Pipa Organa
Bagaimana konsep nada atau frekuensi pada pipa organa? Dalam pelajaran fisika SMA, seringkali pembahasan pipa organa dibagi menjadi dua jenis yaitu pipa organa terbuka dan tertutup. Pipa organa terbuka dan tertutup mempunyai perbedaan penting dalam pembentukan gelombang dalam pipa. Marilah disimak penjelasan singkat kedua jenis sumber bunyi tersebut.Pipa Organa Terbuka
Kedua ujung pipa organa terbuka. Ini menunjukkan bahwa pembentukan pola gelombang longitudinal pada kedua ujung merupakan renggangan. Renggangan bersesuain dengan perut gelombang dalam gelombang transversal. Nada terendah dicapai ketika panjang pipa sama dengan panjang setengah gelombang. Naiknya nada terjadi ketika terjadi penambahan jumlah gelombang dalam pipa. Secara umum, persamaan frekuensi pipa organa terbuka mirip dengan dawai. Perbedaannya adalah di laju gelombang udara.
Huruf n menunjukkan jenis nada atau urutan nada. Misal n = 0 adalah nada dasar, n =1 adalah nada tingkat satu, dan seterusnya. L menunjukkan panjang pipa terbuka, dan Vu menunjukkan kecepatan udara dalam pipa.
Kaji-1: Sebuah pipa organa terbuka mempunyai panjang 17 cm. Kecepatan udara merambat dalam pipa adalah 340 m/s. Tentukanlah nada dasar dan nada atas ketiga pipa organa tersebur!
Jawab:
Besaran yang diketahui.
Frekuensi nada dasar pada pipa organa terbuka.
Nada atas ketiga adalah 4000 Hz (silahkan buktikan)
Latih-1: Sebuah pipa organa terbuka mempunyai panjang 34 cm. Kecepatan udara merambat dalam pipa adalah 340 m/s. Tentukanlah nada dasar dan nada atas kedua pipa organa tersebur!
Kaji-2: Sebuah pipa organa terbuka yang panjangnya 25 cm menghasilkan frekuensi nada dasar yang sama dengan frekuensi yang dihasilkan oleh dawai yang panjangnya 150 cm. Jika cepat rambat bunyi diudara adalah 340 m/s dan cepat rambat gelombang transversal pada dawai 510 m/s. Tentukanlah jenis nada yang dihasilkan oleh dawai!
Jawab:
Besaran yang diketahui.
Nada dasar organa terbuka sama dengan nada ke-n pada dawai.
Ingin paham mengenai Efek Doppler: Baca Efek Doppler Aplikasinya dalam Soal Fisika
Latih-2: Sebuah pipa organa terbuka yang panjangnya 50 cm menghasilkan frekuensi nada dasar yang sama dengan frekuensi yang dihasilkan oleh dawai yang panjangnya 300 cm. Jika cepat rambat bunyi diudara adalah 340 m/s dan cepat rambat gelombang transversal pada dawai 510 m/s. Tentukanlah jenis nada yang dihasilkan oleh dawai!
Pipa Organa Tertutup
Salah satu ujung pipa organa jenis ini tertutup. Pola pembentukan gelombang yang terjadi adalah rapatan pada bagian pipa yang tertutup dan renggangan pada bagian pipa yang terbuka. Hal tersebut analog dengan simpul dibagian pipa tertutup dan perut dibagian pipa terbuka. Nada terendah yang dicapai oleh pipa ini adalah ketika panjang pipa sama dengan seperempat panjang gelombang yang terbentuk dalam pipa. Naiknya nada sebanding dengan kenaikan jumlah gelombang dalam pipa. Frekuensi ke-n untuk pipa organa tertutup adalah:
Jawab:
Besaran yang diketahui.
Frekuensi nada dasar pada pipa organa terbuka.
Nada atas ketiga adalah 4000 Hz (silahkan buktikan)
Latih-1: Sebuah pipa organa terbuka mempunyai panjang 34 cm. Kecepatan udara merambat dalam pipa adalah 340 m/s. Tentukanlah nada dasar dan nada atas kedua pipa organa tersebur!
Jawab:
Besaran yang diketahui.
Nada dasar organa terbuka sama dengan nada ke-n pada dawai.
Ingin paham mengenai Efek Doppler: Baca Efek Doppler Aplikasinya dalam Soal Fisika
Latih-2: Sebuah pipa organa terbuka yang panjangnya 50 cm menghasilkan frekuensi nada dasar yang sama dengan frekuensi yang dihasilkan oleh dawai yang panjangnya 300 cm. Jika cepat rambat bunyi diudara adalah 340 m/s dan cepat rambat gelombang transversal pada dawai 510 m/s. Tentukanlah jenis nada yang dihasilkan oleh dawai!
