Jika sumber bunyi gitar adalah
getaran senarnya, maka sumber bunyi pipa organa adalah kolom udara.
Pipa organa adalah sebuah elemen penghasil suara.
Pipa tersebut akan beresonansi (mengeluarkan suara) pada nada tertentu ketika
ada aliran udara yang ditiupkan pada tekanan tertentu. Pipa organa
dibedakan menjadi dua yaitu : (1) pipa organa terbuka dan (2) pipa organa
tertutup.
1.
Pipa Organa Terbuka
Pipa organa terbuka adalah sebuah kolom udara yang kedua
ujung penampangnya terbuka. Jika pipa organa ditiup, maka udara-udara dalam
pipa akan bergetar sehingga menghasilkan bunyi. Gelombang yang terjadi merupakan
gelombang longitudinal. Kolom udara dapat beresonansi, artinya dapat
bergetar.
Jika pipa organa ditiup, maka udara-udara dalam pipa
akan bergetar sehingga menghasilkan bunyi. Gelombang yang terjadi merupakan
gelombang longitudinal. Kolom udara dapat beresonansi, artinya dapat
bergetar. Kenyataan ini digunakan pada alat musik yang dinamakan Organa, baik organa dengan pipa
tertutup maupun pipa terbuka. Pola gelombang untuk nada dasar ditunjukkan
pada Gambar 3.1 . Panjang kolom udara (pipa) sama dengan ½ (jarak antara perut
berdekatan).
Gambar:3.1. Organa Terbuka
Dengan demikian L =
atau
λ1= 2L
atau
λ1= 2L
Dan frekuensi nada dasar adalah
f1 = 
(3.2)
(3.2)
Pada
resonansi berikutnya dengan panjang gelombang λ2 disebut nada atas pertama, ditunjukkan pada Gambar 3.1b. Ini
terjadi dengan menyisipkan sebuah simpul, sehingga terjai 3 perut dan 2 simpul.
Panjang pipa sama dengan λ2. Dengan
demikian, L = λ2 atau
λ2 = L
Dan frekuensi nada atas kesatu ini adalah
f2 =
(3.3)
Tampaknya
persamaan frekuensi untuk pipa organa terbuka sama dengan persamaan frekuensi
untuk tali yang terikat kedua ujungnya. Oleh karena itu, persamaan umum
frekuensi alami atau frekuensi resonansi pipa organa harus sama dengan
persamaan umum untuk tali yang terikat kedua ujungnya, yaitu
............................(3.4)
Dengan v = cepat rambat bunyi dalam kolom udara dan n = 1, 2, 3, . . . . Jadi, pada
pipa organa terbuka semua
harmonik (ganjil dan genap)
muncul, dan frekuensi harmonik merupakan kelipatan bulat dari harmonik
kesatunya. Flute dan rekorder adalah contoh instrumen
yang berprilaku seperti pipa organa terbuka dengan semua harmonik muncul.
2.
Pipa
Organa Tertutup
Pipa organa tetutup adalah sebuah kolom udara yang salah
satu ujungnya tertutup dan ujung yang lain terbuka. Pada ujung pipa tertutup,
udara tidak bebas bergerak, sehingga pada ujung pipa selalu terjadi simpul.
Jika
ujung pipa organa tertutup, maka pipa organa itu disebut pipa organa tertutup. Pada
ujung pipa tertutup, udara tidak bebas bergerak, sehingga pada ujung pipa
selalu terjadi simpul. Tiga keadaan resonansi di dalam pipa organa tertutup
ditunjukkan pada Gambar 3.5.
Gambar 3.5. Organa
Tertutup
Pola
gelombang untuk nada dasar ditunjukkan pada gambar 3.5a, yaitu
terjadi 1 perut dan 1 simpul. Panjang pipa sama dengan ¼ (jarak antara simpul
dan perut berdekatan). Dengan demikian, 
atau
λ1 = 4L, dan frekuensi nada dasar adalah
atau
λ1 = 4L, dan frekuensi nada dasar adalah
................(3.6)
Pola
resonansi berikutnya dengan panjang gelombang λ3 disebut nada atas pertama, ditunjukkan
pada gambar 3.5b. Ini terjadi dengan menyisipkan sebuah simpul, sehingga
terjadi 2 perut dan 2 simpul. Panjang simpul sama dengan 
. Dengan demikian, 
atau 
, dan frekuensi nada atas kesatu
ini adalah
. Dengan demikian, atau , dan frekuensi nada atas kesatu
ini adalah
..............(3.7)
Perhatikan
bahwa frekuensi ini sama dengan tiga
kali frekuensi nada dasar.
