pengukuran kecepatan bunyi di udara pada suhu … · 2020. 8. 13. · plagiat merupakan tindakan...
TRANSCRIPT
PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA
SUHU KAMAR MENGGUNAKAN SENSOR TEKANAN DAN
SENSOR BUNYI
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
Memperoleh Gelar Sarjana Pendidikan
Program Studi Pendidikan Fisika
Oleh:
Hilaria Fransiska Wugha Dado
NIM : 161424044
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA
JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2020
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
i
PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA
SUHU KAMAR MENGGUNAKAN SENSOR TEKANAN DAN
SENSOR BUNYI
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
Memperoleh Gelar Sarjana Pendidikan
Program Studi Pendidikan Fisika
Oleh:
Hilaria Fransiska Wugha Dado
NIM : 161424044
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA
JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2020
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
iv
MOTTO
Hidup bukan tentang apa yang kamu terima selama
hidupmu tetapi tentang apa yang kamu berikan selama
hidupmu.
Tidak masalah jika kamu berjalan dengan lambat,
asalkan kamu tidak pernah berhenti berusaha.
(Confucius)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
v
HALAMAN PERSEMBAHAN
Dengan penuh cinta dan kasih sayang saya
mempersembahkan skripsi ini kepada:
Tuhan Yesus Kristus
Kedua Orangtua
Kakak dan Adik
Teman-teman yang selalu mendukung dan
membantu
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
viii
ABSTRAK
PENGUKURAN KECEPATAN BUNYI DI UDARA PADA SUHU KAMAR
MENGGUNAKAN SENSOR TEKANAN DAN SENSOR BUNYI
Hilaria Fransiska Wugha Dado
Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta
2020
Telah dilakukan penelitian pengukuran kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar
menggunakan sensor tekanan dan sensor bunyi. Ini merupakan penelitian berbasis
komputer yang menggunakan peralatan sederhana berupa tabung suntik dengan
analisis grafik menggunakan aplikasi logger pro berupa grafik hubungan tekanan
offset terhadap waktu dan grafik FFT. Nilai kecepatan bunyi di udara pada suhu
kamar ini ditentukan melalui hubungan panjang gelombang dan frekuensi dasar
bunyi. Metode yang digunakan untuk menentukan frekuensi dasar dalam
menghitung kecepatan bunyi di udara yaitu menentukan interval waktu antara
puncak pertama ke puncak ke n untuk yang menggunakan sensor tekanan dan
metode FFT (Fast Fourier Transform) untuk yang menggunakan sensor bunyi.
Nilai kecepatan bunyi di udara yang diperoleh menggunakan sensor tekanan
antara lain 373,1 ± 2,1 m/s dan 373,1 ± 4,2 m/s dengan persentase kesalahan yang
sama sebesar 6,82 %. Sedangkan untuk sensor bunyi diperoleh nilai kecepatan
bunyi di udara yaitu 373,9 ± 1,4 m/s dan 375 ± 1,6 m/s dengan persentase
kesalahan masing–masing sebesar 7,05 % dan 7,36 %. Nilai kecepatan bunyi di
udara dibandingkan dengan 349,29 m/s pada suhu kamar.
Kata kunci: Kecepatan bunyi di udara, sensor tekanan, sensor bunyi, tabung suntik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ix
ABSTRACT
THE MEASUREMENT OF THE SPEED OF SOUND AT THE AIR OF THE
ROOM TEMPERATURE USING PRESSURE SENSOR AND SOUND
SENSOR
Hilaria Fransiska Wugha Dado
Sanata Dharma University
Yogyakarta
2020
It has been done the research about the measurement of the speed of sound at the
air of the room temperature using pressure sensor and sound sensor. This is a
computer–based research that uses simple equipment such as a syringe with
graph analysis using logger pro application in the form of a graph of the offset
pressure relation to time and the FFT graph. The value of the speed of sound in
the air at room temperature is determined through the relation of wavelengths
and frequency of basic sound. The methods that used to determine the basic
frequency in calculating the speed of sound in the air is to determine the time
interval between the first peak to the n peak for those by using a pressure sensor
and the FFT (Fast Fourier Transform) method for those by using a sound sensor.
The value of the speed of sound in the air has been gotten by using a pressure
sensor such as 373,1 ± 2,1 m/s and 373,1 ± 4,2 m/s with the same error
percentage is 6,82 %. As for the sound sensor, the value of sound speed in the air
is 373,9 ± 1,4 m/s and 375 ± 1,6 m/s with percentage of every error is 7,05 % and
7,36 %. The value of sound speed in the air is compared with 349,29 m/s at the
room temperature.
Keywords: Sound speed in the air, pressure sensor, sound sensor, syringe
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ..................................................................................... i
HALAMAN PENGESAHAN OLEH PEMBIMBING ................................ ii
HALAMAN PENGESAHAN OLEH PENGUJI ......................................... iii
HALAMAN MOTTO DAN PERSEMBAHAN ......................................... iv
HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ................................. vi
HALAMAN PERNYATAAN PUBLIKASI HASIL KARYA .................. vii
ABSTRAK ................................................................................................. viii
ABSTRACT ................................................................................................... ix
KATA PENGANTAR .................................................................................. x
DAFTAR ISI ............................................................................................... xii
DAFTAR TABEL ...................................................................................... xiv
DAFTAR GAMBAR .................................................................................. xv
BAB 1 PENDAHULUAN ............................................................................ 1
1.1 Latar Belakang .................................................................................. 1
1.2 Rumusan Masalah ............................................................................. 4
1.3 Batasan Masalah ................................................................................ 4
1.4 Tujuan Penelitian ............................................................................... 5
1.5 Manfaat Penelitian ............................................................................. 5
1.6 Sistematika Penulisan ........................................................................ 5
BAB 2 LANDASAN TEORI ........................................................................ 7
2.1 Gelombang Bunyi ............................................................................. 7
2.1.1 Laju Gelombang Bunyi .......................................................... 10
2.2 Gelombang Berdiri Pada Kolom Udara .......................................... 12
BAB 3 METODE PENELITIAN ............................................................... 16
3.1 Tempat Dan Waktu Penelitian ........................................................ 16
3.2 Tahapan Penelitian .......................................................................... 16
3.2.1 Persiapan Alat Dan Bahan ...................................................... 16
3.2.2 Prosedur Dan Pengambilan Data ............................................ 21
a. Sensor Tekanan ...................................................................... 26
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiii
b. Sensor Bunyi .......................................................................... 29
3.2.3 Analisis Data .......................................................................... 31
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN ...................................................... 33
4.1 Hasil Penelitian ............................................................................... 33
4.1.1 Variasi Panjang Kolom Udara ................................................ 34
4.1.2 Variasi Diameter Dalam Tabung ............................................ 43
4.2 Pembahasan ..................................................................................... 48
BAB 5 PENUTUP ...................................................................................... 54
5.1 Kesimpulan ..................................................................................... 54
5.2 Saran ............................................................................................... 54
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................. 55
LAMPIRAN ................................................................................................ 56
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1.1 Laju bunyi dalam berbagai material (20℃ dan 1 atm) ............ 12
Tabel 4.1 Hasil pengukuran panjang kolom udara tabung suntik ............... 34
Tabel 4.2 Hasil pengukuran diameter dalam tabung suntik ........................ 34
Tabel 4.3 Hubungan panjang gelombang bunyi (𝜆) terhadap panjang
kolom udara (𝑙0) ......................................................................... 35
Tabel 4.4 Hasil perhitungan frekuensi dasar bunyi untuk semua panjang
gelombang dengan variasi panjang kolom udara ....................... 40
Tabel 4.5 Hubungan frekuensi dasar terhadap panjang gelombang bunyi
dari grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu untuk
variasi panjang kolom udara ....................................................... 41
Tabel 4.6 Hubungan frekuensi dasar terhadap panjang gelombang bunyi
dari grafik FFT untuk variasi panjang kolom udara ................... 42
Tabel 4.7 Hubungan panjang gelombang bunyi (𝜆) terhadap diameter
dalam tabung (𝑑) ......................................................................... 44
Tabel 4.8 Hasil perhitungan frekuensi dasar bunyi untuk semua panjang
gelombang dengan variasi diameter dalam tabung ..................... 45
Tabel 4.9 Hubungan frekuensi dasar terhadap panjang gelombang bunyi
dari grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu untuk
variasi diameter dalam tabung .................................................... 46
Tabel 4.10 Hubungan frekuensi dasar terhadap panjang gelombang bunyi
dari grafik FFT untuk variasi diameter dalam tabung ................ 47
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Hubungan gelombang simpangan dengan perubahan tekanan . 9
Gambar 2.2 Pipa organa tertutup ................................................................ 13
Gambar 2.3 Nada dasar pada pipa organa tertutup ..................................... 14
Gambar 3.1 Tabung suntik .......................................................................... 17
Gambar 3.2 Sensor tekanan ......................................................................... 18
Gambar 3.3 Sensor bunyi ............................................................................ 19
Gambar 3.4 Labpro ...................................................................................... 19
Gambar 3.5 Jangka sorong .......................................................................... 20
Gambar 3.6 Statip ........................................................................................ 21
Gambar 3.7 Rangkaian alat ......................................................................... 21
Gambar 3.8 Tampilan aplikasi software logger pro ................................... 22
Gambar 3.9 Tampilan kolom untuk mengatur waktu pengambilan data dan
jumlah sampel ......................................................................... 23
Gambar 3.10 Pengukuran panjang tabung kolom udara dengan
menggunakan jangka sorong .................................................... 24
Gambar 3.11 Pengukuran diameter dalam tabung kolom udara dengan
menggunakan jangka sorong .................................................... 24
Gambar 3.12 Contoh grafik hubungan 𝑓 (Hz) terhadap 1 𝜆⁄ (m-1) ............. 28
Gambar 4.1 Grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu untuk
panjang kolom udara 0,05335 m .............................................. 36
Gambar 4.2 Grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu untuk
panjang kolom udara 0,05335 m setelah diblok dan fit ............. 36
Gambar 4.3 Grafik FFT (grafik hubungan amplitudo terhadap frekuensi)
untuk panjang kolom udara 0,05335 m ..................................... 37
Gambar 4.4 Grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu untuk
panjang kolom udara 0,0631 m ................................................ 38
Gambar 4.5 Grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu untuk
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvi
panjang kolom udara 0,0631 m setelah diblok dan fit ............... 38
Gambar 4.6 Grafik FFT (grafik hubungan amplitudo terhadap frekuensi)
untuk panjang kolom udara 0,0631 m ...................................... 39
Gambar 4.7 Grafik hubungan 𝑓 (Hz) terhadap 1 𝜆⁄ (m-1) untuk variasi
panjang kolom udara dari sensor tekanan ................................ 41
Gambar 4.8 Grafik hubungan 𝑓 (Hz) terhadap 1 𝜆⁄ (m-1) untuk variasi
panjang kolom udara dari sensor bunyi .................................... 43
Gambar 4.9 Grafik hubungan 𝑓 (Hz) terhadap 1 𝜆⁄ (m-1) untuk variasi
diameter dalam tabung dari sensor tekanan ............................. 46
Gambar 4.10 Grafik hubungan 𝑓 (Hz) terhadap 1 𝜆⁄ (m-1) untuk variasi
diameter dalam tabung dari sensor bunyi .................................. 47
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Fisika merupakan salah satu ilmu pasti yang mempelajari tentang alam dan
proses pembentukannya. Mempelajari fisika berarti mempelajari tentang
fenomena fisika itu sendiri. Materi fisika sangatlah luas dan menarik untuk
dipelajari, salah satunya adalah bunyi. Bunyi adalah salah satu jenis
gelombang yang termasuk dalam gelombang longitudinal yang merambat
melalui medium atau zat perantara seperti udara, air, dan zat padat (Surya,
2010). Bunyi merupakan salah satu materi fisika yang dapat langsung
dipelajari dari kehidupan sehari–hari. Bunyi adalah bagian yang ada di sekitar
lingkungan kita, yang tidak dapat dilihat dan dirasakan. Setiap hari kita dapat
mendengar gonggongan anjing, tetesan air, deringan telepon, klakson mobil
dan motor, serta masih banyak lagi.
Ketika mempelajari tentang bunyi, tidak lupa pula akan belajar tentang
besaran–besaran dalam bunyi. Salah satu besaran yang dipelajari dalam bunyi
yaitu kecepatan bunyi. Pengukuran tentang kecepatan bunyi pada medium
udara pernah dilakukan di Universitas Sanata Dharma dalam sebuah
eksperimen, yaitu eksperimen resonansi udara. Eksperimen ini merupakan
eksperimen tentang bunyi yang melibatkan gejala resonansi. Tujuan
eksperimen ini untuk memahami gejala resonansi itu sendiri dan untuk
menentukan kecepatan bunyi di udara. Pada eksperimen resonansi udara
terdapat sumber bunyi, tabung kolom udara (set tabung resonansi), dan
frekuensi meter. Ketika sumber bunyi digetarkan, pada tabung kolom udara
yang mempunyai panjang tertentu akan terdengar suara dengung (bunyi) yang
keras. Suara dengungan (bunyi) yang terdengar menandakan terjadinya
resonansi. Resonansi pada kolom udara ini terjadi karena frekuensi dalam
kolom udara sama dengan frekuensi sumber bunyi (Santosa dkk, 2017).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
Setiap terjadi peristiwa resonansi maka perlu dicatat panjang kolom udara
saat peristiwa resonansi tersebut berlangsung. Kelemahan dari eksperimen ini
yaitu praktikan diharuskan mendengar bunyi dengungan agar dapat
menentukan dimana posisi terjadinya peristiwa resonansi pada tabung kolom
udara untuk mengukur panjang kolom udaranya, sehingga pengukuran
panjang kolom udara menjadi kurang akurat. Nilai panjang kolom udara yang
kurang akurat mengakibatkan nilai kecepatan bunyi di udara yang diperoleh
juga kurang akurat. Selain itu sumber bunyi memiliki batas ukur nilai
frekuensi, sehingga tidak dapat mengukur panjang kolom udara dari frekuensi
yang nilainya melebihi batas ukur nilai frekuensi dari sumber bunyi.
Kelemahan lainnya yaitu waktu yang dibutuhkan untuk eksperimen relatif
lama.
Penelitian berkaitan dengan resonansi bunyi pernah dilakukan oleh
Abdulaziz M. Aljalal berjudul “sound resonance in pipes with discrete fourier
transform”. Penelitian ini bertujuan untuk mengukur kecepatan bunyi di udara
pada pipa. Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan pipa baja, laptop,
loudspeaker dan microphone dengan analisis menggunakan FFT.
