Laporan Tabung Resonansi

TABUNG RESONANSI

A.    PENDAHULUAN

1.      Latar Belakang

Gelombang merupakan sala satu materi yang abstrak dalam dunia fisika dan akan menjadi sebuah problem tersendiri dalam mempelajarinya. Sering kali hanya diketahui keberadaan gelombang melalui referensi-referensi yang ada tanpa mengetahui bagaimanakah bentuk dari gelombang itu sendiri.

Gelombang adalah getaran yang berjalan. Peristiwa  resonansi  merupakan  peristiwa  bergetarnya suatu  sistem  fisis  dengan  nilai frekuensi tertentu akibat dipengaruhi oleh sistem fisis lain (sumber) yang bergetar dengan frekuensi tertentu pula dimana nilai kedua frekuensi ini adalah sama.

Berdasarkan teori diatas maka dilakukannya percobaan Tabung Resonansi ini agar praktikan mampu menentukan frekuensi resonansi dari sebuah perbedaan panjang tabung, mampu menginvestigasi hubungan antara frekuensi resonansi dan panjang tabung, mampu menentukan syarat terjadinya sebuah gelombang berdiri, mampu menginvestigasi gelombang berdiri pada sebuah tabung, mampu menentukan cara resonansi pada perbedaan panjang dan perbedaan frekuensi dari sebuah tabung resonansi, dan mampu menentukan kecepatan bunyi dengan menggunakan tabung resonansi.

 

2.      Tujuan

Tujuan yang ingin dicapai pada percobaan tabung resonansi ini yaitu sebai berikut :

a.       Menentukan frekuensi resonansi dari sebuah perbedaan panjang tabung

b.      Menginvestigasi hubungan antara frekuensi resonansi dan panjang tabung

c.       Menentukan syarat terjadinya sebuah gelombang berdiri

d.      Menginvestigasi gelombang berdiri pada sebuah tabung

e.       Menentukan cara resonansi pada perbedaan panjang dan perbedaan frekuensi dari sebuah tabung resonansi

f.       Menentukan kecepatan bunyi dengan menggunakan tabung resonansi.

 

B.     KAJIAN TEORI

Konsep dasar sistem termoakustik adalah  memanfaatkan  gelombang  suara  yang dihasilkan  oleh  loudspeaker  yang  bergerak melalui  suatu  tabung  resonator   dan didalamnya   terdapat  stack  yang  berfungsi seperti kompresor pada sistem pendingin siklus kompresi  vapor.  Udara  sebagai  fluida  kerja kemudian  memasuki  kanal-kanal  kecil  yang berada  pada  stack  dan  mengalami  kompresi sehingga  suhunya  meningkat  dan  melepaskan kalor  ke  material  stack.  Fluida  tersebut selanjutnya  mengalami  ekspansi  dan penurunan  suhu  sehingga  terjadi  perpindahan kalor  yang  mengakibatkan  terjadinya perbedaan  suhu  pada  dua  ujung  stack. Perpindahan  kalor  dari  udara  ke  stack  dan sebaliknya  merupakan  akibat  dari  gelombang akustik  yang  beresonansi  dalam  tabung  yang bekerja  sebagai  kerja  eksternal  (Moh. Shofi Nur Utami, 2014).

Peristiwa  resonansi  merupakan  peristiwa  bergetarnya suatu  sistem  fisis  dengan  nilai frekuensi tertentu akibat dipengaruhi oleh sistem fisis lain (sumber) yang bergetar dengan frekuensi tertentu pula dimana nilai kedua frekuensi ini adalah sama. Peristiwa ini dapat kita  amati  dengan  menggunakan  kolom  udara.  Kolom  udara  dapat  dibuat  dengan menggunakan tabung yang sebagian diisi air, sehingga kita dapat mengatur panjang kolom udara  dengan  menaik-turunkan  pemukaan  air  pada  tabung.  Sistem  fisis  sumber  adalah audio  generator  yang  dapat  menghasilkan  gelombang  bunyi  dengan  nilai  frekuensi bervariasi, sedangkan sistem fisis yang ikut bergetar adalah molekul-molekul udara yang berada dalam kolom udara yang bergetar karena variasi tekanan.  Gelombang  yang terbentuk  dalam  kolom  udara merupakan  gelombang  bunyi berdiri.  Peristiwa  resonansi  terjadi saat  frekuensi  sumber  nilainya sama  dengan  frekuensi  gelombang bunyi  pada  kolom  udara  yang dicirikan  dengan  terdengarnya bunyi  yang  paling  nyaring (amplitudo maksimum). (Tipler, Paul A, 1991).

