PPKM.V2.3-Sri Jumini-Pengaruh Cepat Rambat Gelombang Terhadap Frekuensi Pada Tali
PPKM.V2.3-Sri Jumini-Pengaruh Cepat Rambat Gelombang Terhadap Frekuensi Pada Tali
PPKM.V2.3-Sri Jumini-Pengaruh Cepat Rambat Gelombang Terhadap Frekuensi Pada Tali
Sri Jumini a
a
Program Studi Pendidikan Fisika Universitas Sains Al Qur’an (UNSIQ) Wonosobo
a
E-mail: umyfadhil@yahoo.com
151
Jurnal PPKM III (2015) 151-158 ISSN: 2354-869X
Pada zaman yang serba modern ini cepat rambat gelombang dan frekuensi pada
tekhnologi menjadi hal yang sangat penting, tali.
penggunaannya sudah mencakup dalam
berbagai sendi kehidupan dan tidak dapat lagi 2. METODOLOGI PENELITIAN
dipisahkan. Tehknologi dapat memudahkan
pekerjaan dan memperpendek jarak yang Penelitian ini dilakukan di Laboratorium
sebenarnya ribuan mil, misalnya dengan Fisika Pendidikan lantai 2 Gedung Al-Muna,
menggunakan telepon salah satu hal penting Jalan Kalibeber Km.03 Mojotengah Wonosobo
yang mendukung keberadaan tekhnologi Fakultas Ilmu Tarbiyah dan Keguruan
adalah sarana, salah satunya gelombang. Universitas Sains Al-Qur’an Jawa Tengah di
Banyak barang elektronik yang Wonosobo. Penelitian ini dilakukan dari 20
tekhnologinya memanfaatkan sifat-sifat November 2014 s/d 14 Desember 2014.
gelombang (Ishaq, 2007: 28). Akan tetapi Metode yang digunakan dalam penelitian ini
banyak yanng belum diketahui dan dipahami adalah menggunakan metode eksperimen.
dimanakah letak penggunaannya karena Sedangkan data yang didapatkan dianalisis
sebagian besar pembelajaran materi gelombang dengan menggunakan uji regresi, Y= a+bx
hanya sebatas konsep gelombang tanpa diiringi (Sugiono, 2010:261)
praktek yang sesungguhnya.
Untuk mempermudah penguasaan materi 1.1. Prinsip Kerja
gelombang serta prinsip penggunaannya Bila gelombang-gelombang terbatas di
dalam kehidupan sehari-hari maka diperlukan dalam ruang seperti gelombang pada tali dalam
alat peraga pembelajaran yang sesuai dengan percobaan Melde, maka ada pantulan atau
materi tersebut, walaupun sederhana. refleksi pada kedua ujungnya, dan karenanya
Harapannya alat sederhana ini mampu ada gelombang-gelombang yang bergerak pada
mengongkritkan materi gelombang yang kedua arah (Haliday, 2007: 380). Gelombang-
abstrak, sehingga lebih mudah dipahami. gelombang ini bergabung menurut prinsip
Percobaan melde sederhana dapat digunakan superposisi. Untuk suatu tali yang ditinjau,
untuk menyelidiki pengaruh cepat rambat pada frekuensi tertentu yang superposisinya
gelombang terhadap frekuensi dawai/senar. menghasilkan suatu pola getaran stasioner
Alat peraga ini tepat dijadikan sebagai alat yang disebut gelombang berdiri.
