MAKALAH ALAT RESONANSI

ALAT RESONANSI

 (Makalah Instrumentasi Fisika)

Disusun oleh :

1.      Asri Wulandari Arifin (1213022007)

2.      Bella Permatasari (1413022010)

3.      Yuni Sartika(1413022072)

PENDIDIKAN FISIKA

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS LAMPUNG

2015

KATA PENGANTAR

Puji syukur penyusun panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas mata kuliah Instrumen Fisika ini dengan baik dan pada waktu yang telah ditentukan.Makalah ini dibuat sebagai syarat memenuhi tugas Instrumentasi Fisika yang membahas tentang alat resonansi.

Kami mengucapkan terimakasih kepada semua pihak yang telah memberikan masukan dalam berbagai bentuk sehingga kami dapat menyelesaikan tugas ini dengan maksimal.

Semoga makalah ini bermanfaat, dapat memberikan wawasan yang luas kepada pembaca. Penyusun menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, saya mohon kritik dan saran dari para pembaca untuk perbaikan saya dalam pembuatan makalah-makalah selanjutnya.

Bandarlampung, 30April 2015

Penyusun

DAFTAR ISI

                                

HALAMAN JUDUL.......................................................................................... i 

KATA PENGANTAR........................................................................................ ii

DAFTAR ISI....................................................................................................... iii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang......................................................................................... 1

1.2 RumusanMasalah..................................................................................... 2

1.3 Tujuan...................................................................................................... 2

BAB II  PEMBAHASAN

3.1  Pengertian Resonansi ..............................................................................  3

3.2  Kegunaan Alat Resonansi........................................................................ 6

3.3  Bagian-Bagian Alat Resonansi................................................................ 6

3.4  Prinsip Kerja Alat Resonansi................................................................... 8

3.5  Prosedur Percobaan................................................................................. 10

3.6  Pembacaan Hasil Pengukuran.................................................................. 11

3.7  Kalibrasi Alat Resonansi.......................................................................... 12

3.8  Perawatan Alat Resonansi....................................................................... 12

3.9  Keuntungan dan kerugian adanya resonansi........................................... 12

BAB IIIPENUTUP

3.1 Kesimpulan ...............................................................................................  14

3.2 Saran .........................................................................................................  15

DAFTAR PUSTAKA

BAB I

PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang

Dalam kehidupan sehari-hari kita pernah mendengar berbagai macam bunyi pada alat musik. Kita dapat mendengar bunyi tersebut karena adanya getaran benda. Misalnya ketika gitar di petik ,udara di dalam kotak resonansi bergetar dengan frekuensi yang sama dengan frekuensi dawai maka dihasilkanlah bunyi merdu pada gitar tersebut. Peristiwa inilah yang disebut dengan resonansi.

Resonansi merupakan peristiwa ikut bergetarnya suatu benda karena ada benda lain bergetar dengan frekuensi yang sama atau frekuensi yang benda yang satu merupakan kelipatan dari frekuensi benda yang lain. Jika gelombang suara merambat dalam suatu tabung berisi udara, maka antara gelombang datang dan gelombang yang dipantulkan oleh dasar tabung akan terjadi superposisi, sehingga dapat timbul resonansi gelombang berdiri.

Peristiwa resonansi pada tabung resonansi digunakan untuk mengukur cepat rambat bunyi di udara. Ada faktor-faktor yang mempengaruhi resonansi diantaranya panjang gelombang dan frekuensi sumber bunyi.Oleh karena itu, dibuatlah makalah ini bertujuan untuk mengetahui pengertian alat resonansi, kegunaan, bagian-bagian, prinsip kerja, cara dan hasil pengukuran, kalibrasi alat, perawatan alat resonansi, dan keuntungan dan kerugian adanya resonansi.

