GGEELLOOMMBBAANNGG BUNYI PROJECT BASED LEARNING E-LKPD FISIKA UNTUK SMA KELAS XI PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SARJANAWIYATA TAMANSISWA NAMA : NIS : KELAS : Gangga Putri D Dra. Hj. Hidayati, M.Pd. Puji Hariati Winingsih, S.Pd., M.Si.
ii E-LKPD FISIKA MODEL PEMBELAJARAN PROJECT BASED LEARNING PADA MATERI GELOMBANG BUNYI Gangga Putri Drastistianti Penulis Dosen Pembimbing Dra. Hj. Hidayati, M.Pd. Puji Hariati Winingsih, S.Pd., M.Si. Validator Handoyo Saputro, M.Si Sony Yunior Erlangga, M.Pd Andhi Muttaqin, S.Pd
iii Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat, rahmat dan anugerah-Nya penulis dapat menyelesaikan ELKPD Fisika Model Pembelajaran Project Based Learning pada Materi Gelombang Bunyi. E-LKPD ini disusun berdasarkan Kompetensi Inti dan Kompetensi Dasar dengan menggunakan Kurikulum 2013 untuk Sekolah Menengah Atas (SMA) Kelas XI Penulis mengucapkan terima kasih kepada dosen pembimbing yang telah memberikan masukkan dan bimbingan selama proses penyusunan E-LKPD pada materi Gelombang Bunyi ini dan kepada validator yang telah memvalidasi E-LKPD ini serta segenap pihak yang telah membantu dalam penyusunan E-LKPD ini baik secara langsung maupun tidak. E-LKPD ini dibuat dengan model Project Based Learning, sintak dengan model ini diharapkan siswa dapat memahami materi secara mandiri, menemukan konsep dan menyelesaikan masalah selama proses mengerjakan proyek yang dirancang dalam E-LKPD ini. Selain itu, E-LKPD ini dilengkapi dengan berbagai gambar dan warna yang menarik dengan harapan dapat membantu siswa untuk lebih mudah memahami materi dan tertarik terhadap materi yang disajikan dalam E-LKPD. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa E-LKPD ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca untuk penyempurnaan E-LKPD ini. Yogyakarta, September 2022 Gangga Putri Drastistianti KATA PENGANTAR
Sampul Dalam...........................................................................................ii Kata Pengantar..........................................................................................iii Daftar Isi....................................................................................................iv Deskripsi E-LKPD........................................................................................v Petunjuk Penggunaan E-LKPD...................................................................vi Sintak Project Based Learning..................................................................vii Standar Isi.................................................................................................viii Peta Konsep..............................................................................................x Cepat Rambat Bunyi.................................................................................3 Kegiatan 1.........................................................................................4 Inteferensi Bunyi.......................................................................................8 Kegiatan 2.......................................................................................9 Efek Doppler............................................................................................14 Nada........................................................................................................18 Pelayangan..............................................................................................21 Gelombang Bunyi pada Dawai atau Senar............................................24 Gelombang Bunyi pada Pipa Organa.....................................................26 Kuat Bunyi................................................................................................30 Kegiatan 3.......................................................................................32 Aplikasi Gelombang Bunyi.......................................................................36 Daftar Pustaka.........................................................................................47 Biodata Penulis........................................................................................48 iv DAFTAR ISI
v DESKRIPSI E-LKPD E-LKPD adalah Lembar Kerja Peserta Didik dalam bentuk elektronik berupa file. Lembar Kerja Peserta Didik Gelombang Bunyi merupakan E-LKPD Fisika yang membahas tentang materi Gelombang Bunyi di sekolah untuk peserta didik kelas XI SMA. E-LKPD ini menggunakan model pembelajaran Project Based Learning yang berfungsi sebagai salah satu media dan bahan ajar yang mempermudah peserta didik untuk memahami materi yang disampaikan. Dalam E-LKPD ini berisi kompetensi yang akan dicapai, peta konsep, ringkasan materi yang berisi tentang konsep fisika dalam materi Gelombang Bunyi dan diakhiri dengan evaluasi yang berisi latihan soal.
1.Bagi Guru Guru dapat mengarahkan peserta didik untuk mempelajari E-LKPD di rumah secara mandiri untuk memperdalam pemahaman materi Gelombang Bunyi. vi PETUNJUK PENGGUNAAN E-LKPD 1. Bagi Guru Guru dapat mengarahkan peserta didik untuk mempelajari E-LKPD di rumah secara mandiri untuk memperdalam pemahaman materi Gelombang Bunyi. 2. Bagi Peserta Didik a. E-LKPD ini dapat digunakan secara mandiri atau bersama kelompok. b. Keberhasilan E-LKPD ini bergantung pada ketekunan masingmasing peserta didik. c. Baca dan pahami setiap tujuan pembelajaran pada setiap kegiatan belajar! d. Pahami setiap konsep dan contoh yang disajikan dalam uraian materi pada kegiatan belajar dengan baik! e. Kerjakan tugas sesuai dengan petunjuk yang telah disusun dan direncanakan penulis! f. Catatlah setiap kesulitan yang Anda alami selama mempelajari dan mengerjakan tugas dalam E-LKPD ini! Tanyakan kesulitan tersebut kepada guru!
