9. Adit akan menggertakan garputala di atas permukaan air dan terjadi resonansi ke-2. Jika panjang gelombang bunyi garputala 80 cm, berapakah tinggi kolom udaranya? 

Pada soal di atas diceritakan bahwa Adit menggertakkan garpu tala di atas permukaan air dan terjadi resonansi. Resonansi adalah ikut bergetarnya suatu benda ketika benda lain didekatnya digetarkan, dengan syarat frekuensi benda yang bergetar sama dengan frekuensi alami benda yang ikut bergetar. Kita dapat menggunakan persamaan resonansi pada kolom udara untuk mengetahui tinggi kolom udaranya.

Identifikasi konsep

Resonansi adalah ikut bergetarnya suatu benda ketika benda lain didekatnya digetarkan. Syarat resonansi adalah frekuensi benda yang bergetar sama dengan frekuensi alami benda yang ikut bergetar. Pada alat musik biasanya terdapat bagian yang berfungsi sebagai tempat resonansi agar suara yang dihasilkan jernih dan kuat. Misalnya pada alat musik tiup seperti suling atau alat musik senar seperti gitar akustik.

Alat musik tiup memanfaatkan resonansi udara dalam pipa (tabung). Alat musik mengeluarkan bunyi karena udara dalam pipa dibuat ikut bergetar dan beresonansi pada frekuensi alaminya. Frekuensi resonansi instrumen diatur oleh panjang efektif kolom udara dalam pipa. Misalnya ketika memainkan suling, nada (frekuensi) yang dikeluarkan suling diatur dengan menutup lubang-lubang pada suling dengan jari-jari. Menutup lubang-lubang dengan jari berarti mengatur panjang efektif kolom udara pada pipa.

Contoh lainnya, misalnya ada dua garpu tala identik yang diletakkan pada kotak resonansi. Garpu tala pertama digetarkan, apa yang terjadi pada garputala kedua? Beberapa saat setelah garpu tala pertama berhenti digetarkan terlihat bahwa garpu tala kedua yang semula tidak digetarkan ikut bergetar dan menghasilkan bunyi. Getaran garpu tala pertama merambat di udara dan diteruskan ke garpu tala kedua. Karena garpu tala kedua memiliki frekuensi alami yang sama dengan frekuensi garpu tala pertama, garpu tala kedua ikut bergetar sehingga menghasilkan bunyi. Pada peristiwa ini terjadi resonansi.

Untuk mengetahui resonansi pada kolom udara maka dilakukan percobaan menggunakan tabung, air dan garpu tala. Percobaan ini dilakukan dengan mengubah ketinggian kolom udara. Kolom udara diukur berdasarkan jarak antara mulut tabung dengan titik permukaan air pada tabung. Panjang kolom udara saat terjadi resonansi adalah l. Berikut ini hasil dari percobaan tersebut.

<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-79/ChapId-662/LessonId-1593/ModuleId-2/QuestionCode-21HJBX741D7/resonansi garputala kolom udara.png" />

Berdasarkan gambar di atas, kita peroleh data panjang kolom udara saat terjadi resonansi berupa kelipatan bilangan ganjil dari \(\frac{1}{4}\lambda\). Maka, resonansi pada kolom udara dapat dituliskan dalam rumus sebagai berikut.
\(l=\left(\frac{1}{4}\lambda\right)\left(2n-1\right)\)

Keterangan:
\(\lambda\) = panjang gelombang (m)
l = panjang kolom udara (m)
n = bilangan bulat yang menyatakan resonansi ke 1, 2, 3, dst

Dari soal diketahui,
l = 80 cm = 0,8 m
n = 2

Ditanyakan: tinggi kolom udara (l)?

Jawab:
\(l=\left(\frac{1}{4}\lambda\right)\left(2n-1\right)\)
\(l=\left(\frac{1}{4}\times0,8\right)\left(2\times2-1\right)=\left(0,2\right)\left(4-1\right)=0,2\times3=0,6m\)

Pembahasan

Dengan demikian, tinggi kolom udara adalah 0,6 m.