1.2  Rumusan Masalah

Adapun rumusan masalah dalam makalh ini, yaitu

1.   Apakah pengertian resonansi    ?

2.   Apakah kegunaan dari alat resonansi   ?

3.   Bagaimana bagian-bagian alat resonansi ?      

4.   Bagaimana prinsip kerjanya dari alat resonansi ?

5.   Bagaimana prosedur percobaan dalam menggunakan alat resonansi?

6.   Bagaimana hasil pengukurannya ?

7.   Bagaimana kalibrasi dari alat resonansi ?        

8.   Bagaimana perawatan alat resonansi?

9.   Apakah keuntungan dan kerugian adanya resonansi   ?

1.3  Tujuan

Adapun rumusan masalah dalam makalh ini, yaitu

1.   Mengetahui pengertian resonansi

2.   Mengetahui kegunaan dari alat resonansi      

3.   Mengetahuibagian-bagian alat resonansi

4.   Mengetahui prinsip kerjanya dari alat resonansi

5.   Mengetahui prosedur percobaan dalam menggunakan alat resonansi

6.   Mengetahui hasil pengukurannya

7.   Mengetahui carakalibrasi dari alat resonansi

8.   Mengetahuibagaimana perawatan alat resonansi

9.   Mengetahui keuntungan dan kerugian adanya resonansi      

BAB II

PEMBAHASAN

2.1  Pengertian Resonansi

Bunyi dihasilkan ketika sebuah benda bergetar. Benda ini munngkin saja bergetar di zat padat (logam misalnya), zat cair (misalnya air), atau gas (misalnya udara). Hampir sepanjang waktu, berbagai jenis bunyi yang kita dengar merambat di udara. Ketika benda bergetar, partikel-pertikel udara di sekitar benda itu dipaksa bergerak. Sebagai contoh, ketika kalian menabuh drum atau menggoyangkan lonceng. Getaran dari benda ini akan menggetarkan partikel-partikel udara di sekitarnya. Lantas, getaran diteruskan dari satu partikel udara ke partikel disampingnya. Terkadang, getaran itu mencapai ke telinga kita. Denyut atau pulsa getaran yang melintasi udara dikenal sebagai “gelombang bunyi”.Jika dua buah gelombang merambat dalam satu medium, hasilnya adalah jumlah dari simpangan kedua gelombang tersebut. Hasil dari supersosisi ini menimbulkan berbagai fenomena yang menarik, seperti adanya pelayangan, interferensi, difraksi, dan resonansi.

Jika gelombang datang secara terus menerus maka akan terjadi resonansi.Sebuah benda akan ikut bergetar dengan benda yang sedang bergetar apabila frekuensi dari benda tersebut sama. Peristiwa seperti ini disebut peristiwa resonansi. Dan frekuensi benda yang ikut bergetar tersebut disebut frekuensi alamiahnya. Contohnya adalah kaca-kaca rumah akan bergetar bahkan mungkin saja pecah ketika pesawat udara melintas cukup rendah di atas rumah, hal ini karena frekuensi alamiah kaca bersesuaian dengan frekuensi gelombang suara pesawat yang melintas.

 

Kata resonansi berasal dari bahasa latin dan berarti “bergema” yaitu terdengar bersama-sama dengan suara keras. Resonansi merupakan penyebab umum dari produksi suara dalam alat musik.Alat- alat musik memiliki lubang udara sehingga terjadi resonansi udara dan menghasilkansuara yang merdu.

Misalnya : bunyi merdu pada gitar dihasilkan oleh resonansi antara dawai dan kotak resonansi. Ketika gitar di petik udara di dalam kotak resonansi bergetar dengan frekuensi yang sama dengan frekuensi dawai. Udara yang berada di dalam kendang juga ikut bergetar ketika kendang dipukul. Jika tidak ada kolom udara pada alat musik kita tidak dapat mendengar merdunya suara musik.

Gelombang bunyi merupakan gelombang mekanik yang dapat dipandang sebagai gelombang simpangan maupun sebagai gelombang tekanan. Apabila pada kolom udara yang terletak di atas permukaan air digetarkan sebuah garputala, molekul-molekul di dalam udara tersebut akan bergetar. Gelombang bunyi merambat dalam suatu tabung berisi udara, maka antara gelombang datang dan gelombang yang dipantulkan oleh dasar tabung akan terjadi superposisi, sehingga dapat timbul resonansi gelombang berdiri jika panjang tabung udara merupakan kelipatan dari λ/4 ( λ= panjang gelombang). Perhatikan gambar dibawah

 

Gambar 1. Sebuah kolom udara di atas permukaanair digetarkan oleh sebuah garputala. Syarat terjadinya reronansi, yaitu:

1.      Pada permukaan air harus terbentuk simpul gelombang;

2.      pada ujung tabung bagian atas merupakan perut gelombang.

	a            b                      c

 

Peristiwa resonansi terjadi sesuai dengan getaran udara pada pipa organa tertutup.Pipa organa tertutup merupakan jenis pipa organa yang salah satu ujungnya tertutup dan ujung lain terbuka. Jika pipa organa ditiup, maka udara-udara dalam pipa akan bergetar sehingga menghasilkan bunyi. Gelombang yang terjadi merupakan gelombang longitudinal. Jadi, (a) resonansi petama akan terjadi jika panjang kolom udara di atas air ¼ λ, (b) resonansi ke dua ¾ λ, (c) resonansi ke tiga ¼ λ, dan seterusnya.