1.Bagi Guru Guru dapat mengarahkan peserta didik untuk mempelajari E-LKPD di rumah secara mandiri untuk memperdalam pemahaman materi Gelombang Bunyi. vii Sintak Project Based Learning Menyajikan Permasalahan Membuat Perencanaan Menyusun Penjadwalan Memonitor Pembuatan Proyek Melakukan Penilaian Evaluasi 1. 2. 3. 4. 5. 6.
viii STANDAR ISI Kompetensi Inti : Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya : Menunjukan perilaku jujur, disiplin, tanggung-jawab, peduli, (gotong royong, kerja sama, toleransi, damai), santun responsive dan pro-aktif dan menunjukan sikap sebagai bagian dari solusi atas berbagai permasalahan bangsa dalam berinteraksi secara efektif dengan lingkungan sosial dan alam serta menempatkan diri sebagai cerminan bangsa dalam pergaulan dunia. :Memahami, menerapkan dan menganalisis pengetahuan factual, konseptual, prosedural, dalam ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya dan humaniora dengan wawasan kemanusian, kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait fenomena dan kejadian, serta menerapkan kajian prosedural pada bidang kajian yang spesifik sesuai bakat dan minatnya untuk memecahkan masalah. : Mengolah, menalar dan menyaji dalam ranah konkret dan ranah abstak terkait dengan pengembangan diri yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri dan mampu menggunakan metode sesuai kaidah keilmuan. KI 1 KI 2 KI 3 KI 4 Kompetensi Dasar : Melakukan percobaan tentang gelombang bunyi, berikut presentasi hasil percobaan dan makna fisisnya 4.10
ix Indikator Pencapaian Kompetensi Peserta didik dapat merencanakan dan melakukan percobaan tentang cepat rambat bunyi, interferensi bunyi, kuat bunyi Peserta didik dapat menyajikan hasil percobaan cepat rambat bunyi, interferensi bunyi, kuat bunyi Peserta didik dapat menarik kesimpulan dari hasil percobaan tentang Gelombang Bunyi Peserta didik dapat menghasilkan produk pada materi Gelombang Bunyi 4.10.1 4.10.2 4.10.3 4.10.4 Tujuan Pembelajaran Peserta didik dapat merencanakan dan melakukan percobaan cepat rambat bunyi, interferensi bunyi, kuat bunyi Peserta didik dapat menyebutkan faktor-faktor yang mempengaruhi cepat rambat bunyi, interferensi bunyi, kuat bunyi melalui percobaan denagan tepat Peserta didik dapat mengaplikasikan konsep gelombang bunyi pada kehidupan sehari-hari Peserta didik dapat menghasilkan produk gelombang bunyi 1. 2. 3. 4.
x Kata Kunci Bunyi Gelombang Azaz Doppler Interferensi Gambar 1. Peta Konsep
1 Dalam kehidupan sehari-hari, manusia tidak pernah lepas dari bunyi dan cahaya. Disengaja ataupun tidak, bunyi dan cahaya menyertai berbagai aktivitas manusia. Saat Anda berbicara, mengeluarkan suara atau bunyi sehingga Anda dapat berkomunikasi dengan orang lain, termasuk keluarga dan teman-teman Anda. Anda juga dapat mendengarkan berbagai musik dan kicauan burung yang merdu. Perhatikan gambar berikut! Sumber: https://images.app.goo. gl/F9owVaSzEgD5cV6h6 Sumber: https://images.app. goo.gl/47fT8pd2x5GouL2h7 Gambar 2. Seseorang mendengarkan musik Gambar 3. Angklung, salah satu alat musik tradisional Indonesia dapat mengeluarkan suara yang merdu Tahukah anda karakteristik bunyi? Bagaimana pemanfaatannya dalam teknologi? Untuk lebih jelasnya, coba ikuti pelajaran berikut. PENDAHULUAN
2 GELOMBANG BUNYI Coba amati gambar 3 dan gambar 4 ! Apakah yang dapat anda ceritakan tentang gambar tersebut? Apakah ada kaitannya dengan konsep fisika tentang bunyi? Mengapa demikian? Jelaskan jawaban anda! Sumber:https://oss.mommyasia.id/phot o/5b0c123fe9fed464ffb39945 Sumber: https://cdn1-production-imageskly.akamaized.net Gambar 4. Ultrasonografi (USG) yang memantau perkembangan janin dalam 2D Gambar 5. Ultrasonografi (USG) yang memantau perkembangan janin dalam 3D Selain pemanfaatan bunyi seperti pada gambar 3 dan gambar 4 , dapatkah anda menyebutkan pemanfaatan bunyi lain-lain dalam kehidupan sehari-hari? Coba anda jelaskan! Dapatkan anda menyebutkan karakteristik bunyi? Bagaimana pulakah peranan bunyi dalam kehidupan manusia? Untuk menjawab berbagai pertanyaan tersebut, coba anda lakukan kegiatan berikut.
