Makalah Fisika Bandul (Gerak Harmonik Sederhana) BAB I PENDAHULUAN
1. 2. 1. 2.
1.1 Latar Belakang Dalam kehidupan sehari-hari kita tidak terlepas dari ilmu fisika, dimulai dari yang ada dari diri kita sendiri seperti gerak yang kita lakukan setiap saat, energi yang kita pergunakansetiap hari sampai pada sesuatu yang berada diluar diri kita, salah satu contohnya adalah permainan ditaman kanak-kanak, yaitu ayunan. Sebenarnya ayunan ini juga dibahas dalam ilmu fisika, dimana dari ayunan tersebut kita dapat menghitung periode yaitu selang waktu w aktu yang diperlukan beban untuk melakukan suatu getaran lengkap dan juga kita dapat menghitung berapa besar gravitasi bumi di suatu tempat. Pada percobaan ini, ayunan yang dipergunakan adalah ayunan yang dibuat sedemikian rupa dengan bebannya adalah bandul fisis. Pada dasarnya percobaan dengan bandul ini tadak terlepas dari getaran, dimana pengertian getaran itu sendiri adalah gerak bolak balik secara periodik melalui titik kesetimbangan. Getaran dapat bersifat sederhana dan dapat bersifat kompleks. Getaran yang dibahas tentang bandul adalah getaran harmonik sederhana yaitu suatu getaran dimana resultan gaya yang bekerja pada titik sembarangan selalu mengarah ke titik kesetimbangan dan besar resultan gaya sebanding dengan jarak titik sembarang ketitik kesetimbangan tersebut. 1.2 Rumusan Masalah Konsep gerak harmonik sederhana dan faktor yang memengaruhi periode (waktu)? Periode gerak bandul sederhana? 1.3 Tujuan Memahami konsep gerak harmonik sederhana dan faktor yang memengaruhi periode (waktu). Mengukur periode gerak bandul sederhana. BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian Gerak Gerak Harmonik Sederhana Gerak Harmonik Sederhana (GHS) adalah gerak periodik dengan lintasan yang ditempuh selalu sama (tetap). Gerak Harmonik Sederhana mempunyai persamaan gerak dalam bentuk sinusoidal dan digunakan untuk menganalisis suatu gerak periodik tertentu. Gerak periodik adalah gerak berulang atau berosilasi melalui titik setimbang dalam interval waktu tetap. Bandul adalah benda yang terikat pada sebuah tali dan dapat berayun secara bebas dan periodik yang menjadi dasar kerja dari sebuah jam dinding kuno yang mempunyai ayunan. Dalam bidang fisika, prinsip ini pertama kali ditemukan pada tahun 1602 oleh Galileo Galilei, bahwa perioda (lama gerak osilasi satu ayunan, T) dipengaruhi oleh panjang tali dan percepatan gravitasi. Gerak osilasi (getaran) yang populer adalah gerak osilasi pendulum (bandul). Pendulum sederhana
terdiri dari seutas tali ringan dan sebuah bola kecil (bola pendulum) bermassa m yang digantungkan pada ujung tali, gaya gesekan udara kita abaikan dan massa tali sangat kecil sehingga dapat diabaikan relatif terhadap bola.Gerak harmonik sederhana adalah gerak bolak – bolak – balik benda melalui suatu titik keseimbangan tertentu dengan banyaknya getaran benda dalam setiap sekon selalu konstan. Gerak Harmonik Sederhana dapat dibedakan menjadi 2 bagian, yaitu : 1. Gerak Harmonik Sederhana (GHS) Linier, misalnya penghisap dalam silinder gas, gerak osilasi air raksa / air dalam pipa U, gerak horizontal / vertikal dari pegas, dan sebagainya. 2. Gerak Harmonik Sederhana (GHS) Angular, misalnya gerak bandul/ bandul fisis, osilasi ayunan torsi, dan sebagainya.