Kolom udara pada percobaan penentuan resonansi di atas berfungsi sebagai tabung resonator. Peristiwa resonansi ini dapat dipakai untuk mengukur kecepatan perambatan bunyi di udara. Secara umum dapat kita tuliskan bahwa hubungan panjang kolom resonansi L dengan panjang gelombang luntuk tabung yang salah satu ujungnya tertutup, adalah :

(1)

Dengan

Dalam percobaan nanti n adalah bunyi resonansi ke-n

Dan untuk tabung yang kedua ujungnya terbuka, maka :

Karena ukuran garis tabung kecil jika dibandingkan dengan panjang gelombang, perut gelombang simpangan tidak tepat terjadi pada ujung terbuka didekatnya (lihat Gb-2), pada suatu jarak e = ± 0,6 R diluar tabung (R = jari-jari tabung)  sehingga :

(2)

Berdasarkan penjelasan tersebut, dapat ditentukan bahwa resonansi berurutan dapat Anda dengar apabila suatu resonansi dengan resonansi berikutnya memiliki jarak ΔL = ½ λ. Jika frekuensi garputala (f) diketahui, cepat rambat gelombang bunyi (v) di udara dapat diperoleh melalui hubungan:

2.2  Fungsi Tabung Resonansi

Alat resonansi digunakan untuk mengukur kecepatan merambat gelombang suara di udara.

2.3  Bagian-bagian alat resonansi

Adapun gambar bagian-bagian alat resonansi kolom udara sebagai berikut :

Gambar 1. Tabung resonansi

Gambar 2. Garpu tala

Gambar 3. Pemukul garpu tala

Fungsi dari masing-masing bagian tersebut adalah:

1.      Penjepit Statif : Sebagai penjepit tabung agar tabung dalam keadaan statis

2.      Batang Statif   : Sebagai penyangga tabung resonansi agar dapat berdiri

3.      Dasar statif      : Sebagai penyangga batang statif

4.      Tabung resonansi: Sebagai tempat terjadinya resonansi

5.      Reservoir         : Sebagai penampung air dan mengatur ketinggian air

6.      Selang penghubung: sebagai penghubung air antara reservoir dan tabung resonansi

7.      Garpu tala       : Sebagai sumber getaran

8.      Pemukul garpu tala : Sebagai penggetar garpu tala

2.4  Prinsip Kerja

Prinsip kerja pada tabung dan reservoir menggunakan hukum bejana berhubungan yang berbunyi:  “Bila bejana-bejana berhubungan diisi dengan zat cair yang sama, dalam keadaan seimbang, maka permukaan zat cair merupakan bidang datar”. Sehingga dapat mempermudahkan kita untuk mengatur ketinggian air. Saat kita ingin menurunkan air pada tabung resonansi, maka reservoir juga kita turunkan. Begitupun sebaliknya, jika kita ingin menaikkan air pada tabung resonansi, maka reservoir juga kita naikkan.

 

Jika gelombang suara merambat dalam suatu tabung berisi udara, maka antara gelombang datang dan gelombang yang dipantulkan oleh dasar tabung akan terjadi superposisi, sehingga dapat timbul resonansi gelombang berdiri.Resonansi pada umumnya terjadi jika sebuah benda akan ikut bergetar dengan benda yang sedang bergetar apabila frekuensi dari benda tersebut sama, sehingga terjadi amplitudo yang maksimal.

Prinsip kerja pada tabung resonansi ini sama seperti pipa organa tertutup. Pada pipa organa tertutupterbentuk perut gelombangdi ujung tabung bagian atas dan akan selalu terbentuk simpul pada bagian tabung yang tertutup. Ketika terjadi dengungan pada kolom udara, hal itu menandakan bahwa pada bagian tabung yang tertutup terbentuk simpul. Maka dari situlah kita dapat menentukan panjang gelombang (),sehingga kita dapat menghitung cepat rambat bunyi di udaranya (v).