Termoakustik  adalah  peristiwa perpindahan  panas  oleh  gelombang  bunyi  atau sebaliknya,  peristiwa  pembangkitan  gelombang bunyi  akibat  perpindahan  panas. Peristiwa  perpindahan  panas  oleh  gelombang bunyi  dapat  dimanfaatkan  untuk  system pendingin  baik  kulkas maupun  AC.  Sistem pendingin  ini  lebih  dikenal  sebagai  pendingin termoakustik.  Sedangkan  peristiwa pembangkitan  gelombang  bunyi  akibat perpindahan  panas  dapat  dimanfaatkan  untuk mesin panas (heat enggine). Optimasi  pendingin  termoakustik memerlukan  banyak  variabel  yang  perlu  dikaji. Untuk  menghasilkan  pendinginan  yang  optimal salah  satunya  adalah  frekuensi  kerja  yang digunakan  dibuat  sama  dengan  frekuensi resonansi dalam tabung resonator (Sigit Ristanto, 2013).

 

 

 

 

 

 

 

 

C.    METODE PRAKTIKUM

1.      Alat dan Bahan

Alat dan bahan yang digunakan pada percobaan Tabung Resonansi ini yaitu dapat dilihat pada Tabel 2.1 berikut :

Tabel 2.1 Alat dan Bahan Percobaan Tabung Resonansi

No	Alat dan bahan	Fungsi
1	Power supply	Sebagai pengatur tegangan
2	1 set tabung resonansi	Sebagai objek pengamatan
3	oscilloscope	Tempat untuk menampilkan gelombang
4	Speaker	Sebagai pengeras suara
5	Kabel penghubung	Sebagai penghubung arus dari power supply ke oscilloscope dan tabung resonansi

 

2.      Prosedur Kerja

Prosedur kerja yang dilakukan pada percobaan Tabung resonansi ini yaitu sebagai berikut :

a)      Menyusun alat seperti pada Gambar 2.1 berikut :

b)      Menepatkan piston pada jarak 4 cm dari ujung terbuka sebuah tabung resonansi

c)      Mengatur signal generator audio pada frekuensi 100 Hz, serta amplitudo pada posisi nilai 0

d)     Memutar amplitudo frekuensi sinyal generator hingga jelas mendengar suara speaker

e)      Menaikan frekuensi dengan perlahan dan mendengarkan hingga memperoleh nilai maksimum pada sound level meter. Nilai maksimum mengindikasikan sebuah fariasi resonansi pada sebuah tabung, mengatur frekuensi secara hati-hati untuk menentukan frekuensi terendah yang terjadi pada sebuah suara maksimum (menentukan relatif maksimum dapat melalui oscilloscope). Ketika signal adalah level maksimum maka sudah mencapai sebuah resonansi frekuensi

f)       Mencatat nilai frekuensi resonansi, mengulangi langka ke (b) sampai (e) dengan fariasi panjang tabung berbeda.

 

D.    HASIL DAN PEMBAHASAN

1.      Hasil Pengamatan

a.       Data Pengamatan

Data pengamatan yang diperoleh pada percobaan tabung resonansi ini yaitu dapat dilihat pada Tabel 2.2 dan Tabel 2.3 berikut :

Ø  Untuk tegangan 3 Volt

Tabel 2.2 Data Pengamatan Untuk Tegangan 3 Volt

No	Volt	PR (m)	F (Hz)
1	3	0,04	100,2
2	3	0,06	100,8
3	3	0,08	101,1

 

Ø  Untuk tegangan 6 Volt

Tabel 2.3 Data Pengamatan Untuk Tegangan 6 Volt

No	Volt	PR (m)	F (Hz)
1	6	0,04	101,1
2	6	0,06	102,1
3	6	0,08	100,8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b.      Analisis Data

Ø  Untuk tegangan 3 Volt

·         Menentukan panjang gelombang

Untuk  L = 0,04 m

·         Menentukan cepat rambat gelombang

Untuk L = 0,04 m

 

Dengan cara yang sama untuk data selanjutnya dapat dilihat pada Tabel 2.4 berikut :

Tabel 2.4 analisi data untuk tegangan 3 Volt

No	Panjang tabung (m)	F(Hz)	λ (m)	V(m/s)
1	0,04	100,2	0,16	16,032
2	0,06	100,8	0,24	24,192
3	0,08	101,1	0,32	32,312

 

 

 

 

 

 

 

Ø  Untuk tegangan 6 Volt

·         Menentukan panjang gelombang

Untuk  L = 0,04 m

·         Menentukan cepat rambat gelombang

Untuk L = 0,04 m

 

Dengan cara yang sama untuk data selanjutnya dapat dilihat pada Tabel 2.5 berikut :

Tabel 2.5 analisi data untuk tegangan 6 Volt

No	Panjang tabung (m)	F(Hz)	λ (m)	V(m/s)
1	0,04	101,1	0,16	16,176
2	0,06	102,1	0,24	24,504
3	0,08	100,8	0,32	32,256

 

 

 

 

 

 

 

 

2.      Pembahasan

Peristiwa  resonansi  merupakan  peristiwa  bergetarnya suatu  sistem  fisis  dengan  nilai frekuensi tertentu akibat dipengaruhi oleh sistem fisis lain (sumber) yang bergetar dengan frekuensi tertentu pula dimana nilai kedua frekuensi ini adalah sama. Peristiwa ini dapat kita  amati  dengan  menggunakan  kolom  udara. Gelombang  yang terbentuk  dalam  kolom  udara merupakan  gelombang  bunyi berdiri.  Peristiwa  resonansi  terjadi saat  frekuensi  sumber  nilainya sama  dengan  frekuensi  gelombang bunyi  pada  kolom  udara  yang dicirikan  dengan  terdengarnya bunyi  yang  paling  nyaring (amplitudo maksimum).