Kelebihannya adalah penelitian ini telah menggunakan bantuan komputer dan
FFT sehingga tidak memerlukan waktu yang lama dan data yang diperoleh
lebih tepat serta akurat. Namun biaya yang mahal untuk membeli pipa baja
menjadi kekurangannya (Aljalal, 2015).
Pengukuran kecepatan bunyi di udara juga pernah dilakukan oleh D.
Amrani dalam penelitiannya yang berjudul “sebuah studi perbandingan
kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar antara sensor tekanan dan sensor
bunyi”. Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan peralatan sederhana
yang melibatkan resonansi dalam tabung suntik, serta menggunakan
komputer atau laboratorium berbasis kalkulator dengan detektor dan sensor
yang sesuai, seperti sensor tekanan gas dan sensor bunyi. Kecepatan bunyi di
udara pada suhu kamar menggunakan sensor tekanan dan sensor bunyi
ditentukan menggunakan hubungan antara panjang gelombang dan frekuensi
bunyi. Panjang gelombang diperoleh dari hubungan panjang kolom udara dan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
diameter dalam tabung suntik, sedangkan frekuensi bunyi diperoleh dari
analisis grafik data sensor.
Data pengukuran diperoleh dalam bentuk grafik diantaranya grafik
hubungan variasi perubahan tekanan terhadap waktu yang mewakili sensor
tekanan dan grafik hubungan level suara terhadap waktu yang mewakili
sensor bunyi. Data pengukuran dari masing–masing sensor dianalisis untuk
menghitung frekuensi dasar atau frekuensi alamiah. Frekuensi dasar dari
grafik hubungan variasi perubahan tekanan terhadap waktu tertentu
ditentukan dari interval waktu antara puncak pertama ke puncak ke n yang
mewakili osilasi periodik karena adanya variasi tekanan. Sedangkan frekuensi
dasar dari grafik hubungan level suara terhadap waktu dianalisis
menggunakan FFT (Fast Fourier Transform). Untuk memperoleh nilai
frekuensi dasar dari grafik hubungan level suara terhadap waktu diperlukan
prosedur tambahan dan memerlukan waktu yang relatif lebih lama. Hal ini
dikarenakan grafik hubungan level suara terhadap waktu perlu diubah ke
dalam bentuk grafik FFT (Amrani, 2013).
Berdasarkan uraian di atas, penelitian yang akan dilakukan bertujuan
untuk mengukur dan membandingkan kecepatan bunyi di udara pada suhu
kamar antara dua jenis sensor yaitu sensor tekanan dan sensor bunyi.
Pengukuran kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar dengan menggunakan
dua jenis sensor ini memanfaatkan laboratorium berbasis komputer untuk
melakukan pengukuran bunyi di udara. Alat yang digunakan dalam penelitian
terdiri dari tabung suntik, sensor tekanan, sensor bunyi, labpro, statip dan
komputer. Dalam penelitian ini digunakan software Logger Pro. Dengan
menggunakan software tersebut, proses pengukuran, perhitungan data,
pembuatan grafik, dan fitting data dapat dilakukan dengan mudah (Santosa,
2014). Hal menarik dalam penelitian ini adalah alat yang digunakan
sederhana dan mudah diperoleh karena tersedia di laboratorium, mudah
dioperasikan, biaya terjangkau dan tidak memerlukan waktu yang lama.
Penelitian ini diharapkan dapat berguna dalam bidang pendidikan dan
bidang penelitian disemua tingkat kalangan pendidikan khususnya tingkat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
Sekolah Menengah Atas dan perguruan tinggi. Penelitian ini juga diharapkan
dapat membantu siswa/I untuk dapat lebih memahami tentang ilmu bunyi dan
gelombang, khususnya materi tentang gelombang bunyi dan tekanan.
Penelitian tentang kecepatan bunyi di udara dengan menggunakan sensor
tekanan dan sensor bunyi cocok untuk mahasiswa baik mahasiswa fisika
maupun mahasiswa pendidikan fisika di perguruan tinggi dan universitas
karena dapat dijadikan sebagai percobaan laboratorium atau demonstrasi
ruang kelas serta dapat berfungsi sebagai alat pedagogis untuk meningkatkan
pemahaman.
1.2 RUMUSAN MASALAH
1. Bagaimana cara menentukan kecepatan bunyi di udara pada suhu
kamar menggunakan sensor tekanan dan sensor bunyi?
2. Bagaimana perbandingan pengukuran kecepatan bunyi di udara pada
suhu kamar menggunakan sensor tekanan dan sensor bunyi dengan
kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar yang diperoleh dari
persamaan?
1.3 BATASAN MASALAH
Dari latar belakang penelitian ini, terdapat beberapa masalah yang terkait
dengan pengukuran kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar. Pada
penelitian ini, masalah dibatasi pada:
1. Pengukuran kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar menggunakan
sensor tekanan dan sensor bunyi, dan tabung suntik sebagai kolom
udara.
2. Panjang kolom udara sama dengan panjang tabung suntik.
3. Suhu ruangan yang digunakan adalah suhu ruangan selama proses
pengambilan data penelitian.
4. Frekuensi yang digunakan adalah frekuensi dasar kolom udara dalam
tabung suntikan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
1.4 TUJUAN PENELITIAN
Penelitian ini bertujuan untuk:
1. Menentukan kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar menggunakan
sensor tekanan dan sensor bunyi.
2. Menyajikan dan membandingkan kecepatan bunyi di udara pada suhu
kamar menggunakan sensor tekanan dan sensor bunyi dengan
kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar yang diperoleh dari
persamaan.
1.5 MANFAAT PENELITIAN
1. Bagi Peneliti
a. Mengetahui cara menentukan kecepatan bunyi di udara pada suhu
kamar menggunakan sensor tekanan dan sensor bunyi.
b. Mengetahui perbandingan kecepatan bunyi di udara pada suhu
kamar dari hasil pengukuran yang menggunakan sensor tekanan
dan sensor bunyi dengan yang diperoleh menggunakan
persamaan.
2. Bagi Pembaca
a. Dapat mempelajari cara menggunakan sensor tekanan dan sensor
bunyi sebagai media pembelajaran baik bagi siswa, mahasiswa
maupun guru dalam mengukur kecepatan bunyi di udara pada
suhu kamar.
b. Dapat mempelajari cara penggunaan software Logger Pro dan
FFT khususnya untuk menentukan nilai frekuensi dasar.
1.6 SISTEMATIKA PENULISAN
1. BAB 1 Pendahuluan
BAB 1 mengarahkan pada latar belakang penelitian, rumusan
masalah, batasan masalah dalam penelitian ini, tujuan penelitian,
manfaat penelitian baik bagi peneliti maupun bagi pembaca, serta
sistematika penulisan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
2. BAB 2 Dasar Teori
BAB 2 menunjukkan tentang teori yang digunakan dalam
penelitian ini, dimana pada bagian dasar teori ini berisi teori yang
berkaitan dan mendukung penelitian yang dilakukan.
3. BAB 3 Eksperimen
Pada BAB 3 ini berisi uraian dari rangkaian alat yang digunakan
dalam eksperimen, prosedural pengambilan data eksperimen, dan
analisis data.
4. BAB 4 Hasil dan Pembahasan
Bagian BAB 4 berisi tentang data yang diperoleh dari eksperimen,
hasil pengolahan data, dan pembahasan hasil yang diperoleh dari
penelitian yang dilakukan.
5. BAB 5 Penutup
BAB 5 berisi tentang kesimpulan dan saran dari hasil penelitian
yang telah dilakukan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
BAB 2
LANDASAN TEORI
2.1 GELOMBANG BUNYI
Gelombang didefinisikan dengan gerak menjalar/merambat dari suatu
gangguan dengan kecepatan seragam, di mana kecepatan partikel medium
berbeda pada kedudukan yang berbeda. Gerak gelombang terjadi secara
periodik yang berasal dari suatu sumber gangguan yang bergetar/berosilasi
secara periodik. Gerak osilasi merupakan gerak bolak balik pada suatu titik
atau kedudukan kesetimbangan. Gangguan yang merambat terkait dengan
momentum dan energi. Jika ditinjau gelombang pada tali atau air, maka
gangguan akan memberikan simpangan. Sementara itu, gangguan pada
gelombang udara dan cairan merupakan perambatan dari elemen udara atau
cairan yang memiliki tekanan tertentu. Medium rambat hanya berosilasi
terhadap kedudukan kesetimbangan (Budi, 2013).
Medium yang dilewati oleh gelombang tidak berjalan melalui ruang.
Partikel–partikelnya masing–masing mengalami gerak bolak–balik atau gerak
turun–naik di sekitar posisi kesetimbangannya. Partikel–partikel atau
molekul–molekul udara hanya bergerak bolak–balik saja tetapi tidak ikut
merambat bersama gelombang. Gerak gelombang mengangkut energi dari
satu daerah medium ke daerah lainnya. Gelombang mengangkut energi, tetapi
tidak mengangkut materi, dari satu daerah ke daerah lainnya. Sebuah
gelombang mempunyai frekuensi, periode, kecepatan gelombang, panjang
gelombang, amplitudo dan energi, serta fungsi gelombang.
Gelombang yang berjalan atau merambat melalui medium memiliki laju
tertentu yang dinamakan laju perambatan atau laju gelombang. Sebutan lain
untuk laju perambatan atau laju gelombang adalah kecepatan gelombang atau
cepat rambat gelombang yang diberi simbol 𝑣. Fungsi gelombang, yakni
suatu fungsi yang menjelaskan posisi sembarang partikel dalam medium itu
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
pada sembarang waktu (Young dan Freedman, 2003). Frekuensi gelombang
didefinisikan sebagai banyaknya gelombang yang melewati suatu titik tiap
detik. Periode gelombang didefinisikan sebagai waktu yang diperlukan oleh
satu titik untuk dilewati dua puncak gelombang (atau satu gelombang penuh)
berturut–turut. Kecepatan gelombang atau cepat rambat gelombang
merupakan kecepatan lewatnya dua puncak gelombang berturut–turut pada
suatu titik tertentu. Amplitudo gelombang adalah tinggi puncak gelombang
(Surya, 2010).
Gelombang bunyi merupakan gelombang longitudinal yang terjadi karena
perapatan dan perenggangan dalam medium gas, cair, atau padat. Gelombang
longitudinal didefinisikan sebagai gelombang yang arah gangguannya atau
arah gerakan partikel yang dilewatinya sejajar dengan arah rambatannya.
Misalnya gelombang pada pegas dan gelombang bunyi di udara. Gelombang
bunyi dihasilkan ketika sebuah benda yang digetarkan dan menyebabkan
gangguan kerapatan medium. Gangguan dijalarkan di dalam medium melalui
interaksi molekul–molekulnya. Getaran molekul berlangsung sepanjang arah
penjalaran gelombang. Di dalam gas, kerapatan dan tekanan terkait erat. Oleh
karena itu, gelombang bunyi dalam gas seperti udara dapat dipandang sebagai
gelombang kerapatan atau gelombang tekanan, yaitu getaran longitudinal
molekul–molekul udara maju–mundur karena variasi tekanan udara (Tipler,
1998). Gelombang bunyi termasuk dalam gelombang tiga dimensi yang
dihasilkan dari pergeseran dan perubahan dimensi dari elemen volume udara
dalam suatu tabung searah gaya gangguan (Budi, 2013).
Gelombang bunyi dapat dihasilkan oleh suatu sumber yang bergetar
dengan gerak harmonik sederhana. Sumber yang bergetar menyebabkan
molekul–molekul udara di dekatnya berosilasi dengan gerak harmonik
sederhana di sekitar posisi kesetimbangannya. Molekul ini bertumbukan
dengan molekul–molekul tetangganya, sehingga menyebabkan molekul–
molekul itu berosilasi. Simpangan gelombang dari molekul dapat ditulis
secara matematis menjadi:
𝑦 = 𝐴 sin(𝑘𝑥 − 𝜔𝑡) (2.1)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
dengan 𝐴 adalah simpangan maksimum molekul gas dari posisi
kesetimbangannya, 𝑘 merupakan bilangan gelombang, dan 𝜔 adalah
frekuensi sudut.
Gambar 2.1. Hubungan gelombang simpangan dengan perubahan tekanan
Simpangan dari persamaan (2.1) menunjukkan bunyi merupakan
gelombang longitudinal karena simpangan yang diberikan sejajar dengan arah
gerak gelombang. Simpangan ini menyebabkan variasi kerapatan dan tekanan
udara. Tekanan dalam gas sebanding dengan kerapatan, maka perubahan
tekanan adalah maksimum ketika perubahan kerapatannya maksimum.
Gambar 2.1 menunjukkan:
(a) Simpangan dan titik setimbang molekul–molekul udara dalam
gelombang bunyi harmonik versus posisi pada suatu saat. Molekul–
molekul berada dalam posisi kesetimbangan di titik x1, dan x3, dan
mempunyai simpangan maksimum di titik x2;
(b) Beberapa molekul yang ditempatkan sama pada posisi
kesetimbangannya sebelum gelombang bunyi tiba. Arah anak panah
menyatakan arah simpangan yang akan disebabkan gelombang bunyi;
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
(c) Molekul–molekul di dekat titik x1, x2, dan x3 setelah gelombang bunyi
tiba;
(d) Kerapatan maksimum pada x3 dan minimum pada x1, yang keduanya
merupakan titik dengan simpangan nol;
(e) Perubahan tekanan versus posisi. Perubahan tekanan dan simpangan
berbeda fase 90°.
Ketika simpangan nol, perubahan tekanan dan kerapatan bernilai
maksimum atau minimum. Bila simpangan bernilai maksimum atau
minimum, perubahan tekanan dan kerapatan sama dengan nol. Maka dapat
diperoleh persamaan gelombang tekanan yaitu:
𝑃 = 𝑃0 sin(𝑘𝑥 − 𝜔𝑡 − 𝜋2⁄ ) (2.2)
dengan 𝑃 menyatakan perubahan tekanan dari tekanan kesetimbangan dan 𝑃0
menyatakan nilai maksimum dari perubahan tekanan dan dinamakan
amplitudo tekanan (Tipler, 1998; Halliday, 1987).
2.1.1 Laju Gelombang Bunyi
Tipler (1998) menyatakan bahwa laju gelombang bunyi sama
seperti laju gelombang pada tali, juga bergantung pada sifat medium.
