Tangki Riak

Tangki Riak

Setiap gelombang baik mekanik maupun elektromekanik memiliki sifat-sifat tertentu karena pada prinsipnya gelombang adalah rambatan dari energi getaran. Semua gelombang mekanik maupun gelombang elektromagnetik mempunyai sifat-sifat gelombang yang sama yaitu dapat dipantulkan (refleksi), dapat dibiaskan (refraksi), dapat saling berinterferensi (memadukan), dan mengalami difraksi (pelenturan), dispersi, dan polarisasi.

A.  Sifat-Sifat Gelombang

          Untuk mempelajari sifat pada gelombang dapat dilakukan kegiatan percobaan mengamati gelombang yang terjadi di permukaan air dengan menggunakan tangki riak atau tangki gelombang (ripple tank). Pada dasarnya tangki riak terdiri atas tangki air yang dasarnya terbuat dari kaca, motor listrik sebagai sumber getar yang diletakkan di atas papan penggetar dan akan menggetarkan papan penggetar yang berupa plat/keping untuk pembangkit gelombang lurus dan pembangkit berbentuk bola kecil untuk membangkitkan gelombang lingkaran. Sebuah lampu diletakkan di atas tangki riak untuk menyinari permukaan logam. Di bawah tangki riak diletakkan kertas putih untuk mengamati bentuk gelombang pada permukaan air. Puncak dan dasar gelombang akan terlihat pada kertas putih (layar) berupa garis gelap dan terang.

Sebelum membicarakan sifat gelombang, akan kita bahas mengenai pengertian front gelombang atau muka gelombang dan sinar gelombang. Apabila kita menggunakan keping getar, maka pada permukaan air akan kita lihat garis lurus yang bergerak ke tepi dan jika kita menggunakan bola sebagai penggetarnya, maka pada permukaan timbul lingkaran-lingkaran yang bergerak ke tepi. Sekumpulan garis-garis atau lingkaranlingkaran itu yang dinamakan front gelombang atau muka gelombang. Jadi muka gelombang didefinisikan sebagai tempat sekumpulan titik yang mempunyai fase yang sama pada gelombang. Muka gelombang dapat berbentuk garis lurus atau lingkaran.

Tempat kedudukkan titik yang mempunyai fase yang sama mempunyai jarak 1λ, 2λ, 3λ …, dan seterusnya, sehingga jarak antar front gelombang yang saling berdekatan sebesar 1λ gambar diatas. Muka gelombang lurus seperti ditunjukkan dalam gambar. Setiap gelombang merambat menurut arah tertentu. Arah rambatan gelombang disebut sinar gelombang. Sinar gelombang arahnya selalu tegak lurus muka gelombang.

1. Pemantulan Gelombang (Refleksi)

 Untuk mengamati pemantulan gelombang dapat dilakukan dengan menempatkan balok kaca atau logam pada tangki riak sebagai penghalang gelombang yang mempunyai muka gelombang lurus. Sinar gelombang tersebut akan dipantulkan pada saat mengenai dinding penghalang tersebut. Dalam pemantulan gelombang tersebut berlaku hukum pemantulan gelombang yaitu :

a.  sudut datang gelombang sama dengan sudut pantul gelombang, dan

b. gelombang datang, gelombang pantul, dan garis normal terletak dalam satu bidang datar.

2. Pembiasan Gelombang (Refraksi)

Untuk mempelajari pembiasan gelombang dapat dilakukan dengan menempatkan balok kaca/logam pada tangki riak yang seluruhnya berada di dalam air, sehingga akan membedakan kedalaman permukaan air dalam tangki riak. Hal ini untuk menggambarkan adanya dua medium rambatan gelombang, permukaan dalam menggambarkan medium yang rapat dan permukaan air yang dangkal menggambarkan medium yang kurang rapat. Sinar gelombang yang melewati bidang batas antara kedalaman air terlihat dibelokkan/dibiaskan di mana front gelombangnya menjadi lebih rapat. Hal ini menunjukkan adanya perubahan panjang gelombang, akan tetapi frekuensinya tetap yaitu sama dengan frekuensi sumber getarnya. Dalam pembiasan gelombang berlaku hukum pembiasan yang menyatakan : “Perbandingan sinus sudut datang dengan sinus sudut bias merupakan bilangan tetap”

Secara umum sering dituliskan :

dengan :

i   = sudut datang gelombang (derajat atau radian)
r   = sudut bias gelombang (derajat atau radian)
λ1 = panjang gelombang pada medium 1 (m)
λ2 = panjang gelombang pada medium 2 (m)
v1 = cepat rambat gelombang pada medium 1 (m/s)
v2 = cepat rambat gelombang pada medium 2 (m/s)
n1 = indeks bias medium 1
n2 = indeks bias medium 2
n2.1 = indeks bias relatif medium 2 terhadap medium 1

3. Interferensi Pada Gelombang

Untuk menunjukkan gejala interferensi gelombang dapat dipergunakan dua sumber getar berbentuk bola atau sumber getar berupa keping/plat yang diberi dua lubang/celah di mana celah tersebut dapat dianggap sebagai sumber getaran (gelombang). Untuk mengamati gejala interferensi gelombang agar teramati dengan jelas, maka kedua gelombang yang berinterferensi tersebut harus merupakan dua gelombang yang koheren. Dua gelombang disebut koheren apabila kedua gelombang tersebut memiliki frekuensi dan amplitudo yang sama serta memiliki selisih fase yang tetap/konstan.

