LKPD-Percobaan Melde
Lembar Kerja Peserta Didik (LKPD) Praktikum Virtual
Materi: Cepat Rambat Gelombang Pada Dawai (Hukum Melde)
A. Judul Percobaan
Menentukan Cepat Rambat Gelombang pada Dawai Menggunakan Hukum Melde.
B. Tujuan Percobaan
- Menentukan besar cepat rambat gelombang pada dawai (\(v\)).
- Memahami pengaruh gaya tegangan tali (\(F\)), panjang tali (\(L\)), dan rapat massa linier (\(\mu\)) terhadap cepat rambat gelombang.
- Membuktikan nilai frekuensi sumber getar (\(f\)) berdasarkan panjang gelombang (\(\lambda\)).
C. Alat dan Bahan
- Catu Daya (Power Supply) sebagai sumber tegangan listrik.
- Vibrator (Sumber getar gelombang).
- Katrol dan Beban Gantung (untuk memberikan gaya tegangan tali \(F\)).
- Dawai / Tali sebagai medium rambatan.
- Mistar Ukur / Penggaris untuk mengukur panjang gelombang (\(\lambda\)).
- Neraca Digital untuk menimbang massa tali dan massa beban.
D. Langkah Kerja
- Ukur panjang tali (\(L\)) dengan mistar, lalu timbang massa tali (\(m_{\text{tali}}\)) menggunakan neraca digital untuk menghitung rapat massa linier (\(\mu = \frac{m_{\text{tali}}}{L}\)).
- Rangkai alat percobaan dengan mengikatkan salah satu ujung tali pada vibrator dan melewatkan ujung lainnya pada katrol.
- Gantungkan beban (\(m\)) pada ujung tali di atas katrol untuk menghasilkan gaya tegangan tali (\(F = m \cdot g\)).
- Hubungkan vibrator ke catu daya dan nyalakan hingga terbentuk gelombang stasioner dengan amplitudo maksimal.
- Ukur panjang gelombang (\(\lambda\)) atau panjang tiap segmen gelombang menggunakan mistar.
- Ulangi langkah percobaan hingga 5 kali dengan memvariasikan massa beban (\(m\)) atau panjang tali. Catat data ke dalam tabel pengamatan.
E. Hasil Praktikum (Tabel Pengamatan 5 Variasi)
*Silakan isi kolom putih di bawah ini. Kolom Tegangan F, \(\mu\), \(\lambda\), dan Kecepatan \(v\) akan terhitung otomatis!
| No | Massa Beban \(m\) (kg) | Massa Tali \(m_{\text{tali}}\) (kg) | Panjang Tali \(L\) (m) | Frekuensi \(f\) (Hz) | Tegangan \(F = m \cdot g\) (N) | Rapat Massa \(\mu\) (kg/m) | Panjang Gelombang \(\lambda\) (m) | v Hitung (\(\lambda \cdot f\)) (m/s) | v Teori (\(\sqrt{\frac{F}{\mu}}\)) (m/s) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 0.49 | 0.0017 | 17.00 | 17.00 | |||||
| 2 | - | - | - | - | |||||
| 3 | - | - | - | - | |||||
| 4 | - | - | - | - | |||||
| 5 | - | - | - | - |
F. Perhitungan dan Pembahasan
Contoh analisis perhitungan untuk Percobaan 1:
1. Gaya Tegangan Tali (\(F\)):
$$F = m \cdot g = 0{,}050 \text{ kg} \times 9{,}8 \text{ m/s}^2 = 0{,}49 \text{ N}$$
2. Rapat Massa Linier (\(\mu\)):
$$\mu = \frac{m_{\text{tali}}}{L} = \frac{0{,}002 \text{ kg}}{1{,}20 \text{ m}} = 0{,}00167 \text{ kg/m}$$
3. Cepat Rambat Teori (\(v_{\text{teori}}\)):
$$v_{\text{teori}} = \sqrt{\frac{F}{\mu}} = \sqrt{\frac{0{,}49}{0{,}00167}} \approx 17{,}13 \text{ m/s}$$
4. Cepat Rambat Berdasarkan Frekuensi & Panjang Gelombang (\(v_{\text{hitung}}\)):
$$v_{\text{hitung}} = \lambda \cdot f = 0{,}34 \text{ m} \times 50 \text{ Hz} = 17{,}00 \text{ m/s}$$
G. Kesimpulan
Berdasarkan percobaan hukum Melde yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa:
- Cepat rambat gelombang (\(v\)) pada dawai berbanding lurus dengan akar gaya tegangan tali (\(\sqrt{F}\)) dan berbanding terbalik dengan akar rapat massa linier tali (\(\sqrt{\mu}\)).
- Besar cepat rambat gelombang hasil perhitungan eksperimen (\(\lambda \cdot f\)) memiliki nilai yang mendekati kesesuaian teori (\(\sqrt{\frac{F}{\mu}}\)).
- Panjang gelombang (\(\lambda\)) yang terbentuk pada dawai dipengaruhi oleh frekuensi sumber getar (\(f\)) serta besarnya tegangan yang diberikan pada tali.
Komentar