Untuk gelombang bunyi dalam fluida, laju gelombang bunyi ditentukan
oleh modulus limbak (bulk modulus) dan rapat kesetimbangan medium
(yang mana merujuk pada massa jenis fluida). Secara matematis dapat
ditulis sebagai berikut:
𝑣 = √𝐵
𝜌 (2.3)
Keterangan:
𝑣 : Laju gelombang bunyi (m/s)
𝐵 : Modulus limbak (Bulk modulus)
𝜌 : Massa jenis fluida (kg/m3)
Untuk gelombang bunyi pada suatu batang padat dan panjang, laju
gelombang bunyi dapat ditentukan oleh modulus Young dan rapat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
kesetimbangan medium (yang mana merujuk pada massa jenis batang).
Secara matematis ditulis sebagai berikut:
𝑣 = √𝑌
𝜌 (2.4)
Keterangan:
𝑣 : Laju gelombang bunyi (m/s)
𝑌 : Modulus Young
𝜌 : Massa jenis batang (kg/m3)
Untuk gelombang bunyi dalam gas seperti udara, laju gelombang
bunyi secara matematis ditulis sebagai berikut:
𝑣 = √𝛾𝑅𝑇
𝑀 (2.5)
Keterangan:
𝑣 : Laju gelombang bunyi (m/s)
𝛾 : Konstanta yang bergantung pada jenis gas
𝑅 : Konstanta gas universal (8,314 J/mol.K)
𝑇 : Temperatur mutlak (K)
𝑀 : Massa molar gas (29 × 10-3 kg/mol)
Laju gelombang bunyi di udara juga dapat ditentukan melalui hubungan
antara panjang gelombang 𝜆 dan frekuensi 𝑓, yang secara matematis
ditulis sebagai berikut:
𝑣 = 𝜆𝑓 (2.6)
Kecepatan bunyi di udara bergantung pada suhu udara. Secara
matematis dapat dituliskan:
𝑣𝑡 = 𝑣0√𝑇
273 (2.7)
𝑣𝑡 = 𝑣0√1 +𝑡
273 (2.8)
Keterangan:
𝑣𝑡: Kecepatan bunyi di udara pada suhu 𝑡 ℃
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
𝑣0: Kecepatan bunyi di udara pada suhu 0 ℃
Menurut Giancoli (2014), laju bunyi berbeda dalam material yag
berbeda. Di udara pada 0℃ dan 1 atm, bunyi berjalan pada kecepatan
331 ms⁄ . Laju bunyi dalam berbagai material diberikan dalam tabel 2.1.1.
Tabel 2.1.1 Laju Bunyi dalam Berbagai Material (𝟐𝟎℃
dan 1 atm)
Material Laju (m s⁄ )
Udara 343
Udara (0℃) 331
Helium 1005
Hidrogen 1300
Air 1440
Air Laut 1560
Besi dan Baja ≈ 5000
Kaca ≈ 4500
Aluminium ≈ 5100
Kayu Keras ≈ 4000
Beton ≈ 3000
2.2 GELOMBANG BERDIRI PADA KOLOM UDARA
Sumber bunyi yang menggunakan kolom udara sebagai sumber getarnya
disebut juga pipa organa. Pipa organa berupa tabung yang berisi kolom udara.
Ukuran panjangnya jauh lebih besar dari lebarnya. Ukuran ini memungkinkan
terbentuknya gelombang longitudinal berdiri di dalam tabung, sehingga dapat
menghasilkan bunyi. Perbedaan fase yang terjadi antara gelombang datang
dan gelombang pantul terletak pada perbedaan ujung pipa, yaitu terbuka dan
tertutup. Dalam kolom udara, gelombang digambarkan dalam konteks aliran
udara yaitu dalam konteks perpindahan dan dalam konteks tekanan (Giancoli,
2014).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
Pada ujung pipa udara terbuka, molekul–molekul udara secara penuh
mempunyai kebebasan untuk bergerak. Gelombang yang dipantulkan oleh
ujung terbuka terhadap udara mendekati sefase dengan gelombang datang jika
diameter tabung relatif lebih kecil terhadap panjang gelombang bunyi.
Akibatnya, ujung yang terbuka terhadap kolom udara mendekati bentuk
puncak/perut dan terjadi tekanan yang minimum. Pada pipa organa dengan
ujung tertutup, identik dengan gelombang transversal pada tali yang terikat
dimana pada ujung yang tertutup gelombang pantul mengalami perubahan
fase sebesar 180o terhadap gelombang datang. Sehingga, pada ujung tertutup
terjadi simpul dan berkaitan dengan titik maksimum terhadap tekanan. Pipa
organa dibedakan menjadi dua, yaitu pipa organa terbuka dan pipa organa
tertutup (Halliday, 1987).
Surya (2010) dalam bukunya mengatakan bahwa bunyi dapat terjadi
karena adanya sumber bunyi yang bergetar, telinga atau penerima yang baik,
dan medium yang merambatkan bunyi. Ketika dua buah benda diletakkan
berdekatan, saat benda 1 digetarkan maka benda 2 juga ikut bergetar. Gejala
ikut bergetarnya suatu benda akibat getaran dari benda lain disebut resonansi.
Resonansi dapat terjadi jika kedua benda mempunyai frekuensi dasar atau
frekuensi alamiah yang sama. Resonansi juga dapat terjadi pada kolom–
kolom udara (tabung kolom udara). Ketika suatu sumber bunyi diletakkan
dekat kolom udara, udara dalam kolom tersebut akan ikut bergetar jika
frekuensi sumber bunyi itu sama dengan frekuensi alamiah getaran kolom
udara. Resonansi kolom udara ini ditandai dengan lebih kerasnya bunyi yang
terdengar.
Gambar 2.2. Pipa organa tertutup
P S 𝑙
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
Keadaan resonansi udara pada pipa organa tertutup terjadi bila panjang
kolom udara memenuhi:
𝑙𝑛 + 𝑘 =2𝑛+1
4𝜆 (2.9)
Keterangan:
𝑙 : Panjang kolom udara dalam tabung kolom udara
𝑛 : 0, 1, 2, 3 ......
𝜆 : Panjang gelombang bunyi
𝑘 : Faktor koreksi
Gambar 2.3. Nada dasar pada pipa organa tertutup
Jika sepanjang pipa organa seperti pada gambar di atas terbentuk 14⁄
gelombang, maka nada yang dihasilkan disebut nada dasar. Untuk nada dasar
pada pipa organa tertutup, resonansi terjadi bila:
𝑙0 + 𝑘 =1
4𝜆 (2.10)
dengan 𝑙0 adalah panjang tabung resonansi saat terjadi peristiwa resonansi
pertama. Untuk resonansi pertama, panjang gelombang bunyi dapat
ditentukan dari persamaan (2.10) sehingga diperoleh:
𝜆 = 4 (𝑙0 + 𝑘) (2.11)
Menurut teori dalam artikel D. Amrani (2013), ditemukan bahwa faktor
koreksi 𝑘 sama dengan 0,4d, dimana d merupakan diameter dalam tabung
kolom udara. Oleh karena itu, nilai panjang gelombang bunyi pada persamaan
(2.11) dapat dirumuskan menjadi:
𝜆 = 4 (𝑙0 + 0,4𝑑) (2.12)
S
l
P
𝑙0
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
Nilai panjang gelombang bunyi pada persamaan (2.12) dapat disubstitusikan
pada persamaan (2.6), maka nilai laju gelombang bunyi atau kecepatan bunyi
di udara adalah:
𝑣 = 4𝑓 (𝑙0 + 0,4𝑑) (2.13)
dimana 𝑓 adalah nilai frekuensi dasar atau frekuensi alamiah bunyi.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
BAB 3
METODE PENELITIAN
3.1 TEMPAT DAN WAKTU PENELITIAN
Penelitian ini termasuk dalam jenis penelitian ekperimental yang
dilaksanakan di ruang penelitian Laboratorium Fisika, Universitas Sanata
Dharma, Yogyakarta.
3.2 TAHAPAN PENELITIAN
Penelitian ini bertujuan untuk menentukan kecepatan bunyi di udara pada
suhu kamar menggunakan sensor tekanan dan sensor bunyi serta menyajikan
dan membandingkan pengukuran kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar
menggunakan sensor tekanan dan sensor bunyi dengan kecepatan bunyi di
udara pada suhu kamar yang diperoleh dari persamaan (2.8). Tujuan
penelitian ini dicapai dengan melakukan eksperimen yang terbagi menjadi
tiga tahap, yaitu: tahap pertama persiapan alat dan bahan, tahap kedua yaitu
prosedur dan pengambilan data, dan tahap ketiga yaitu analisis data. Tahap
pertama persiapan alat dan bahan dijadikan sebagai tes pendahuluan yang
dilakukan untuk menentukan kondisi optimal dari panjang percobaan,
sensitivitas alat dan laju sampel sensor.
3.2.1 PERSIAPAN ALAT DAN BAHAN
Serangkaian alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini
terdiri dari beberapa komponen beserta fungsinya sebagai berikut :
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
1. Tabung suntik
Tabung suntik yang digunakan berbeda–beda baik untuk variasi
panjang dan diameter dalam tabung suntiknya. Bagian tabung suntik
yang digunakan adalah plunger dan tabung suntikan. Plunger
digerakan keluar sepenuhnya secara cepat dan sekuat mungkin dari
tabung suntikan. Oleh karena itu, plunger berfungsi sebagai pemberi
getaran dan tabung suntikan berfungsi sebagai tabung kolom udara.
Tabung suntik yang digunakan seperti pada gambar 3.1.
Gambar 3.1. Tabung suntik
2. Komputer
Komputer digunakan untuk menampilkan, menyimpan, dan
menganalisis data hasil penelitian. Di dalam komputer diinstal
aplikasi logger pro. Komputer menghubungkan aplikasi logger pro
yang telah diinstal dengan perangkat luar labpro. Komputer
menyimpan dan menganalisis data hasil penelitian dengan bantuan
grafik yang diperoleh dalam eksperimen untuk memperoleh nilai
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
frekuensi dasar kolom udara yang akan digunakan dalam menghitung
nilai kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar.
3. Sensor tekanan
Sensor tekanan berfungsi untuk mendeteksi dan merekam variasi
perubahan tekanan gas setiap waktu tertentu yang terjadi dalam
tabung kolom udara ketika plunger pada tabung suntik digerakan
keluar sepenuhnya secara cepat dan sekuat mungkin dari tabung
suntikan. Sensor tekanan yang digunakan seperti pada gambar 3.2.
Gambar 3.2. Sensor tekanan
4. Sensor bunyi
Sensor bunyi berfungsi untuk mendeteksi dan merekam variasi
level bunyi yang terdengar ketika plunger pada tabung suntik
digerakan keluar sepenuhnya secara cepat dan sekuat mungkin dari
tabung suntikan. Sensor bunyi yang digunakan seperti pada gambar
3.3.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
Gambar 3.3. Sensor bunyi
5. Labpro
Labpro digunakan sebagai interface untuk menghubungkan
komputer dengan sensor tekanan dan sensor bunyi. Labpro
mentransfer data pengukuran sehingga dapat muncul dalam aplikasi
logger pro yang ada di komputer. Labpro yang digunakan seperti pada
gambar 3.4.
Gambar 3.4. Labpro
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
6. Fast Fourier Transform (FFT)
FFT merupakan suatu algoritma untuk menghitung transformasi
Fourier diskrit dengan cepat dan lebih efisien. Dalam penelitian ini,
FFT digunakan untuk menganalisis frekuensi dasar dari pengukuran
kecepatan bunyi di udara yang menggunakan sensor bunyi. Frekuensi
dasar digunakan untuk menentukan kecepatan bunyi di udara dalam
tabung suntik. FFT digunakan untuk mempermudah dan mempercepat
peneliti untuk mengetahui frekuensi dasar tanpa memerlukan waktu
yang lama dan tanpa menggunakan proses yang sulit.
7. Jangka sorong
Dua komponen yang juga penting untuk perhitungan kecepatan
bunyi di udara adalah panjang tabung kolom udara dan diameter
bagian dalam tabung suntik. Jangka sorong digunakan untuk
mengukur panjang tabung kolom udara dan diameter dalam tabung
suntik. Jangka sorong memiliki ketelitian yang lebih daripada
penggaris (alat pengukur panjang lainnya) yaitu sebesar 0,005 cm.
Jangka sorong dilengkapi dengan dua jenis skala pengukuran yaitu
skala utama dan skala nonius. Jangka sorong yang digunakan seperti
pada gambar 3.5 berikut.
Gambar 3.5. Jangka sorong
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
8. Statip
Statip digunakan sebagai penyangga sensor bunyi. Sensor bunyi
ditempatkan pada statip agar mengurangi dan meminimalisir resiko
adanya gangguan yang akan mempengaruhi hasil pengukuran, yaitu
perubahan posisi alat selama eksperimen berlangsung. Statip yang
digunakan seperti pada gambar 3.6.
Gambar 3.6. Statip
3.2.2 PROSEDUR DAN PENGAMBILAN DATA
1. Alat yang digunakan dalam penelitian dirangkai dalam satu rangkaian
yang terdiri dari tabung suntik, sensor tekanan, sensor bunyi, labpro,
statip dan komputer. Rangkaian alat yang digunakan pada penelitian
seperti pada gambar 3.7 berikut
Gambar 3.7. Rangkaian alat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
Keterangan:
A: Komputer D: Tabung Suntik
B: Labpro E: Sensor Bunyi
C: Sensor Tekanan F: Statip
Sensor tekanan dipasang pada ujung tabung suntik. Sensor tekanan
dan sensor bunyi masing–masing dihubungkan dengan labpro. Labpro
dihubungkan dengan komputer. Sensor tekanan gas ditancapkan
secara hermatis ke ujung tabung suntik, sedangkan sensor bunyi
ditempatkan pada statip. Hermatis artinya tidak ada udara yang masuk
(kedap udara).
2. Pada komputer dibuka aplikasi software logger pro, kemudian
mengklik menu open – Physics with Vernier – 34 Tones Vowels
Telephone sehingga akan muncul tampilan seperti pada gambar 3.8.
Gambar 3.8. Tampilan aplikasi software logger pro
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
Tampilan aplikasi logger pro pada gambar 3.8 menunjukkan
komputer telah terhubung dengan sensor tekanan dan sensor bunyi.
Dalam gambar 3.8 terdapat dua grafik yaitu grafik hubungan tekanan
offset terhadap waktu dan grafik FFT yaitu grafik hubungan
amplitudo terhadap frekuensi.