peraga dalam mempelajari materi gelombang Jika ditinjau tali sepanjang Ɩ yang salah
dan karakteristiknya. satu ujungnya dihubungkan dengan ticker
Sumber gelombang adalah getaran timer yang berfungsi sebagai penggetar, dan
(Giancoli, 2001: 381). Gelombang adalah ujung lainya terikat dengan beban. Gelombang
getaran yang berjalan (Martin Kanginan, 2008: pertama yang dikirim oleh ticker timer bergetar
55). Setiap benda yang berjalan dicirikan menjalar sepanjang tali pada jarak Ɩ dari ujung
mempunyai kecepatan. Kecepatan gelombang yang terikat dengan beban, tempat gelombang
bergantung pada sifat medium, dimana ia itu dipantulkan dan terbalik kemudian
merambat (Giancoli, 2001: 383). Kecepatan gelombang itu menjalar kembali kearah ticker
gelombang pada tali yang terentang, maupun timer dan dipantulkan kembali pada ticker
gelombang pada dawai tergantung pada timer. Gelombang ini kembali terbalik dan
tegangan tali dan massa tali persatuan panjang. menyusuri tali. Jika waktu yang diperlukan
Kecepatan inilah yang akan mempengaruhi gelombang untuk menempuh jarak 2Ɩ secara
frekuensi pada dawai. Untuk mempermudah eksak sama dengan periode ticker timer yang
memahami faktor-faktor yang mempengaruhi bergetar, gelombang yang dipantulkan dua kali
frekuensi dawai, dibuat alat peraga sederhana itu akan persis bertumpang tindih dengan
tentang percobaan Melde. Berdasarkan gelombang kedua yang dihasilkan ticker timer.
permasalahan diatas, maka tujuan penelitian Kedua gelombang tersebut akan berinterferensi
yaitu untuk mengetahui apakah ada hubungan konstruktif, yang berarti bahwa keduanya akan
antara : (1) Massa tali dan panjang tali saling menjumlah sehingga menghasilkan
terhadap cepat rambat gelombang, (2) Massa suatu gelombang yang memiliki dua kali
beban terhadap cepat rambat gelombang, (3) amplitudo masing-masing gelombang.
152
Jurnal PPKM III (2015) 151-158 ISSN: 2354-869X
Gelombang gabungan akan menjalar sepanjang b). Bahan :
tali dan memantul kambali dan saling Adaptor dengan variasi tegangan yang
menjumlah dengan gelombang ketiga yang berbeda-beda
dihasilkan penggetar, dan seterusnya. Ticker timer sebagai sumber getar 1
Apabila vibrator dihidupkan maka tali buah
akan bergetar sehingga pada tali akan Batang balok kayu dengan panjang 50
merambat gelombang transversal. Kemudian cm 6 buah dan dengan panjang 58 cm
vibrator digeser menjauhi atau mendekati 1 buah
katrol secara perlahan-lahan sehingga pada tali Papan persegi panjang dengan
timbul gelombang stasioner. Setelah terbentuk panjang 27 cm dan lebar 18 cm
gelombang stasioner, dapat diukur panjang sebanyak 3 buah
gelombang yang terjadi (λ) dan jika frekuensi Beban (50 gr) 4 buah
vibrator sama dengan f maka cepat rambat Katrol 1 buah
gelombang dapat dicari dengan v = f.λ. Untuk
Tali (wol, sol sepatu, streng) dengan
mengetahui faktor-faktor yang memengaruhi
panjang 2,2 meter
cepat rambat gelombang dapat dilakukan
Multimeter 1 buah
dengan mengubah-ubah panjang tali, massa
tali, dan tegangan tali (berat beban yang
1.3. Skema Alat
digantungkan).
