Laporan Praktikum Eksperimen Fisika 1

LAPORAN PRAKTIKUM EKSPERIMEN FISIKA 1 Menentukan Kecepatan Suara (Prinsip Sonar) Oleh : Nama : Irham Najmudin NIM : 13640006 Kelas : B Kelompok : 4

LABORATORIUM FISIKA EKSPERIMEN JURUSAN FISIKA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS ISLAM NEGERI MAULANA MALIK IBRAHIM MALANG 2015

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Sonar merupakan sebuah piranti untuk mengamati ( mendeteksi, menyidik) keberadaan dan lokasi benda di bawah permukaan laut. Dengan menggunakan gelombang suara yang dikirim dari piranti tersebut dan dipantulkan kembali oleh benda (Objek) yang diamati, pada perkembangannya system sonar diaplikasikan dalam perangkat peralatan militer pada kapal selam, kapal perang, maupun alat teknologi lainnya. Seperti halnya pada kapal selam, system sonar dapat digunakan untuk mendeteksi ranjau – ranjau ranjau dibawah laut, objek atau benda yang tenggelam didalam laut bahkan untuk navigasi bawah laut. Pada percobaan ini, kita akan menganalisa bagaimana system sonar dapat bekerja, serta prinsip – prinsip prinsip dari system sonar tersebut pada penggunaan alat – alat alat sederhana, sehingga kita bisa mengetahui cara kerja dari system sonar tersebut.

1.2 Tujuan Praktikum ini bertujuan untuk : 1. Menentukan waktu transmisi pada jarak yang berbeda – beda antara pemancar dan penerima. 2. Membuat plot grafik bagian panjang pulsa suara terhadap waktu transmisi

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Sonar merupakan sebuah piranti untuk mengamati ( mendeteksi, menyidik) keberadaan dan lokasi benda di bawah permukaan laut. Dengan menggunakan gelombang suara yang dikirim dari piranti tersebut dan dipantulkan kembali oleh benda (Objek) yang diamati, pada perkembangannya system sonar diaplikasikan dalam perangkat peralatan militer pada kapal selam, kapal perang, maupun alat teknologi lainnya. Seperti halnya pada kapal selam, system sonar dapat digunakan untuk mendeteksi ranjau – ranjau ranjau dibawah laut, objek atau benda yang tenggelam didalam laut bahkan untuk navigasi bawah laut. Pada percobaan ini, kita akan menganalisa bagaimana system sonar dapat bekerja, serta prinsip – prinsip prinsip dari system sonar tersebut pada penggunaan alat – alat alat sederhana, sehingga kita bisa mengetahui cara kerja dari system sonar tersebut.

1.2 Tujuan Praktikum ini bertujuan untuk : 1. Menentukan waktu transmisi pada jarak yang berbeda – beda antara pemancar dan penerima. 2. Membuat plot grafik bagian panjang pulsa suara terhadap waktu transmisi

3. Menentukan kecepatan suara dari grafik

BAB III DASAR TEORI Bunyi adalah suatu bentuk gelombang longitudinal yang merambat melalui medium. Pada suhu 15 derajat celcius bunyi dapat merambat diudara bebas pada kecepatan 340 m/s . suhu udara yang lebih panas atau dingin mempengaruhi kecepatan bunyi di udara. Semakin rendah suhu udara maka cepat rambat bunyi akan semakin cepat, karena partikel udara lebih banyak. Bunyi tidak dapat di dengar pada ruang hampa udara karena bunyi membutuhkan zat perantara untuk menghantarkan bunyi baik itu zat padat, cair maupun gas (Allonso, 1994: 140). Gelombang Ultrasonik merupakan gelombang suara dengan frekuensi tinggi diantara atau diatas 20 Khz yang tidak di dengar oleh telinga manusia. Frekuensi yang diasosiasi kan dengan gelombang ultrasonic pada aplikasi elektronik dihasilkan oleh getaran elastis dari sebuah Kristal kuarsa yang diinduksikan oleh resonansi dengan suatu medan listrik bolak-balik yang dipakaikan (efek prezoelektrik) kelebihan gelombang ultrasonic yang tidak dapat di dengar bersifat langsung dan mudah difokuskan. Jarak suatu benda yang memanfaatkan delay gelombang pantul dan gelombang datang seperti pada system sonar ( Halliday, 1987 : 256). Sonar merupakan system yang menggunakan gelombang suara bawah air yang dipancarkan dan dipantulkan untuk mendeteksi dan menetapkan lokasi objek dibawah laut atau untuk mengukur jarak bawah laut. Cara kerja perlengkapan sonr adalah dengan mengirim gelombang suara dibawah permukaan dan kemudian menunggu untuk gelombang pantulan (echo). Data suara dipancarkan ulang ke operator dan ditayangkan pada monitor. Sebuah sonar

