RESONANSI
Resonansi
merupakan peristiwa ikut bergetarnya sebuah benda disebabkan getaran dari benda
lain yang mempunyai frekuensi yang sama atau mempunyai frekuensi dengan nilai
yang merupakan kelipatan bilangan bulat dari frekuensi benda tersebut. Contoh yang
paling mudah untuk dilihat adalah apabila kita memukul beduk pada satu sisi,
maka pasti sisi yang lainnya pun akan turut bergetar sehingga menciptakan bunyi
yang lebih keras.
Penerapan Resonansi dalam Kehidupan
Fenomena Resonansi sangat berguna pada kehidupan kita setiap
harinya. Contoh umum bagaimana resonansi diaplikasikan dalam kehidupan
sehari-hari adalah penerapan resonansi bunyi. Beragam alat musik diproduksi berdasarkan
fenomena resonansi. Sejumlah alat musik biasanya dirancang memiliki lubang udara
yang ikut bergetar ketika alat musik tersebut dimainkan sehingga suaranya
terdengar lebih keras. Beberapa alat musik tersebut diantaranya: suling,bedug,
kendang,ketipung, gitar dsb.
Adanya gejala Resonansi benar-benar bermanfaat dalam bidang musik.
Sebuah Dawai tak bisa membuat bunyi yang keras bila tak dilengkapi dengan suatu
kotak resonansi. Pada sebuah gitar ada sebuah kotak sebagai kolom udara dimana
udara di dalamnya turut bergetar jika senar gitar dipetik. Udara dalam kotak
gitar itu bergerak menggunakan frekuensi dengan besaran yang sama dengan yang
dihasilkan oleh senar gitar. Udara dalam tabung gamelan pun akan bergetar
apabila lempeng logam dari gamelan itu dipukul. Bila alat musik gamelan itu tak
memiliki tabung atau kotak kolom udara di bawah lempeng logam, Anda tak akan
bisa mendengar kerasnya bunyi gamelan itu.
Sebenarnya pengertian resonansi tidak terbatas pada getaran yang
mengakibatkan suara saja. Namun karena pengaplikasiannya paling sering terjadi
terutama untuk keperluan di bidang musik, maka resonansi pun identik dengan
resonansi bunyi. Resonansi adalah peristiwa ikut bergetarnya suatu benda karena
pengaruh getaran benda lain. Syarat terjadinya resonansi adalah frekuensi alami kedua
sumber bunyi harus sama atau kelipantannya.
Sebagai contoh. Seutas dawai bergetar sehingga menghasilkan bunyi
dengan frekuensi fo di dekat lubang sebuah pipa organa terbuka yang
memiliki frekuensi alamiah fi maka resonansi terjadi jika fo = fi.
Percobaan mengenai resonansi yang umum dilakukan adalah dengan menggunakan dua
garpu tala. Dua garputala tersebut mempunyai frekuensi sama. Jika garputala A
digetarkan, maka garputala B akan ikut bergetar karena adanya resonansi.
Percobaan lainnya untuk
membuktikan terjadinya resonansi adalah
dengan mencelupkan tabung yang kedua ujungnya terbuka ke dalam air secara
vertikal. Rumus resonansi pada
tabung air adalah:
L = (2n-1) . λ / 4
Keterangan:
- L = panjang kolom udara pada tabung
air (cm)
- n = 1, 2, 3, ….
- n = 1 jika terjadi resonansi
pertama
- n = 2 jika terjadi resonansi kedua
- λ = panjang gelombang
rumus dari resonansi
l = panjang kolom udara di atas permukaan air
dalam tabung (m)
n = resonansi ke-n (n = 1, 2, 3, …)
λ = panjang gelombang (m) ; λ
= V (cepat rambat
suara di udara) x F(frekwensi)
contoh soal :
Sebuah sumber bunyi beresonansi pertama kali
pada saat tinggi kolom udara 100 cm. Jika pada frekuensi sumber bunyi 350 Hz,
maka hitunglah:
- Panjang gelombangnya?
- Panjang kolom ketiga ketika
terjadi resonansi?
Penyelesaian:
Diketahui:
l = 50 cm => 0,5 m
f = 250 Hz
jawab :
a. Menghitung panjang
gelombang.
0.5 = {[2(1) - 1] / 4} x λ 0.5 /
0.25 = λ λ = 2 m
b. Penjang Kolom Ke-3
l3 = {[2(3) - 1] / 4} x 2 l3 =
5/2 l3 = 2.5 m
Resonansi dalam Fisika – Jika bandul kamu ayunkan, bandul akan bergetar
dengan frekuensi alamiahnya. Bandul yang panjang talinya sama
akan bergetar dengan frekuensi alamiah yang sama. Itulah
sebabnya, ketika bandul A kamu getarkan, bandul yang panjang talinya
sama akan ikut bergetar. Peristiwa seperti itu disebut resonansi.
Resonansi adalah peristiwa ikut bergetarnya
suatu benda karena getaran benda lain. Syarat terjadinya
resonansi adalah frekuensi yang sama dengan sumber getarnya. Apakah
pada gelombang bunyi juga terjadi resonansi?
Beberapa bandul
yang digantungkan pada seutas benang dengan panjang tali yang
berbeda-beda.
Pada saat kamu menggetarkan garputala tanpa
kotak, kamu akan mendengar suara lemah sekali. Akan tetapi,
jika garputala tersebut kamu tekankan pada kotaknya, kamu
akan mendengar garputala bersuara lebih keras. Hal itu
membuktikan bahwa getaran garputala akan lebih keras jika udara di
dalam kotak ikut bergetar. Pantulan yang terjadi di dalam kotak
akan memperbesar suara garputala. Prinsip resonansi ini
dijadikan dasar mengapa alat musik selalu dilengkapi dengan kotak.
Resonansi
terjadi pada garputala yang diletakkan berhadapan..jpg
Resonansi dapat terjadi pada beberapa garputala
yang berfrekuensi sama jika salah satunya digetarkan.
Resonansi terjadi pula pada dua buah gitar dengan menggetarkan
salah satu senar sehingga senar yang sama pada gitar yang lain
akan ikut bergetar.
Resonansi
pada senar gitar diperlihatkan pada
Resonanasi
pada senar.jpg
Jika kamu memiliki dua buah gitar,
letakkanlah potongan kertas kecil-kecil pada senar gitar 1, kemudian
petiklah senar gitar 2. Akibatnya, potongan kertas yang diletakkan
pada senar gitar 1 akan turut bergetar sehingga kertasnya jatuh.
Gambar di atas dua buah garpu tala yang mempunyai frekuensi
sama diletakkan pada kotak yang diberi kotak udara. Jika garpu tala Akemudian
digetarkan dengan cara dipukul dengan alat pemukul dan dibiarkan bergetar
beberapa saat kemudian dipegang hingga berhenti bergetar, ternyata garpu tala B
yang didekatnya terlihat masih bergetar.
Hal tersebut bisa terjadi karena getaran yang dihasilkan
oleh garpu tala A merambat di udara dan menggetarkan garpu tala B. Peristiwa
itu disebut resonansi. Tetapi sekitainya frekuensi garpu tala B tidak sama
dengan frekuensi garpu tala A, maka garpu tala B tidak akan bergetar. Jadi,
dapat disimpulkan resonansi adalah ikut bergetarnya suatu sumber bunyi akibat
sumber bunyi yang lain.
Syarat terjadinya
resonansi adalah frekuensi sumber-sumber bunyi tersebut sama.
Akibat resonansi yaitu dapat memperkuat bunyi aslinya. Beberapa alat yang dapat
menunjukkan peristiwa resonansi antara lain sebagai berikut.
Resonansi Pada Beban Yang Digantung Dengan
Tali
Tiga buah batu yang digantung dengan benang
- Pada saat beban A diayun ternyata beban
B ikut berayun, beban C diam.
- Pada saat beban B diayun ternyata
beban A ikut berayun, beban C diam.
- Pada saat beban C diayun beban A
diam dan beban B diam.
Maka
pada beban yang digantung dengan tali dapat diambil kesimpulan agar dapat
terjadi resonansi panjang tali penggantung harus sama.
Resonansi Kolom Udara
Jika garpu tala dengan frekuensi tertentu dibunyikan di
atas kolom udara, kemudian kolom udara digerakkan naik turun, maka suatu saat
terdengar bunyi yang lebih keras dari bunyi aslinya secara berulang-ulang. Pada
saat terdengar bunyi yang keras dari bunyi aslinya tersebut dikatakan dalam
kolom udara terjadi peristiwa resonansi.
- Pada saat terjadi perkerasan
pertama dikatakan terjadi resonansi I.
- Pada saat terjadi perkerasan kedua
dikatakan terjadi resonansi II.
Resonansi Kolom Udara
Pada
saat terjadi perkerasan ketiga dikatakan terjadi resonansi III dan seterusnya
- Resonansi I syaratnya jika L = 1/4
λ
- Resonansi IIsyaratnya jika L = 3/4
λ
- Resonansi III syaratnya jika L =5/4
λ
Keterangan:
L
adalah panjang kolom udara di atas permukaan air. λ adalah panjang gelombang
bunyi yang terbentuk.
Dengan
percobaan resonansi pada kolom udara tersebut dapat ditentukan kecepatan bunyi
di udara pada saat itu dengan menggunakan persamaan :
V = λ . f
Dimana
:
v
adalah kecepatan bunyi (dalam m/detik)
λ
adalah panjang gelombang (dalam meter)
f
adalah frekuensi sumber bunyi (dalam Hz)
Jika getaran yang didengar lebih kuat, ini menunjukkan
adanya resonansi dari udara di dalam tabung. Dengan demikian adanya resonansi
bunyi, mengakibatkan bunyi asli menjadi lebih keras. Pada alat-alat seperti
gitar, biola, kentongan, beduk, dan lain-lain diberi kotak yang berisi udara.
Hal ini dimaksudkan karena udara mudah beresonansi maka bunyi yang dihasilkan
oleh alat-alat tersebut menjadi lebih keras.
Resonansi Selaput Tipis
Bagian yang sangat penting pada telinga kita dalah gendang
pendengaran. Bagaimana jika gendang pendengaran kita rusak? Selaput gendang
sangat mudah beresonansi. Jika ada bunyi dari luar yang masuk lewat lubang
telinga maka selaput gendang pendengaran akan bergetar. Dengan adanya getaran
ini, terjadilah resonansi.
Akibat
resonansi, kita dapat mendengar bunyi-bunyi di sekitar kita. Dari uraian di
atas, dapat disimpulkan bahwa syarat terjadinya
resonansi adalah :
- frekuensinya sama;
- ada selaput tipis;
- ada ruang udara yang panjangnya
sama dengan bilangan ganjil 1/4 kali panjang gelombang.
Resonansi Dapat Memperkuat Bunyi Asli
Bunyi yang dihasilkan garpu tala sebenarnya tidak terlalu
keras. Namun, ketika terjadi resonansi dengan kolom udara, suara garpu tala
menjadi cukup nyaring terdengar. Di sekitar selaput suara manusia terdapat
udara. Ketika selaput suara bergetar, udara ini akan ikut bergetar. Getaran
udara ini akan mengakibatkan suara manusia terdengar nyaring.
Kerugian Akibat Resonansi
Tidak selamanya resonansi menguntungkan. Bunyi ledakan bom
yang sangat keras dapat menimbulkan getaran yang dapat meruntuhkan
gedung-gedung. Getaran kereta api yang lewat menyebabkan bagianbagian rumah
yang ada di pinggir rel ikut bergetar. Jika hal ini terjadi terus-menerus dan
dalam waktu yang lama maka rumah akan cepat rusak karena proses resonansi. Peristiwa bergetarnya kaca jendela rumah Apri di
atas merupakan contoh dari peristiwa resonansi
bunyi. Untuk memahami maksud dan arti resonansi simak gambar
berikut,
Ketika ada dua buah garpu tala seperti gambar di atas
memiliki frekuensi
sama, misal saja 300 Hz dan letaknya saling berdekatan, jika salah satu garpu
tala Sobat pukul sampai bergetar maka garpu tala yang lain akan ikut bergetar.
(Apa itu getaran? Silahkan baca di sini).
Garpu tala kedua telah beresonansi karena ia bergetar akibat getaran dari garpu
tala yang lain yang mempunyai frekuensi sama. Jadi dapat disimpulkan bahwa Resonansi
adalah peritiwa ikut bergetarnya suatu benda karena terpengaruh getaran
benda lain yang memiliki frekuensi sama.
Resonansi berasal dari bahasa latin yang berarti berbunyi
kembali “resound”. Bergetar karena getaran benda lain untuk kemudian bergetar
bersama-sama. Peristiwa resonansi umunya banyak dijumpai pada berbagai alat
musik. Misalnya pada 1 set kendang, ketika membran kendang yang satu sobat
tabuh maka membran yang lain akan ikut bergetar. Contoh lain adalah pada
tabung atau gelas yang diisi air yang dipukul dengan menggunakan sendok atau
garputala. Tabung yang memiliki ketinggian air yang sama akan ikut bergetar.
Keuntungan dan Kerugian Resonansi
Resonansi bisa sangat menguntungkan namun juga bisa sangat
merugikan bagi kita. Dengan adanya resonansi yang terkendali kita bisa merasakan
merdu dan nyaringnya bunyi dari berbagai alat musik. Misalnya pada gamelan,
beberapa instrumen gamelan terbuat dari kayu atau logam yang lubang yang di
bagian bawahnya terbuka. Jika alat tersebut dipukul udara di dalamnya akan ikut
bergetar sehingga bunyinya terdengar lebih nyaring dan merdu. Alat musik lain
yang memanfaatkan peristiwa resonansi antara lain harmonika, seruling, gitar,
pianikan dan alat-alat musik lainnya.
Selain memberikan suara yang nyaring, resonansi juga bisa
merugikan bagi manusia jika tidak terkendali. Resonansi dari bunyi yang sangat
keras seperti dari halilintar, ledakan bom, dan dentuman supersonik lainnya
bisa menyebabkan kaca di rumah, bangunan, dan kaca kendaraan
. Apa kegunaan atau aplikasi dari rangkaian resonansi ?
Secara umum, rangkaian resonansi menyediakan dua keuntungan besar
pada alat pengubah daya. Keuntungan pertama berkaitan dengan permasalahan
kualitas komponen frekuensi keluaran. Rangkaian resonansi dapat dipakai sebagai
sarana penyaring alami dari komponen frekuensi keluaran yang diinginkan.
Tambahan lagi, fungsi penyaring tersebut tetap terjaga walaupun frekuensi
keluaran yang tidak diinginkan tersebut rendah ataupun sangat dekat dengan
frekuensi keluaran yang diinginkan. Keuntungan kedua yang diperoleh adalah
berhubungan dengan aksi penyakelaran (switching action). Setiap piranti
penyakelar daya, dalam pengoperasian transisinya, akan selalu menghasilkan
sejumlah rugi penyakelaran (switching loss) dalam bentuk panas misalnya.
Besarnya rugi penyakelaran bergantung pada level kapasitas daya
yang dikeluarkan pada saat penyakelaran. Sebagai contoh, piranti penyakelar
yang berusaha untuk mengalirkan arus besar pada saat penyambungan (just turned
on), setelah sebelumnya menahan atau memblokir tegangan tinggi akan menghasilkan
rugi penyakelaran yang juga tinggi. Dengan kata lain, rugi pada saat
penyakelaran Ploss = V@turn-off * I@turn-on, menjadi besar karena tegangan
V@turn-off tinggi dan arus I@turn-on juga tinggi. Fenomena ini yang dikenal
dengan nama Penyakelaran Berdaya Tinggi (High-Power Switching).
Rangkaian resonansi inilah yang kemudian digunakan untuk mengatasi
fenomena merugikan tersebut. Apabila dirancang dengan benar, maka rangkaian
resonansi dapat dimanfaatkan untuk operasi transisi penyakelaran pada saat
piranti penyakelar bertegangan rendah atau berarus rendah atau malah
kedua-duanya. Maka dari itu, aksi penyakelaran dengan metoda resonansi ini
sering disebut dibanyak tulisan sebagai metoda penyakelaran lembut (Soft
Switching). Dengan operasi penyakelaran resonansi yang sedemikian rupa, maka
rugi penyakelaranpun akan dapat ditekan seminimal mungkin sehingga penyediaan
alat pengubah daya yang jsuh lebih efisien dapat terwujud
Apa pengaruh factor kualitas pada rangkaian resonansi ?
Pada resonansi nilai R sangat menentukan arus dan tegangan. R=100ΩΩVVCC==--j53Vj53Vii
– Bila R=10k 10kΩΩVVCC= = --j0.53 Vj0.53 Vii
– Bila R=1 1ΩΩVVCC= = --j5300 Vj5300 Vii
Nilai resistansi R disini adalah nilai R total dalam hubungan seri dengan L dan
C.
Faktor kualitas rangkaian (resonansi resonansi) ) didefinisikan sebagai
perbandingan energi maksimum tersimpan dibandingkan daya terdisipasi per
siklus.
faktor kualitas ini akan menentukan sifat selektifitas rangkaian tuning yang
akan di turunkan kemudian. Sedangkan selektifitas di definisikan sebagai
kemampuan untuk memisahkan suatu frekuensi dari kelompok frekuensi yang lain
dalam satu band frekuensi.
Resonansi secara singkat dapat dikatakan dengan suatu molekul yang strukturnya
sama tetapi konfigurasi elektronnya berbeda. Masing-masing
struktur resonan dapat melambangkan struktur Lewis, dengan hanya satu
ikatan kovalen antara masing-masing pasangan atom. Beberapa struktur Lewis
digunakan bersama-sama untuk menjelaskan struktur molekul. Namun struktur
tersebut tidak tetap, melainkan ada sebuah osilasi antara ikatan rangkap dengan
elektron, saling berbolak-balik. Maka dari itu disebut dengan resonansi. Struktur
yang sebenarnya mungkin saja adalah peralihan dari dua struktur resonan. Bentuk
peralihan (intermediet) dari struktut resonan disebut dengan hibrida resonan.
Kebanyakan struktur kimia dapat digambarkan
dengan mudah menggunakan struktur Lewis maupun Kekule,
akan tetapi masalah menarik akan muncul berhubungan dengan
penggambaran struktur. resonansi. Mari kita lihat struktur
nitrometana. Dengan menggambarkan struktur Lewis dari nitrometana,
kita membutuhkan ikatan rangkap pada satu oksigen dan ikatan
tunggal pada oksigen yang lainnya. Tetapi pada atom oksigen yang
manakah akan kita tempatkan ikatan rangkap atau tunggal
tersebut? Oksigen yang bawahkah, atau yang atas?
Nitrometana memiliki dua atom oksigen yang
berbeda apabila kita menggambarkannya dengan struktur
Lewis, padahal hasil eksperimen membuktikan bahwa kedua oksigen
tersebut adalah ekuivalen. Kedua ikatan nitrogen-oksigen
memiliki panjang ikatan yang sama, yaitu 122 pm, padahal panjang
ikatan tunggal antara nitrogen-oksigen adalah 130 pm dan nitrogen-oksigen
rangkap dua adalah 116 pm. Dengan kata lain, kedua
struktur Lewis di atas adalah benar secara individual, tetapi struktur yang
lebih tepat adalah intermediet dari keduanya. Bentuk intermediet
tersebut dinamakan hibrida resonan. Masalah yang kemudian muncul
adalah bahwa struktur Lewis dan struktur garis-ikatan
tidak dapat menggambarkan dengan tepat bentuk dari hibrida resonan. Kedua
bentuk struktur Lewis secara individual disebut bentuk resonan,
dan lambang dari resonansi adalah tanda panah dengan mata panah
di kedua ujungnya ( ). Perbedaan bentuk resonan haya terdapat
pada letak ikatan π dan pasangan elektron bebasnya. Atom atom itu
sendiri tidak mengalami perubahan posisi.
Sifat Umum Resonansi
Molekul atau ion yang
dapat beresonansi mempunyai sifat-sifat berikut:
- Dapat dituliskan dalam beberapa struktur Lewis
yang disebut dengan struktur resonan. Tetapi tidak satupun struktur
tersebut melambangkan bentuk asli molekul yang bersangkutan.
- Di antara struktur yang saling beresonansi
bukanlah isomer. Perbedaan antar struktur hanyalah pada posisi elektron,
bukan posisi inti.
- Masing-masing struktur Lewis harus mempunyai
jumlah elektron valensi dan elektron tak berpasangan. yang sama.
- Ikatan yang mempunyai orde ikatan yang berbeda
pada masing-masing struktur tidak mempunyai panjang ikatan yang khas.
- Struktur yang sebenarnya mempunyai energi yang
lebih rendah dibandingkan energi masing-masing struktur resonan.
Aturan Struktur Resonansi
Aturan-Aturan Resonansi
Ada
beberapa petunjuk penting untuk menuliskan struktur resonansi (biasa disebut
struktur kanonik) dan untuk prakiraan secara kualitatif tentang pentingnya.
i. Struktur resonansi adalah perubahan
bolak-balik oleh satu atau sederet
pergeseran elektron.
Biasanya
satu senyawa dapat dituliskan dengan satu struktur yang baik untuknya, dan
beberapa struktur yang lain diturunkan dari struktur pertama tersebut untuk keperluan
konsistensi dengan semua sifat-sifatnya yang teramati. Sebagai ilustrasi, kovalensi
unsur-unsur di dalam vinil klorida, rumus molekul dan prinsip-prinsip kimia organik
klasik mengarah pada struktur 10a sebagai
rumus struktur yang baik untuk senyawa tersebut. Akan tetapi bila dikaitkan
dengan hasil penghitungan panjang ikatan C-Cl, ikatan tersebut jauh lebih pendek
daripada ikatan C-Cl dalam alkil klorida sederhana (1,78 Å), momen dipole-nya lebih
kecil (1,44 D) daripada etil klorida (2,05 D), dan
lebih inert terhadap nukleofil; maka bentuk struktur 10b dipandang memberi kontribusi yang penting kepada struktur
hibrida resonansi vinil klorida. Struktur 10b diturunkan dari struktur 10a melalui dua pergeseran elektron
yang melibatkan pasangan elektron bebas dan elektron π.
Stabilisasi
Resonansi
Bila suatu struktur merupakan hibrida
resonansi dari dua atau lebih struktur resonansi maka energi struktur yang
nyata adalah lebih rendah dari setiap struktur resonansi tunggal. Struktur
nyata dikatakan distabilkan resonansi. Semakin banyak kemungkinan membentuk
struktur resonansi, maka semakin stabil struktur nyata senyawa tersebut.
Stabilasi
resonansi adalah paling penting bila dua atau lebih struktur resonansi untuk
suatu senyawa adalah ekivalen dalam energy. Suatu struktur resonansi berenergi
tinggi dan kecil sumbangannya penambahan stabilisasinya kecil.
Alasan dari
perbedaan energy antara struktur resonansi hipotetik dan struktur yang nyata
dari suatu senyawa tak seluruhnya dimengerti. Tentu sebagian dari alasannya
adalah bahwa electron yang terdelokalisasi ditarik ke lebih dari satu inti.
Secara umum adalah benar bahwa system dengan delokalisasi electron atau muatan
electron adalah berenergi lebih rendah dan kestabilannya lebih besar daripada
system dengan electron atau muatan electron terlokalisasi.
Alasan
utama bahwa asam karboksilat bersifat asam adalah bahwa ion karboksilat
distabilkan oleh delokalisasi muatan negative setelah pemindahan proton. Ikatan C-X dalam molekul organik, jika
mengadakan pemutusan ikatan secara heterolitik, bila atom X mempunyai
elektronegatifitas yang lebih besar dari atom karbon; maka pasangan elektron
akan terbawa ke daerah X, sehingga terjadi ion positif dan ion negatif.