2.2 Contoh Gerak Harmonik Beberapa Contoh Gerak Harmonik: 1. Gerak harmonik pada bandul: Sebuah bandul adalah massa (m) yang digantungkan pada salah satu ujung tali dengan panjang l dan membuat simpangan dengan sudut kecil. Gaya yang menyebabkan bandul ke posisi kesetimbangan dinamakan gaya pemulih yaitu dan panjang busur adalah Kesetimbangan gayanya. Bila amplitudo getaran tidak kecil namun tidak harmonik sederhana sehingga periode mengalami ketergantungan pada amplitudo dan dinyatakan dalam amplitudo sudut. 2. Gerak harmonik pada pegas. Sistem pegas adalah sebuah pegas dengan konstanta pegas (k) dan diberi massa pada ujungnya dan diberi simpangan sehingga membentuk gerak harmonik. Gaya yang berpengaruh pada sistem pegas adalah gaya Hooke. 3. Gerak harmonik terendam : Secara umum gerak osilasi sebenarnya teredam. Energi mekanik terdisipasi (berkurang) karena adanya gaya gesek. Maka jika dibiarkan, osilasi akan berhenti, yang artinya GHS-nya teredam. Gaya gesekan biasanya dinyatakan sebagai arah berlawanan dan b adalah konstanta kon stanta menyatakan men yatakan besarnya besarn ya redaman. dimana = amplitudo dan = frekuensi angular pada GHS teredam. 2.3 Mengukur Gerak Harmonik Sederhana Benda dikatakan bergerak atau bergetar harmonis jika benda tersebut berayun melalui titik kesetimbangan dan kembali lagi keposisi awal.Gerak Harmonik Sederhana adalah gerak bolak balik benda melalui titik keseimbangan tertentu dengan beberapa getaran benda dalam setiap sekon selalu konstan.
Benda mulai bergerak dari titik A lalu ke titik B, titik C dan kembali lagi ke B dan A. Urutannya adalah A-B-C-B-A Benda yang bergerak harmonis sederhana pada ayunan sederhana memiliki periode alias waktu yang dibutuhkan benda untuk melakukan satu getaran secara lengkap. Benda melakukan getaran secara lengkap apabila benda mulai bergerak dari titik di mana benda tersebut dilepaskan dan kembali lagi ke titik tersebut. Gerak harmonis sederhana yang banyak dijumpai dalam kehidupan sehari-hari adalah getaran benda pada pegas dan getaran pada ayunan sederhana. Periode ( T ) adalah waktu yang diperlukan untuk melakukan satu kali gerak bolak-balik. Benda melakukan getaran secara lengkap apabila benda mulai bergerak dari titik di mana benda tersebut dilepaskan dan kembali lagi ke titik tersebut. = atau T = = Frekuensi getaran adalah jumlah getaran yang dilakukan oleh sistem dalam satu detik, diberi simbol f. Satuan frekuensi adalah 1/sekon atau s-1 s-1 atau disebut juga Hertz, Hertz Hertz adalah nama seorang fisikawan. Amplitudo, Pada ayunan sederhana, selain periode dan frekuensi, terdapat juga amplitudo. Amplitudo adalah perpindahan maksimum dari titik kesetimbangan. Hubungan antara Periode d an Frekuensi Getaran, Dari definisi periode dan frekuensi getaran di atas, diperoleh hubungan :
Dengan menggunakan persamaan getaran harmonik :
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Alat dan Bahan Alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah : 1. Bandul atau beban 2.
Tali penggantung 3. Statif 4. Mistar/meteran 5.