terdiri dari sebuah pemancar, transduser, penerima/receiver dan layar monitor (Zemansky, 1994 : 194). Ada dua tipe dalam sonar, yaitu sonar aktif dan sonar pasif, sonar aktif menggunakan transmitter yang mengkonversi energy listrik menjadi energy udara dan memancarkan gelombang suara tersebut. Transmitter ini bila digunakan dalam air dan menabrak objek yang kemudian objek memantulkan gelombang suara kesegala arah. Beberapa gelombang akan dipantulkan kembali ke alat sonar dan akan ditangkap oleh alat receiver, kemudian receiver akan mengubah gelombang suara menjadi energy sinyal listrik. Kemudian computer akan menganalisa sinyal listrik untuk menentukan lokasi dan jarak o bjek dari alat sonar ( Sutrisno, 1979 : 98). Tipe sonar pasif hanya dapat menerima gelombang suara yang di pancarkan oleh sumber suara lain, dan tidak dapat memancarkan gelombang suara. Tipe sonar ini tidak dapat digunakan untuk memperkirakan arah dari sebuah objek, namun tidak dapat menentukan jarak lokasi objek tersebut. Dalam penggunaanya dibidang militer, sonar pasif memiliki kelebihan tersendiri yaitu tidak dapat dideteksi oleh sonar yang dimiliki oleh pihak lawan. Semua kapal selam menggunakan sonar tipe ini, sedangkan sonar aktif digunakan pada perlengkapan kapal tempur (Sutrisno,1979 : 89 ). Istilah SONAR merupakan singkatan dari Sound Navigation And Ranging (pengukuran jarak dan navigasi suara). Sonar adalah suatu metode yang memanfaatkan perambatan suara didalam air untuk mengetahui keberadaan obyek yang berada dibawah permukaan kawasan perairan. Secara garis besar sitem kerja sebuah peralatan sonar adalah mengeluarkan sumber bunyi yang akan menyebar didalam air. Bunyi ini akan dipantulkan oleh obyek didalam air dan diterima kembali oleh sistem sonar tersebut. Berdasarkan penghitungan kecepatan perambatan

suara didalam air maka letak obyek didalam air tersebut dapat diketahui jaraknya dari sumber suara. Pada peralatan sonar yang lebih canggih, bentuk fisik ataupun bahan pembentuk obyek itu dapat diketahui juga. Pada percobaan ini pulsa suara dipancarkan oleh pemancar/transmitter sepanjang jalan l setelah pemantulan dan sampai

yang telah melintas di

terekam oleh penerima/ receiver Jika waktu

yang diambil adalah t , maka kecepatan suara c akan diberikan oleh: C = l/t = 2x/l Untuk jarak x

≤

30 cm, jarak transmitter dari receiver (d) harus dipertimbangkan

dengan seksama dalam menentukan waktu transmisi. Ketika barrel base pada transmitter dan receiver

