Teori Percobaan Melde, Bunyi Hukum Melde, Contoh Soal dan Penyelesaiannya - Hukum Melde mempelajari tentang besaran-besaran yang mempengaruhi cepat rambat gelombang transversal pada tali.
Melalui percobaannya (Percobaan 1), Melde menemukan bahwa cepat rambat gelombang pada dawai sebanding dengan akar gaya tegangan tali dan berbanding terbalik dengan akar massa persatuan panjang dawai.
Melalui percobaannya (Percobaan 1), Melde menemukan bahwa cepat rambat gelombang pada dawai sebanding dengan akar gaya tegangan tali dan berbanding terbalik dengan akar massa persatuan panjang dawai.
Percobaan Fisika : [1]
Hukum Melde
Tujuan : Menentukan hubungan i dan F pada dawai yang digetarkan.Alat dan bahan : Tiker timer, benang, beban, penggaris, power suply.
Kegiatan :
1. Rangkai alat seperti pada Gambar 1. Kemudian sambungkan tiker timer ke power suply sehingga benang dapat membentuk pola gelombang.
2. Frekuensi gelombang sama dengan frekuensi getaran dan sama pula dengan frekuensi yang dihasilkan power suply biasanya f = 50 Hz.
3. Gunakan beban m (F = mg) dan ukurlah panjang gelombang .
4. Ulangi langkah (1) dan (2) dengan mengubah beban m.
Tugas :
- Catat semua data pada tabel.
- Buatlah grafik hubungan v2 dengan F.
- Buatlah simpulan.
Gambar 2. Alat Percobaan Melde.
Gambar (2) di atas menunjukkan peralatan yang digunakan untuk mengukur cepat rambat gelombang transversal pada sebuah dawai (senar). Apabila vibrator dihidupkan maka tali akan bergetar sehingga pada tali akan merambat gelombang transversal. Kemudian vibrator digeser menjauhi atau mendekati katrol secara perlahan-lahan sehingga pada tali timbul gelombang stasioner. Setelah terbentuk gelombang stasioner, kita dapat mengukur panjang gelombang yang terjadi (λ) dan jika frekuensi vibrator sama dengan f maka cepat rambat gelombang dapat dicari dengan v = f.λ. Untuk mengetahui faktor-faktor yang memengaruhi cepat rambat gelombang dapat dilakukan dengan mengubah-ubah panjang tali, massa tali, dan tegangan tali (berat beban yang digantungkan).
Orang yang pertama kali melakukan percobaan mengukur cepat rambat gelombang adalah Melde, sehingga percobaan seperti di atas dikenal dengan sebutan Percobaan Melde. Berdasarkan hasil percobaan diperoleh bahwa kecepatan merambat gelombang transversal pada dawai :
a. berbanding lurus dengan akar panjang dawai,
b. berbanding terbalik dengan akar massa dawai,
c. berbanding lurus dengan akar gaya tegangan dawai,
d. berbanding terbalik dengan akar massa per satuan panjang dawai,
e. berbanding terbalik dengan akar massa jenis dawai,
f. berbanding terbalik dengan akar luas penampang dawai.
Pernyataan tersebut jika dinyatakan dalam persamaan adalah sebagai berikut.
dengan :
v = cepat rambat gelombang (m/s, cm/s)
F = gaya tegangan dawai (N, dyne)
l = panjang dawai (m, cm)
m = massa dawai (kg, gr)
µ = massa persatuan panjang dawai ( kg/m, gr/cm)
ρ = massa jenis dawai (kg/m3, gr/cm3)
A = luas penampang dawai (m2, cm2)
Contoh Soal 1 :
Percobaan Melde menggunakan tali yang panjangnya 2 meter dan massanya 2,5 gr serta diberi gaya tegangan sebesar 50 N. Tentukan berapa m/s cepat rambat gelombang pada tali tersebut!
Penyelesaian :
Diketahui :
l = 2 m
m = 2,5 × 10-3 kg
F = 50 N
Ditanyakan : v = ... ?
v = 200 m/s
Jadi, cepat rambat gelombang pada tali adalah 200 m/s.
Contoh Soal 2 : [1]
Cepat rambat gelombang transversal pada dawai yang tegang sebesar 10 m/s saat besar tegangannya 150 N. Jika dawai diperpanjang dua kali dan tegangannya dijadikan 600 N maka tentukan cepat rambat gelombang pada dawai tersebut!
Pembahasan
Dari soal di atas dapat dibuatkan peta konsep dan beberapa metode penyelesaian seperti di bawah.
v1 = 10 m/s, F1 = 150 N, l1 = l
v2 = ? , F2 = 600 N, l2 = 2l
Dari data pertama dapat diperoleh massa persatuan panjang :
100 = 150 / µ1
µ1 = 1,5 kg/m
Keadaan kedua :
Dawai jenisnya tetap berarti m2 = m1, sehingga v2 dapat diperoleh :
v2 = 20 m/s
Referensi :
Suharyanto, Karyono dan D. S. Palupi. 2009. Fisika : untuk SMA dan MA Kelas XII. Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta. p. 335.
Referensi Lainnya :
[1] Handayani dan A. Damari. 2009. Fisika 3 : Untuk SMA/MA Kelas XII. Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta. p. 154.