Selanjutnya akan Anda peroleh bahwa frekuensi nada atas kedua, yang getarannya
seperti ditunjukkan pada Gambar 3.5c adalah
(3.8)
Tampak
bahwa pada kasus pipa organa tertutup hanya harmonik-harmonik ganjil yang
muncul. Harmonik kesatu, f1, harmonik ketiga f3 = 3f1, harmonik
kelima f5 = 5f1, dan
seterusnya. Secara umum, frekuensi-frekuensi alami pipa organa tertutup ini
dinyatakan oleh :
...............(3.9)
Alat
musik yang termasuk keluarga klarinet merupakan contoh pipa organa tertutup
dengan harmonik ganjil untuk nada-nada rendah.
E. Faktor-faktor yang
mempengaruhi cepat rambat bunyi.
Ada faktor-faktor yang mempengaruhi cepat
rambat bunyi diantaraya :
a.
Kerapatan partikel medium yang dilalui bunyi. Semakin rapat
susunan partikel medium maka semakin cepat bunyi merambat, sehingga bunyi merambat
paling cepat pada zat padat.
b.
Suhu mediumnya, dimana semakin panas suhu medium yang dilalui maka
semakin cepat bunyi merambat. Hubungan ini dapat dirumuskan kedalam persamaan
matematis yaitu :
V = V0 + 0,6 t
dimana V0 adalah cepat rambat pada suhu nol derajat dan t adalah suhu medium.
BAB
III
METODE
PERCOBAAN
A.
Jenis
Praktikum
Jenis praktikum yang
digunakan ialah eksperimen. Hal ini dikarenakan pada kegiatan praktikum
melakukan proses manipulasi jenis dan panjang pipa.
B.
Waktu
dan Tempat
1.
Waktu
Praktikum dilaksanakan pada hari Kamis,
26 November 2015 pukul 09.40 WIB – selesai.
2.
Tempat
Praktikum ini dilaksanakan di
laboratorium Prodi Pendidikan IPA Universitas Negeri Surabaya.
C. Alat dan Bahan
1. Handphone
dengan aplikasi Pro Audio Tone Generator 1 buah
2. Speaker 1
buah
3. Pipa
terbuka (kecil dan besar) 2
buah
4. Pipa
terutup (Gelas ukur besar dan kecil) 2
buah
D. Variabel
1. Variabel Manipulasi : Jenis pipa (terbuka dan tertutup)
Definisi Operasional :
Pada percobaan ini jenis pipa dibuat sama yaitu pipa terbuka dan pipa tertutup.
Pipa organa merupakan semua pipa yang dalamnya
berongga, terdapat dua jenis yaitu pipa organa terbuka berarti
kedua ujungnya terbuka dan pipa organa tertutup berarti
salah satu ujungnya tertutup dan ujung lain terbuka.
2. Variabel Respon :
Panjang gelombang, frekuensi, cepat rambat bunyi di udara.
Definisi Operasional :
Pada percobaan ini akan diperoleh panjang gelombang dan frekuensi maka dari dua
hal tersebut diperoleh cepat rambat gelombang. Cepat
rambat bunyi diudara adalah jarak yang ditempuh oleh gelombang bunyi setiap
satu satuan waktu pada medium udara.
3. Variabel Kontrol :
panjang pipa, sumber bunyi
Definisi Operasional : Panjang pipa terbuka dan tertutup pada percobaan ini
ialah cm. Handphone dengan aplikasi Pro
Audio Tone Generator merupakan
sumber bunyi yang yang dapat diubah frekuensinya hingga bisa mengalami
resonansi
E.
Langkah Kerja :
1. Memasang aplikasi Pro
Audio Tone Generator pada handphone sebagai sumber bunyi.
2. Menghubungkan handphone
dengan aplikasi Pro Audio Tone Generator dengan speaker.
3. Meletakkan speaker pada salah
satu ujung pipa (terbuka dan tertutup).
4. Meletakkan ujung pipa lainnya
didekat telinga.
5. Mengatur frekuensi pada
aplikasi Pro Audio Tone Generator sampai terjadi resonansi.
6. Mengukur diameter dan panjang
pipa (terbuka dan tertutup).
7. Mentukan panjang gelombang
bunyi.
8. Menentukan cepat rambat
gelombang bunyi di udara.
9. Mengulang poin 1-8 sebanyak
3x percobaan pada pipa (terbuka dan tertutup).
