LAPORAN PRAKTIKUM
FISIKA DASAR
"PERCEPATAN GRAVITASI"
Created by
Name : Dhika Elvira Maylistiyana
NIM : 120210151054
Class : International Class ( X Class )
Study Program : Mathematics Education
Faculty of Teacher Training and Education Departement
JEMBER UNIVERSITY
Jalan Kalimantan 11/14, kampus Bumi Tegal Boto,
Jember, Jawa Timur
BAB I
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Di dalam hidup kita banyak mengalami fenomena-fenomena alam, salah satunya fenomena fisika. Periode getaran adalah salah satu contoh dari fenomena yang terjadi dalam fisika. Getaran tersebut mempunyai banyak variasi, misalnya getaran atau gerakan pada jarum jam, gerakan dari bandul jam dinding, getaran suara yang dihasilkan oleh suatu sumber suara hingga sampai ketelinga kita, gerakan pegas pada permainan anak-anak juga termasuk getaran yang terjadi didalam fisika. Semua jenis getaran tersebut dinamakan periode getaran. Semua periode getaran pasti mempunyai titik atau posisi kesetimbangan, dimana titik atau posisi kesetimbangan tersebut mengarah pada gaya yang bekjerja pada benda tersebut.
Dalam percobaan percepatan gravitasi ini, kita menggunakan dua cara dalam menentukan percepatan gravitasi, yang pertama dengan menggunakan bandul matematis untuk membantu menghitung waktu yang akan terukur selama terjadi beberapa getaran atau periode yang telah disepakati terlebih dahulu. Selain itu, kita juga harus mengatur besar simpangan antara titik kesetimbangan bandul dengan sudut simpangan tertentu.
Cara kedua yang dilakukan untuk mengukur atau menentukan percepatan gravitasi dengan menggunakan pegas, dimana kita akan mengukur pegas sebelum diberi beban hingga timbul perpanjangan pegas setelah pegas diberi beban. Karena dalam menghitung percepatan gravitasi ini, kita harus mengetahui panjang tali atau benang yang digunakan (benang boll), massa beban, dan perpanjangan pegas.
Rumusan Masalah
1.2.1. Bagaimana cara menentukan percepatan gravitasi dengan menggunakan bandul matematis?
1.2.2. Bagaimana cara menentukan percepatan gravitasi dengan mengukur perpanjangan pegas yang dibebani?
Tujuan
Menentukan percepatan gravitasi bumi dengan menggunakan bandul matematis.
Menentukan percepatan gravitasi dengan mengukur perpanjangan pegas yang dibebani.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Percepatan obyek yang berada dipermukaan laut dikatakan ekuivalen dengan satu gram, yang didefinisikan memiliki nikai 9,80665 ms2. Percepatan di tempat lain sebenarnya dikoreksi dari nilai ini sesuai dengan ketinggian dan pengaruh benda-benda bermassa besar disekitarnya. Umumnya digunakan nilai 9,81 ms2 untuk memudahkan proses perhitungan matematisnya. Nilai percepatan gravitasi diperoleh dari perumusan umum gaya gravitasi antara dua benda (obyek dan bumi) yaitu :
g=Fm=GMrr3
(Wikipedia).
Definisi dari getaran harmonik sederhana sebagai berikut :
"Getaran harmonik sederhana adalah gerakan yang dialami oleh partikel sebagai subyek dari gaya yang proporsional untuk mengganti partikel tetapi berada di depan lambang atau tanda."
k
k
m
m
x=0+xm-xm
x=0
+xm
-xm
(Walker, 2008 : 390).
Gerak harmonik sederhana
Jika beban ditarik dari kedudukan setimbang lalu dilepaskan maka benda berada di ujung pegas akan bergetar ke atas dan ke bawah. Gerak seperti ini disebut "Gerak Periodik atau Getaran".
F=k.x dimana k=mω2
F=m.a dimana k=(m.g)x
Sehingga
T=2πmk atau
T=2πxg
(Lesmono, 2012)
l0
l0
l1
l1
l0
l0
gaya
gaya
Gambar a. Pertambahan panjang pegas
Gambar a. Pertambahan panjang
pegas
Periode dilambangkan dengan huruf T dimana periode tersebut didefinisikan sebagai waktu yang diperlukan untuk melakukan sebuah getaran, ayunan atau lamda (λ). Periode ini selalu bernilai positif, satuan dari periode dalam SI adalah sekon atau detik, tetapikadang kala didefinisikan sebagai "detik tiap getaran" dengan rumus T=tn.
(Young, 2008 : 420)θbandulm.g. sin θm.g.cos θm.g
θ
bandul
m.g. sin θ
m.g.cos θ
m.g
Gambar b. Bandul kerucut
Gambar b. Bandul kerucut
Ketika titik massa bandul tersebut berada pada satu garis lurus dan seimbang maka posisi tersebut dinamakan titik atau posisi kesetimbangan. Ayunan sederhana adalah suatu sistem yang terdiri dari sebuah massa titik yang digantung dengan tali tanpa massa dan tak dapat mulur. Jika ayunan ditarik ke samping dari titik setimbang dengan sudut simpangan terkecil kemudian dilepaskan maka bandul akan berayun dalam bidang vertikal di bawah pengaruh gravitasi dan gerakan yang terjadi adalah gerak harmonik sederhana.