Untukmenentukan panjang gelombang (),

Keterangan gambar:
Diawali dari seperempatλ kemudian naik setengah-setengah untuk seterusnya;
L =  λ → saat nada dasar
L = λ → saat nada atas pertama
L = λ → saat nada atas kedua
L = λ → saat nada atas ketiga
L = λ → saat nada atas keempat
dan terusannya.

Bila panjang kolom udara dalam tabung tidak diubah, maka hanya frekuensi-frekuensi tertentu saja yang menghasilkan resonansi. Maka persamaannya sebagai berikut :

L_n = ln ; dimana n = 0,1,2,3,...

lnadalah panjang gelombang resonansi. Resonansi nada dasar terjadi dengan n = 0,
sedangkan n = 1,2, .. menghasilkan resonansi nada atas pertama, kedua, dst. Dalam hal ini resonansi yang terjadi sama dengan resonansi pada pipa organa tertutup.

Sehingga kita dapat mengukur cepat rambat bunyi di udara menggunakan rumus :

Keterangan :

v = cepat rambat bunyi (m/s)

f  = frekuensi garpu tala yang digunakan (Hz)

l = panjang gelombang(m)

Untuk nilai kecepatan perambatan gelombang yang sama, akan diperoleh perbandingan antara frekuensi nada-nada pada tabung resonansi, sebagai berikut :

f₀ : f₁ : f₂ =  :  :

f₀ : f₁ : f₂ =   1  :   3   :  5

Secara umum, bentuk persamaan frekuensi harmonik dari tabung resonansi dapat dirumuskan menjadi

      f_n = v

dengan n = 0,1,2,…

2.5Prosedur percobaan

1.      Merangkai alat dan bahan seperti dibawah ini

2.      Mengisi tabung resonansi dengan air, mengusahakan mula-mula agar permukaan air dalam tabung cukup  dekat dengan ujung atas dari tabung (dengan reservoir).

3.      Membagi tugas menjadi setiap orang, 1 orang pemegang reservoir, 1 orang pendeteksi bunyi ( syarat : pendengarannya peka), dan 1 orang memukul garputala.

4.      Mengambil garputala yang frekuensinya sudah diketahui.

5.      Dengan pemukul garputala, getarkan garputala yang telah diketahui frekuensinya.

6.      Mencatat kedudukan permukaan air pada saat terjadi resonansi (bunyi nyaring)  dan hingga terjadi resonansi kembali (resonansi hanya terjadi satu kali atau dapat berulang-ulang), cari tempat-tempat terjadinya resonansi yang terjadi sepanjang tabung.

7.      Memerhatikan saat bunyi nyaring yang pertama. Ukur tinggi kolom denganskala.

8.      Menurunkan terus permukaan hingga diperoleh bunyi nyaring kedua.

9.      Mengukur tinggi kolom udara.

10.  Menurunkan lagi permukaan hingga diperoleh bunyi nyaring ketiga. Mengukur tinggi  kolom udara.

11.  Menghitung cepat rambat bunyi di udaranya dengan rumus v = x f

2.6  Hasil pengukuran

1.   Menuliskan persamaan resonansi.

2.   Menentukan panjang gelombang bunyi yang dihasilkan.

3.   Dari hubungan frekuensi dan panjang gelombang bunyi tersebut, kita menetukan cepat rambat bunyi di udara dengan menggunakan rumus  v =  x f .

Contoh :

Dalam percobaan resonansi  pada kolom udara dengan garpu tala berfrekuensi 426,6 Hz diperoleh resonansi orde pertama dengan panjang kolom udara 18cm. Maka cepat rambat bunyi di udara dapat kita peroleh sebagai berikut

Penyelesaian :

Panjang gelombang bunyi yang dihasilkan garpu tala sebesar :

L =   ¼

= 4 (0,18 m) = 0,72 m

Cepat rambat bunyi di udara

v = xf 

   = (0,80 m ) (426,6 Hz)

= 307,15 m/s

Jadi, cepat rambat bunyi di udara adalah 307,15 m/s.

2.7  Kalibrasi

Pada tabung resonansi tidak terdapat kalibrasi, namun sebelum melakukan pengukuran sebaiknya membersihkan tabung resonansi  hingga bersih sehingga tidak terdapat zat-zat lain yang dapat mempengaruhi  hasil pengukuran.