Lakukan hal berikut secara berkelompok! Carilah informasi tentang bunyi yang meliputi definisi bunyi, cepat rambat bunyi, sifat-sifat bunyi, dan pemanfaatan bunyi dalam kehidupan seharihari. Anda dapat menemukan berbagai informasi tersebut melalui berbagai sumber referensi, media, dan internet. Informasi yang anda dapat, laporkan dalam bentuk tulisan ilmiah dan buatkan pula slide presentasinya! Ketiklah tulisan tersebut pada kertas A4. Anda dapat menambahkan gambar, foto, bagan, dan skema untuk membuat tampilan tulisan dan slide presentasi lebih menarik. Kemudian, presentasikan tulisan dan slide tersebut di depan kelas! Mintalah tanggapan kelompok lain. Saat membalas tanggapan dari kelompok lain, gunakan bahasa yang santun. Hargai dan hormati tanggapan kelompok lain atas tulisan kelompok anda! Selanjutnya, buatlah kesimpulan bersama dari diskusi tersebut! 3 Tantangan Cepat Rambat Bunyi Anda telah mengetahui bahwa bunyi merupakan gelombang mekanik. Tentu saja, hal ini berarti bahwa bunyi memerlukan zat perantara (medium) untuk merambat. Kecepatan bunyi untuk merambat biasa dikenal dengan istilah cepat rambat bunyi. Anda juga telah mengetahui bahwa bunyi dapat merambat melalui zat padat, cair dan udara. Apakah cepat rambat bunyi semua zat perantara tersebut sama? Mengapa demikian? Untuk menjawabnya, coba anda lakukan kegiatan berikut.
Sumber: Dokumen Penulis Gambar 6. Audio generator Bagaimana cara kerja audio generator diatas? 4 KEGIATAN 1 Pertanyaan Mendasar Perencanaan Proyek Alat dan Bahan 1. Pengeras suara (loudspeaker) 2. Mistar 3. Pembangkit frekuensi audio (audio generator) Langkah-langkah Mengerjakan Proyek 1. Rangkailah alat dan bahan seperti pada gambar 2. Untuk mempermudah proses memahami konsep interferensi gelombang, lakukan kegiatan berikut: Untuk lebih jelas Scan QR berikut:
5 Susun dua pengeras suara yang kerucutnya menghadap pada arah yang sama dan berjarak kira-kira 0,5 m sampai 1 m, pilihlah frekuensi bunyi pembangkit pada daerah 500 Hz sampai 2 kHz. (Ingat, jika dua pengeras suara dihubungkan ke pembangkit frekuensi audio yang sama, kedua pengeras suara akan menghasilkan gelombang bunyi dengan frekuensi dan amplitudo yang sama (dua sumber koheren)). Berjalanlah perlahan sejajar dengan garis penghubung kedua pengeras suara dan beberapa meter di depannya. Dengarkanlah variasi keras bunyi yang terdengar ketika anda berjalan. Penyusunan Jadwal Tabel 1. Tabel jadwal pembuatan proyek Hari/Tgl Hari ke Kegiatan Mempelajari dan mengumpulkan informasi mengenai produk yang akan dibuat Membeli dan mempersiapkan alat dan bahan yang dibutuhkan Merangkai alat dan bahan sesuai dengan petunjuk rangkaian yang telah disajikan pada gambar dan melakukan kegitan sesuai petunjuk yang diberikan. Mengamati hasil yang ditunjukkan oleh produk yang telah dibuat, mengevaluasi dan menarik kesimpulan dari pembuatan audio generator dengan konsep yang dipelajari. Pertama Kedua Ketiga Keempat
6 Pengawasan Pengajuan Proyek Tabel 2. Tabel pengawasan kemajuan proyek Katerangan Hari ke Kegiatan No. Hari/Tanggal Keempat Pertama Kedua Ketiga Mengamati hasil yang ditunjukkan oleh produk yang telah dibuat, mengevaluasi dan menarik kesimpulan dari pembuatan audio generator dengan konsep yang dipelajari. Merangkai alat dan bahan sesuai dengan petunjuk rangkaian yang telah disajikan pada gambar dan melakukan kegitan sesuai petunjuk yang diberikan. Membeli dan mempersiapkan alat dan bahan yang dibutuhkan Mempelajari dan mengumpulkan informasi mengenai produk yang akan dibuat 1. 2. 3. 4. Berilah tanda ( ) pada kolom keterangan jika kegiatan telah dilakukan.