“fast

tetap saling bersentuhan, maka jarak d = 6,5 cm. Pengukuran dilakukan pada mode

measurement ”,

Gambar

dan pengaturan yang sesuai untuk percobaan ini ditunjukkan pada

BAB III METODOLOGI 3.1 Alat dan Bahan Percobaan

1. Utrasonic unit

1 buah

2. Power supply untuk ultrasonic unit, 5 VDC

1 buah

3. Utrasonic transmitter pada batang

1 buah

4. Ultrasonic receiver pada batang

1 buah

5. Cobra 3 Basic Unit

1 buah

6. Power supply, 12 V

1 buah

7. Kabel data RS 232

1 buah

8. Barrel base PASS

3 buah

9. Stand tube

3 buah

10.Screen metal, 30 x 30 cm

1 buah

11.Measuring tape, l=2m

1 buah

12.Meter scale, l = 1000 mm

1 buah

13.Screened cable, BNC, l = 75 cm

2 buah

14.Adapter, BNC-socket/4 mm plug pair

2 buah

15.Measure Software Universal Writer

1 buah

16.PC, Windows 95 or Higher

1 buah

3.2 Gambar Percobaan

Gambar 3.2.1 Rangkaian Alat Percobaan

3.3 Langkah Percobaan

1. Disusun alat percobaan seperti yang ditunjukkan gambar 3.2.1

2. Digunakan stand tube pada barel bases untuk posisi reflector, transmitter dan receiver diatas meja, yang bertujuan untuk menghentikan terjadinya gangguan pantulan 3. Dihubungkan transmitter ke socket TR1 pada ultrasonic unit, dan operasikan dalam mode

“ Burst”. 4. Dihubungkan receiver ke socket BNC kiri ( prioritaskan ke amplifier) 5. Dipastikan amplifier dari ultrasonic unit tersebut tidak menyala(tidak bekerja) dalam

daerah saturasi. Mungkin, dalam satu kasus, diode “OVL” menyala, mengurangi amplifikasi masukan. 6.

Digunakan sinyal sinkronisasi (socket BNC “ sync”) dalam Cobra Basic Unit masukan “ Analog ln 1/S1”.

7. Digunakan tegangan diperkuat bolak balik dari receiver dalam masukan “Analog ln 2/S2. 8. Perhatikan untuk memeriksa polaritas ketika menggunakan adaptor BNC yang cocok. 9. Dihubungkan Cobra 3 Basic Unit pada PC dengan kabel data RS 232 10. Transmitter dan receiver harus berada pada ketinggian yang sama, ditunjukkan secara tegak lurus kea rah layar reflector dan keduanya pada jarak yang sama dari layar reflector tersebut. 11. Dijaga Transmitter dab receiver tetap pada posisi awal selama percobaan 12. Diubah panjang jalan l pulsa suara dengan menggeser reflector dan setiap kali melakukannya, dipastikan agar selalu tegak lurus Transmitter dan receiver

pada garis sambungan antara

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Data Hasil percobaan NO D (cm)

T (ms)

L(m)

C(m/s)

1

7.5

0.809

7.52396

9.29999

2

8.5

0.931

8.52115

9.15268

3

9.5

1.236

9.51893

7.70140

4

10.5

1.358

10.52713

7.75139

5

11.5

1.494

11.51564

7.947301

6

12.5

1.694

12.51439

7.38748

7

13.5

1.922

13.51333

7.03087

8

14.5

1.999

14.50000

7.25363

9

15.5

2.182

15.51161

6.92763

10

16.5

2.594

16.510905

6.36504

4.2 Perhitungan 1. diketahui : D = 7.5 cm T= 0.809 m/s Ditanya : l dan c ? Jawab :

L = 2 x √x2 + (1/2D)2 = 7.52396 C= l/t = 7.52396/0.809 = 9.29999

2. diketahui : D = 8.5 cm T= 0.931 m/s Ditanya : l dan c ? Jawab :

L = 2 x √x2 + (1/2D)2 = 8.52115 C= l/t = 8.52115 /0.931 = 9.15268 3. diketahui : D = 9.5 cm

T= 1.236 m/s Ditanya : l dan c ? Jawab :

L = 2 x √x2 + (1/2D)2 = 9.51893 C= l/t = 9.51893/1.236 = 7.70140 4. diketahui : D = 10.5 cm T= 1.358 m/s Ditanya : l dan c ? Jawab :




L = 2 x √x2 + (1/2D)2 = 13.51333 C= l/t = 13.51333/1.922 = 7.03087

8. diketahui : D = 14.5 cm T= 1.999 m/s Ditanya : l dan c ? Jawab :


L = 2 x √x2 + (1/2D)2 = 15.511163 C= l/t = 15.511163/2.182 = 6.92763 10. diketahui : D = 16.5 cm T= 2.594 m/s Ditanya : l dan c ?