Stopwatch 6. Busur derajat 7. Neraca
3.2 Prosedur Percobaan 1. Ukurlah massa benda yang akan diikat pada bandul. 2. Tentukan panjang tali yang digantungkan pada statif. 3. Ikatlah beban pada bandul di ujung tali yang lain. 4. Berilah simpangan kecil pada bandul. 5. Lepaskanlah bandul dari simpangan dan bandul akan berayun bolak-balik. 6. Catatlah waktu yang dibutuhkan bandul untuk berayun sebanyak 5 kali. 7. Ulangilah langkah di atas dengan perlakuan: a. Panjang tali tetap, tetapi massa berubah. b. Massa beban tetap, tetapi panjang tali berubah.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Tabel Hasil Pengamatan 1. Pada Panjang tetap l = 50 cm = 0,5 meter No
Massa (gram)
Waktu (sekon)
g (percepatan gravitasi)
1
50 gram
07.5 detik
0.35 m/s2
2
20 gram
07.7 detik
0.33 m/s2
3
10 gram
07.8detik
0.32 m/s2
2. Pada massa tetap l = 10 gram No
Panjang (cm)
Waktu(sekon)
1
50 cm
07.9 detik
2
40 cm
06 9 detik
3
30 cm
06.6 detik
4.2 Pembahasan Pertanyaan : 1. Jelaskan hasil periode yang diperoleh pada percobaan! Jawaban : Jadi dari hasil praktikum dapat disimpulkan bahwa semakin panjang tali, semakin besar pula nilai (t) atau waktu yang digunakan dan semakin pendek tali, semakin sedikit pula nilai (t) atau waktu yang digunakan. 2. Jelaskan hasil percepatan gravitasi yang diperoleh pada percobaan! Jawaban : Massa 50 gram : Cara 1: 3. Jelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi periode gerak bandul! Jawaban : Panjang tali bandul mempengaruhi periode getaran bandul sederhana. Hubungannya adalah semakin panjang tali bandul b andul maka semakin besar periodenya. Panjang tali bandul berbanding lurus dengan besar periode.
4. Tuliskan kesimpulan dari percobaan ini! Jawaban : Dari percobaan yang telah kami lakukan dapat disimpulkan bahwa periode di pengaruhi oleh panjang tali dan tidak di pengaruhi massa benda. Pada panjang tali yang sama semakin banyak ayunan waktu yang di perlukan juga semakin lama dan percepatan gravitasinya tergantung pada periode dan panjang tali. Gerakan harmonis juga akan membentuk waktu yang tetap dengan gerakan bolak balik karena di lakukan di dalam ruangan gerakan harmonis akan udah untuk diamati selain itu, gerakannya pun akan konstan
BAB V KESIMPULAN
1.
Dari hasil kegiatan praktikum yang dilakukan dapat disempulkan bahwa: Benda dikatakan bergerak atau bergetar harmonis jika benda tersebut berayun melalui titik kesetimbangan dan kembali lagi keposisi awal.Gerak Harmonik Sederhana adalah gerak bolak
2. 3.
balik benda melalui titik keseimbangan tertentu dengan beberapa getaran benda dalam setiap sekon selalu konstan. Semakin panjang tali, semakin besar pula nilai (t) atau waktu yang digunakan dan semakin pendek tali, semakin sedikit pula nilai (t) atau waktu yang digunakan. Periode di pengaruhi oleh panjang tali dan tidak di pengaruhi massa benda. Pada panjang tali yang sama semakin banyak ayunan waktu yang di perlukan juga semakin lama dan percepatan gravitasinya tergantung pada periode dan panjang tali. Gerakan harmonis juga akan membentuk waktu yang tetap dengan gerakan bolak balik karena di lakukan di dalam ruangan gerakan harmonis akan udah untuk diamati, selain itu gerakannya pun akan konstan. konstan. Diposkan oleh Dea Chrestella di 22.39 Kirimkan Ini lewat EmailBlogThis!Berbagi EmailBlogThis!Berbagi ke TwitterBerbagi ke Facebook
KATA PENGANTAR Puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena, berkat rahmat dan karunia-Nya,kami dapat menyelesaikan laporan hasil praktikum yang kami kerjakan yaitu tentang Hukum Hooke yang di harapkan dapat berguna khususnya bagi kami dan umumnya bagi pelajar lain. Penyusunan laporan praktek ini juga telah di sesuaikan dengan karakteristik dan tujuan kami, terutama untuk ilmu yang dihasilkan dari melakukan praktek praktek tersebut. Hal-hal tersebut diatas akan tercapai apabila didukung oleh cara kerja kami yang memiliki kemampuan, keterampilan dan megetahui bagaimana caranya untuk melakukan sebuah praktek dan permanfaatan dari Hukum Hooke Hook e dengan den gan benar. Karena mereka mere ka merupakan sasaran yang akan di capai dan yang berhadapan langsung dengan kami. Akhirkata kami mohon maaf sebesar-besarnya bila ada kesalahan dalam penyusunan laporan hasil praktek ini.Kami harapkan adanya kritik dan saran yang khususnya disampaikan oleh Bapak/ibu Guru dan umumnya bagi yang membaca. Mungkin hanya ini saja yang dapat kami hantarkan semoga laporan ini berguna bagi siapa saja yang membacanya. 13, Oktober 2012
Kelompok III Kelompok III
DAFTAR ISI 1. 2. 3. 4. 5.