7 Analisis Hasil dan Pembahasan Berdasarkan pengalaman mengerjakan proyek audio generator, analisislah cara kerja dari audio generator? 1. Apa yang dapat anda analisis tentang dua gelombang bunyi yang telah anda dengar? Analisislah hubungan antara interferensi gelombang bunyi dan proyek audio generator! Jawaban 2. Jawaban Evaluasi Dari langkah-langkah analisislah yang Anda hadapi pada saat mengerjakan proyek ini!
8 Kecepatan bunyi pada materi sangat bergantung pada modulus elastis dan tingkat kerapatan materinya. Tabel 1 menyajikan cepat rambat bunyi pada beberapa medium Tabel 1. Cepat rambat bunyi pada beberapa medium No. Medium Cepat Rambat Bunyi (m/s) 1. 2. 4. 3. 5. 6. 7. 8. Udara (0 °C) Air (0 °C) Air (20 °C) Udara (20 °C) Plastik Kaca pireks Tembaga Besi 331 1.402 343 1.482 2.680 5.010 5.640 5.960 Interferensi Bunyi Pada dasarnya, sifat-sifat bunyi sama dengan sifat-sifat gelombang longitudinal. Coba anda sebutkan! Salah satu sifat gelombang longitudinal adalah dapat dipadukan atau berinteferensi. Bagaimana pula proses interferensi bunyi dapat terjadi? Untuk menjawabnya, coba anda lakukan kegiatan berikut!
Sumber: Dokumen Penulis Gambar 7. Mengukur cepat rambat bunyi Bagaimana cara alat ukur cepat rambat bunyi? 9 KEGIATAN 2 Pertanyaan Mendasar Perencanaan Proyek Alat dan Bahan 1. Tiga garpu tala yang frekuensi getarannya diketahui 2. Tabung kaca 3. Isolasi kecil 4. Bejana berisi air 5. Mistar Untuk lebih jelas Scan QR berikut:
10 Rangkailah alat dan bahan seperti pada gambar Untuk mempermudah proses memahami konsep interferensi gelombang, lakukan kegiatan berikut: Langkah-langkah Mengerjakan Proyek 1. 2. Celupkan tabung ke bejana berisi air sehingga hampir tenggelam seluruh bagiannya. Pukulkan garpu tala pada meja keramik dan letakkan posisi garpu tala di atas tabung kaca hingga getaran suaranya merambat ke dalam tabung. Naikkan tabung kaca secara perlahan sambil mengamati hasil pantulan getaran suara dari dalam tabung kaca. Saat suara yang dihasilkan terdengar menguat (keras), berilah tanda pada permukaan tabung pada batas permukaan air dengan isolasi. Ukurlah jarak (∆) antara tanda (isolasi) dan ujung tabung dalam satuan meter. Ulangi langkah 1-5 dengan garpu tala yang frekuensinya berbeda. Penyusunan Jadwal Tabel 1. Tabel jadwal pembuatan proyek Hari/Tgl Hari ke Kegiatan Mempelajari dan mengumpulkan informasi mengenai produk yang akan dibuat serta membeli dan mempersiapkan alat dan bahan yang dibutuhkan Merangkai alat dan bahan sesuai dengan petunjuk rangkaian yang telah disajikan pada gambar dan melakukan kegitan sesuai petunjuk yang diberikan. Mengamati hasil yang ditunjukkan oleh produk yang telah dibuat, mengevaluasi dan menarik kesimpulan dari pembuatan alat ukur cepat rambat bunyi dengan konsep yang dipelajari. Pertama Kedua Ketiga
11 Pengawasan Pengajuan Proyek Tabel 2. Tabel pengawasan kemajuan proyek Katerangan Hari ke Kegiatan No. Hari/Tanggal Keempat Pertama Kedua Ketiga Mengamati hasil yang ditunjukkan oleh produk yang telah dibuat, mengevaluasi dan menarik kesimpulan dari pembuatan audio generator dengan konsep yang dipelajari. Merangkai alat dan bahan sesuai dengan petunjuk rangkaian yang telah disajikan pada gambar dan melakukan kegitan sesuai petunjuk yang diberikan. Membeli dan mempersiapkan alat dan bahan yang dibutuhkan Mempelajari dan mengumpulkan informasi mengenai produk yang akan dibuat 1. 2. 3. 4. Berilah tanda ( ) pada kolom keterangan jika kegiatan telah dilakukan.
12 Analisis Hasil dan Pembahasan Berdasarkan pengalaman mengerjakan proyek alat ukur cepat rambat bunyi, analisislah bagaimana cara kerjanya? 1. 4. Evaluasi Ceritakan kesulitan yang Anda hadapi pada saat mengerjakan proyek ini! Tentukan panjang gelombang () yang dihasilkan dari percobaan tersebut dengan menggunakan persamaan: Δ = 4 2. Hitunglah cepat rambat bunyi dengan persamaan: = 3. Keterangan: = cepat rambat gelombang (m/s) = panjang gelombang (m) = frekuensi getaran garpu tala (Hz) Sebutkan faktor-faktor yang mempengaruhi cepat rambat bunyi di udara! Diskusikanlah dengan teman sekelompok anda, kemudian buatlah kesimpulan dari percobaan ini dalam bentuk tulisan ilmiah! 5.