F. Alur Percobaan
 |
||||||
|
||||||
 |
||||||
|
||||||
BAB IV
DATA DAN ANALISIS
A.
Data
Dari percobaan kami tentang cepat rambat bunyi di udara didapatkan
data sebagai berikut:
Tabel 4.1 Hasil Percobaan Cepat Rambat
Bunyi di Udara
|
Jenis
Pipa
|
(d ±
0,05) cm
|
(L ±
0,1) cm
|
f (Hz)
|
λ (m)
|
v (m/s)
|
v (m/s)
Rata-rata
|
|
Terbuka
|
4,50
|
130,0
|
124,2
|
260
|
322,92
|
343,89
|
|
136,1
|
353,86
|
|||||
|
136,5
|
354,90
|
|||||
|
2,79
|
50,0
|
360,8
|
100
|
360,80
|
347,73
|
|
|
340,9
|
340,90
|
|||||
|
341,5
|
341,50
|
|||||
|
Tertutup
|
4,14
|
28,5
|
282,9
|
114
|
322,51
|
312,70
|
|
272,1
|
310,20
|
|||||
|
267,9
|
305,40
|
|||||
|
2,81
|
23,0
|
367,4
|
92
|
338,00
|
331,53
|
|
|
364,5
|
335,34
|
|||||
|
349,2
|
321,26
|
Keterangan:
Suhu ruangan 260C
Rata-rata cepat rampat bunyi udara yang
didapat: 333,96 m/s
Cepat rampat udara menurut teori: 340 m/s
B.
ANALISIS
Dari data diatas dapat kami analisis bahwa dengan diameter pipa
terbuka sebesar 4,50 cm dan 2,79 cm, panjangnya 130,0 cm dan 50,0 cm, pipa tertutup dengan diameter 4,14 cm dan
2,81 cm, panjangnya 28,5 cm dan 23,0 cm didapatkan rata-rata cepat rambat bunyi
di udara 333,96 m/s sementara rambat bunyi di udara secara teori yaitu 343 m/s.
Percobaan dengan menggunakan pipa terbuka berdiameter 4,50 cm dan
panjang pipa 130,0 cm diperoleh cepat rambat bunyi dari perhitungan v = f x λ
secara berturut-turut sebesar 322,92 m/s, 353,86
m/s, 354,90 m/s. Sehingga rata-rata cepat rambat bunyi pada pipa terbuka dengan
diameter 4,50 cm sebesar 343,89m/s dengan taraf ketidakpastian sebesar 6,4% dan
taraf ketelitian sebesar 93,7%.
Percobaan dengan menggunakan pipa terbuka berdiameter 2,79 cm dan
panjang 50,0 cm diperoleh cepat rambat bunyi dari perhitungan v = f x λ secara
berturut-turut sebesar 360,80 m/s, 340,90 m/s, 341,50 m/s. Sehingga rata-rata
cepat rambat bunyi pada pipa terbuka dengan diameter 2,79 cm sebesar 347,73 m/s dengan taraf ketidakpastian
sebesar 7,3% dan taraf ketelitian sebesar 92,7%.
Percobaan dengan menggunakan pipa tertutup berdiameter 4,14 cm dan
panjang 28,5 cm diperoleh cepat rambat bunyi dari perhitungan v = f x λ secara
berturut-turut sebesar 322,51 m/s, 310,20 m/s, 305,40
m/s. Sehingga rata-rata cepat rambat bunyi pada pipa terbuka dengan diameter 4,14
cm sebesar 312,70
m/s dengan taraf ketidakpastian sebesar 9,9% dan taraf ketelitian sebesar 95,1%.
Percobaan dengan menggunakan pipa tertutup berdiameter 2,81cm dan
panjang 23,0 cm diperoleh cepat rambat bunyi dari perhitungan v = f x λ secara
berturut-turut sebesar 338,00 m/s, 335,34
m/s, 321,26 m/s. Sehingga
rata-rata cepat rambat bunyi pada pipa terbuka dengan diameter 2,81 cm sebesar 331,53
m/s dengan taraf ketidakpastian sebesar 4,9% dan taraf ketelitian sebesar
95,1%.
Kemudian untuk jenis pipa yang berbeda yaitu pipa terbuka dan tertutup
diperoleh rata-rata cepat rambat bunyi pada pipa terbuka sebesar 345,65 m/s
dengan taraf ketidakpastian sebesar 27% dan taraf ketelitian sebesar 73%
sedangkan rata-rata cepat rambat bunyi pada pipa tertutup sebesar 322,11 m/s
dengan taraf ketidakpastian sebesar 17% dan taraf ketelitian sebesar 83%.