(Lesmono, 2012)
Sebuah ayunan dengan panjang tali (l), beban bermassa (m), dan membuat sudut θ terhadap arah vertikal. Satu ayunan adalah satu gerak pulang pergi dengan waktu yang diperlukan, untuk satu ayunan disebut periode. Gaya angkat yang proporsional pada koordinat gambar b diatas dapat mengganti gaya-gaya yang ada sehingga ada konstanta yaitu k=mg .
ω=km=mg lm=gl
Hubungan antara frekuensi dengan periode
f=ω2π=12πgl
T=2πω=1f=2πlg
Persamaan periode pada bandul
T=2πxg atau T=2πmk
Dimana k=mg
Sehingga didapatkan persamaan gravitasi sebagai berikut :
g=4π2lT2
Dengan keterangan :
g : Percepatan gravitasi (ms2)
l : Panjang tali (m)
T : Periode (Hz)
π : 227 atau 3,14
(Nolan,1993 :303)
Sebuah bandul sederhana, sebuah madel yang direalisasi untuk sebuah sistem yang lebih rumit, terdiri dari sebuah titik bermassa (m) digantungkan oleh seutas tali dititik O dan M disimpangkan sehingga berbentuk θ terhadap titik setimbang oleh gaya balik (T) yang komponen dari gaya berat pada m, syarat yang perlu bagi gerak harmonik sederhana adalah gaya pengembalian akan sebanding dengan koordinat x dan berlawanan arah.
(Sears, 1987)
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Alat dan Bahan
3.1.1. Bandul matematis
Sebagai beban yang digunakan untuk mengukur waktu dari periode penelitian
3.1.2. Benang boll
Untuk mengikat beban (baik bandul matematis maupun beban bercelah dan beban tambahan) pada statip
3.1.3. Statip
Sebagai tempat penyangga beban pada pengukuran percepatan gravitasi
3.1.4. Beban setengkup
Sebagai pemberi massa agar bandul mempunyai gaya gravitasi (mengarah kebawah dengan kecepatan yang konstan atau tetap).
3.1.5 Stopwatch
Untuk menghitung waktu yang diperlukan selama terjadi getaran atau periode ( dengan periode tertentu yang sudah ditentukan sebelumnya)
3.1.6. Busur derajat
Sebagai alat yang digunakan untuk membuat simpangan dengan besar sudut tertentu
3.1.7 Penggaris
Untuk mengukur panjang benang boll dan mengukur perpanjangan pegas spiral (baik sebelum maupun sesudah diberi beban)
3.1.8. Pegas spiral
Untuk membuat getaran atau ayunan dengan gerak naik turun ( membuat periode )
3.1.9 Beban bercelah
Sebagai pemberi massa pada pegas spiral sehingga dapat menimbulkan getaran atau ayunan (periode)
3.1.10. Beban Tambahan
Sebagai pembari tambahan pada pegas spiral
3.2. Cara Kerja
3.2.1. Menentukan percepatan gravitasi dengan menggunakan bandul matematis
3.2.1.1. Merangkai alat dan bahan seperti gambar a dengan panjang tali 30 cm,
3.2.1.2. Menentukan titik kesetimbangan bandul matematis ( Bandul tepat berada di tengah ),
3.2.1.3. Berilah simpangan terkecil pada bandul ( θ<10° ) kemudian lepaskan
3.2.1.4. Catat waktu yang diperlukan untuk 10 kali getaran
3.2.1.5. Ulangi langkah 1 – 4 sebanyak 3 kali
3.2.1.6. Ulangi langkah 1 – 5 dengan beban yang berbeda
3.2.1.7. Ulangi langkah 1 – 6 dengan panjang tali yang berbeda (30 cm dan 40 cm)
3.2.1.8. Catat semua hasil pengamatan pada tabel pengamatan
3.2.2. Menentukanpercepatan gravitasi dengan mungukur perpanjang pegas spiral yang dibebani
3.2.2.1. Gantunglah pegas spiral pada statip kemudian gantunglah beban bercelah pada pegas lalu tariklah dengan dua beban yang berada dibawahnya sedikit demi sedikit dan lepaskan
3.2.2.2. Catatlah waktu yang diperlukan selama terjadi getaran ( 10 Periode atau getaran )
3.2.2.3. Ulangi langkah 1 – 2 sebanyal 3 kali
3.2.2.4. Ulangi langkah 1 – 3 dengan menambah satu keping beban
3.2.2.5. Ulangi langkah 1 – 4 dengan menggunakan pegas yang berbeda