13 Interferensi gelombang bunyi akan terjadi bila terdapat dua buah sumber bunyi yang mengeluarkan suara bertemu. Interferensi gelombang bunyi dibedakan menjadi dua macam, yaitu interferensi saling memperkuat (interferensi konstruktif ) dan interferensi saling memperlemah (interferensi destruktif ). Sumber: Dokumen penulis Gambar 8. Dua gelombang yang mengalami (a) interferensi konstruktif dan (b) interferensi deduktif Amati gambar 7. Pada gambar 7a menunjukkan dua buah gelombang bunyi yang mengalami interferensi konstruktif, sedangkan gambar 7b menunjukkan dua buah gelombang mengalami interferensi destruktif.
14 Efek Doppler Perhatikan gambar 8 berikut. Pengamat Sumber: Dokumen penulis Gambar 9. Frekuensi sirene terdengar lebih tinggi ketika ambulans bergerak mendekati pengamat dan terdengar lebih rendah ketika ambulans bergerak menjauhi pengamat Misalkan anda sedang berdiri di pinggir jalan. Kemudian datang sebuah mobil ambulans yang membunyikan sirenenya mendekati posisi anda, bagaimana suara sirene yang terdengar? Apakah terdengar makin keras atau makin lemah? Mengapa demikian? Kemudian, mobil ambulans bergerak menjauhi anda, bagaimana suara sirene terdengar? Apakah terdengar makin keras atau makin lemah? Mengapa demikian? Peristiwa yang anda alami tersebut berkaitan dengan efek Doppler. Apakah yang dimaksud dengan efek Doppler? Dari peristiwa tersebut tampak bahwa frekuensi bunyi yang diterima pendengar bergantung pada jumlah getaran yang datang ke telinga tiap satuan waktu. Karena gerak relatif antara pendengar dan sumber, jumlah getaran yang diterima pendengar tidak selalu sama dengan jumlah getaran yang dihasilkan sumber bunyi tiap satu satuan waktu. Saat posisi mobil ambulans di depan Anda, frekuensi bunyi sirene lebih tinggi dibandingkan Scan QR
15 frekuensi saat menjauhi Anda. Peristiwa naik turunnya frekuensi ini dikenal sebagai efek Doppler atau azas Doppler. Amati Gambar 9! Saat sumber bunyi diam (tidak bergerak) maka panjang gelombangnya tetap. Sedangkan sumber bunyi yang bergerak maka muka gelombang pada bagian depan mengalami kompresi sehingga lebih rapat daripada muka gelombang pada saat sumber bunyi diam. Sebaliknya, muka gelombang bagian belakang terlihat lebih renggang (Gambar 9(b)). Sumber : Dokumen penulis Gambar 10. Perambatan gelombang: (a) sumber bunyi diam (tidak bergerak) dan (b) sumber bunyi bergerak Dapatkah Anda menentukan besar frekuensi bunyi yang diterima seorang pengamat (pendengar) jika sebuah sumber bunyi mendekati atau menjauhi pengamat tersebut? Frekuensi bunyi yang diterima pendengar dapat berbeda-beda besarnya. Hal ini tergantung pada keadaaan sumber bunyi dan pendengar.