Persamaan yang dipakai dalam penelitian
ini untuk mengetahui antara beban, masa dan
panjang tali serta jenis tali (pengaruh masanya)
terhadap cepat rambat gelombang dan
frekuensi, digunakan rumus sebagai berikut:
153
Jurnal PPKM III (2015) 151-158 ISSN: 2354-869X
3. PEMBAHASAN
Gambar 3. Grafik hubungan massa beban
3.1. Hasil Penelitian terhadap frekuensi
1. Hubungan massa beban terhadap cepat
rambat gelombang dan frekuensi Berdasarkan penelitian dan perhitungan
Panjang tali : 2m yang telah dilakukan maka dapat diperoleh
Massa tali : 11x10-4 kg data pada tabel 1 dan gambar 2, serta gambar
Percepatan gravitasi : 10 m/s2 3. Dari data tersebut diperoleh analisis regresi
Tegangan sumber : 8 Volt untuk cepat rambat gelombang berupa garis
linier yang berarti bahwa arah garis regresinya
Tabel 1. Data pengamatan hubungan massa lurus. Dengan persamaan y = 200,4x + 21,25
beban terhadap cepat rambat gelombang dan dan R2 = 0,9903 yang menunjukkan bahwa
frekuensi semakin besar massa beban maka semakin
No mbeban F = λ (m) v f (Hz) besar pula cepat rambat gelombang.
(kg) m.g (m/s) Hal ini dapat dilihat ketika massa beban
(N) 0,05 kg cepat rambat gelombang yang
1 0,05 0,5 0,72 30,1 41,805 dihasilkan sebesar 30,1 m/s, ketika massa
2 0,10 1,0 1,04 42,6 40,962 beban 0,1 kg cepat rambat gelombang yang
3 0,15 1,5 1,28 52,2 40,781 dihasilkan sebesar 42,6 m/s, ketika massa
4 0,20 2,0 1,50 60,3 40,200 beban 0,15 kg cepat rambat gelombang yang
dihasilkan sebesar 52,2 m/s, dan ketika massa
beban 0,2 kg cepat rambat gelombang yang
dihasilkan sebesar 60,3 m/s. Jadi, semakin
berat massa beban yang digunakan maka akan
154
Jurnal PPKM III (2015) 151-158 ISSN: 2354-869X
semakin besar pula cepat rambat gelombang
yang dihasilkan.
Selain itu, dari data tabel 1 juga
diperoleh analisis regresi untuk frekuensi
berupa garis linier dengan persamaan y = -
9,992x + 42,186 dan R2 = 0,9443 yang
menunjukkan bahwa semakin besar massa
beban maka semakin kecil frekuensi yang
dihasilkan. Hal ini dikarenakan pertambahan
massa beban akan mengakibatkan semakin
bertambah besarnya panjang gelombang yang
dihasilkan, sehingga akan semakin
memperkecil nilai frekuensi gelombang pada
tali.
Hal ini dapat dilihat ketika massa beban
0,05 kg frekuensi yang dihasilkan sebesar
41,805Hz, ketika massa beban 0,1 kg frekuensi
yang dihasilkan sebesar 40,962Hz, ketika
massa beban 0,15 kg frekuensi yang dihasilkan
sebesar 40,781 Hz, dan ketika massa beban 0,2
kg frekuensi yang dihasilkan sebesar 40,2 Hz.
Jadi, pertambahan massa beban akan diiringi Gambar 4. Grafik hubungan panjang tali
dengan semakin besarnya niali cepat rambat terhadap cepat rambat gelombang
gelombang dan panjang gelombang yang
dihasilkan, namun akan berbanding terbalik
dengan frekuensi yang dihasilkan.
155
Jurnal PPKM III (2015) 151-158 ISSN: 2354-869X
cepat rambat gelombang yang dihasilkan
sebesar 60,7 m/s, dan ketika panjang tali 2m
cepat rambat gelombang yang dihasilkan
sebesar 60,2 m/s. Jadi, semakin panjang tali
yang digunakan maka akan semakin kecil
cepat rambat gelombang yang dihasilkan, hal
ini tidak sesuai dengan rumus dimana, nilai
cepat rambat gelombang (v) akan berbanding
lurus dengan panjang tali (l), dan akan
berbanding terbalik dengan massa tali. Namun,
pada percobaan kali ini pertambahan panjang
tali juga diiringi dengan pertambahan massa
tali yang mengakibatkan nilai cepat rambat
yang dihasilkan justru akan semakin kecil.