Selain itu analisis untuk frekuensinya yaitu untuk kedua pipa (pipa
tertutup dan terbuka) berbanding terbalik dengan diameter dan juga panjang
pipa. Semakin besar diameter dan panjang pipa maka, semakin kecil frekuensinya.
PEMBAHASAN
Resonansi ialah ikut bergetarnya benda lain karena pengaruh benda yang
bergetar. Pada panjang tabung (pipa) tertentu dapat terjadi resonansi gelombang
suara. Peristiwa resonansi terjadi sesuai dengan getaran pada pipa organa. Pada
pipa tertutup, resonansi pertama akan terjadi jika panjang kolom udara adalah ¼
λ, sedangkan pada pipa terbuka adalah ½ λ. Berdasarkan teori,
selain panjang gelombang, cepat rambat bunyi pada pipa tertutup maupun terbuka
dipengaruhi diameter pipa. Posisi simpul terbuka dekat unjung tabung yang
terbuka bergantung pada diameter tabung. Sehingga semakin besar diameter pipa maka cepat rambat bunyi di udara
juga semakin besar (berbanding lurus).
Dari analisis yang telah dilakukan, percobaan kami menunjukkan kesesuaian
dengan teori pada pipa terbuka maupun pipa tertutup karena pada pipa
terbuka dengan diameter lebih besar (4,50 cm) cepat rambat bunyi yang didapat
lebih besar daripada pipa terbuka berdiameter kecil (2,79 cm), sedangkan pada
pipa tertutup dengan diameter lebih besar (4,14 cm) cepat rambat bunyinya lebih
besar daripada pipa tertutup berdiameter kecil (2,81 cm). Terbukti dari nilai rata-rata cepat rambat bunyi pada pipa terbuka dengan diameter 4,50 cm sebesar 343,89 m/s dengan taraf ketidakpastian sebesar 6,4% dan
taraf ketelitian sebesar 93,6% dan rata-rata cepat rambat bunyi pada pipa
terbuka dengan diameter 2,79 cm sebesar 347,73 m/s dengan taraf ketidakpastian
sebesar 7,3% dan taraf ketelitian sebesar 92,7%. Sedangkan rata-ratacepat
rambat bunyi pada pipa tertutup dengan diameter 4,14 cm sebesar 312,70 m/s
dengan taraf ketidakpastian sebesar 4,9% dan taraf ketelitian sebesar 95,1% dan
rata-rata cepat rambat bunyi pada pipa tertutup dengan diameter 2,81 cm sebesar
331,53 m/s dengan taraf ketidakpastian sebesar 4,9% dan taraf ketelitian
sebesar 95,1%.
Kemudian percobaan yang telah dilakukan pada
pipa tertutup frekuensinya lebih besar daripada pipa terbuka tetapi cepat
rambatnya lebih kecil. Hal tersebut terjadi karena selalu ada simpangan simpul
tertutup di ujung tertutup (karena udara tidak bebas untuk bergerak) dan simpul
terbuka di ujung terbuka (di mana udara dapat bergerak bebas). Hal ini terbukti
dari hasil praktikum kami yaitu cepat rambat bunyi pada pipa tertutup lebih
kecil daripada pipa terbuka dengan rata-rata cepat rambat bunyi pada pipa terbuka sebesar 345,65 m/s
dengan taraf ketidakpastian sebesar 27% dan taraf ketelitian sebesar 73%
sedangkan rata-rata cepat rambat bunyi pada pipa tertutup sebesar 322,11 m/s
dengan taraf ketidakpastian sebesar 17% dan taraf ketelitian sebesar 83%. Jadi percobaan
yang telah dilakukan sudah sesuai dengan teori.
Selanjutnya, teori yang menyatakan bahwa cepat rambat bunyi
berbeda-beda untuk setiap material yang menjadi medium perambatan gelombang telah
berhasil dibuktikan melalui praktikum ini. Pada udara, cepat rambat bunyi
sangat bergantung pada temperatur. Di udara yang bersuhu 0oC
dan bertekanan 1 atm, bunyi merambat dengan cepat rambat bunyi 331 m/s
(Giancoli, 2012). Berdasarkan teori, cepat rambat bunyi di udara meningkat
sebesar 0,60 m/s untuk setiap kenaikan temperatur 10C. v
= (331+0,60T) m/s (Rumus Miller) dimana T merupakan
temperature dalam0C.