16 Sumber : Dokumen penulis Gambar 11. Sumber bunyi (s) mendekati pendengar (p) yang diam Perhatikan gambar 10. Misalkan sumber bunyi bergerak mendekati pendengar dengan kecepatan , memancarkan gelombang bunyi dengan frekuensi , dan panjang gelombang . (amati Gambar 10.9) Dalam satu periode T, sumber bunyi telah mendekati pendengar dan menempuh jarak , sehingga panjang gelombang yang diterima pendengar ( ′ ) lebih kecil jika dibandingkan dengan . Jika cepat rambat gelombang bunyi di udara maka Frekuensi gelombang bunyi yang diterima pendengar: Karena pada umumnya > maka frekuensi yang diterima pendengar lebih tinggi dari frekuensi sumber, atau >. s Jadi, secara umum, efek Doppler dapat dirumuskan sebagai berikut. s
17 Keterangan: = frekuensi yang diterima pendengar (Hz) = frekuensi sumber bunyi (Hz) = cepat rambat bunyi di udara (m/s) = kecepatan sumber bunyi (m/s) s s Ingat
18 Nada Coba Anda dengarkan suara atau bunyi tiupan angin, benturan ombak di pantai, tumpukan kaleng yang berjatuhan, dan suara alatalat musik! Bagaimanakah bunyi masing-masing benda tersebut? Apakah terdengar beraturan (harmonis) atau terdengar tidak beraturan? Sumber: https://images.app.goo.gl/SptGGEW5p6ms2ZT69 Gambar 12. Suara benturan ombak di pantai tidak beraturan frekuensinya Bunyi yang ditimbulkan oleh tiupan angin pada daun-daun, benturan ombak pada pantai, atau setumpuk kaleng yang berjatuhan disebut desah. Desah memiliki frekuensi getaran bunyi yang tidak teratur. Adapun alat alat musik dapat menghasilkan bunyi beraturan atau nada. Nada memiliki frekuensi getaran yang teratur. Coba Anda sebutkan contoh desah dan nada lainnya dalam kehidupan sehari-hari! Apakah ada pengaruh frekuensi getaran sumber bunyi terhadap nada? Coba Anda buktikan dengan melakukan kegiatan berikut. Gambar 12. Tebing
19 Tantangan Lakukan hal berikut secara berkelompok! Sentuhkan sebuah lidi pada jari-jari roda sepeda yang sedang diputar. Bagaimanakah perbandingan bunyi yang dihasilkan oleh lidi tersebut jika kecepatan putaran rodanya lambat dan tinggi? Jelaskan jawaban anda dengan kalimat sendiri! Bandingkan jawaban anda dengan jawaban teman-teman anda! Kemudian, buatlah kesimpulannya! Dari kegiatan di atas terbukti bahwa frekuensi getaran sumber bunyi memengaruhi tinggi rendahnya nada. Semakin besar frekuensinya, semakin tinggi nada yang dihasilkan. Anda tentu tahu bahwa selain frekuensi, terdapat besaran gelombang bunyi lainnya, yaitu amplitudo getaran. Bagaimanakah pengaruh amplitudo getaran sumber bunyi terhadap nada? Jelaskan jawaban Anda! Coba Anda bandingkan suara orang berbisik dan suara orang berteriak. Manakah yang lebih besar amplitudonya? Ternyata, suara orang yang berteriak terdengar lebih kuat daripada suara orang yang berbisik, bukan? Jadi, semakin besar amplitudo getaran sumber bunyi, semakin kuat bunyi terdengar.
20 Amati gambar 12 yang memperlihatkan perbedaan yang dihasilkan oleh getaran sumber bunyi. Amplitudo gelombang A lebih besar dibanding gelombang B. nada yang dihasilkan getaran A lebih kuat dibandingkan getaran B. Sumber : Dokumen penulis Gambar 13. Perbedaan kuat nada gelombang bunyi A dan B
21 Pelayangan Pernahkah Anda mengamati seseorang sedang menyetel sebuah alat musik, seperti gitar? Apakah yang sebenarnya dilakukan oleh orang tersebut? Penyetelan alat musik, seperti gitar, berarti menyamakan nada senar gitar tersebut dengan nada standar (nada dengan frekuensi yang telah baku atau standar). Dalam fisika, kegiatan ini berarti memanfaatkan pelayangan bunyi. Tahukah Anda, apakah yang dimaksud dengan pelayangan? Pada pembahasan sebelumnya, Anda telah mempelajari tentang inter ferensi bunyi atau penggabungan bunyi. Jika dua gelombang bunyi yang memiliki beda frekuensi sedikit digabungkan maka akan menghasilkan pelayangan. Pelayangan yang dimaksud adalah terdengarnya nada bunyi keras-lemah-keras. Bunyi keras-lemahkeras disebut 1 pelayangan. Sumber: https://images.app.goo.gl/wkAuE2cwhBmyHZ8AA Gambar 14. Sebelum gitar dapat dimainkan maka perlu dilakukan penyetelan senar senarnya agar menghasilkan bunyi yang indah