3. Pada Software logger pro, waktu pengambilan data yang digunakan
dan jumlah sampel diatur dengan mengklik icon data collection
sehingga muncul tampilan seperti pada gambar 3.9.
Gambar 3.9. Tampilan kolom untuk mengatur waktu pengambilan data dan jumlah
sampel
4. Bagian tabung suntik yang digunakan adalah bagian plunger dan
tabung suntikan. Plunger sebagai penggetar dan tabung suntikan
sebagai kolom udara. Diukur panjang tabung kolom udara (𝑙0) dan
diameter dalam tabung suntikan (𝑑) dengan menggunakan jangka
sorong.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
Gambar 3.10. Pengukuran panjang tabung kolom udara dengan menggunakan jangka
sorong
Gambar 3.11. Pengukuran diameter dalam tabung kolom udara dengan menggunakan
jangka sorong
Ada beberapa tabung suntik yang digunakan dalam penelitian ini
untuk variasi panjang dan diameter dalam tabung suntik. Setiap
tabung suntik diukur panjang kolom udara (𝑙0) dan diameter dalam
tabung (𝑑). Panjang kolom udara sama dengan panjang tabung suntik.
Dari beberapa buah tabung suntik dengan diameter sama yang telah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
disediakan, panjang tabung suntik sebagai panjang kolom udara
divariasi dengan dengan memperpendek panjang tabung suntik
dengan cara dipotong menggunakan gunting. Disediakan pula
beberapa tabung suntik dengan diameter yang berbeda–beda,
kemudian panjang kolom udara beberapa tabung suntik ini dipotong
dengan ukuran yang sama. Hasil pengukuran panjang kolom udara
(𝑙0) dan diameter dalam tabung (𝑑) dicatat dalam tabel hasil
pengukuran masing–masing variabel.
5. Dicatat suhu udara ruangan saat pengambilan data penelitian
berlangsung.
6. Nilai panjang tabung kolom udara (𝑙0) dan diameter dalam tabung (𝑑)
yang telah diperoleh dalam pengukuran digunakan untuk menghitung
nilai panjang gelombang (𝜆) untuk masing–masing panjang kolom
udara dan diameter dalam tabung suntik. Nilai panjang gelombang (𝜆)
diperoleh dengan perhitungan menggunakan persamaan (2.12). Nilai
panjang gelombang bunyi dicari menggunakan dua cara. Pertama;
mencari nilai panjang gelombang bunyi dengan panjang kolom udara
divariasi (variabel bebas) sedangkan diameter dalam tabung dibuat
tetap (variabel kontrol). Kedua; mencari nilai panjang gelombang
bunyi dengan diameter dalam tabung divariasi (variabel bebas)
sedangkan panjang kolom udara dibuat tetap (variabel kontrol). Nilai
panjang gelombang bunyi dengan panjang kolom udara divariasi
(variabel bebas) sedangkan diameter dalam tabung dibuat tetap
(variabel kontrol) yang diperoleh dimasukkan dalam tabel berikut.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
Tabel Hubungan panjang gelombang bunyi (𝝀) terhadap panjang kolom udara
(𝒍𝟎)
𝑑 = ............. m
Suhu udara (T) = ............ ℃
Nilai panjang gelombang bunyi dengan diameter dalam tabung
divariasi (variabel bebas) sedangkan panjang kolom udara dibuat tetap
(variabel kontrol) yang diperoleh dimasukkan dalam tabel seperti
berikut.
Tabel Hubungan panjang gelombang bunyi (𝝀) terhadap diameter dalam
tabung (𝒅)
𝑙0 = ........... m
Suhu udara (T) = .......... ℃
a. Sensor Tekanan
1. Plunger pada tabung suntik digerakkan keluar sepenuhnya secara
cepat dan sekuat mungkin dari tabung suntikan setelah mengklik
icon collect. Gerakan keluar plunger sepenuhnya secara cepat dan
sekuat mungkin dari tabung suntikan menghasilkan adanya
perubahan tekanan gas setiap waktu tertentu di dalam tabung
kolom udara dan bunyi dengungan. Perubahan tekanan gas terjadi
karena udara di dalam kolom udara mendapat tekanan yang
No. Panjang kolom udara
(m)
Panjang gelombang bunyi
(m)
1.
2.
dst.
No. Diameter dalam tabung
(m)
Panjang gelombang bunyi
(m)
1.
2.
dst.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
bervariasi dari plunger yang digerakan keluar sepenuhnya secara
cepat dan sekuat mungkin dari tabung suntikan. Perubahan tekanan
terjadi secara periodik terhadap waktu. Sensor tekanan akan
mendeteksi dan merekam tekanan gas yang berubah–ubah setiap
waktu tertentu dalam tabung kolom udara. Langkah ini dilakukan
berulang kali untuk satu panjang kolom udara dan diameter dalam
tabung suntik yang digunakan. Langkah ini juga dilakukan
berulang kali untuk masing–masing panjang kolom udara dan
diameter dalam tabung suntik yang digunakan.
2. Labpro mentransfer data pengukuran dari sensor tekanan dan
sensor bunyi sehingga dapat muncul dalam aplikasi logger pro
yang ada di komputer. Data pengukuran dari sensor tekanan
diperoleh dalam bentuk grafik hubungan tekanan offset terhadap
waktu. Grafik data pengukuran dari sensor tekanan untuk setiap
panjang kolom udara (𝑙0) dan diameter dalam tabung suntik
dianalisis untuk menghitung frekuensi dasar atau frekuensi alamiah
(𝑓). Untuk grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu, nilai
frekuensi dasar (𝑓) ditentukan dari interval waktu antara puncak
pertama ke puncak ke n yang mewakili osilasi periodik karena
adanya variasi tekanan.
3. Nilai frekuensi dasar (𝑓) dan panjang gelombang (𝜆) yang telah
diperoleh untuk setiap panjang kolom udara (𝑙0) dan diameter
dalam tabung suntik dimasukkan pada tabel hubungan frekuensi
dasar terhadap panjang gelombang bunyi.
Tabel Hubungan frekuensi dasar terhadap panjang gelombang bunyi.
Suhu udara (T) = .......... ℃
No. 𝜆 (m) 1𝜆⁄ (m-1) 𝑓 (Hz)
1.
Dst.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
4. Tabel hubungan frekuensi dasar terhadap panjang gelombang bunyi
kemudian dibuat ke dalam bentuk grafik hubungan 𝑓 (Hz) terhadap
1𝜆⁄ (m-1) untuk mencari nilai kecepatan bunyi di udara (𝑣) pada
suhu kamar menggunakan aplikasi logger pro seperti berikut.
Gambar 3.12 Contoh grafik hubungan 𝑓 (Hz) terhadap 1 𝜆⁄ (m-1)
Kemudian fit dengan persamaan garis f = mx. m merupakan
gradien garis dan x menunjukkan variabel yang berada di sumbu x.
𝑣 = 𝜆𝑓
𝑓 = 𝑣
𝜆
𝑓 = 𝑣 1
𝜆
Karena 1
𝜆 adalah variabel di sumbu x, maka nilai kecepatan bunyi
di udara pada suhu kamar 𝑣 sama dengan nilai gradien m (𝑣 = 𝑚).
5. Dengan data suhu udara T yang dicatat selama proses pengambilan
data penelitian, dihitung pula nilai kecepatan bunyi di udara 𝑣 pada
suhu T menggunakan persamaan (2.8). Nilai kecepatan bunyi di
udara 𝑣 pada suhu T yang diperoleh ini dibandingkan dengan nilai
kecepatan bunyi di udara 𝑣 yang diperoleh menggunakan sensor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
tekanan. Hal ini digunakan untuk menghitung dan mengetahui
seberapa besar perbandingannya melalui presentase kesalahan
dalam penelitian yang dilakukan dengan menggunakan persamaan :
𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 =𝐻𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑟𝑒𝑟𝑎𝑡𝑎−𝐻𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑠𝑒ℎ𝑎𝑟𝑢𝑠𝑛𝑦𝑎
𝐻𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑠𝑒ℎ𝑎𝑟𝑢𝑠𝑛𝑦𝑎× 100% (3.1)
dimana harga rerata disini adalah nilai kecepatan bunyi di udara 𝑣
yang diperoleh dari grafik dan harga seharusnya adalah nilai
kecepatan bunyi di udara 𝑣 pada suhu T menggunakan persamaan
(2.8).
6. Nilai kecepatan bunyi di udara 𝑣 pada suhu kamar beserta
persentase kesalahan yang diperoleh menggunakan sensor tekanan
juga dibandingkan dengan nilai kecepatan bunyi di udara 𝑣 pada
suhu kamar beserta persentase kesalahan yang diperoleh
menggunakan sensor bunyi untuk mengetahui data hasil
pengukuran mana yang lebih baik dan akurat dalam pengukuran
kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar ini.
b. Sensor Bunyi
1. Plunger pada tabung suntik digerakkan keluar sepenuhnya secara
cepat dan sekuat mungkin dari tabung suntikan setelah mengklik
icon collect. Gerakan keluar plunger sepenuhnya secara cepat dan
sekuat mungkin dari tabung suntikan menghasilkan adanya
perubahan tekanan gas setiap waktu tertentu di dalam tabung
kolom udara dan bunyi dengungan. Bunyi dengungan yang
terdengar ketika plunger digerakkan keluar sepenuhnya dari tabung
suntikan terjadi karena adanya peristiwa resonansi dalam tabung
kolom udara tersebut. Peristiwa resonansi yang terjadi ini
mengikuti keadaan dimana frekuensi ditentukan oleh benda yang
ikur bergetar yaitu frekuensi kolom udara. Frekuensi dari penggetar
yaitu frekuensi plunger diatur agar sama dengan frekuensi kolom
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
udara yang bergetar. Panjang kolom udara telah ditentukan berapa
panjangnya sehingga diatur frekuensi plunger untuk dapat
berdengung paling keras. Sensor bunyi mendeteksi dan merekam
bunyi dengungan yang terdengar ketika plunger digerakkan keluar
sepenuhnya secepat dan sekuat mungkin dari tabung suntikan.
Langkah ini dilakukan berulang kali untuk satu panjang kolom
udara dan diameter dalam tabung suntik yang digunakan. Langkah
ini juga dilakukan berulang kali untuk masing–masing panjang
kolom udara dan diameter dalam tabung suntik yang digunakan.
2. Labpro mentransfer data pengukuran dari sensor tekanan dan
sensor bunyi sehingga dapat muncul dalam aplikasi logger pro
yang ada di komputer. Data pengukuran dari sensor bunyi
diperoleh dalam bentuk grafik FFT (grafik hubungan amplitudo
terhadap frekuensi). Grafik data pengukuran dari sensor bunyi
untuk setiap panjang kolom udara (𝑙0) dan diameter dalam tabung
suntik juga dianalisis untuk menghitung frekuensi dasar atau
frekuensi alamiah (𝑓). Untuk grafik FFT (grafik hubungan
amplitudo terhadap frekuensi), nilai frekuensi dasar (𝑓) yang
diperoleh adalah nilai frekuensi pada amplitudo tertinggi yang telah
tercantum pada grafik FFT.
3. Nilai frekuensi dasar (𝑓) dari sensor bunyi dan panjang gelombang
(𝜆) yang telah diperoleh untuk setiap panjang kolom udara (𝑙0) dan
diameter dalam tabung suntik juga dimasukkan pada tabel
hubungan frekuensi dasar terhadap panjang gelombang bunyi
seperti pada prosedur percobaan sensor tekanan.
4. Langkah 4 sampai langkah 6 pada prosedur percobaan yang
menggunakan sensor tekanan juga dilakukan pada sensor bunyi.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
3.2.3 ANALISIS DATA
Kecepatan bunyi di udara diperoleh dari hubungan panjang
gelombang bunyi dan frekuensi bunyi. Nilai panjang tabung kolom udara
(𝑙0) dan diameter dalam tabung (𝑑) yang telah diperoleh dalam
pengukuran digunakan untuk menghitung nilai panjang gelombang (𝜆)
untuk variasi panjang kolom udara saat diameter dalam tabung suntik
dibuat tetap dan nilai panjang gelombang (𝜆) untuk variasi diameter
dalam tabung suntik saat nilai panjang kolom udara dibuat tetap. Nilai
panjang gelombang (𝜆) dicari menggunakan persamaan (2.12).
Pengukuran kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar dilakukan
menggunakan sensor tekanan dan sensor bunyi. Data pengukuran dalam
bentuk grafik dari penelitian kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar
akan dianalisis untuk menghitung nilai frekuensi dasar atau frekuensi
alamiah (𝑓).
Dalam aplikasi software logger pro terdapat dua buah grafik
diantaranya grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu dan grafik
FFT yaitu grafik hubungan amplitudo terhadap frekuensi. Data
pengukuran dari sensor tekanan ditampilkan dalam bentuk grafik
hubungan tekanan offset terhadap waktu. Frekuensi dasar yang diperoleh
menggunakan sensor tekanan gas akan ditentukan dari interval waktu
antara puncak pertama ke puncak ke n yang mewakili osilasi periodik
karena adanya variasi tekanan. Kemudian dicari nilai periode dan
frekuensi dasar bunyi. Periode disini merupakan hasil perbandingan
jumlah interval waktu antara puncak pertama ke puncak ke n dengan
jumlah puncak gelombang. Sedangkan frekuensi dasar bunyi sama
dengan satu per periode bunyi.
