Tabung Resonansi

Cepat rambat bunyi dapat diukur dengan metode resonansi. Mengukur cepat rambat gelombang bunyi dapat dilakukan dengan metode resonansi pada tabung resonator (kolom udara). Pengukuran menggunakan peralatan yang terdiri atas tabung kaca yang panjangnya 1 meter, sebuah slang karet/plastik, jerigen (tempat air) dan garputala.

Mengukur Cepat Rambat Bunyi

Percobaan resonansi untuk mengukur cepat rambat bunyi

Resonansi I jika :

L₁ =  atau λ = 4 L1

Resonansi II jika :

L2 =  atau λ = L2

Resonansi ke III jika :

L3 =  λ atau λ = L3

Atau λ dapat dicari dengan

λ= 2 (L₂ – L₁) = (L₃ – L₁)

Bagaimana prinsip kerja alat ini? Mula-mula diatur sedemikian, permukaan air tepat memenuhi pipa dengan jalan menurunkan jerigen. Sebuah garputala digetarkan dengan cara dipukul menggunakan pemukul dari karet dan diletakkan di atas bibir tabung kaca, tetapi tidak menyentuh bibir tabung dan secara perlahan-lahan tempat air kita turunkan. Lama-kelamaan akan terdengar bunyi yang makin lama makin keras dan akhirnya terdengar paling keras yang pertama. Jika jerigen terus kita turunkan perlahan-lahan (dengan garputala masih bergetar dengan jalan setiap berhenti dipukul lagi), maka bunyi akan melemah dan tak terdengar, tetapi semakin lama akan terdengar makin keras kembali. Apa yang menyebabkan terdengar bunyi keras tersebut?

Gelombang yang dihasilkan garputala tersebut merambat pada kolom udara dalam tabung dan mengenai permukaan air dalam tabung, kemudian dipantulkan kembali ke atas. Kedua gelombang ini akan saling berinterferensi. Apabila kedua gelombang bertemu pada fase yang sama akan terjadi interferensi yang saling memperkuat, sehingga pada saat itu pada kolom udara timbul gelombang stasioner dan frekuensi getaran udara sama dengan frekuensi garputala. Peristiwa inilah yang disebut resonansi. Sebagai akibat resonansi inilah terdengar bunyi yang keras. Resonansi pertama terjadi jika panjang kolom udara sebesar , peristiwa resonansi kedua terjadi jika panjang kolom udara , ketiga jika  dan seterusnya. Dengan mengukur panjang kolom udara saat terjadi resonansi, maka panjang gelombang bunyi dapat dihitung.

Persamaan Matematis Cepat Rambat Bunyi

Oleh karena itu, cepat rambat gelombang bunyi dapat dicari dengan persamaan :

v = f × λ

dengan :

λ = panjang gelombang bunyi (m)
f = frekuensi garputala (Hz)
v = cepat rambat gelombang bunyi (m/s)

Momentum dan Impuls Fisika

1. Momentum Linier (p)
Momentum Linier adalah massa kali kecepatan linier benda.
Jadi setiap benda yang memiliki kecepatan pasti memiliki momentum.
Rumus :
p = m v
Keterangan :
p = momentum (kg.m/s = N/s)
m = massa (kg)
v = kecepatan (m/s)
Catatan :
Momentum merupakan besaran vektor, dengan arah p = arah v
2. Momentum Anguler (L)
Momentum Anguler adalah hasil kali (cross product) momentum linier dengan jari jari R.
Jadi setiap benda yang bergerak melingkar pasti memiliki momentum anguler.
Rumus :
L = m . v . R
L = p . R
Keterangan :
L = Momentum Anguler (kg.m 2 /s)
m = massa (kg)
v = kecepatan (m/s)
p = momentum linear (kg.m/s atau N/s)
R = jari-jari lingkaran (m).
Catatan :
Momentum anguler merupakan besaran vektor dimana arah L tegak lurus arah R sedangkan besarnya tetap.
3. Impuls (I)
Impuls merupakan perubahan momentum.
Jika pada benda bekerja gaya F tetap selama waktu t, maka impuls I dari gaya itu adalah:
Rumus :
I = Perubahan momentum
I = m . v akhir - m . v awal
atau
I = F . t
sehingga dapat ditulis :
F . t = m . v akhir - m . v awal
HUKUM KEKEKALAN MOMENTUM
Hukum kekekalan momentum diterapkan pada proses tumbukan semua jenis, dimana prinsip impuls mendasari proses tumbukan dua benda, yaitu I 1 = -I 2 .
Jika dua benda A dan B dengan massa masing-masing M A dan M B serta kecepatannya masing-masing V A dan V B saling bertumbukan, maka :
M A . VA + M B . VB = M A . VA' + M B . VB '
keterangan :
V A dan V B = kecepatan benda A dan B pada saat tumbukan
V A' dan V B ' = kecepatan benda A den B setelah tumbukan.
Catatan :
Dalam penyelesaian soal, searah vektor ke kanan dianggap positif, sedangkan ke kiri dianggap negatif.
Dua benda yang bertumbukan akan memenuhi tiga keadaan/sifat ditinjau dari keelastisannya, yaitu :
a. Elastis Sempurna : e = 1
Disini berlaku hukum kekekalan energi (energi sebelum dan sesudah adalah sama) dan kekekalan momentum.
Rumus :
e = (- VA' - VB ')/(V A - VB )
Keterangan :
e = koefisien restitusi.
b. Elastis Sebagian : 0 < e < 1
Disini hanya berlaku hukum kekekalan momentum.
Khusus untuk benda yang jatuh ke tanah den memantul ke atas lagi maka koefisien restitusinya adalah:
Rumus :
e = h'/h
Keterangan :
h = tinggi benda mula-mula
h' = tinggi pantulan benda
c. Tidak Elastis : e = 0
Setelah tumbukan, benda melakukan gerak yang sama dengan satu kecepatan v'.
Disini hanya berlaku hukum kekekalan momentum.
Rumus :
M A . VA + M B . VB = (M A + M B ) . v'
Keterangan :
v' = kecepatan setelah tumbukan