22 Sebagai contoh, amati Gambar 13! Terdapat dua gelombang bunyi, masing-masing memiliki frekuensi 16 Hz dan 18 Hz (Gambar 14(a)). Jika kedua gelombang digabungkan maka akan menghasilkan pola layangan amplitudo seperti Gambar 14(b). Sumber: Hary Subagya kelas XI Gambar 15. (a) Dua bunyi digabungkan (interferensi), dan (b) hasil penggabungan dua bunyi
23 Uraian di atas menunjukkan bahwa satu pelayangan terjadi dalam waktu sehingga jumlah pelayangan tiap detik sama dengan 2. Bilangan itu ternyata sama dengan selisih frekuensi kedua getaran yang berinterferensi (18 Hz – 16 Hz = 2 Hz). Jadi, dapat disimpulkan bahwa jumlah pelayangan per detik sama dengan selisih frekuensi antara kedua sumber bunyi yang menyebabkannya. Atau, secara matematis dapat dirumuskan:
24 Gelombang Bunyi pada Dawai atau Senar Pernahkah Anda bermain gitar? Jika senar itu digetarkan atau 'dipetik' maka gelombang jenis apakah yang terbentuk? Apakah gelombang berjalan atau gelombang tegak (stasioner)? Jika Anda memetik atau menggetarkan senar tepat di tengah-tengahnya maka bagaimanakah pola gelombang yang terbentuk? Namun, jika Anda memetik atau menggetarkan dawai di dekat salah satu ujung senar maka bagaimana pulakah pola gelombang yang terbentuk? Senar atau dawai gitar yang digetarkan akan membentuk suatu gelombang stasioner atau gelombang tegak. Getaran ini akan menghasilkan bunyi dengan nada tertentu, tergantung pada jumlah gelombang yang terbentuk pada dawai tersebut. Misalkan sehelai dawai memiliki panjang dengan kedua ujungnya terikat lalu dawai tersebut digetarkan maka ada beberapa kemungkinan pola gelombang pada senar atau dawai gitar yang terbentuk, yaitu seperti Gambar 16. Sumber: Dokumen penulis Gambar 16. Pola gelombang dawai
25 Jika dawai digetarkan di tengah-tengah maka pola yang terbentuk seperti gambar 15 (a). dari gelombang tersebut I perut (P) dan 2 simpul (S). frekuensi nada yang dihasilkan dikenal dengan nada dasar. Secara matematis ditulis:
26 Gelombang Bunyi pada Pipa Organa Pernahkah Anda memainkan alat musik tiup, seperti seruling? Bagaimanakah cara memainkannya? Kosep fisika manakah yang berlaku dalam hal ini? Di SMP, Anda telah mengetahui apa itu resonansi. Bagaimanakah proses terjadinya resonansi di dalam sebuah pipa atau tabung udara? Bagaimana bunyi dan bentuk gelombang yang dihasilkan jika anda meniup pipa atau tabung yang ditutup ujung pipanya? Bagaimana pula bunyi dan bentuk gelombang yang dihasilkan jika Anda meniup pipa atau tabung yang terbuka ujung pipanya? Peristiwa resonansi bunyi terjadi karena adanya getaran suara pada ujung mulut tabung. Getaran suara tersebut dibentuk oleh gelombang suara yang masuk kedalam tabung dan yang dipantulkan dari dalam tabung. Saat keduanya sama-sama mencapai simpangan getar maksimum, akan terjadi getaran yang maksimum pula pada mulut tabung kaca. Pada mulut tabung kaca, beda fase gelombang dapat dihasilkan Δ = (2) + , dengan 2 adalah jarak tempuh gelombang suara yang masuk dan keluar tabung, sedangkan adalah fase pembalik. Keadaan resonansi pada mulut tabung dicapai bila beda fase kedua gelombang (gelombang yang masuk dan gelombang yang dipantulkan) sama dengan kelipatan bulat dari 2 (2). Jadi, pada saat resonansi,
27 Jadi, pada saat resonansi, Pada pipa organa, gelombang yang terjadi merupakan gelombang longitudinal dan di dalam kolom udaranya dapat beresonansi. Pipa organa ada yang terbuka (kedua ujungnya terbuka) dan ada tertutup (salah satu ujungnya tertutup). Bagaimanakah gelombang dan frekuensi yang terbentuk dari masing-masing pipa organa tersebut? Pipa Organa Terbuka Pada pipa organa terbuka, pola gelombang yang terbentuk untuk nada dasar, nada atas pertama, dan nada atas kedua dapat ditunjukkan pada Gambar 16.
28 Sumber: Dokumen penulis Gambar 17. Resonansi bunyi yang terbentuk pada pipa organa terbuka
29 Pipa Organa Tertutup Pada pipa organa tertutup, pola gelombang yang terbentuk untuk nada dasar, nada atas pertama, dan nada atas kedua dapat ditunjukkan pada Gambar 17. Sumber: Dokumen penulis Gambar 18. Resonansi bunyi yang terbentuk pada pipa organa tertutup
30 Kuat Bunyi Apakah kuat bunyi dapat diukur kekuatannya? Kuat bunyi diukur dengan menggunakan besaran yang dikenal dengan taraf intensitas bunyi. Untuk dapat mendefinisikan taraf intensitas bunyi, lebih dahulu perlu dipahami konsep intensitas bunyi. Intensitas bunyi adalah arus energi atau daya gelombang bunyi per satuan luas. Jika daya suatu gelombang yang melewati suatu permukaan yang luasnya A tegak lurus terhadap arah perambatan gelombang P. secara matematis intensitas bunyi I ditulis: Sumber: Dokumen penulis Gambar 19. Gelombang bunyi melalui suatu luasan permukaan
31
Sumber: Dokumen Penulis Gambar 20. Speaker Aktif Bagaimana cara kerja speaker diatas? 32 KEGIATAN 3 Pertanyaan Mendasar Perencanaan Proyek Alat dan Bahan 1. 1 buah kaleng bekas 2.2 buah tutup botol bekas 3. Spidol 4. Cutter 5. Lem tembak 6. Kertas karton Untuk lebih jelas Scan QR berikut:
33 Langkah-langkah Mengerjakan Proyek 1. Tontonlah video pada link berikut: https://www.youtube.com/watch?v=ZcxNn-Jnlc0 2. Siapkan alat dan bahan yang dibutuhkan untuk membuat speaker sederhana 3. Rangkailah alat dan bahan seperti yang ada dalam video diatas. 4. Amati dan catat apa yang terjadi selama proses pembuatan speaker sederhana Penyusunan Jadwal Tabel 1. Tabel jadwal pembuatan proyek Pertama Mempelajari dan mengumpulkan informasi mengenai produk yang akan dibuat Membeli dan mempersiapkan alat dan bahan yang dibutuhkan Merangkai alat dan bahan sesuai dengan petunjuk rangkaian yang telah disajikan Mengamati hasil yang ditunjukkanoleh produk yang telah dibuat, mengevaluasi dan menarik kesimpulan dari pembuatan speaker sederhana dengan konsep yang dipelajari. 1. 3. 2. 4. No. Hari/Tanggal Hari ke Kegiatan Pertama Kedua Ketiga Keempat
34 Pengawasan Pengajuan Proyek Tabel 2. Tabel pengawasan kemajuan proyek No. Hari/Tanggal Hari ke Kegiatan Katerangan Keempat Pertama Kedua Ketiga 1. 2. 3. 4. Berilah tanda ( ) pada kolom keterangan jika kegiatan telah dilakukan. Mempelajari dan mengumpulkan informasi mengenai produk yang akan dibuat Membeli dan mempersiapkan alat dan bahan yang dibutuhkan Merangkai alat dan bahan sesuai dengan petunjuk rangkaian yang telah disajikan Mengamati hasil yang ditunjukkan oleh produk yang telah dibuat, mengevaluasi dan menarik kesimpulan dari pembuatan speaker sederhana dengan konsep yang dipelajari.
35 Analisis Hasil dan Pembahasan Berdasarkan pengalaman mengerjakan proyek speaker sedwrhana, analisislah bagaimana cara kerja dari speaker? 1. Analisislah hubungan antara intensitas bunyi dan proyek speaker sederhana! Jawaban 2. Jawaban Evaluasi Dari langkah-langkah analisislah yang Anda hadapi pada saat mengerjakan proyek ini!
36 Aplikasi Gelombang Bunyi Gelombang ultrasonik merupakan salah satu bentuk dari gelombang bunyi berfrekuensi lebih dari 20 kHz. Gelombang ini banyak dimanfaatkan dalam bidang teknik, industri, dan kedokteran. Sumber gelombang infrasonik di antaranya adalah gempa bumi, guntur, gunung berapi, dan getaran yang dihasilkan oleh mesin. 21
37 LEMBAR KERJA SISWA Nama : Kelas : Kelas : Mata Pelajaran : Tujuan Mendeskripsikan proses terbentuknya dan merambatnya bunyi pada medium air. 1. Menganalisis hubungan tinggi rendahnya nada dengan banyak atau tidaknya air yang dimasukkan dalam botol. 2. Alat dan Bahan 1. Botol kaca bekas (8 buah) 2. Air (Secukupnya) 3. Baskom Kecil (1 buah) 4. Batangan besi (1 buah) 5. Mistar (1 buah) 6. Corong (1 buah) 7. Kertas Label (Secukupnya) Untuk lebih jelas Scan QR berikut:
38 Langkah Kerja Tontonlah video link berikut: https://www.youtube.com/watch?v=nVYzbI8SZjg 1. 2. Siapkan alat dan bahan yang dibutuhkan Ambil air secukupnya dengan menggunakan baskom kecil yang telah disediakan. 3. Masukkan air ke dalam botol sedikit demi sedikit sambil menentukan nada apa yang diperoleh dengan memukulkan batangan besi ke badan botol. 4. Setelah semua nada ditemukan, ukur seberapa tinggi bagian yang tidak terdapat air dalam setiap botol (kolom udara). 5. 6. Labeli setiap botol berdasarkan nada-nada yang ditemukan. 7. Tuliskan hasil pengamatan pada tabel yang telah tersedia.
39 Pertanyaan Apakah ada perubahan air sebelum dan saat botol dipukul dengan batangan besi? Bagaimana bentuk perubahannya? 1. Apakah banyak atau tidaknya air sebelum dan saat botol dipukul dengan batangan besi? Bagaimana bentuk perubahannya? 2.
40 Apakah banyak atau tidaknya air dalam botol berpengaruh pada tinggi atau rendahnya nada? Mengapa demikian? 3. Setelah melakukan percobaan tadi, bagaimanakah proses terbentuknya nada yang kalian amati? 4.