3.2.2.6. Catat semua hasil pengamatan pada tabel pengamatan
3.3. Gambar Kerja
θ
θ
Gambar a. Percepatan gravitasi dengan menggunakan bandul matematis
Gambar a. Percepatan gravitasi dengan menggunakan bandul matematis
Gambar a. Percepatan gravitasi dengan menggunakan pegas yang dibebani
Gambar a. Percepatan gravitasi dengan menggunakan pegas yang dibebani
BAB IV
HASIL dan ANALISIS DATA
4.1. Hasil Pengamatan
Bandul Matematis
No
n
m
l
t (s)
T
T2
1
10
m1 = 70 gr
l1 = 30 cm
11,7
1,17
1,37
2
11,4
1,14
1,3
3
11,6
1,16
1,35
4
l2 = 40 cm
13,4
1,34
1,7
5
13
1,3
1,69
6
12,9
1,29
1,66
7
m2 = 100 gr
l1 = 30 cm
11,2
1,12
1,25
8
11
1,1
1,21
9
11,2
1,12
1,25
10
l2 = 40 cm
12,8
1,28
1,64
11
12,5
1,25
1,56
12
12,6
1,26
1,59
Pegas kecil
No
n
m
x1
x2
x
t
T=tn
T2
1
10
50
7,5
26,5
19
8,8
0,88
0,77
2
7,5
26,5
19
9,2
0,92
0,85
3
7,5
26,5
19
9,1
0,91
0,83
4
100
7,5
44,5
37
12,3
1,23
1,51
5
7,5
44,5
37
12,2
1,22
1,49
6
7,5
44,5
37
12,1
1,21
1,46
4.2. Analisis Data
g=4π2lT2
g=4π2lT2
Dari rumus tersebut, kita dapat menentukan nilai percepatan gravitasi dengan menggunakan bandul matematis.
Bandul Matematis
Untuk m = 70 gr dan l1 = 30 cm
g1=8,64 ms2
g2=9,10 ms2
g3=8,76 ms2
g=8, 63
Untuk m = 70 gr dan l2 = 40 cm
g1=9,28 ms2
g2=9,34 ms2
g3=9,57 ms2
g=9,38
Untuk m = 100 gr dan l1 = 30 cm
g1=9,46ms2
g2=9,78 ms2
g3=9,46 ms2
g=9,57
Untuk m = 100 gr dan l2 = 40 cm
g1=9,61ms2
g2=10,11 ms2
g3=9,92 ms2
g=9,88
g= 8, 63+9,38+9,57+9,884=9,365ms2
Pegas Spiral Kecil
Untuk m = 50 gr dan x1 = 19 cm
g1=9,73 ms2
g2=8,82 ms2
g3=9,03 ms2
g=9,19
Untuk m = 100 gr dan x2 = 37 cm
g1=9,66 ms2
g2=9,79 ms2
g3=9,99 ms2
g=9,81
g= 9,19+9,812=9,5 ms2
BAB V
PEMBAHASAN
Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan dan berdasarkan landasan teori diperoleh bahwa panjang tali atau benang yang digunakan akan sebanding dengan besarnya percepatan gravitasi sehingga semakin panjang tali yang digunakan maka percepatan gravitasi akan semakin besar, sebaliknya semakin pendek tali atau benang yang digunakan maka percepatan gravitasi akan semakin kecil. Dari pernyataan tersebut, nilai percepatan gravitasi pada bandul matematis sesuai dengan teori yang ada. Sedangkan periode berbanding terbalik dengan besarnya percepatan gravitasi, sehingga semakin kecil nilai percepatan gravitasinya maka periode yang dihasilkan akan semakin besar, sebaliknya semakin besar nilai percepatan gravitasinya maka periode yang dihasilkan akan semakin kecil.
Praktikum selanjutnya menggunakan pegas spiral kecil. Sama halnya dengan menggunakan tali atau benang, perpanjangan pegas sebanding dengan besarnya nilai percepatan gravitasi. Sehingga semakin besar perpanjangan pegas yang dihasilkan maka semakin besar pula nilai percepatan gravitasinya, sebaliknya semakin kacil perpanjangan pegas yang dihasilkan maka semakin kecil pula percepatan gravitasinya, karena perpanjangan pegas sama dengan panjang tali atau benang yang digunakan.
Dari kedua cara yang digunakan, dalam menentukan percepatan gravitasi menggunakan pegas spiral lebih akurat. Hal ini ditinjau dari nilai rata-rata percepatan gravitasi (g), dimana kita peroleh nilai sebagai berikut :
g bandul =9,365ms2
g pegas=9,50 ms2
Kedua nilai tersebut menunjukkan bahwa nilai g pegas lebih mendekati nilai percepatan gravitasi pada umumnya yaitu 9.81 ms2. Kesalahan-kesalahan yang mungkin terjadi dari adanya perbedaan nilai percepatan tersebut sebagai berikut :
Kesalahan dalam mengukur panjang tali atau benang
Kesalahan dalam mengukur perpanjangan pegas
Kesalahan dalam menghitung waktu yang digunakan selama periode tertentu