Data pengukuran dari sensor bunyi ditampilkan dalam bentuk grafik
FFT. Grafik ini tidak dianalisis lagi karena grafik FFT langsung
menunjukkan dan mencantumkan nilai frekuensi dasar yang dicari. Dari
nilai frekuensi yang tercantum dalam grafik FFT tersebut dicari nilai
tengahnya. Dari grafik FFT, nilai frekuensi dasar yang diperoleh adalah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
nilai frekuensi pada amplitudo tertinggi. Amplitudo merupakan tinggi
rendahnya bunyi (level suara). Amplitudo tertinggi menunjukkan bunyi
paling tinggi yang terdengar akibat adanya peristiwa resonansi. Nilai
panjang gelombang bunyi dan nilai frekuensi dasar akan digunakan untuk
membuat grafik hubungan 𝑓 (Hz) terhadap 1𝜆⁄ (m-1). Sedangkan grafik
hubungan 𝑓 (Hz) terhadap 1𝜆⁄ (m-1) dianalisis untuk menghitung nilai
kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar. Dari grafik tersebut, nilai
kecepatan bunyi di udara sama dengan nilai gradien garis m. Nilai
kecepatan bunyi di udara 𝑣 yang diperoleh menggunakan sensor tekanan
dan sensor bunyi dibandingkan dengan nilai kecepatan bunyi di udara 𝑣
pada suhu T dari persamaan (2.8). Hal ini digunakan untuk menghitung
dan mengetahui seberapa besar perbandingannya melalui nilai presentase
kesalahan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 HASIL PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan dengan tujuan untuk menentukan kecepatan bunyi
di udara pada suhu kamar menggunakan sensor tekanan dan sensor bunyi, serta
menyajikan dan membandingkan pengukuran kecepatan bunyi di udara pada suhu
kamar menggunakan sensor tekanan dan sensor bunyi dengan kecepatan bunyi di
udara pada suhu kamar yang diperoleh dari persamaan. Nilai kecepatan bunyi di
udara pada suhu kamar ditentukan melalui hubungan antara panjang gelombang
bunyi dan frekuensi seperti yang dijelaskan pada bab 2. Oleh karena itu dalam
penelitian ini perlu dicari terlebih dahulu nilai panjang gelombang dan frekuensi
bunyinya agar dapat memperoleh nilai kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar.
Nilai panjang gelombang bunyi dicari menggunakan dua cara. Cara pertama
yang dilakukan adalah mencari nilai panjang gelombang bunyi dengan panjang
kolom udara (𝑙0) divariasi (sebagai variabel bebas) sedangkan diameter dalam
tabung (𝑑) dibuat tetap (sebagai variabel kontrol). Selanjutnya cara kedua yang
dilakukan adalah mencari nilai panjang gelombang bunyi dengan diameter dalam
tabung (𝑑) divariasi (sebagai variabel bebas) sedangkan panjang kolom udara (𝑙0)
dibuat tetap (sebagai variabel kontrol). Panjang kolom udara dan diameter dalam
tabung diukur menggunakan jangka sorong. Panjang kolom udara sama dengan
panjang tabung suntik. Hasil pengukuran panjang kolom udara dan diameter
dalam tabung yang digunakan ditampilkan pada masing–masing tabel berikut.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
Tabel 4.1. Hasil pengukuran panjang kolom udara tabung suntik
Tabel 4.2. Hasil pengukuran diameter dalam tabung suntik
4.1.1 Variasi Panjang Kolom Udara
Setelah mengukur panjang kolom udara dan diameter dalam tabung,
selanjutnya dicari nilai panjang gelombang bunyi dengan panjang kolom
udara (𝑙0) divariasi (sebagai variabel bebas) sedangkan diameter dalam
tabung (𝑑) dibuat tetap (sebagai variabel kontrol) dengan menggunakan
persamaan 𝜆 = 4 (𝑙0 + 0,4𝑑). Pada cara pertama ini, diameter dalam
tabung 𝑑 yang digunakan adalah 0,0195 m dan dibuat tetap sebagai
variabel kontrol. Dengan data panjang kolom udara yang telah diperoleh
seperti pada tabel 4.1 maka dicari panjang gelombang bunyi (𝜆) sebagai
berikut:
Untuk panjang kolom udara 0,05335 m, maka panjang gelombang
bunyi:
𝜆 = 4 (𝑙0 + 0,4𝑑)
𝜆 = 4 (0,05335 + 0,4 . 0,0195)
No. Panjang kolom udara
(m)
1. 0,05335
2. 0,0631
3. 0,07335
4. 0,0841
5. 0,0979
No. Diameter dalam tabung
(m)
1. 0,0043
2. 0,0087
3. 0,01265
4. 0,01555
5. 0,0195
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
𝜆 = 4 (0,05335 + 0,0078)
𝜆 = 4 (0,06115)
𝜆 = 0,2446 m
𝜆 = 0,245 m
Dengan cara yang sama, dicari pula panjang gelombang bunyi (𝜆) untuk
setiap panjang kolom udara yang lainnya. Hasil perhitungan panjang
gelombang bunyi dengan panjang kolom udara divariasi sedangkan
diameter dalam tabung dibuat tetap (variabel kontrol) ditampilkan dalam
tabel 4.3 berikut.
Tabel 4.3. Hubungan panjang gelombang bunyi (𝝀) terhadap panjang kolom udara
(𝒍𝟎) 𝑑 = 0,0195 m
Suhu udara (T) = 31 ℃
Nilai frekuensi dasar bunyi (𝑓) dicari dengan menganalisis data
penelitian dalam bentuk grafik baik grafik dari sensor tekanan maupun
grafik dari sensor bunyi. Grafik yang diperoleh dari pengukuran kecepatan
bunyi di udara pada suhu kamar menggunakan sensor tekanan dan sensor
bunyi antara lain grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu dan
grafik FFT yaitu grafik hubungan amplitudo terhadap frekuensi. Untuk
grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu, nilai frekuensi dasar bunyi
(𝑓) diperoleh dengan menentukan interval waktu antara puncak pertama ke
puncak ke n. Kemudian dicari nilai periode untuk dapat memperoleh nilai
frekuensinya. Untuk grafik FFT yaitu grafik hubungan amplitudo terhadap
No. Panjang kolom udara
(m)
Panjang gelombang bunyi
(m)
1. 0,05335 0,245
2. 0,0631 0,284
3. 0,07335 0,325
4. 0,0841 0,368
5. 0,0979 0,423
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
frekuensi, nilai frekuensi dasar bunyi (𝑓) telah disediakan dalam grafik.
Nilai frekuensi pada grafik FFT dihitung untuk mencari nilai tengahnya.
Nilai frekuensi dasar bunyi (𝑓) yang diperoleh adalah nilai frekuensi bunyi
pada amplitudo tertinggi.
1. Untuk panjang kolom udara 0,05335 m
Grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu yang diperoleh
untuk panjang kolom udara 0,05335 m yaitu:
Gambar 4.1. Grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu untuk panjang kolom
udara 0,05335 m
Gambar 4.2. Grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu untuk panjang kolom
udara 0,05335 m setelah diblok dan fit
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
Grafik dari gambar 4.1 diblok untuk mengetahui jumlah interval
waktu dari puncak pertama ke puncak ke n dan kemudian fit
mengikuti persamaan sinusoidal untuk menentukan jumlah puncak
gelombang yang telah diblok seperti pada gambar 4.2. Dari gambar
4.2 diperoleh nilai frekuensi dasar yaitu:
Jumlah interval waktu dari puncak 1 ke puncak 16 (∆𝑡) adalah
0,01064 sekon.
𝑇 =∆𝑡
𝑛=
0,01064 sekon
16= 0,000665 sekon
𝑓 =1
𝑇=
1
0,000665 sekon= 1.503,76 Hz
Grafik FFT yang diperoleh untuk panjang kolom udara 0,05335 m
yaitu:
Gambar 4.3. Grafik FFT (grafik hubungan amplitudo terhadap frekuensi) untuk
panjang kolom udara 0,05335 m
Dari gambar 4.3, nilai frekuensi dasar dihitung untuk mencari nilai
tengahnya sehingga diperoleh yaitu:
𝑓 =1.510,01 + 1.511,23
2=
3.021,24
2= 1.510,62 Hz
2. Untuk panjang kolom udara 0,0631 m
Grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu yang diperoleh
untuk panjang kolom udara 0,0631 m yaitu:
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
Gambar 4.4. Grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu untuk panjang kolom
udara 0,0631 m
Gambar 4.5. Grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu untuk panjang kolom
udara 0,0631 m setelah diblok dan fit
Grafik dari gambar 4.4 diblok untuk mengetahui jumlah interval
waktu dari puncak pertama ke puncak ke n dan kemudian fit
mengikuti persamaan sinusoidal untuk menentukan jumlah puncak
gelombang yang telah diblok seperti pada gambar 4.5. Dari gambar
4.5 diperoleh nilai frekuensi dasar yaitu:
Jumlah interval waktu dari puncak 1 ke puncak 15 (∆𝑡) adalah
0,01148 sekon.
𝑇 =∆𝑡
𝑛=
0,01148 sekon
15= 0,000765333 sekon
𝑓 =1
𝑇=
1
0,000765333 sekon= 1.306,62 Hz
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
Grafik FFT yang diperoleh untuk panjang kolom udara 0,0631 m
yaitu:
Gambar 4.6. Grafik FFT (grafik hubungan amplitudo terhadap frekuensi) untuk
panjang kolom udara 0,0631 m
Dari gambar 4.6, nilai frekuensi dasar dihitung untuk mencari nilai
tengahnya sehingga diperoleh yaitu:
𝑓 =1.318,36 + 1.319,58
2=
2.637,94
2= 1.318,97 Hz
Grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu dan grafik FFT yaitu
grafik hubungan amplitudo terhadap frekuensi untuk semua panjang
gelombang dengan variasi panjang kolom udara yang lainnya dianalisis
dengan cara yang sama seperti di atas untuk memperoleh nilai frekuensi
dasar bunyi dari masing–masing grafik tersebut. Hasil perhitungan
frekuensi dasar bunyi untuk semua panjang gelombang dengan variasi
panjang kolom udara dari grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu
dan grafik FFT ditampilkan seperti pada tabel 4.4 berikut.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
Tabel 4.4. Hasil perhitungan frekuensi dasar bunyi untuk semua panjang
gelombang dengan variasi panjang kolom udara
𝑑 = 0,0195 m
Suhu udara (T) = 31 ℃
No. 𝑙0 (m) 𝜆 (m)
𝑓 dari grafik hubungan
tekanan offset terhadap
waktu
(Hz)
𝑓 dari grafik
FFT
(Hz)
1. 0,05335 0,245 1.503,76 1.510,62
2. 0,0631 0,284 1.306,62 1.318,97
3. 0,07335 0,325 1.160,86 1.159,06
4. 0,0841 0,368 1.025,92 1.021,12
5. 0,0979 0,423 894,99 889,28
Dari data tabel 4.4 dapat dilihat bahwa nilai panjang kolom udara
mempengaruhi nilai frekuensi dasar bunyi. Dimana semakin panjang
kolom udara maka semakin kecil frekuensi dasar bunyi. Atau sebaliknya
semakin pendek kolom udara maka semakin besar frekuensi dasar
bunyinya. Selain itu, semakin besar panjang gelombang bunyi maka
frekuensi dasar bunyi semakin kecil. Namun sebaliknya semakin kecil
panjang gelombang bunyi maka semakin besar frekuensi dasar bunyinya.
Dicari pula nilai kecepatan bunyi di udara (𝑣) pada suhu 31 ℃
menggunakan persamaan:
𝑣𝑡 = 𝑣0√1 +𝑡
273
𝑣𝑡 = 331 m/s√1 +31
273
𝑣𝑡 = 349,29 m/s
Nilai kecepatan bunyi di udara pada suhu 31 ℃ ini digunakan untuk
mencari persentase kesalahan dengan nilai kecepatan bunyi di udara pada
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
suhu kamar yang diperoleh menggunakan sensor tekanan dan sensor
bunyi. Nilai panjang gelombang bunyi dan frekuensi dasar yang telah
diperoleh dimasukkan ke dalam tabel hubungan frekuensi terhadap
panjang gelombang bunyi.
Tabel 4.5. Hubungan frekuensi dasar terhadap panjang gelombang bunyi dari
grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu untuk variasi panjang kolom udara
𝑑 = 0,0195 m
Suhu udara (T) = 31 ℃
No. 𝜆 (m) 1𝜆⁄ (m-1) 𝑓 (Hz)
1. 0,245 4,082 1.503,76
2. 0,284 3,521 1.306,62
3. 0,325 3,077 1.160,86
4. 0,368 2,717 1.025,92
5. 0,423 2,364 894,99
Dari data pada tabel 4.5, dibuatlah grafik hubungan 𝑓 (Hz) terhadap 1𝜆⁄
(m-1) untuk mencari nilai kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar.
Gambar 4.7. Grafik hubungan 𝑓 (Hz) terhadap 1 𝜆⁄ (m-1) untuk variasi panjang kolom
udara dari sensor tekanan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
𝑣 = 𝜆𝑓
𝑓 = 𝑣
𝜆
𝑓 = 𝑣 1
𝜆
maka;
𝑣 = 𝑚
Dari gambar 4.7 diperoleh nilai kecepatan bunyi di udara 𝑣 pada suhu
kamar sebesar 373,1 ± 2,1 m/s.
Persentase kesalahan:
𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 =𝐻𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑟𝑒𝑟𝑎𝑡𝑎 − 𝐻𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑠𝑒ℎ𝑎𝑟𝑢𝑠𝑛𝑦𝑎
𝐻𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑠𝑒ℎ𝑎𝑟𝑢𝑠𝑛𝑦𝑎× 100%
𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 =373,1 − 349,29
349,29× 100%
𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 = 6,82 %
Tabel 4.6. Hubungan frekuensi dasar terhadap panjang gelombang bunyi dari
grafik FFT untuk variasi panjang kolom udara
𝑑 = 0,0195 m
Suhu udara (T) = 31 ℃
No. 𝜆 (m) 1𝜆⁄ (m-1) 𝑓 (Hz)
1. 0,245 4,082 1.510,62
2. 0,284 3,521 1.318,97
3. 0,325 3,077 1.159,06
4. 0,368 2,717 1.021,12
5. 0,423 2,364 889,28
Dari data pada tabel 4.6, dibuatlah grafik hubungan 𝑓 (Hz) terhadap 1𝜆⁄
(m-1) untuk mencari nilai kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
Gambar 4.8. Grafik hubungan 𝑓 (Hz) terhadap 1 𝜆⁄ (m-1) untuk variasi panjang kolom
udara dari sensor bunyi
Dengan cara yang sama, dari gambar 4.8 diperoleh nilai kecepatan bunyi
di udara 𝑣 pada suhu kamar sebesar 373,9 ± 1,4 m/s dengan persentase
kesalahan sebesar 7,05 %.
4.1.2 Variasi Diameter Dalam Tabung
Pada variasi diameter dalam tabung ini, panjang kolom udara 𝑙0 yang
digunakan adalah 0,05335 m dan dibuat tetap sebagai variabel kontrol.