Selain itu, berdasarkan tabel 2 dari data
tersebut diperoleh analisis regresi untuk
frekuensi berupa garis linier dengan persamaan
y = -5,4103x + 51,699 dan R2 = 0,9101 yang
menunjukkan bahwa semakin panjang tali
yang digunakan maka semakin kecil frekuensi
yang dihasilkan. Hal ini dikarenakan Gambar 6. Grafik hubungan massa tali
pertambahan panjang tali akan mengakibatkan terhadap cepat rambat gelombang
semakin bertambah besarnya panjang
gelombang yang dihasilkan, sehingga akan
semakin memperkecil nilai frekuensi
gelombang pada tali. Hal ini dapat dilihat
ketika panjang tali 1 m frekuensi yang
dihasilkan sebesar 45,8 Hz, ketika panjang tali
1,5 m frekuensi yang dihasilkan sebesar 44,3
Hz, ketika panjang tali 1,75 m frekuensi yang
dihasilkan sebesar 42,75 Hz, dan ketika
panjang tali 2 m frekuensi yang dihasilkan
sebesar 40,13 Hz. Jadi, pertambahan panjang
tali akan diiringi dengan semakin besarnya
nilai massa tali dan panjang gelombang yang
dihasilkan, yang mengakibatkan nilai
frekuensinya semakin kecil.
Gambar 7. Grafik hubungan massa tali
terhadap frekuensi
3. Hubungan jenis tali (massa tali) terhadap
cepat rambat gelombang dan frekuensi
Berdasarkan penelitian dan perhitungan
Massa beban : 0,20kg
yang telah dilakukan maka dapat diperoleh
Panjang tali : 2m
data pada tabel 3, gambar 4, dan gambar 7.
Percepatan gravitasi : 10 m/s2
Dari data tersebut diperoleh analisis regresi
Tegangan sumber : 8 Volt
untuk cepat rambat gelombang berupa garis
linier dengan persamaan y = -58627x +
Tabel 3. data pengamatan hubungan massa tali
122,56 dan R2 = 0,9829 yang menunjukkan
terhadap cepat rambat gelombang dan
bahwa semakin besar massa tali maka semakin
frekuensi
kecil cepat rambat gelombang. Hal ini dapat
dilihat ketika massa tali tali 11x10-4kg cepat
rambat gelombang yang dihasilkan sebesar
60,30 m/s, ketika massa tali 9x10-4 kg cepat
rambat gelombang yang dihasilkan sebesar
156
Jurnal PPKM III (2015) 151-158 ISSN: 2354-869X
66,67 m/s, dan ketika massa tali 4x10-4 kg dijelaskan oleh regresi, dan masih ada sekitar
cepat rambat gelombang yang dihasilkan 9% yang tidak bisa dijelaskan oleh grafik.
sebesar 100 m/s. Jadi, semakin besar massa tali Dengan menggunakan analisis regresi juga
maka cepat rambat gelombang akan semakin dapat diketahui seberapa besar pengaruh massa
kecil. tali terhadap cepat rambat gelombang (v) y = -
Selain itu, berdasarkan tabel 3 dari data 58627x + 122,56 dan R2= 0,9829 (98,29%),
tersebut diperoleh analisis regresi untuk artinya dari seluruh variasi massa beban yang
frekuensi berupa garis linier dengan persamaan telah dilakukan dapat dijelaskan oleh regresi,
y = -9019,2x + 49,765 dan R2 = 0,9817 yang dan masih ada sekitar 2% yang tidak bisa
menunjukkan bahwa pada setiap jenis tali yang dijelaskan oleh grafik. Sedangkan untuk
digunakan akan menghasilkan frekuensi yang frekuensi akibat dari variasi massa tali
berbeda-beda, dimana hal ini akan berpengaruh diketahui y=-9019,2x + 49,765 dan R2 =
pada nilai cepat rambat gelombang yang akan 0.9817 (98,17%), artinya dari seluruh variasi
semakin kecil begitu pula dengan panjang massa tali yang telah dilakukan dapat
gelombangnya. Hal ini dapat dilihat ketika dijelaskan oleh regresi, dan masih ada sekitar
massa tali tali 11x10-4 kg frekuensi yang 2% yang tidak bisa dijelaskan oleh grafik. Sisa
dihasilkan sebesar 40,2 Hz, ketika massa tali sekitar 1% , 2% , 4%, 6%, dan 9% ini mungkin
9x10-4 kg frekuensi yang dihasilkan sebesar disebabkan oleh faktor lain yaitu ketidak
41,15 Hz, dan ketika massa tali 4x10-4 kg telitian dalam pengamatan.