Jawab :

L = 2 x √x2 + (1/2D)2 = 16.510903 C= l/t = 16.510903/2.594 = 6.36504 4.3 Grafik 4.3.1 pada saat 30-2

4.3.2 pada saat 30-3







4.3.10 pada saat 60-6

4.3.11 Hubingan T waktu dengan Panjang

Hubungan t waktu & l panjang 0.7 y = 0.0394x + 0.5845 R² = 0.9832

0.69 0.68 0.67 ) 0.66 m ( l

0.65

Series1

0.64

Linear (Series1)

0.63 0.62 0.61 0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

t (ms)

4.4 Pembahasan

Praktikum yang berjudul “ penentuan kecepatan suara “ prinsip sonar ini bertujuan untuk menentukan waktu transmisi pada jarak yang berbeda-beda antara pemandar dan penerima, membuat plot grafik bagian panjang pulsa suara terhadap waktu transmisi, dan terakhir menentukan kecepatan suara dari grafik. Alat dan bahan yang digunakan pada praktikum kali ini antara lain ultrasonic unit yang merupakan seperangkat (satu set) alat praktikum. Power supply ultrasonic unit sebagai sumber bunyi ultrasonic yang ditransmisikan. Ultrasonic transmitter sebagai pemancar gelombang ultasonik. Ultrasonic receiver sebagai penerima gelombang ultasonik. Cobra 3 basic unit untuk mengkonversi energy suara menjadi energy sinyal listrik. Power supply 12 v sebagai sumber

tegangan. Rs 232 data cable sebagai kabel penghubung. Barel bass sebagai penyangga measuring tape. Stand tube sebagai penyangga transmitter dan receiver ultrasonic. Screen metal 30 x 30 cm sebagai media penerima dan pemantul gelombang yang terbuat dari bahan konduktor agar gelombang dapat dipantulkan dengan sempurna tanpa ada yang diteruskan. Meter scale l = 1000 mm sebagai alat pengukur jarak. Measuring tape l = 2m sebagai tempat lintasan transmitter dan receiver. Adapter bnc socket sebagai kabel penghubung. Measuring software universal writer sebagai software pengolah data gelombang ultrasonic dalam bentuk suatu grafik. Dan terakhir pc windows sebagai alat pengolah data. Adapun langkah percobaan yang harus dilakukan adalah diatur percobaan (alat dan bahan) seperti yang ditunjukkan pada gambar percobaan. Diatur jarak antara transmitter dan receiver sebesar 7.5 cm dan diarahkan pada layar reflector (screen metal) yang terbuat dari bahan konduktor. Dinyalakan power supply f ultrasonic unit dan power supply 12 v. sumber bunyi (gelombang ultrasonic) pada power supply f ultrasonic akan mengirim sinyal gelombang pada transmitter yang kemudian transmitter akan memancarkan gelombang ultrasonic pada screen metal. Gelombang ultrasonic akan dipantulkan kembali oleh screen metal menuju receiver sebagai delay waktu. Kemudian cobra 3 basic unit akan mengkonversi energy dari gelombang suara menjadi energy sinyal listrik. Selamjutnya sinyal tersebut diukur dengan menggunakan software universal. Dan kemudian tekan continue sehingga akan tergambar suatu grafik grupgrup gelombang yang kemudian di plot pad grub gelombang terakhir dan grup gelombang awal dari grup gelombang awal dari grup gelombang untuk menentukan nilai t. dilakukan percobaan diatas sebanyak 10 kali pengukuran Dari percobaan yang telah dilakukan dapat diketahui bahwa semakin besar jarak antara nilai transmitter dan receiver yang digunakan (d) maka panjang (l) yang dihasilkan oleh gelombang