Dengan data diameter dalam tabung yang telah diperoleh seperti pada tabel
4.2 maka dicari panjang gelombang bunyi (𝜆) dengan cara yang sama
seperti pada variasi panjang kolom udara. Hasil perhitungan panjang
gelombang bunyi dengan diameter dalam tabung divariasi sedangkan
panjang kolom udara dibuat tetap (variabel kontrol) ditampilkan dalam
tabel 4.7 seperti berikut.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
Tabel 4.7. Hubungan panjang gelombang bunyi (𝝀) terhadap diameter dalam
tabung (𝒅)
𝑙0 = 0,05335 m
Suhu udara (T) = 31 ℃
Grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu dan grafik FFT yaitu
grafik hubungan amplitudo terhadap frekuensi untuk semua panjang
gelombang dengan variasi panjang kolom udara yang lainnya dianalisis
dengan cara yang sama seperti pada variasi panjang kolom udara untuk
memperoleh nilai frekuensi dasar bunyi dari masing–masing grafik
tersebut. Hasil perhitungan frekuensi dasar bunyi untuk semua panjang
gelombang dengan variasi panjang kolom udara dari grafik hubungan
tekanan offset terhadap waktu dan grafik FFT ditampilkan seperti pada
tabel 4.8 berikut.
No. Diameter dalam tabung
(m)
Panjang gelombang bunyi
(m)
1. 0,0043 0,220
2. 0,0087 0,227
3. 0,01265 0,234
4. 0,01555 0,238
5. 0,0195 0,245
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
Tabel 4.8. Hasil perhitungan frekuensi dasar bunyi untuk semua panjang
gelombang dengan variasi diameter dalam tabung
𝑙0 = 0,05335 m
Suhu udara (T) = 31 ℃
No. 𝑑 (m) 𝜆 (m)
𝑓 dari grafik
hubungan tekanan
offset terhadap waktu
(Hz)
𝑓 dari grafik FFT
(Hz)
1. 0,0043 0,220 1.629,99 1.690,06
2. 0,0087 0,227 1.654,17 1.659,55
3. 0,01265 0,234 1.635,71 1.619,26
4. 0,01555 0,238 1.587,30 1.582,64
5. 0,0195 0,245 1.521,41 1.513,06
Dari tabel hasil perhitungan frekuensi dasar bunyi untuk semua panjang
gelombang dengan variasi diameter dalam tabung di atas diperoleh bahwa
semakin besar diameter dalam tabung maka frekuensi dasar bunyi semakin
kecil. Namun sebaliknya semakin kecil diameter dalam tabung maka
semakin besar frekuensi dasar bunyinya. Selain itu, semakin besar panjang
gelombang bunyi maka frekuensi dasar bunyi semakin kecil. Namun
sebaliknya semakin kecil panjang gelombang bunyi maka semakin besar
frekuensi dasar bunyinya. Seperti pada variasi panjang kolom udara,
kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar diperoleh dengan menampilkan
tabel data seperti berikut.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
Tabel 4.9. Hubungan frekuensi dasar terhadap panjang gelombang bunyi dari
grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu untuk variasi diameter dalam
tabung
𝑙0 = 0,05335 m
Suhu udara (T) = 31 ℃
No. 𝜆 (m) 1𝜆⁄ (m-1) 𝑓 (Hz)
1. 0,220 4,545 1.629,99
2. 0,227 4,405 1.654,17
3. 0,234 4,274 1.635,71
4. 0,238 4,202 1.587,30
5. 0,245 4,082 1.521,41
Dari data pada tabel 4.9, dibuatlah grafik hubungan 𝑓 (Hz) terhadap 1𝜆⁄
(m-1) untuk mencari nilai kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar.
Gambar 4.9. Grafik hubungan 𝑓 (Hz) terhadap 1 𝜆⁄ (m-1) untuk variasi diameter
dalam tabung dari sensor tekanan
Dengan cara yang sama seperti pada variasi panjang kolom udara, dari
gambar 4.9 diperoleh nilai kecepatan bunyi di udara 𝑣 pada suhu kamar
sebesar 373,1 ± 4,2 m/s dengan persentase kesalahan sebesar 6,82 %.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
Tabel 4.10. Hubungan frekuensi dasar terhadap panjang gelombang bunyi dari
grafik FFT untuk variasi diameter dalam tabung
𝑙0 = 0,05335 m
Suhu udara (T) = 31 ℃
No. 𝜆 (m) 1𝜆⁄ (m-1) 𝑓 (Hz)
1. 0,220 4,545 1.690,06
2. 0,227 4,405 1.659,55
3. 0,234 4,274 1.619,26
4. 0,238 4,202 1.582,64
5. 0,245 4,082 1.513,06
Dari data pada tabel 4.10, dibuatlah grafik hubungan 𝑓 (Hz) terhadap 1 𝜆⁄
(m-1) untuk mencari nilai kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar.
Gambar 4.10. Grafik hubungan 𝑓 (Hz) terhadap 1 𝜆⁄ (m-1) untuk variasi diameter
dalam tabung dari sensor bunyi
Dengan cara yang sama, dari gambar 4.10 diperoleh nilai kecepatan bunyi
di udara 𝑣 pada suhu kamar sebesar 375,0 ± 1,6 m/s dengan persentase
kesalahan sebesar 7,36 %.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
4.2 PEMBAHASAN
Penelitian “pengukuran kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar
menggunakan sensor tekanan dan sensor bunyi” dilakukan dengan tujuan untuk
menentukan kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar menggunakan sensor
tekanan dan sensor bunyi, serta menyajikan dan membandingkan pengukuran
kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar menggunakan sensor tekanan dan
sensor bunyi dengan kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar yang diperoleh
dari persamaan. Kecepatan gelombang atau cepat rambat gelombang merupakan
kecepatan lewatnya dua puncak gelombang berturut–turut pada suatu titik
tertentu. Tipler (1998) menyatakan bahwa laju gelombang bunyi bergantung pada
sifat medium. Dalam penelitian ini, nilai kecepatan bunyi di udara pada suhu
kamar ditentukan melalui hubungan antara panjang gelombang bunyi dan
frekuensi seperti yang dijelaskan pada landasan teori. Frekuensi yang dimaksud di
sini adalah frekuensi dasar bunyi. Oleh karena itu dalam penelitian ini perlu dicari
terlebih dahulu nilai panjang gelombang dan frekuensi dasar bunyinya agar dapat
memperoleh nilai kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar.
Penelitian ini menggunakan alat sederhana yang mudah ditemukan yaitu
tabung suntik, mudah digunakan, serta memiliki harga yang murah dan
terjangkau. Selain itu, sensor yang digunakan dalam penelitian ini sudah tersedia
di laboratorium. Alat–alat ini memiliki kualitas yang baik. Sensor tekanan dan
sensor bunyi memiliki sensitivitas yang baik, cara pengoperasian alat yang mudah
dipelajari dan digunakan. Penggunaan sensor dalam penelitian kecepatan bunyi di
udara pada suhu kamar ini membuat penelitian ini dapat dilakukan dalam waktu
yang relatif lebih singkat. Pengukuran yang dilakukan dengan bantuan sensor ini
juga lebih mudah untuk memperoleh hasil yang baik.
Penelitian kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar ini dilakukan pada
ruangan yang tenang. Namun walaupun ruangan yang digunakan tenang, tetap ada
suara yang berasal dari luar ruangan yang mengganggu proses pengambilan data
penelitian. Hal ini dikarenakan sensor bunyi yang digunakan mampu merekam
bunyi dengan frekuensi yang kecil sekalipun. Bunyi sekecilpun yang terdengar
dapat mempengaruhi data pengukuran dari sensor bunyi, yang mana dalam
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
penelitian ini sensor bunyi digunakan untuk merekam bunyi dengungan akibat
adanya peristiwa resonansi ketika plunger digerakkan keluar secara cepat dan
sekuat mungkin dari tabung suntikan. Tabung suntik yang digunakan juga
mempengaruhi proses pengambilan data karena tabung suntik yang sering
digunakan ini lama–kelamaan akan rusak sehingga bunyi yang dihasilkan tidak
bagus. Selama penelitian ini berlangsung, sensor bunyi ditempatkan pada statip
agar posisinya tetap pada satu tempat. Saat pengambilan data, tabung suntik
digerakkan di dekat sensor bunyi. Hal ini dilakukan karena posisi atau letak alat
dan jenis alat dapat menjadi sebuah gangguan yang dapat mempengaruhi hasil
pengukuran.
Sensor tekanan digunakan untuk merekam adanya perubahan tekanan gas
setiap waktu tertentu di dalam tabung kolom udara ketika plunger digerakkan
keluar secara cepat dan sekuat mungkin dari tabung suntikan. Perubahan tekanan
gas setiap waktu tertentu di dalam kolom udara dapat diamati pada tampilan
grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu yang mewakili sensor tekanan.
Pada grafik tersebut terlihat bahwa puncak gelombang yang mulanya tinggi lama–
kelamaan semakin rendah. Perubahan puncak gelombang dari tinggi ke rendah
menunjukkan adanya perubahan tekanan gas di dalam tabung suntikan yang
semula tinggi kemudian menjadi rendah hingga sama dengan tekanan gas di luar
tabung suntikan. Saat penelitian berlangsung, suhu ruangan tempat penelitian
dicatat untuk kepentingan penelitian. Dimana kecepatan bunyi di udara
bergantung pada suhu. Penelitian ini berlangsung di dalam ruangan bersuhu 31℃.
Penelitian ini dilakukan berulang–ulang kali, diawali dengan eksperimen
pendahuluan sebanyak 3 kali untuk mempelajari cara kerja alat–alat yang
digunakan, mengecek sensitivitas alat, dan mempelajari kemungkinan adanya
gangguan yang akan mempengaruhi proses pengambilan data penelitian. Selama
pengambilan data, pada laptop dibuka aplikasi logger pro. Laptop dihubungkan
dengan labpro, dimana labpro digunakan sebagai interface untuk menghubungkan
komputer dengan sensor tekanan dan sensor bunyi. Tabung suntik dihubungkan
ke sensor tekanan secara hermatis, dimana tidak ada udara yang masuk ataupun
keluar (kedap udara). Setelah mengklik collect pada aplikasi logger pro, plunger
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
digerakkan keluar dari tabung suntikan secara cepat dan sekuat mungkin di dekat
sensor bunyi sehingga sensor bunyi dan sensor tekanan dapat langsung merekam.
Proses pengambilan data untuk satu buah tabung suntik dilakukan berulang kali
untuk mendapatkan hasil yang lebih baik dan akurat.
Langkah pertama yang dilakukan dalam penelitian ini adalah mencari nilai
panjang gelombang bunyi. Nilai panjang gelombang bunyi dicari menggunakan
dua cara, yang pertama untuk variasi panjang kolom udara dan yang kedua untuk
variasi diameter dalam tabung. Panjang kolom udara dan diameter dalam tabung
diukur menggunakan jangka sorong. Panjang kolom udara yang digunakan yaitu
0,05335 m, 0,0631 m, 0,07335 m, 0,0841 m, dan 0,0979 m. Sedangkan diameter
dalam tabung yang digunakan adalah 0,0043 m, 0,0087 m, 0,01265 m, 0,01555 m,
dan 0,0195 m. Untuk mencari nilai panjang gelombang bunyi dengan panjang
kolom udara divariasi, diameter dalam tabung 𝑑 yang digunakan adalah 0,0195 m.
Sedangkan untuk mencari nilai panjang gelombang bunyi dengan diameter dalam
tabung divariasi, panjang kolom udara 𝑙0 yang digunakan adalah 0,05335 m.
Setelah mencari panjang gelombang untuk masing–masing variasi panjang
kolom udara dan diameter dalam tabung, selanjutnya mencari nilai frekuensi dasar
bunyi (𝑓) dengan menganalisis data penelitian dalam bentuk grafik. Grafik yang
diperoleh dari pengukuran kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar
menggunakan sensor tekanan dan sensor bunyi antara lain grafik hubungan
tekanan offset terhadap waktu dan grafik FFT yaitu grafik hubungan amplitudo
terhadap frekuensi. Untuk panjang kolom udara 0,05335 m, pada grafik hubungan
tekanan offset terhadap waktu diperoleh jumlah interval waktu dari puncak 1 ke
puncak 16 (∆𝑡) adalah 0,01064 sekon. Diperoleh periodenya 0,000665 sekon dan
frekuensi dasarnya 1.503,76 Hz. Sedangkan dari grafik FFT diperoleh nilai
frekuensi dasar yaitu 1.510,62 Hz. Untuk panjang kolom udara 0,0631 m, pada
grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu diperoleh jumlah interval waktu
dari puncak 1 ke puncak 15 (∆𝑡) adalah 0,01148 sekon. Diperoleh nilai periode
sebesar 0,000765333 sekon dan nilai frekuensi dasar sebesar 1.306,62 Hz.
Sedangkan dari grafik FFT diperoleh nilai frekuensi dasar yaitu 1.318,97 Hz.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
Grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu dan grafik FFT yaitu grafik
hubungan amplitudo terhadap frekuensi untuk semua panjang gelombang baik
dengan variasi panjang kolom udara maupun variasi diameter dalam tabung
dianalisis dengan cara yang sama untuk memperoleh nilai frekuensi dasar bunyi
dari masing–masing grafik tersebut. Hasilnya menunjukkan bahwa nilai panjang
kolom udara mempengaruhi nilai frekuensi dasar bunyi. Dimana semakin panjang
kolom udara maka semakin kecil frekuensi dasar bunyi, sebaliknya semakin
pendek kolom udara maka semakin besar frekuensi dasar bunyinya. Selain itu,
semakin besar panjang gelombang bunyi maka frekuensi dasar bunyi semakin
kecil dan sebaliknya semakin kecil panjang gelombang bunyi maka semakin besar
frekuensi dasar bunyinya. Sedangkan semakin besar diameter dalam tabung maka
frekuensi dasar bunyi semakin kecil, sebaliknya semakin kecil diameter dalam
tabung maka semakin besar frekuensi dasar bunyinya. Selain itu, semakin besar
panjang gelombang bunyi maka frekuensi dasar bunyi semakin kecil dan
sebaliknya semakin kecil panjang gelombang bunyi maka semakin besar frekuensi
dasar bunyinya.
Setelah memperoleh nilai frekuensi dasar bunyi (𝑓) dari masing–masing
grafik untuk setiap nilai panjang gelombang bunyi (𝜆), maka dibuat tabel
hubungan frekuensi dasar terhadap panjang gelombang bunyi di udara pada suhu
kamar (suhu ruangan). Kemudian dicari nilai 1𝜆⁄ untuk digunakan membuat
grafik hubungan 𝑓 (Hz) terhadap 1 𝜆⁄ (m-1) untuk mencari nilai kecepatan bunyi di
udara pada suhu kamar. Nilai kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar
ditentukan melalui grafik hubungan 𝑓 (Hz) terhadap 1𝜆⁄ (m-1) agar hasil yang
diperoleh lebih akurat dan tidak memerlukan perhitungan yang banyak secara
manual. Dari grafik tersebut, nilai kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar (𝑣)
menggunakan sensor tekanan dan sensor bunyi sama dengan nilai gradien garis m.