frekuensi yang dihasilkan sebesar 46,30 Hz. Berdasarkan hasil pengamatan diatas
Jadi, pertambahan massa tali akan diiringi menunjukkan bahwa variasi massa beban,
dengan semakin berkurangnya nilai panjang panjang tali dan massa tali mempengaruhi
gelombang yang dihasilkan, yang cepat rambat gelombang dan frekuensi pada
mengakibatkan nilai frekuensinya semakin tali. Hal ini sesuai dengan teori yang telah ada
kecil. sebelumnya yang di kemukakan oleh melde
Berdasarkan analisis regresi yang telah bahwa cepat rambat gelombang pada dawai di
dilakukan dapat diketahui seberapa besar pengaruhi oleh tiga variabel yaitu massa beban
pengaruh massa beban terhadap cepat rambat (F),massa tali (m) dan panjang tali (l).
gelombang (v) y=200,4x+21,25 dan R2=0,9903
(99,03%), artinya dari seluruh variasi massa 4. KESIMPULAN DAN SARAN
beban yang telah dilakukan dapat dijelaskan 4.1. Kesimpulan
oleh regresi, dan masih ada sekitar 1% yang Berdasarkan penelitian data yang
tidak bisa dijelaskan oleh model yang diperoleh serta analisis data yang telah
digunakan dalam penelitian ini. Sedangkan dilakukan, maka dapat disimpulkan bahwa :
untuk frekuensi akibat dari variasi massa beban 1. Ada hubungan antara besar massa beban
diketahui y=-9,992x+42,186 dan R2 = 0,9443 terhadap cepat rambat gelombang pada tali
(94,43%), artinya dari seluruh variasi massa secara signifikan. Hal ini dapat dilihat dari
beban yang telah dilakukan dapat dijelaskan hasil analisis data penelitian yang
oleh regresi, dan masih ada sekitar 6% yang diperoleh persamaan y = 200,4x + 21,25
tidak bisa dijelaskan dalam grafik. dan R2= 0,9903, sehingga dapat diketahui
Selain itu dari analisis regresi juga dapat bahwa semakin berat massa beban yang
diketahui seberapa besar pengaruh panjang tali digunakan maka semakin besar pula cepat
terhadap cepat rambat gelombang (v) y = - rambat yang dihasilkan. Ada hubungan
3,0286x + 66,057 dan R2= 0,967 (96,7%), antara besar massa beban terhadap
artinya dari seluruh variasi massa beban yang frekuensi pada tali. Hal ini dapat dilihat
telah dilakukan dapat dijelaskan oleh regresi, dari hasil analisis data penelitian yang
dan masih ada sekitar 4% yang tidak bisa diperoleh persamaany = -9,992x + 42,186
dijelaskan oleh grafik. Sedangkan untuk dan R2 = 0,9443, sehingga dapat diketahui
frekuensi akibat dari variasi panjang tali bahwa semakin berat massa beban yang
diketahui y=-5,4103x + 51,699 dan R2 = digunakan maka frekuensi yang dihasilkan
0,9101 (91,01%), artinya dari seluruh variasi semakin kecil karena saat massa beban
panjang tali yang telah dilakukan dapat ditambah, panjang gelombang pada tali
157
Jurnal PPKM III (2015) 151-158 ISSN: 2354-869X
juga bertambah, yang mengakibatkan 4.2. Saran
frekuensi yang dihasilkan berkurang 1. Sebaiknya dalam setiap pelaksanaan
karena frekuensi berbanding terbalik pembelajaran fisika yang berhubungan
dengan panjang gelombang. dengan konsep dasar fisika, dijelaskan
2. Ada hubungan antara besar panjang tali dengan menggunakan alat peraga agar
terhadap cepat rambat pada tali. Hal ini siswa lebih cepat memahami konsep dasar
dapat dilihat dari hasil analisis data yang ingin disampaikan.
penelitian yang diperoleh persamaany = - 2. Sebelum melaksanakan percobaan dengan
3,0286x + 66,057 dan R2 = 0,967, menggunakan alat peraga maka perlu
sehingga dapat diketahui bahwa semakin dipahami terlebih dahulu cara kerja dan
panjang tali yang digunakan maka cepat kevalidan dari alat yang digunakan.
rambat gelombang yang dihasilkan 3. Pada eksperimen yang telah dilakukan
semakin kecil karena saat tali yang belum bisa memvariasikan hanya untuk
digunakan semakin panjang, maka massa variabel panjang talinya saja tanpa disertai
tali juga akan bertambah, dimana massa dengan pertambahan massa tali, oleh
tali berbanding terbalik dengan cepat karena itu kami berharap hal ini bisa di
rambat gelombang. Ada hubungan antara sempurnakan pada penelitian selanjutnya.
besar panjang tali terhadap frekuensi pada 4. Perlunya ketelitian dan kecermatan saat
tali. Hal ini dapat dilihat dari hasil analisis menghitung dan menganalisis data
data penelitian yang diperoleh persamaany sehingga diperoleh data yang lebih valid.
= -5,4103x + 51,699 dan R2 = 0,9101.
Sehingga dapat diketahui bahwa semakin 5. DAFTAR PUSTAKA
panjang tali yang digunakan maka Halliday, David dan Robert Resnick. 2007.
frekuensi yang dihasilkan akan semakin Fisika Edisi Ke 3 Jilid 1. Jakarta: Erlangga
kecil karena saat panjnag tali ditambah, Ishaq, Mohammad. 2007. Fisika Dasar Edisi 2.
panjang gelombang pada tali juga Yogyakarta: Graha Ilmu
bertambah, yang mengakibatkan frekuensi Kanginan,Marthen. 2008. Seribu Pena Fisika
yang dihasilkan berkurang karena Untuk SMA/MA Kelas X. Jakarta:
frekuensi berbanding terbalik dengan Erlangga
panjang gelombang. Sugiyono. 2010. Statistika Untuk Penelitian.
3. Ada hubungan antara besar massa tali Bandung: Alfabeta
terhadap cepat rambat pada tali. Hal ini Tipler, Paul A. 1998. Fisika Untuk Sains dan
dapat dilihat dari hasil analisis data Teknik Edisi 3 Jilid 1. Jakarta: Erlangga
penelitian yang diperoleh persamaany = -
58627x + 122,56 dan R2 = 0,9829.
Sehingga dapat diketahui bahwa semakin
berat massa tali digunakan maka cepat
rambat gelombang yang dihasilkan
semakin kecil karena cepat rambat
gelombang berbanding terbalik dengan
massa tali. Ada hubungan antara besar
massa tali terhadap frekuensi pada tali.
Hal ini dapat dilihat dari hasil analisis data
penelitian yang diperoleh persamaany = -
9019,2x + 49,765 dan R2 = 0,9817.
Sehingga dapat diketahui bahwa semakin
berat massa tali yang digunakan maka
frekuensi yang dihasilkan akan semakin
kecil karena frekuensi berbanding terbalik
dengan massa tali.
158