Ada dua sifat hasil interferensi gelombang, yaitu interferensi bersifat konstruktif dan destruktif. Interferensi bersifat konstruktif artinya saling memperkuat, yaitu saat kedua gelombang bertemu (berinterferensi) memiliki fase yang sama. Sedang interferensi bersifat destruktif atau saling melemahkan jika kedua gelombang bertemu dalam fase yang berlawanan.Gambar diatas menunjukkan pola interferensi yang ditunjukkan tangki riak, di mana garis tebal/tidak terputus adalah hasil interferensi yang bersifat konstruktif, sedangkan garis putusputus menunjukkan interferensi yang bersifat destruktif.

4. Difraksi Gelombang

Untuk menunjukkan adanya difraksi gelombang dapat dilakukan dengan meletakkan penghalang pada tangki riak dengan penghalang yang mempunyai celah, yang lebar celahnya dapat diatur. Difraksi gelombang adalah peristiwa pembelokan/penyebaran (lenturan) gelombang jika gelombang tersebut melalui celah. Gejala difraksi akan semakin tampak jelas apabila lebar

Berikut ini adalah contoh metode percobaan dengan menggunakan tangki riak :

METODE PERCOBAAN

A.    Jenis Penelitian

Penelitian yang dilakukan dalam praktikum analisis vegetasi pohon adalah eksperimen (percobaan), karena dalam praktikum terdapat variabel-variabel serta data diperoleh dari hasil percobaan.

B.     Waktu dan Tempat Penelitian

Percobaan ini dilakukan di laboratorium IPA kampus Universitas Negeri Surabaya pada hari Kamis 12 November 2015 pukul 09.40 WIB.

C.    Alat dan Bahan

Alat dan bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah:

1.      Tangki riak            1 buah

2.      Power supply        2 buah

3.      Kertas manila        1 lembar

4.      Selotip                   1 buah

5.      Kamera                  1 buah

6.      Air             secukupnya

7.       

D.    Variabel dan Definisi Operasional

1.      Variabel manipulasi           :

a.       Pemantulan           : letak bandul

b.      Pembiasan : tinggi kaca

c.       Interferensi           : jarak bandul

d.      Difraksi                 : jarak celah

Definsi Operasional    :

a.       Pemantulan           : letak bandul didefinisikan sebagai letak

bandul terhadap dinding

b.      Pembiasan : tinggi kaca didefinisikan sebagai tinggi

kaca yang digunakan untuk membiaskan

c.       Interferensi           : jarak bandul didefinisikan sebagai jarak

antar bandul satu dengan yang lain

d.      Difraksi                 : jarak celah didefinisikan sebagai jarak

celah antara dua penghalang

2.      Variabel respon                 : gambar gelombang yang dihasilkan

Definsi Operasional    : gambar gelombang yang dihasilkan

meliputi gambar pembiasan, pemantulan, interferensi, dan difraksi.

3.      Variabel kontrol                : tangki riak dan kertas manila

Definsi Operasional    :

a.       Tangki riak didefinisikan sebagai tangki yang digunakan untuk meletakkan alat-alat lain untuk mengeksplorasikan sifat-sifat gelombang pada bidang.

b.      Kertas manila didefinisikan sebagai kertas yang digunakan untuk mengamati bayangan yang terjadi.

E.     Rancangan Percobaan

                      Gambar 3.1 Percobaan Eksplorasi Sifat-sifat Gelombang Pada Bidang

F.     Alur Percobaan

Percobaan Pemantulan

Percobaan Pembiasan

Percobaan Difraksi

Percobaan Interferensi

G.    Langkah Percobaan

1.      Merangkai alat tangkai riak sesuai dengan rancangan percobaan, kemudian diisi dengan air secukupnya pada bagian papan yang telah disiapkan.Dihubungkan dengan power supply sehingga lampu dan motor bergerak, kemudian diamati sifat gelombangnya.

2.      Pada percobaan pemantulan, logam ditempatkan dengan posisi horisontal di depan bandul penggerak dengan jarak yang telah ditentukan yaitu 9,5 cm, 14,5 cm dan 20 cm sebagai penghalang dalam tangki riak. Amati bayangan gelombang air yang terlihat pada kertas manila.

3.      Pada percobaan pembiasan, balok kaca ditempatkan pada tangki riak dengan posisi  horisontal dan tercelup seluruhnya dengan ketebalan kaca sebanyak 2 tumpukan. Amati bayangan gelombang air yang terlihat pada kertas manila. Kemudian ulangi langkah tersebut dengan ketebalan kaca yang berbeda yaitu ketebalan kaca sebesar 3 tumpukan dan 4 tumpukan kaca.

4.      Pada percobaan interferensi, dua bandul (penggetar) ditempatkan dengan jarak 5 cm dalam tangki riak, mengamati bayangan gelombang air yang terlihat pada kertas manila. Kemudian ulangi langkah-langkah tersebut dengan jarak yang berbeda yaitu sebesar 10 cm dan 15 cm.

5.      Pada percobaan Difraksi, dua buah logam ditempatkan dengan jarak celah 3 cm, kemudian mengamati bayangan gelombang air yang terlihat pada kertas manila. Mengulangi langkah-langkah diatas dengan jarak celah yang berbeda yaitu sebesar 5 cm, dan juga 7 cm.

Sumber Referensi

Wati, Mayang Indra., 2015, Laporan Praktikum Gelombang Optik (GO-3) Eksplorasi Sifat-sifat Gelombang Pada Bidang, [online],  ( pada blog mayangindrawati, diakses tanggal 05 Februari 2017)

Eka, Deviana, 2015, Laporan Praktikum GO-3 Eksplorasi Sifat-sifat Gelombang Pada Bidang, [online], ( pada blog devianaeka, diakses tanggal 05 Februari 2017)