ultrasonic yang dipancarkan dan dipantulkan kembali melalui screen metal akan semakin besar. Dan nilai waktu (t) yang didapat semakin besar juga. Sehingga jika digambarkan dalam suatu grafik dari hubungan panjang (l) dengan waktu (t) didapatkan tergambar grafik naik seiring pertambahan panjang (l) terhadap waktu (t). hal ini sesuai dengan teori dimana semakin panjang gema pulsa dari gelombang ultrasonic yang dipancarkan dan dipantulkan kembali sebagai fungsi waktu (t), maka waktu (t) yang didapat juga akan semakin bertambah besar sehingga dalam sebuah grafik dari hubungan panjang pulsa (l) terhadap fungsi waktu (t) akan tergambar grafik linier ke atas, dimana semakin bertambah panjang pulsa gelombang maka waktunya juga akan semakin besar.pada nilai c kami mendapatkan nilai berkebalikan pada nilai l yaitu semakin besar nilai l maka nilai c cenderung semakin kecil atau dalam skala perbandingan nilai l berbanding terbalik dengan nilai c dimana semakin besar nilai l maka nilai c akan semakin kecil. Hal ini juga pada dasarnya sesuai dengan teori yaitu fungsi sonar yang akan menyebar bila dipancarkan. Sonar dapat diaplikasikan pada kapal untuk mendeteksi adanya kapal selam atau benda di bawah laut lainnya dengan menggunakan sifat-sifat prexoelektrik kuartz. System sonar pada kapal akan memancarkan gelombang ultrasonic didalam air yang akan dipantulkan kembali ketika mengenai objek. Sonar dapat digunakan untuk mendeteksi lokasi objek dibawah laut atau mengukur jarak bawah laut. Sejauh ini sonar juga digunakan luas untuk mendeteksi kapal selam dan ranjau, keselamatan penyelaman dan komunikasi di laut Prinsip kerja yang digunakan pada praktikum ini yaitu gelombang ultrasonic dari ultrasonic unit diteruskan pada transmitter dipancarkan dan dipantulkan ke screen metal dan diterima oleh receiver dan diolah pada cobra 3 basic unit dan ditampilkan pada pc.

BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan Suatu pemancar yang menghasilkan gelombang bunyi (gelombang ultrasonic yang dipancarkan akan dipantulkan kembali oleh objek menuju ke receiver sebagai fungsi waktu (c ) Antara pemancar dan penerima yang tergambar dalam sebuah grafik

dalam bentuk grub

gelombang , yang diukur sebagai waktu yang ditransmisikan dalam bentuk pulsa suara. Semakin besar jarak antara transmitter dan receiver maka nilai panjang pulsa ( l) yang dihasilkan akan semakin besar dan waktu yang dihasilkan akan bertambah. Namun berbanding terbalik dengan nilai c , dimana nilai c akan semakin kecil jika waktu dan nilai panjang semakin bertambah .

5.2 Saran Alat diperiksa sebelum dilakukan percobaan

DAFTAR PUSTAKA

Alonso, marcellio.1994. Dasar-Dasar Fisika Universitas.Jakarta : Erlangga Halliday, Resnick.1987. Fisika Dasar. Jakarta : Erlangga Sutrisno.1979. Fisika Dasar Gelombang dan Optik. Bandung : ITB Zemansky,Sears.1994. Fisika Universitas 2 . Jakarta : Bina Optika

ANALISIS JURNAL

Penelitian ini memiliki tujuan untuk menampilkan hasil pengambilan data empiric pada air diakurium untuk melihat bentuk hubungan natara nilai redaman suara dengan kadar garam dan suhu Redaman dapat disebabkan oleh penyebaran atau spreading dan pelemahan atau attenuation gelombang. Redaman karena penyebaran adalah dampak geometric yang menggambarkan pelemahan normal sinyal akustik akibat penyebaran gelombang keluar dan sumber. Dari praktikum dan data yang didapat maka penggunaan peredam pada akuarium terbukti dapat meminimalisir pantauan yang biasanya timbul pada kolam ataupun akuarium. Waktu delay akan menentukan besar kecil kecepatan suara empiric dalam air

Laporan Praktikum Eksperimen Fisika 1

Recommend Documents