Pipa Organa Tertutup
Salah satu ujung pipa organa jenis ini tertutup. Pola pembentukan gelombang yang terjadi adalah rapatan pada bagian pipa yang tertutup dan renggangan pada bagian pipa yang terbuka. Hal tersebut analog dengan simpul dibagian pipa tertutup dan perut dibagian pipa terbuka. Nada terendah yang dicapai oleh pipa ini adalah ketika panjang pipa sama dengan seperempat panjang gelombang yang terbentuk dalam pipa. Naiknya nada sebanding dengan kenaikan jumlah gelombang dalam pipa. Frekuensi ke-n untuk pipa organa tertutup adalah:
Huruf n menunjukkan jenis nada atau urutan nada. Misal n = 0 adalah nada dasar, n =1 adalah nada tingkat satu, dan seterusnya. L menunjukkan panjang pipa terutup, dan Vu menunjukkan kecepatan udara dalam pipa.
Kaji-1: Pipa organa terbuka A dan pipa organa tertutup B mempunyai panjang yang sama. Tentukanlah perbandingan nada atas pertama antara pipa organa A dengan pipa organa B!
Jawab:
Besaran yang diketahui.
Perbandingan nada atas pertama pipa A terhadap pipa B
Latih-1: Pipa organa terbuka A dan pipa organa tertutup B mempunyai panjang yang sama. Tentukanlah perbandingan nada atas pertama antara pipa organa A dengan nada atas 2 pipa organa B!
Kaji-2: Sebuah kawat yang panjangnya 5 m dan kerapatan liniernya 1.6 gram/m direntangkan dan dilekatkan kedua ujungnya sedemikian rupa sehingga tegangannya 64 N. Pada kawat ini dihasilkan gelombang berdiri dengan 5 simpul antara kedua ujungnya. Di dekat kawat tersebut terdapat sebuah pipa berpenampang kecil dan memiliki piston yang dapat bergerak. Gelombang berdiri pada kawat menghasilkan resonansi pada pipa ketika posisi piston 17/8 m dari ujung yang terbuka. Jika kecepatan bunyi di udara 340 m/s, tentukanlah tingkat nada harmonik yang dihasilkan oleh pipa tersebut!
Jawab:
Besaran yang diketahui.
Jenis nada yang dihasilkan pipa.
Kaji-2: Sebuah kawat yang panjangnya 60 cm dan kerapatan liniernya 1.6 gram/m direntangkan dan dilekatkan kedua ujungnya sedemikian rupa sehingga tegangannya 64 N. Pada kawat ini dihasilkan gelombang berdiri dengan 5 simpul antara kedua ujungnya. Di dekat kawat tersebut terdapat sebuah pipa berpenampang kecil dan memiliki piston yang dapat bergerak. Gelombang berdiri pada kawat menghasilkan resonansi pada pipa ketika posisi piston 17/4 m dari ujung yang terbuka. Jika kecepatan bunyi di udara 340 m/s, tentukanlah tingkat nada harmonik yang dihasilkan oleh pipa tersebut!
Jawab:
Besaran yang diketahui.
Perbandingan nada atas pertama pipa A terhadap pipa B
Latih-1: Pipa organa terbuka A dan pipa organa tertutup B mempunyai panjang yang sama. Tentukanlah perbandingan nada atas pertama antara pipa organa A dengan nada atas 2 pipa organa B!
Jawab:
Besaran yang diketahui.
Jenis nada yang dihasilkan pipa.
Kaji-2: Sebuah kawat yang panjangnya 60 cm dan kerapatan liniernya 1.6 gram/m direntangkan dan dilekatkan kedua ujungnya sedemikian rupa sehingga tegangannya 64 N. Pada kawat ini dihasilkan gelombang berdiri dengan 5 simpul antara kedua ujungnya. Di dekat kawat tersebut terdapat sebuah pipa berpenampang kecil dan memiliki piston yang dapat bergerak. Gelombang berdiri pada kawat menghasilkan resonansi pada pipa ketika posisi piston 17/4 m dari ujung yang terbuka. Jika kecepatan bunyi di udara 340 m/s, tentukanlah tingkat nada harmonik yang dihasilkan oleh pipa tersebut!
Apa kegunaan belajar materi tentang pipa organa sbnernya? Adakah aplikasinya dlm khdupan nyata seperti misalkan seorang pembuat alat musik mesti ngitung2 dulu nada atas, nada atas juga bukan nada do atau re, mi, dsb. Sulit untuk mengaitkan materi ini ke pemahaman awal siswa, bahkan siswa yg notabene punya background musik malah g ngerti kegunaan ngitung2 ini buat apa.
ReplyDeleteTerima kasih pertanyaannya. Menurut saya kegunaannya adalah mengetahui nada terendah dan bentukan gelombang yang terjadi untuk setiap nada (meskipun bentukan gelombangnya tidak seperti terlihat dibuku SMA karena bunyi gelombang longitudinal), kalau dalam pemanfaatannya bisa dikaitkan dengan konsep resonansinya seperti seorang pemusik pemula kalau ingin menyetel nada bisa meyetelnya dengan menggunakan garfu tala (nada A garfu tala 440 Hz).
Delete