Jika T dalam praktikum kami yaitu sebesar (T= 260C) maka
cepat rambat bunyi di udara dengan suhu 26oC yaitu, v = 3310+0,6
(26) = 346,6 m/s maka, hasil praktikum kami terkait cepat rambat bunyi di udara
tidak mendapatkan angka yang sama persis (ada yang mendekati angka tersebut dan
ada juga yang menjauhi). Pada pipa organa terbuka dengan diameter 4,50 cm cepat
rambat rata-ratanya mencapai 343,89 m/s, pipa organa terbuka dengan diameter
2,79 cm cepat rambat rata-ratanya mencapai 347,73 jauh lebih besar dari teori
yang ada. Sedangkan pada pipa organa tertutup dengan diameter 4,14 cm dan 2,81
cm cepat rambat bunyi di udaranya secara berturut-turut yaitu 312,70 m/s dan
331,53 m/s, sama-sama lebih rendah dari teori. Hal ini disebabkan karena kurang
telitinya pengamat dalam mengukur diameter dan panjang pipa sehingga
mempengaruhi hasil perhitungan yang didapat, pendengaran pengamat dan jarak
mendengarkannya terlalu jauh, serta pengamat sulit membedakan ketika bunyi
sudah mencapai frekuensi maksimum.
Akan tetapi secara keseluruhan data berdasarkan hasil percobaan
diperoleh cepat rambat bunyi di udara sebesar 333,96 m/s dengan taraf
ketidakpastian sebesar 10,39% dan taraf ketelitian sebesar 89,61%. Data yang
diperoleh tidak sesuai dengan teori seharusnya cepat rambat bunyi di udara pada
suhu 260C sebesar 346,6 m/s namun hasil yang diperoleh dibawah
ketetapan cepat rambat bunyi. Hal tersebut disebabkan karena kurang fokus dan kurang
telitinya praktikan dalam mendengarkan resonansi pada pipa yang dikeluarkan
Handphone dengan aplikasi Pro Audio Tone Generator sehingga
frekuensi yang dihasilkan kurang valid dan mempengaruhi cepat rambat bunyi yang
dihasilkan. Selain itu juga tidak mengukur suhu atau temperatur saat melakukan
percobaan sehingga hasil yang diperoleh kurang valid. Oleh karena itu perlu dikaji
ulang beberapa hal yang memang mempengaruhi cepat rambat bunyi di udara.
BAB V
PENUTUP
A.
Kesimpulan
Dari
percobaan yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa :
1. Semakin
besar diameter pipa maka cepat rambat bunyi di udara juga semakin besar.
2. Cepat
rambat bunyi pada pipa tertutup lebih kecil daripada pipa terbuka dengan rata-rata
cepat rambat bunyi pada pipa terbuka sebesar 345,65 m/s dengan taraf
ketidakpastian sebesar 27% dan taraf ketelitian sebesar 73% sedangkan rata-rata
cepat rambat bunyi pada pipa tertutup sebesar 322,11 m/s dengan taraf ketidakpastian
sebesar 17% dan taraf ketelitian sebesar 83%.
3. Hasil percobaan secara
keseluruhan diperoleh cepat rambat bunyi di udara sebesar 333,96 m/s
dengan taraf ketidakpastian sebesar 10,39% dan taraf ketelitian sebesar 89,61%.
4. Ketidaktepatan
hasil percobaan dipengaruhi oleh kesalahan praktikan pada saat proses
pendengaran. Adanya pencemaran suara di ruangan juga mempegaruhi
ketidaktelitian hasil yang diperoleh dalam percobaan ini.
B.
Saran
Dalam melakukan
percobaan untuk menyelidiki cepat rambat bunyi pada udara diperlukan adanya
ruangan yang steril dari kebisingan, agar didapat data frekuensi yang valid.
Selain itu, faktor suhu juga mempengaruhi cepat rambat bunyi di udara. Sehingga
sebelum melakukan percobaan ini sebaiknya mengukur suhu ruangan terlebih dahulu
dan mencari literasi cepat rambat bunyi di udara pada suhu berikut, agar dapat
diketahui nilai cepat rambat bunyi di udara secara teori, dan dibandingkan
dengan nilai hasil percobaan.
DAFTAR PUSTAKA
Kanginan, Marten. 1999. Seribu Pena Fisika SMU jilid 1. Jakarta : Erlangga.
Kanginan, Marten. 2006. Fisika SMA jilid X11. Jakarta : Erlangga.
Giancoli, Douglas C. 2001. Fisika
Edisi Kelima Jilid 1. Jakarta: Erlangga
Tidak ada komentar:
Posting Komentar