Resonansi Pipa Terbuka: Panjang Mengatur Nada
1 · Memprediksi
Kolom udara terbuka (seperti pipa organ terbuka) beresonansi pada frekuensi dasar yang ditentukan oleh panjangnya. Jika Anda menggunakan pipa yang lebih pendek, apakah nada resonansinya naik atau turun?
- Pipa yang lebih pendek beresonansi pada frekuensi dasar yang lebih rendah.
- Pipa yang lebih pendek beresonansi pada frekuensi dasar yang lebih tinggi.
- Panjang pipa tidak mempengaruhi frekuensi dasar.
2 · Pengaturan
- Buka preset resonansi pipa dan tekan Reset. Pipa terbuka pada kedua ujungnya, pada suhu 20°C.
- Aktifkan pembacaan frekuensi fundamental pada pipa.
- Tetapkan panjang pipa untuk setiap percobaan dan catat frekuensi dasar.
3 · Kumpulkan Data
| Panjang pipa L (m) | Panjang gelombang dasar λ (m) | Frekuensi dasar f₁ (Hz) |
|---|---|---|
| 0.30 | ||
| 0.50 | ||
| 0.70 |
Plot frekuensi dasar f₁ (sumbu y) terhadap 1/L (sumbu x) untuk tiga percobaan Anda.
4 · Analisis
- Untuk satu percobaan, hitung f₁ = c/(2L) menggunakan c = 331.3 ·√(1 + 20 /273.15) m/s untuk 20 °C udara. Bandingkan dengan tabel.
- Dasar pipa terbuka-terbuka mempunyai panjang gelombang penuh λ = 2L. Jelaskan dengan menggunakan v = fλ, mengapa f₁ = c/(2L) mengikuti langsung dari panjang gelombang tersebut.
5 · Perluas
- Sebuah pipa yang salah satu ujungnya ditutup (seperti klarinet) hanya mendukung harmonik ganjil dan memiliki dasar f₁ = c/(4L) — setengah frekuensi percobaan ini untuk panjang yang sama. Mengapa menutup salah satu ujungnya bisa menggandakan panjang gelombang efektif?
- Kecepatan suara c meningkat seiring dengan suhu udara. Jika Anda memainkan pipa yang sama di luar ruangan pada hari yang lebih dingin, apakah nada resonansinya akan naik atau turun? Mengapa alat musik tiup perlu disetel ulang seiring perubahan suhu?
Fisika di Balik Eksperimen Ini
Fundamental Pipa Terbuka
Kolom udara terbuka di kedua ujungnya beresonansi dengan panjang gelombang penuh yang dua kali panjangnya (λ = 2L), memberikan frekuensi dasar f₁ = c/(2L) — hubungan kecepatan-panjang gelombang yang sama seperti gelombang apa pun, yang diterapkan pada suara di udara.