Sebelumnya dicari pula nilai 𝑣 pada suhu 31 ℃ menggunakan persamaan (2.8)
yang terdapat pada landasan teori dan diperoleh nilainya sebesar 349,29 m/s.
Nilai kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar (𝑣) menggunakan sensor
tekanan dan sensor bunyi yang diperoleh dari grafik dibandingkan dengan nilai
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
kecepatan bunyi di udara (𝑣) pada suhu 31℃ menggunakan persamaan (2.8) untuk
mencari nilai persentase kesalahan. Untuk variasi panjang kolom udara, kecepatan
bunyi di udara pada suhu kamar (𝑣) dari grafik hubungan tekanan offset terhadap
waktu untuk sensor tekanan sebesar 373,1 ± 2,1 m/s dengan persentase kesalahan
sebesar 6,82 %. Sedangkan 𝑣 dari grafik FFT untuk sensor bunyi diperoleh
sebesar 373,9 ± 1,4 m/s dengan persentase kesalahan sebesar 7,05 %. Untuk
variasi diameter dalam tabung, kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar (𝑣) dari
grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu untuk sensor tekanan sebesar
373,1 ± 4,2 m/s dengan persentase kesalahan yaitu 6,82 %. Sedangkan 𝑣 dari
grafik FFT untuk sensor bunyi diperoleh sebesar 375,0 ± 1,6 m/s dengan
persentase kesalahan sebesar 7,36 %.
Hasil perbandingan yang diwakili oleh nilai persentase kesalahan
menunjukkan bahwa hasil penelitian pengukuran kecepatan bunyi di udara pada
suhu kamar dengan sensor tekanan lebih baik dari sensor bunyi. Hal ini
dikarenakan nilai persentase kesalahan dari sensor tekanan lebih kecil
dibandingkan dengan nilai persentase kesalahan dari sensor bunyi. Penelitian ini
dapat menjadi acuan tambahan untuk praktikum resonansi kolom udara
berbantuan komputer pada tingkat universitas dan perguruan tinggi. Hal ini
dikarenakan tabung suntik merupakan alat sederhana, murah dan terjangkau dapat
digunakan dalam penelitian menggunakan sensor ini. Penggunaan sensor dalam
penelitian memungkinkan kegiatan pengambilan data penelitian menjadi lebih
singkat.
Selain itu penggunaan apllikasi logger pro dan FFT dalam analisis data juga
membantu mahasiswa untuk dapat menganalisis data dalam waktu yang lebih
singkat tanpa menggunakan cara yang rumit. Mahasiswa dapat belajar
menggunakan sensor bunyi dan sensor tekanan, serta mempelajari penggunaan
aplikasi logger pro untuk mencari nilai kecepatan bunyi di udara dan FFT untuk
mengukur frekuensi dasar bunyi dalam eksperimen berbantuan komputer.
Penelitian ini juga diharapkan dapat memberikan sumbangan baik dalam bidang
fisika maupun pendidikan fisika dan dapat membantu memahami materi tentang
gelombang bunyi khususnya laju gelombang bunyi di udara. Dimana baik siswa,
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
mahasiswa maupun guru dapat belajar mengasah dan menambah ilmu
pengetahuan tentang pengukuran kecepatan bunyi di udara yang juga bergantung
pada suhu udara, juga cara baru yang praktis dan cepat untuk digunakan dalam
pengukuran frekuensi dasar bunyi.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
BAB 5
PENUTUP
5.1 KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian “pengukuran kecepatan bunyi di udara pada
suhu kamar menggunakan sensor tekanan dan sensor bunyi”, dapat disimpulkan
bahwa:
1. Sensor tekanan dan sensor bunyi mudah digunakan untuk melakukan
pengukuran kecepatan bunyi di udara secara tepat dan akurat dalam
waktu yang relatif singkat.
2. Untuk variasi panjang kolom udara, kecepatan bunyi di udara pada suhu
kamar (𝑣) dari grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu untuk
sensor tekanan sebesar 373,1 ± 2,1 m/s dengan persentase kesalahan
sebesar 6,82 %. Sedangkan 𝑣 dari grafik FFT untuk sensor bunyi yang
diperoleh sebesar 373,9 ± 1,4 m/s dengan persentase kesalahan sebesar
7,05 %. Untuk variasi diameter dalam tabung, kecepatan bunyi di udara
pada suhu kamar (𝑣) dari grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu
untuk sensor tekanan sebesar 373,1 ± 4,2 m/s dengan persentase
kesalahan yaitu 6,82 %. Sedangkan 𝑣 dari grafik FFT untuk sensor bunyi
diperoleh sebesar 375,0 ± 1,6 m/s dengan persentase kesalahan sebesar
7,36 %.
5.2 SARAN
1. Ruangan tempat penelitian yang menggunakan sensor bunyi sebaiknya
merupakan ruangan yang kedap suara.
2. Penelitian ini sangat baik untuk diterapkan pada eksperimen berbantuan
komputer di tingkat universitas karena prosedur percobaan dan peralatan
yang digunakan sederhana, tidak memerlukan biaya yang mahal, dan
tidak membutuhkan waktu yang lama.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
DAFTAR PUSTAKA
Amrani D. 2013. A comparative study of sound speed in air at room temperature
between a pressure sensor and a sound sensor. Physics Education, Vol 48,
Nomor 1.
Aljalal, Abdulaziz M. 2015. Sound resonance in pipes with discrete Fourier
transform. European Journal of Physics, Vol 36, Nomor 5.
Budi, Esmar. 2013. Gelombang. Bandung: PT Remaja Rosdakarya.
Giancoli, Douglas C. 2014. FISIKA: Prinsip dan Aplikasi Edisi Ketujuh. Jakarta:
Erlangga.
Halliday, D., dan Robert Resnick. 1987. FISIKA Edisi Ketiga. Jakarta: Erlangga.
Santosa, Ign. Edi. 2014. Eksperimen Berbasis Komputer. Yogyakarta: Universitas
Sanata Dharma.
Santosa, Ign. Edi dkk. 2017. Eksperimen Fisika Edisi 2. Yogyakarta:
Laboratorium Fisika Universitas Sanata Dharma.
Surya, Yohanes. 2010. Getaran dan Gelombang. Tangerang: PT Kandel.
Tipler, Paul A. 1998. FISIKA Untuk Sains dan Teknik Edisi Ketiga. Jakarta:
Erlangga.
Young, Hugh D., dan Roger A. Freedman. 2003. Fisika Universitas Edisi
Kesepuluh. Jakarta: Erlangga.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
LAMPIRAN
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
ANALISIS DATA
Paket data :
a. Paket 1: Mencari nilai panjang gelombang bunyi (𝝀)
Nilai panjang gelombang bunyi dicari menggunakan dua cara dengan
menggunakan persamaan 𝜆 = 4 (𝑙0 + 0,4𝑑).
Pertama; mencari nilai panjang gelombang bunyi dengan panjang
kolom udara divariasi (variabel bebas) sedangkan diameter dalam
tabung dibuat tetap (variabel kontrol).
1. Untuk panjang kolom udara 0,05335 m
𝜆 = 4 (𝑙0 + 0,4𝑑)
𝜆 = 4 (0,05335 + 0,4 . 0,0195)
𝜆 = 4 (0,05335 + 0,0078)
𝜆 = 4 (0,06115)
𝜆 = 0,2446 m
𝜆 = 0,245 m
2. Untuk panjang kolom udara 0,0631 m
𝜆 = 4 (𝑙0 + 0,4𝑑)
𝜆 = 4 (0,0631 + 0,4 . 0,0195)
𝜆 = 4 (0,0631 + 0,0078)
𝜆 = 4 (0,0709)
𝜆 = 0,2836 m
𝜆 = 0,284 m
3. Untuk panjang kolom udara 0,07335 m
𝜆 = 4 (𝑙0 + 0,4𝑑)
𝜆 = 4 (0,07335 + 0,4 . 0,0195)
𝜆 = 4 (0,07335 + 0,0078)
𝜆 = 4 (0,08115)
𝜆 = 0,3246 m
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
𝜆 = 0,325 m
4. Untuk panjang kolom udara 0,0841 m
𝜆 = 4 (𝑙0 + 0,4𝑑)
𝜆 = 4 (0,0841 + 0,4 . 0,0195)
𝜆 = 4 (0,0841 + 0,0078)
𝜆 = 4 (0,0919)
𝜆 = 0,3676 m
𝜆 = 0,368 m
5. Untuk panjang kolom udara 0,0979 m
𝜆 = 4 (𝑙0 + 0,4𝑑)
𝜆 = 4 (0,0979 + 0,4 . 0,0195)
𝜆 = 4 (0,0979 + 0,0078)
𝜆 = 4 (0,1057)
𝜆 = 0,4228 m
𝜆 = 0,423 m
Tabel 1. Hubungan panjang gelombang bunyi (𝜆) terhadap panjang kolom udara (𝑙0)
𝑑 = 0,0195 m
Suhu udara (T) = 31 ℃
Kedua; mencari nilai panjang gelombang bunyi dengan diameter dalam
tabung divariasi (variabel bebas) sedangkan panjang kolom udara
dibuat tetap (variabel kontrol).
1. Untuk diameter dalam tabung 0,0043 m
𝜆 = 4 (𝑙0 + 0,4𝑑)
No. Panjang kolom udara (m) Panjang gelombang bunyi (m)
1. 0,05335 0,245
2. 0,0631 0,284
3. 0,07335 0,325
4. 0,0841 0,368
5. 0,0979 0,423
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
𝜆 = 4 (0,05335 + 0,4 . 0,0043)
𝜆 = 4 (0,05335 + 0,00172)
𝜆 = 4 (0,05507)
𝜆 = 0,22028 m
𝜆 = 0,220 m
2. Untuk diameter dalam tabung 0,0087 m
𝜆 = 4 (𝑙0 + 0,4𝑑)
𝜆 = 4 (0,05335 + 0,4 . 0,0087)
𝜆 = 4 (0,05335 + 0,00348)
𝜆 = 4 (0,05683)
𝜆 = 0,22732 m
𝜆 = 0,227 m
3. Untuk diameter dalam tabung 0,01265 m
𝜆 = 4 (𝑙0 + 0,4𝑑)
𝜆 = 4 (0,05335 + 0,4 . 0,01265)
𝜆 = 4 (0,05335 + 0,00506)
𝜆 = 4 (0,05841)
𝜆 = 0,23364 m
𝜆 = 0,234 m
4. Untuk diameter dalam tabung 0,01555 m
𝜆 = 4 (𝑙0 + 0,4𝑑)
𝜆 = 4 (0,05335 + 0,4 . 0,01555)
𝜆 = 4 (0,05335 + 0,00622)
𝜆 = 4 (0,05957)
𝜆 = 0,23828 m
𝜆 = 0,238 m
5. Untuk diameter dalam tabung 0,0195 m
𝜆 = 4 (𝑙0 + 0,4𝑑)
𝜆 = 4 (0,05335 + 0,4 . 0,0195)
𝜆 = 4 (0,05335 + 0,0078)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
𝜆 = 4 (0,06115)
𝜆 = 0,2446 m
𝜆 = 0,245 m
Tabel 2. Hubungan panjang gelombang bunyi (𝜆) terhadap diameter dalam tabung (𝑑)
𝑙0 = 0,05335 m
Suhu udara (T) = 31 ℃
b. Paket 2: Mencari nilai frekuensi dasar bunyi (𝒇)
Grafik yang diperoleh antara lain grafik hubungan tekanan offset
terhadap waktu dan grafik FFT yaitu grafik hubungan amplitudo terhadap
frekuensi. Untuk grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu, nilai
frekuensi dasar bunyi (𝑓) diperoleh dengan menentukan interval waktu
antara puncak pertama ke puncak ke n. Untuk grafik FFT yaitu grafik
amplitudo terhadap frekuensi, nilai frekuensi dasar bunyi (𝑓) telah
disediakan dalam grafik. Nilai frekuensi dasar bunyi (𝑓) yang diperoleh
adalah nilai frekuensi bunyi pada amplitudo tertinggi.
Grafik untuk panjang gelombang bunyi dengan variasi panjang kolom
udara.
1. Untuk panjang kolom udara 0,05335 m
Grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu yang diperoleh
untuk panjang kolom udara 0,05335 m yaitu:
No. Diameter dalam tabung (m) Panjang gelombang bunyi (m)
1. 0,0043 0,220
2. 0,0087 0,227
3. 0,01265 0,234
4. 0,01555 0,238
5. 0,0195 0,245
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
Dari grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu di atas diperoleh
nilai frekuensi dasar yaitu:
Jumlah interval waktu dari puncak 1 ke puncak 16 (∆𝑡) adalah
0,01064 sekon.
𝑇 =∆𝑡
𝑛=
0,01064 sekon
16= 0,000665 sekon
𝑓 =1
𝑇=
1
0,000665 sekon= 1.503,76 Hz
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
Grafik FFT yang diperoleh untuk panjang kolom udara 0,05335 m
yaitu:
Dari grafik FFT di atas diperoleh nilai frekuensi dasar yaitu:
𝑓 =1.510,01 + 1.511,23
2=
3.021,24
2= 1.510,62 Hz
2. Untuk panjang kolom udara 0,0631 m
Grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu yang diperoleh
untuk panjang kolom udara 0,0631 m yaitu:
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
Dari grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu di atas diperoleh
nilai frekuensi dasar yaitu:
Jumlah interval waktu dari puncak 1 ke puncak 15 (∆𝑡) adalah
0,01148 sekon.
𝑇 =∆𝑡
𝑛=
0,01148 sekon
15= 0,000765333 sekon
𝑓 =1
𝑇=
1
0,000765333 sekon= 1.306,62 Hz
Grafik FFT yang diperoleh untuk panjang kolom udara 0,0631 m
yaitu:
Dari grafik FFT di atas diperoleh nilai frekuensi dasar yaitu:
𝑓 =1.318,36 + 1.319,58
2=
2.637,94
2= 1.318,97 Hz
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
3. Untuk panjang kolom udara 0,07335 m
Grafik hubungan tekanan terhadap waktu yang diperoleh untuk
panjang kolom udara 0,07335 m yaitu:
Dari grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu di atas diperoleh
nilai frekuensi dasar yaitu:
Jumlah interval waktu dari puncak 1 ke puncak 14 (∆𝑡) adalah
0,01206 sekon.