Pada percobaan tabung resonansi hal pertamah yang dilakukan adalah menyusun alat seperti pada gambar 2.1. kemudian kami mengamati frekuensi gelombang yang ada pada osiloskop dengan mengaktifkan power supply pada tegangan 3 Volt dan 6 Volt. Untuk tegangan 3 Volt dengan panjang tabung L₁= 0,04 m, L₂ = 0,06 m, dan L₃ = 0,08 m. maka frekuensi yang diperoleh yaitu F₁ = 100,2 Hz, F₂ = 100,8 Hz, dan F₃ = 101,1 Hz. Sedangkan pada tegangan 6 Volt dengan panjang tabung yang sama maka frekuensi yang diperoleh F₁ = 101,1 Hz, F₂ = 102,1 Hz, dan F₃ = 100,8 Hz.

Berdasarkan data pengamatan yang diperoleh, kemudian kami menganalisis data tersebut untuk menentukan panjang gelombang (λ) dan cepat rambat gelombang (V). untuk tegangan 3 Volt panjang gelombang yang diperoleh yaitu λ₁ = 0,16 m, λ₂ = 0,24 m, dan λ₃ = 0,32 m, dan cepat rambat gelombang yang diperoleh yaitu V₁ = 16,032 m/s, V₂ = 24,192 m/s, dan V₃ = 32,352 m/s. sedangkan untuk tegangan 6 Volt panjang gelombang yang diperoleh yaitu λ₁ = 0,16 m, λ₂ = 0,24 m, dan λ₃ = 0,32 m, dan cepat rambat gelombang yang diperoleh yaitu V₁ = 16,176 m/s, V₂ = 24,504 m/s, dan V₃ = 32,256 m/s.

Berdasarkan hasil analisis data yang telah digarfikan bahwa semakin besar frekuensi yang dihasilkan, maka semakin besar pula panjang gelombangnya. Berarti bahwa semakin besar tegangan yang diberikan maka frekuensi yang dihasilkan akan semakin pulah dan cepat rambat gelombangnya akan semakin besar pula, sedangkan panjang gelombangnya tetap sama.

 

 

E.     PENUTUP

1.      Kesimpulan

Kesimpulan yang dapat ditarik pada percobaan tabung raesonansi ini yaitu sebagai berikut :

a.       Menentukan frekuensi resonansi dari sebuah perbedaan panjang tabung yaitu dengan memberikan tegangan masuk dan menentukan  PR pada tabung

b.      Investigasi hubungan antara frekuensi resonansi dan panjang tabung yaitu berbanding terbalik

c.       Syarat terjadinya gelombang berdiri yaitu dengan menutup satu ujung tabung dan membuka satu ujung tabung

d.      Investigasi gelombang berdiri pada sebuah tabung

e.       Cara resonansi pada perbedaan panjang dan perbedaan frekuensi dari sebuah tabung resonansi yaitu berbanding lurus

f.       Kecepatan bunyi pada setiap pada panjang tabung 0,04 m, 0,06 m, dan 0,08 m dengan tegangan 3 Volt berturut-turut adalah 16,032 m/s, 24,192 m/s, dan 32,312 m/s. Untuk tegangan 6 Volt secara berturut-turut sebesar 16,176 m/s, 24,504 m/s, dan 32,256 m/s.

 

2.      Saran

Saran yang dapat saya ajukan pada percobaan tabung resonansi ini yaitu sebagai berikut :

a.       Untuk laboran sebaiknya kebersihan laboratorium lebih ditingkatkan lagi

b.      Untuk asisten sebaiknya tidak meninggalkan praktikan saat praktek

c.       Untuk praktikan alangkah bagusnya sebelum melakukan praktek praktikan sudah belajar mengenai apa yang akan dipraktekan.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DAFTAR PUSTAKA

Moh. Shofi Nur Utami. 2014. Pengaruh Frekuensi Resonansi   Terhadap Penurunan Suhu Pada Sistem Termoklasik Sederhana. FMIPA UNNES. Semarang

 

Sigit Ristanto. 2013. Pengaruh Posisi Stack Terhadap Frekuensi Resonansi Pada Tabung Resonator Termoakustik. FPMIPA IKIP PGRI. Semarang

 

Tippler Paul. A. 1991. Fisika Untuk Sains Dan Teknik, Edisi Ke 3, Jilid 1. Erlangga. Jakarta