2.8  Perawatan alat

Perawatan pada alat resonansi ini, yaitu

1.      Dijaga kebersihannya, setelah digunakan langsung dibuang airnya agar tabung tidak kotor dan berlumut.

2.      Disimpan ditempat yang aman, karena tabung sangat mudah pecah.

3.      Pastikan tabung reservoir tidak bocor

4.      Garputala dibersihkan setelah digunakan agar garputala tidak berkarat.

2.9Keuntungan dan kerugian adanya resonansi

Beberapa keuntungan adanya resonansi bunyi adalah sebagai berikut :

a.          Pada telinga kita terdapat kolom udara yang disebut kanal pendengaran yang akan memperkuat bunyi yang kita dengar.

b.         Adanya ruang resonansi pada gitar, biola, saron, kolintang, dan kentongan dapat memperkeras bunyi alat-alat tersebut.

c.          Kantung udara yang dimiliki katak pohon dan katak sawah dapat memperkeras bunyi yang dihasilkan.

Contoh-contoh kerugian akibat resonansi antara lain :

a.          Suara tinggi seorang penyanyi dapat memecahkan gelas yang berbentuk piala karena gelas beresonansi.

b.         Dentuman bom atau mesin pesawat supersonik dapat memecahkan kaca-kaca jendela bangunan.

c.          Bunyi yang terlalu kuat dapat memecahkan gendang telinga kita.

d.         Pengaruh kecepatan angin pada sbeuah jembatan di Selat Tacoma, Amerika Serikat, menghasilkan resonansi yang menyebabkan jembatan roboh.

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Berdasarkan pembahasan yang telah dilakukan, maka diperoleh kesimpulan sebagai berikut :

1.      Resonansi adalah peristiwa ikut bergetarnya suatu benda akibat benda lain yang bergetar karena keduanya memiliki frekuensi yang sama.

2.      Alat resonansi digunakan untuk mengukur kecepatan merambat gelombang suara di udara.

3.      Bagian-bagian dari alat resonansi terdiri dari penjepit statif, batang statifdasar statiftabung resonansi , reservoir, selang penghubung, garpu tala, pemukul garpu tala.

4.      Prinsip kerja pada tabung dan reservoir menggunakan hukum bejana berhubungan. Prinsip kerja pada tabung resonansinya yaitu ketika terjadi dengungan pada kolom udara, hal itu menandakan bahwa pada bagian tabung yang tertutup terbentuk simpul. Maka dari situlah kita dapat menentukan panjang gelombang (),(a) resonansi petama akan terjadi jika panjang kolom udara di atas air ¼ λ, (b) resonansi ke dua ¾ λ, (c) resonansi ke tiga ¼ λ, dan seterusnya. Dengan mengetahuifrekuensi garpu tala (f) , Mengukur cepat rambat bunyi (v) di udara menggunakan rumus :

v  =  x f

5.      Pada tabung resonansi tidak terdapat kalibrasi.

6.      Perawatan pada alat resonansi ini, yaitu dijaga kebersihannya, disimpan ditempat yang aman, pastikan tabung reservoir tidak bocor, garputala dibersihkan setelah digunakan agar garputala tidak berkarat.

7.      Salah satu keuntungan adanya resonansi bunyi adalah:

Pada telinga kita terdapat kolom udara yang disebut kanal pendengaran yang akan memperkuat bunyi yang kita dengar.

Salah satu kerugian adanya resonansi bunyi adalah:            

Dentuman bom atau mesin pesawat supersonik dapat memecahkan kaca-kaca jendela bangunan

3.2  Saran

Diharapkan kepada praktikan dalam menggunakan alat resonansi ini agar berhati-hati dan serius dalam setiap melakukan percobaan sehingga diperoleh hasil yang maksimal.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim.2000.Modul Fisika Kontekstual.Diunduh dari Http://fisikon.com/kelas3 /index.php?option=com_content&view=article&id=85&Itemid=136. Pada tanggal 30 April 2015. Pukul 14.00 WIB.

Arrojib,Sholikhuddin.2013.Resonansi.Diunduh dari https://www.scribd.com/doc/36658549/RESONANSI.Pada tanggal 30 April 2015. Pukul 14.00 WIB.

Tim Fisika Dasar. 2008. Penuntun Praktikum Fisika Dasar II. Bandar Lampung:Univrsitas Lampung.