𝑇 =∆𝑡
𝑛=
0,01206 sekon
14= 0,0008614285714 sekon
𝑓 =1
𝑇=
1
0,0008614285714 sekon= 1.160,86 Hz
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
Grafik FFT yang diperoleh untuk panjang kolom udara 0,07335 m
yaitu:
Dari grafik FFT di atas diperoleh nilai frekuensi dasar yaitu:
𝑓 =1.158,45 + 1.159,67
2=
2.318,12
2= 1.159,06 Hz
4. Untuk panjang kolom udara 0,0841 m
Grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu yang diperoleh
untuk panjang kolom udara 0,0841 m yaitu:
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
Dari grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu di atas diperoleh
nilai frekuensi dasar yaitu:
Jumlah interval waktu dari puncak 1 ke puncak 19 (∆𝑡) adalah
0,01852 sekon.
𝑇 =∆𝑡
𝑛=
0,01852 sekon
19= 0,0009747368421 sekon
𝑓 =1
𝑇=
1
0,0009747368421 sekon= 1.025,92 Hz
Grafik FFT yang diperoleh untuk panjang kolom udara 0,0841 m
yaitu:
Dari grafik FFT di atas diperoleh nilai frekuensi dasar yaitu:
𝑓 =1.020,51 + 1.021,73
2=
2.042,24
2= 1.021,12 Hz
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
5. Untuk panjang kolom udara 0,0979 m
Grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu yang diperoleh
untuk panjang kolom udara 0,0979 m yaitu:
Dari grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu di atas diperoleh
nilai frekuensi dasar yaitu:
Jumlah interval waktu dari puncak 1 ke puncak 30 (∆𝑡) adalah
0,03352 sekon.
𝑇 =∆𝑡
𝑛=
0,03352 sekon
30= 0,00111733 sekon
𝑓 =1
𝑇=
1
0,00111733 sekon= 894,99 Hz
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
Grafik FFT yang diperoleh untuk panjang kolom udara 0,0979 m
yaitu:
Dari grafik FFT di atas diperoleh nilai frekuensi dasar yaitu:
𝑓 =888,67 + 889,89
2=
1.778,56
2= 889,28 Hz
Grafik untuk panjang gelombang dengan variasi diameter dalam tabung
suntik.
1. Untuk diameter dalam tabung 0,0043 m
Grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu yang diperoleh
untuk diameter dalam tabung 0,0043 m yaitu:
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
Dari grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu di atas diperoleh
nilai frekuensi dasar yaitu:
Jumlah interval waktu dari puncak 1 ke puncak 4 (∆𝑡) adalah
0,002454 sekon.
𝑇 =∆𝑡
𝑛=
0,002454 sekon
4= 0,0006135 sekon
𝑓 =1
𝑇=
1
0,0006135 sekon= 1.629,99 Hz
Grafik FFT yang diperoleh untuk diameter dalam tabung 0,0043 m
yaitu:
Dari grafik FFT di atas diperoleh nilai frekuensi dasar yaitu:
𝑓 =1.689,45 + 1.690,67
2=
3.380,12
2= 1.690,06 Hz
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
70
2. Untuk diameter dalam tabung 0,0087 m
Grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu yang diperoleh
untuk diameter dalam tabung 0,0087 m yaitu:
Dari grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu di atas diperoleh
nilai frekuensi dasar yaitu:
Jumlah interval waktu dari puncak 1 ke puncak 15 (∆𝑡) adalah
0,009068 sekon.
𝑇 =∆𝑡
𝑛=
0,009068 sekon
15= 0,000604533 sekon
𝑓 =1
𝑇=
1
0,000604533 sekon= 1.654,17 Hz
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71
Grafik FFT yang diperoleh untuk diameter dalam tabung 0,0087 m
yaitu:
Dari grafik FFT di atas diperoleh nilai frekuensi dasar yaitu:
𝑓 =1.658,94 + 1.660,16
2=
3.319,1
2= 1.659,55 Hz
3. Untuk diameter dalam tabung 0,01265 m
Grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu yang diperoleh
untuk diameter dalam tabung 0,01265 m yaitu:
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
72
Dari grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu di atas diperoleh
nilai frekuensi dasar yaitu:
Jumlah interval waktu dari puncak 1 ke puncak 14 (∆𝑡) adalah
0,008559 sekon.
𝑇 =∆𝑡
𝑛=
0,008559 sekon
14= 0,0006113571429 sekon
𝑓 =1
𝑇=
1
0,0006113571429 sekon= 1.635,71 Hz
Grafik FFT yang diperoleh untuk diameter dalam tabung 0,01265 m
yaitu:
Dari grafik FFT di atas diperoleh nilai frekuensi dasar yaitu:
𝑓 =1.618,65 + 1.619,87
2=
3.238,52
2= 1.619,26 Hz
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
73
4. Untuk diameter dalam tabung 0,01555 m
Grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu yang diperoleh
untuk diameter dalam tabung 0,01555 m yaitu:
Dari grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu di atas diperoleh
nilai frekuensi dasar yaitu:
Jumlah interval waktu dari puncak 1 ke puncak 19 (∆𝑡) adalah
0,01197 sekon.
𝑇 =∆𝑡
𝑛=
0,01197 sekon
19= 0,00063 sekon
𝑓 =1
𝑇=
1
0,00063 sekon= 1.587,30 Hz
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
74
Grafik FFT yang diperoleh untuk diameter dalam tabung 0,01555 m
yaitu:
Dari grafik FFT di atas diperoleh nilai frekuensi dasar yaitu:
𝑓 =1.582,03 + 1.583,25
2=
3.165,28
2= 1.582,64 Hz
5. Untuk diameter dalam tabung 0,0195 m
Grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu yang diperoleh
untuk diameter dalam tabung 0,0195 m yaitu:
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
Dari grafik hubungan tekanan offset terhadap waktu di atas diperoleh
nilai frekuensi dasar yaitu:
Jumlah interval waktu dari puncak 1 ke puncak 14 (∆𝑡) adalah
0,009202 sekon.
𝑇 =∆𝑡
𝑛=
0,009202 sekon
14= 0,0006572857143 sekon
𝑓 =1
𝑇=
1
0,0006572857143 sekon= 1.521,41 Hz
Grafik FFT yang diperoleh untuk diameter dalam tabung 0,0195 m
yaitu:
Dari grafik FFT di atas diperoleh nilai frekuensi dasar yaitu:
𝑓 =1.512,45 + 1.513,67
2=
3.026,12
2= 1.513,06 Hz
c. Paket 3: Mencari kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar (𝒗)
Setelah memperoleh nilai frekuensi dasar bunyi (𝑓) dari masing–masing
grafik untuk setiap nilai panjang gelombang bunyi (𝜆), maka dibuat tabel
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
76
hubungan frekuensi dasar terhadap panjang gelombang bunyi di udara pada
suhu kamar (suhu ruangan).
Dicari pula nilai kecepatan bunyi di udara (𝑣) pada suhu 31 ℃
menggunakan persamaan:
𝑣𝑡 = 𝑣0√1 +𝑡
273
𝑣𝑡 = 331 m/s√1 +31
273
𝑣𝑡 = 331 m/s√1 + 0,113553113
𝑣𝑡 = 331 m/s√1,113553113
𝑣𝑡 = 331 m/s . 1,055250261
𝑣𝑡 = 349,2878363 m/s
𝑣𝑡 = 349,29 m/s
Nilai kecepatan bunyi di udara pada suhu kamar menggunakan persamaan
ini digunakan untuk mencari persentase kesalahan dengan nilai kecepatan
bunyi di udara pada suhu kamar yang diperoleh dari grafik.
Nilai panjang gelombang bunyi (𝜆) untuk setiap nilai panjang kolom
udara (𝑙0) saat diameter dalam tabung (𝑑) dibuat tetap.
Tabel 3. Hubungan frekuensi dasar terhadap panjang gelombang bunyi dari grafik
hubungan tekanan offset terhadap waktu.
𝑑 = 0,0195 m
Suhu udara (T) = 31 ℃
No. 𝜆 (m) 1𝜆⁄ (m-1) 𝑓 (Hz)
1. 0,245 4,082 1.503,76
2. 0,284 3,521 1.306,62
3. 0,325 3,077 1.160,86
4. 0,368 2,717 1.025,92
5. 0,423 2,364 894,99
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
77
Dari data pada tabel 3 di atas, dibuatlah grafik hubungan 𝑓 (Hz)
terhadap 1𝜆⁄ (m-1) untuk mencari nilai kecepatan bunyi di udara pada
suhu kamar.
𝑣 = 𝜆𝑓
𝑓 = 𝑣
𝜆
𝑓 = 𝑣 1
𝜆
maka;
𝑣 = 𝑚
Dari grafik hubungan 𝑓 (Hz) terhadap 1𝜆⁄ (m-1) di atas diperoleh nilai
kecepatan bunyi di udara 𝑣 sebesar 373,1 ± 2,1 m/s.
Persentase kesalahan:
𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 =𝐻𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑟𝑒𝑟𝑎𝑡𝑎 − 𝐻𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑠𝑒ℎ𝑎𝑟𝑢𝑠𝑛𝑦𝑎
𝐻𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑠𝑒ℎ𝑎𝑟𝑢𝑠𝑛𝑦𝑎× 100%
𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 =373,1 − 349,29
349,29× 100%
𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 =23,81
349,29× 100%
𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 = 0,0681668527584 × 100%
𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 = 6,81668527584 %
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
78
𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 = 6,82 %
Tabel 4. Hubungan frekuensi dasar terhadap panjang gelombang bunyi dari grafik
FFT.
𝑑 = 0,0195 m
Suhu udara (T) = 31 ℃
No. 𝜆 (m) 1𝜆⁄ (m-1) 𝑓 (Hz)
1. 0,245 4,082 1.510,62
2. 0,284 3,521 1.318,97
3. 0,325 3,077 1.159,06
4. 0,368 2,717 1.021,12
5. 0,423 2,364 889,28
Dari data pada tabel 4 di atas, dibuatlah grafik hubungan 𝑓 (Hz)
terhadap 1𝜆⁄ (m-1) untuk mencari nilai kecepatan bunyi di udara pada
suhu kamar.
Dengan cara yang sama, dari grafik hubungan 𝑓 (Hz) terhadap 1 𝜆⁄ (m-1)
di atas diperoleh nilai kecepatan bunyi di udara 𝑣 sebesar 373,9 ± 1,4
m/s.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
79
Persentase kesalahan:
𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 =𝐻𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑟𝑒𝑟𝑎𝑡𝑎 − 𝐻𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑠𝑒ℎ𝑎𝑟𝑢𝑠𝑛𝑦𝑎
𝐻𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑠𝑒ℎ𝑎𝑟𝑢𝑠𝑛𝑦𝑎× 100%
𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 =373,9 − 349,29
349,29× 100%
𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 =24,61
349,29× 100%
𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 = 0,0704572132039 × 100%
𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 = 7,04572132039 %
𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 = 7,05 %
Nilai panjang gelombang bunyi (𝜆) untuk setiap nilai diameter dalam
tabung (𝑑) saat panjang kolom udara (𝑙0) dibuat tetap.
Tabel 5. Hubungan frekuensi dasar terhadap panjang gelombang bunyi dari grafik
hubungan tekanan offset terhadap waktu
𝑙0 = 0,05335 m
Suhu udara (T) = 31 ℃
No. 𝜆 (m) 1𝜆⁄ (m-1) 𝑓 (Hz)
1. 0,220 4,545 1.629,99
2. 0,227 4,405 1.654,17
3. 0,234 4,274 1.635,71
4. 0,238 4,202 1.587,30
5. 0,245 4,082 1.521,41
Dari data pada tabel 5, dibuatlah grafik hubungan 𝑓 (Hz) terhadap
1𝜆⁄ (m-1) untuk mencari nilai kecepatan bunyi di udara pada suhu
kamar.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
80
Dengan cara yang sama, dari grafik hubungan 𝑓 (Hz) terhadap 1 𝜆⁄ (m-1)
di atas diperoleh nilai kecepatan bunyi di udara 𝑣 sebesar 373,1 ± 4,2
m/s.
Persentase kesalahan:
𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 =𝐻𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑟𝑒𝑟𝑎𝑡𝑎 − 𝐻𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑠𝑒ℎ𝑎𝑟𝑢𝑠𝑛𝑦𝑎
𝐻𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑠𝑒ℎ𝑎𝑟𝑢𝑠𝑛𝑦𝑎× 100%
𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 =373,1 − 349,29
349,29× 100%
𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 =23,81
349,29× 100%
𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 = 0,0681668527584 × 100%
𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 = 6,81668527584 %
𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 = 6,82 %
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
81
Tabel 6. Hubungan frekuensi dasar terhadap panjang gelombang bunyi dari grafik
FFT
𝑙0 = 0,05335 m
Suhu udara (T) = 31 ℃
No. 𝜆 (m) 1𝜆⁄ (m-1) 𝑓 (Hz)
1. 0,220 4,545 1.690,06
2. 0,227 4,405 1.659,55
3. 0,234 4,274 1.619,26
4. 0,238 4,202 1.582,64
5. 0,245 4,082 1.513,06
Dari data pada tabel 6 di atas, dibuatlah grafik hubungan 𝑓 (Hz)
terhadap 1𝜆⁄ (m-1) untuk mencari nilai kecepatan bunyi di udara pada
suhu kamar.
Dengan cara yang sama, dari grafik hubungan 𝑓 (Hz) terhadap 1 𝜆⁄ (m-1)
di atas diperoleh nilai kecepatan bunyi di udara 𝑣 sebesar 375 ± 1,6 m/s.
Persentase kesalahan:
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
82
𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 =𝐻𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑟𝑒𝑟𝑎𝑡𝑎 − 𝐻𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑠𝑒ℎ𝑎𝑟𝑢𝑠𝑛𝑦𝑎
𝐻𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑠𝑒ℎ𝑎𝑟𝑢𝑠𝑛𝑦𝑎× 100%
𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 =375 − 349,29
349,29× 100%
𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 =25,71
349,29× 100%
𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 = 0,0736064588164 × 100%
𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 = 7,36064588164 %
𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 = 7,36 %
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI