Laboratorium Fisika Jurusan Fisika – FMIPA FMIPA Universitas Negeri Semarang Gd. D9 Jln. Raya Sekaran – Gunungpati Gunungpati
Laporan Praktikum Gelombang Nama Mahasiswa NIM Nomor Kelompok Jurusan Progam Studi Semester
: : : : : :
Eko Nita Yulia Rahmawati 4201412035 Fisika Pendidikan Fisika IV
PERCOBAAN AYUNAN FISIS Tanggal Pengajuan :
Minggu ke -
: 5
Nama Dosen
: Bp. Sarwi
Kawan Kerja
: 1.Jotti Karunawan (4201412037) 2. Fayeza Camalia (4201412076)
Sistematika : Judul, Tujuan, Landasan Teori, Alat dan Bahan, Langkah-Langkah Percobaan, Data Pengamatan, Analisis Data, Pembahasan, Kesimpulan, Daftar Pustaka, Lampiran.
AYUNAN FISIS A. Tujuan Percobaan
Memahami dan mengamati proses ayunan fisis
Menentukan pusat massa pada ayunan fisis
Menentukaan percepatan gravitasi dengan menggunakan ayunan fisis
B. Landasan Teori
A. Pengertian Ayunan Fisis Ayunan Fisis adalah suatu sistem dengan benda yang digantung dari satu titik yang bukan merupakan pusat massanya dan berosilasi ketika disimpangkan dari posisi kesetimbangannnya. Ayunan fisis terdiri dari batang berlubang yang dapat dianggap sebagai sebuah benda tegar yang memiliki Moment Inersia (I). Ayunan fisis ini digunakan sebagai penentu pusat massa atau juga dapat digunakan sebagai penentu percepatan gravitasi. Dalam percobaan ini akan menggunakan batang kayu yang sekaligus digunakan sebagai beban. B. Benda Tegar Benda tegar adalah benda yang tidak mengalami perubahan bentuk akibat pengaruh gaya atau momen gaya. Sebenarnya benda hanyalah suatu model idealisasi, karena pada dasarnya semua benda akan mengalami perubahan bentuk apabila dipengaruhi oleh suatu gaya atau momen gaya. Akan tetapi karena perubahannya sangat kecil,
maka
penngaruhnya
terhadap
keseimbangan
statik
dapat
diabaikan.
(Subiyanto:2003,83) C. Pusat Massa Bila dua benda atau lebih gaya sejajar bekerja pada suatu benda, maka mereka dapat diganti oleh sebuah gaya tunggal yang ekuivalen dengan jumlah gaya-gaya itu dan dikerjakan pada sebuah titik sedemikian sehingga torsi yang dihasilkan gaya ekuivalen tunggal itu sama dengan torsi yang dihasilkan oleh gaya-gaya semula. Hal ini menunjukkan bahwa gaya gravitasi yang dikerjakan pada berbagai bagian benda dapat diganti oleh gaya tunggal, berat total yang bekerja pada sebuah titik yang dinamakan pusat massa. (Paul A Tippler:1998,321)
Pusat massa adalah sebuah titik yang dapat dianggap merupakan konsentrasi seluruh massa sebuah benda a.
Inersia ( kelembaman ) adalah Sifat suatu benda yang mempertahankan kedudukannya apabila diberi gaya.
b.
Radius Girasi ( k ) :
i.
Jarak antara poros putaran benda dari suatu titik diaman seluruh massa benda seolah – seolah – olah olah berkumpul.
ii.
Akar kuadrat perbandingan momen kelembaman suatu benda tegar di sekitar sumbu terhadap massa benda.
iii.
Jarak pusat ayunan ke suatu titik fiktif dimana seolah – olah semua massa bandul terkumpul di titik tersebut.
Untuk menentukan Pusat Massa pada ayunan fisis dapat menggunakan rumus sebagai berikut :
=
X pm
Pusat massa dan titik berat suatu benda memiliki pengertian yang sama, yaitu suatu titik tempat berpusatnya massa atau berat dari benda tersebut. Perbedaannya adalah letak massa suatu benda tidak dipengaruhi oleh medan gravitasi, sehingga letaknya tidak selalu berhimpit dengan letak titik beratnya. Untuk menentukan letak titik berat berupa keping atau lempengan homogen dengan bentuk beraturan dan tidak beraturan dapat dilakukan dengan percobaan sederhana sebagai berikut: Dengan menggunakan tali, benda kita gantung dari sebuah titik A pada tepinya. Pada saat benda dalam keadaan setimbang, seti mbang, maka titik berat harus di bawah titik tit ik gantung yaitu pada garis AA’. Karena hanya pada keadaan ini, momen gaya akibat tegangan dan berat benda sama dengan nol. Kemudian benda kita gantungkan lagi dititik lain misalnya B. Dalam hal ini titik berat harus berada pada garis BB’. Suatu titik yang terletak pada garis AA’ dan garis BB’ adalah titik O dan ini merupakan perpotongan dua garis tersebut sehingga titik O merupakan titk berat benda. Jika sekarang benda kita gantungkan lagi pada titik sembarang, misalnya titik C, maka garis vertikal CC’ pasti akan melalui titik O. Jadi titik berat benda berada di titk O. (Supiyanto:2003,93)
D. Percepatan Gravitasi Menentukan percepatan gravitasi dengan menggunakan batang kayu homogen Jika sebuah batang homogen dengan pusat massa Xpm digantungkan dengan poros yang terletak pada ujung batang, maka batang akan diam dalam posisi stabil.
L
Kemudian jika batang disimpangkan dengan sudut
Ɵ
Xpm
kecil, batang tersebut akan berosilasi dengan frekuensi seperti persamaan
√ √ Gambar. Penentuan percepatan gravitasi
percepatan gravitasinya yang diperoleh jika jarak antara poros ke pusat massa diubahubah adalah sama seperti persamaan
C. Alat dan Bahan
1. Kayu Sengon 98 cm 2. Mistar dengan ketelitian 0,5 cm 3. Poros penggantung 4. Stopwatch 0,05s 5. Busur derajat 1
D. Langkah Percobaan
1. Menentukan massa dan pusat massa suatu benda. 2. Menggantungkan benda pada poros tertentu. 3. Mengukur jarak antara penggantung sampai pusat massa benda yang telah ditentukan (L) 4. Memberi simpangan kecil kemudian melepaskannya. 5. Mengayunkan batang dengan sudut simpangan kecil kemudian melepaskannya 6. Mencatat waktu yang diperlukan untuk 20 kali ayunan 7. Mengulangi langkah 2 sampai 5 untuk lubang-lubang lubang-lubang yang lain.
E. Data Pengamatan NO
L
N
T
t1
t2
t3
1
0,49
10
20
1,61
32,05
32,17
32,17
2
0,44
10
20
1,57
31,41
31,26
31,75
3
0,39
10
20
1,53 1,5 3
30,89
30,4
30,42
4
0,34
10
20
1,52
30,28
30,38
30,31
5
0,29
10
20
1,50
30,02
29,98
30
6
0,24
10
20
1,50
29,99
29,99
29,97
F. Analisis Data
Menentukan percepatan gravitasi bumi. NO
L (m)
n
T
t1
t2
t3
t rata-rata
T^2
L^2
1
0,24
10
20
1,50
29,99
29,99
29,97
29,98
2,25
0,0576
2
0,29
10
20
1,50
30,02
29,98
30
30,00
2,25
0,0841
3
0,34
10
20
1,52
30,28
30,38
30,31
30,32
2,30
0,1156
4
0,39
10
20
1,53
30,89
30,4
30,42
30,57
2,34
0,1521
5
0,44
10
20
1,57
31,41
31,26
31,75
31,47
2,48
0,1936
6
0,49
10
20
1,61
32,05
32,17
32,17
32,13
2,58
0,2401
NO
Poros
sb x (L2^2-L1^2)(m)
sb y (L2T2^2-L1T1^2)(m)
1
poros 1-2
0,027
0,113
2
poros 1-3
0,058
0,242
3
poros 1-4
0,095
0,372
4
poros 1-5
0,136
0,550
5
poros 1-6
0,183
0,725
6
poros 2-3
0,032
0,129
7
poros 2-4
0,068
0,259
8
poros 2-5
0,110
0,437
9
poros 2-6
0,156
0,612
10
poros 3-4
0,037
0,130
11
poros 3-5
0,078
0,308
12
poros 3-6
0,125
0,483
13
poros 4-5
0,042
0,178
14
poros 4-6
0,088
0,353
15
poros 5-6
0,047
0,175
Gambar Ralat grafik
) ( Variabel bebas(sumbu x) = Variabel terikat (sumbu y) =
dari rumus g = 4
=
tan
= =
=4
=
tan
=
=5
tan = = =4
tan=|| = | | =1
tan=|| | =| | =0
tan = = = 0,5
=
=9,85 m/s2
tan = .0,5 = 1,23
( ̅ = ( =
*
Kesalahan relatif =
*
Ketelitian = 100% - 12,4 = 87,52
*
Kesesatan =
= 12,4
| | || = =0,41
*
= 99,59
Ketepatan =100% - 0,41
G. Pembahasan
Pada percobaan ayunan fisis kali ini, benda yang digunakan adalah benda te gar homogen yang terbuat dari kayu sengon panjang 0,98 meter. met er. Yang digantungkan pada gantungan fisis.Kayu kemudian diayunkan dengan menggunakan sudut kecil yaitu 10 derajat (sudut kecil berfungsi agar mendapatkan nilai Sin
,sehingga dapat diabaikan). Waktu yang
dibutuhkan dalam percobaan adalah selama 20 kali ayunan yang kemudian dicatat dalam data pengamatan. Menurut kajian teoritis besar percepatan gravitasi besarnya telah kita ketahui yaitu sebesar 9,81. Untuk mengetahui besar percepatan gravitasi dapat dilakukan beberapa percobaan, salah satunya adalah menggunakan Ayunan Fisis. Dalam percobaan ayunan fisis dilakukan dua macam percobaan yaitu yang pertama adalah ayunan fisis, yang merupakan kayu berlubang-lubang, dalam percobaan ini dilakukan 6 kali percoban dengan variasi L, variasi L dilakukan dengan cara menggantidari satu lubang ke lubang lainnya.
Pada percobaan kita dapat menentukan pusat massa kayu sengon menggunakan rumus :
=
X pm
Dan kita dapat menentukan percepatan gravitasi bumi ditempat percobaan, yaitu menggunakan rumus:
Setelah diperoleh data pengamatan, kemudian melakukan perhitungan dan analisis data menggunakan ralat grafik, diperoleh nilai percepatan gravitasi sebesar (
dengan ketelitian sebesar 87,52 dan ketepatan sebesar 99,59.
Besarnya nilai gravitasi tidak jauh berbeda dengan nilai gravitassi teori yang bernilai 9,81 m/s2 , perbedaan antara besarnya ketelitian kete litian dan ketepatan karena dipengaruhi oleh factor sebagai berikut :
a. kesalahan paralaks yaitu kesalahan pengukuran yang disebabkan oleh arah pandang pengamat dalam membaca skala suatu alat ukur (tidak lurus dengan skalanya). b. Kesalahan dalam perhitungan waktu yang dilakukan praktikan.Waktu yang diperlukan untuk 20 ayunan nantinya berpengaruh terhadap periode (T), jadi praktikan harus tepat dalam mengukur waktu. c. Ketidaktepatan dalam pengukuran panjang (l) sehingga mempengaruhi dalam perhitungan menentukan percepatan gravitasi. gravitasi.
H. Kesimpulan dan Saran
a. Kesimpulan yang diperoleh setelah melakukan percobaan adalah… 1. Ayunan Fisis adalah suatu sistem dengan benda yang digantung dari satu titik yang bukan merupakan pusat massanya dan berosilasi ketika disimpangkan dari posisi kesetimbangannnya. 2. Untuk menentukan pusat massa pada ayunan fisis, digunakan rumus:
X pm=
Dengan panjang kayu sengon sebesar 0,98 m dapat diketahui pusat massanya sebesar 0,46 3. Dalam menentukan besarnya percepatan gravitasi bumi pada ayunan fisis masa benda tidak berpengaruh tetapi yang berpengaruh berpengaruh adalah adalah L (jarak antara pusat massa dengan gantungan. Untuk menentukan percepatan gravitasi, digunakan rumus:
dalam percobaan diperoleh hasil percepatan gravitasi sebesar ( dengan ketelitian sebesar 87,52
dan ketepatan sebesar 99,59
,
b. Saran yang perlu diperhatikan dalam percobaan ini adalah 1. Praktikan harus lebih teliti dalam mengukur waktu. 2. Praktikan harus lebih cermat dalam mengukur panjang kayu sengon 3. Saat menyimpangkan benda jangan sampai ada gaya luar yang mempengaruhinya (v0= 0 m/s) 4. Praktikan harus lebih teliti dalam menghitung banyaknya ayunan.
5. Simpangan sudut benda haruslah kecil. 6. Praktikan harus menguasai materi eksperimen.
I. Referensi
Alonso,Marcelo dan Edward J.Finn. 1980.
Dasar-Dasar Dasar-Dasar Fisika Universitas,
Jakarta:
Eralangga Tipler,Paul A. 1998. Fisika untuk Sains Sains dan Teknik , Jakarta: Erlangga Subiyanto, 2003. Fisika, Bandung : Aksara Khanafiyah,S.Oktober 2010.Percobaan Osilasi Bandul Fisis Bentuk Sederhana sebagai Tugas Proyek Penelitian pada Materi Momen Inersia di SMA.Jurnal Pendidikan Fisika Indonesia 5(2009) 47-53