Kata Pengantar..........................................................................................1 Daftar isi ...................................................................................................2 Tema .........................................................................................................3 Judul Praktikum ........................................................................................3 Tanggal Praktikum.....................................................................................3 Tujuan ........................................................................................................3 Landasan Teori...........................................................................................3
5.1.Tegangan ..............................................................................................4 5.2.Regangan ..............................................................................................5 5.3.Modulus Elastis ....................................................................................5 5.4.Hukum Hooke untuk benda non pegas..................................................5-6 6. Alat dan Bahan ........... ............. ............. ............. ............. .............. ............. . 6 7. Prosedur Kerja..............................................................................................7-9 8. Hasil Pengamatan Kerja ..............................................................................10 8.1.Tabel Pengamatan .................................................................................10-11 8.2.Grafik Pengamatan ................................................................................10 9. Analisis Data .......... ............... ............. ............. ........... .............. ............. ......12-1 3 10. Pembahasan .................................................................................................14-15 11. Kesimpulan .................................................................................................. 16 Daftar Pustaka .............................................................................................. 17
1. TEMA Gerak Harmonik Sederhana
2. JUDUL PRAKTIKUM Hukum Hooke
3. TANGGAL & TEMPAT PRAKTIKUM LAB. FISIKA SMAN 5 MATARAM : Rabu, 6 November 2013 Jam Ke 1-2
4. TUJUAN
1. 2.
1. 2. 3.
Pada Bandul : menunjukan pengaruh massa, panjang, dan simpangan pada ayunan sederhana terhadap periode getarannya menentukan besar percepatan gravitasi di lab fisika SMAN 5 MATARAM Pada Pegas : Menentukan hubungan antara berat beban dengan pertambahan p anjang pegas Menentukan tetapan gaya sebuah pegas Menemukan hukum hooke
5. LANDASAN TEORI Gerak Harmonik Sederhana merupakan gerak untuk mengetahui suatu elastisitas bendadengan menggunakan bandul. Gerak harmonik sederhana dengan bandul dapat diperlihatkan dengan melakukan ayunan bandul atau gerak elastisitas bandul dengan pegas. Robert Hooke pada tahun 1676, mengusulkan suatu hukum fisika menyangkut pertambahan panjang sebuah benda elastik yang dikenai oleh suatu gaya. Menurut Hooke, pertambahan pertambahan panjang berbanding lurus dengan gaya yang diberikan pada benda.Secara Secara matematis, hukum Hooke ini dapat ditulis sebagai F=-k x ”jika gaya tarik tidak melampaui batas elastis pegas,pertambahan panjang pegas berbanding lurus (sebanding) dengan gaya tariknya”. Pernyataan ini dikemukakan oleh Robert Hooke, oleh karena itu, pernyataan di atas dikenal sebagai Hukum Hooke.Untuk menyelidiki berlakunya hukum hooke, kita bisa melakukan percobaan pada pegas. Selisih panjang pegas ketika diberi gaya tarik dengan panjang awalnya disebut pertambahan disebut pertambahan panjang( l). l). Seperti kita menyelidiki sifat elastisitas bahan, kita juga mengukur pertambahan panjang pegas dan besarnya gaya yang diberikan.Dalam hal ini,gaya yang diberikan sama dengan berat benda = massa x percepatan gravitasi.
Pegas ada disusun tunggal, ada juga yang disusun seri ataupun paralel. Untuk pegas yang disusun seri, pertambahan panjang total sama dengan jumlah masing-masing pertambahan panjang pegas sehingga pertambahan total x adalah: x = x1 + x2 Sedangkan untuk pegas yang disusun paralel ,pertambahan panjang masing-masing pegas sama (kita misalkan kedua pegas identik),yaitu x1 = x2 = x. Dengan demikian: K p= k 1 + k 2 2 Perlu selalu di ingat bahwa hukum hooke hanya berlaku untuk daerah elastik, tidak berlaku untuk daerah plastik maupun benda-benda plastik. Menurut Hooke, regangan sebanding dengan tegangannya, dimana yang dimaksud dengan regangan adalah persentase perubahan dimensi. Tegangan adalah gaya yang menegangkan per satuan luas penampang yang dikenainya. Sebelum diregangkan dengan gaya F,energi potensial sebuah pegas adalah nol,setelah diregangkan energi potensial nya berubah menjadi: E= kx2 4.1.Tegangan Tegangan didefinisikan sebagai hasil bagi antara gaya tarik F yang dialami kawat dengan luas penampang (A) Tegangan= atau σ = Tegangan adalah besaran skalar dan memiliki satuan Nm-2 atau Pascal (Pa).Berdasarkan arah gaya dan pertambahan panjangnya (perubahan bentuk),tegangan dibedakan menjadi 3 macam,yaitu tegangan rentang,tegangan mampat,dan tegangan geser. 4.2.Regangan Regangan didefinisikan sebagai hasil bagi antara pertambahan panjang ΔL dengan panjang awalnya L. Regangan= atau e = Karena L sama-sama merupakan dimensi panjang, maka regangan tidak mempunyai satuan (regangan tidak mempunyai dimensi).Regangan dimensi).Regangan merupakan ukuran perubahan bentuk benda dan merupakan tanggapan yang diberikan oleh benda terhadap tegangan yang diberikan. Jika hubungan antara tegangan dan regangan dirumuskan secara matematis, maka akan diperoleh persamaan berikut : Ini adalah persamaan matematis dari Modulus Elastis (E) atau modulus Young (Y). Jadi, modulus elastis sebanding dengan Tegangandan Tegangandan berbanding terbalik Regangan. terbalik Regangan. Kita kenal 3 macam regangan yaitu regangan panjang,regangan volume,dan regangan sudut. a. regangan panjang Dengan panjang semula sewaktu tiada regangan, l,dan penambahan l,dan penambahan panjang Δl akibat regangan,regangannya diberikan oleh ,sedangkan jika luas penampang A dan gaya tegangan yang meregangkan adalah W,maka tegangannya adalah W/A.Berdasarkan hukum hooke ditulis; Y() = b.regangan volume Menurut hukum hooke,kita dapat menulis: B() = p Dengan B adalah yang disebut dengan modulus ketegaran yang besarnya kurang lebih 1/3 modulus young.Berbeda dengan modulus young yang dapat diukur langsung dengan mengukur
penambahan panjangnya,Δl,dan gaya tegangan tegangan W serta luas penampang A,modulus ketegaran B hampir tidak dapat diukur secara langsung karena sukarnya mengukur pengerutan volumnya,ΔV. c.regangan sudut Yang dimaksud dengan regangan sudut atau regangan luncuran sesudut adalah deformasi,yaitu perubahan bentuk yang berkaitan dengan sudut luncuran.. 4.3.Modulus Elastik Ketika sebuah gaya diberikan pada sebuah benda,maka ada kemungkinan bentuk sebuah benda berubah.Secara umum,reaksi benda terhadap gaya yang diberikan dicirikan oleh suatu besaran yang disebut modulus elastik. Untuk tegangan rentang,besar modulus elastik Y dinyatakan denganY = atau = Y Biasanya,modulus elastik untuk tegangan dan regangan ini disebut modulus young. Dengan demikian,modulus Young merupakan ukuran ketahanan suatu zat terhadap perubahan panjangnya ketika suatu gaya (beberapa gaya)diberikan pada benda. Hukum Hooke untuk benda non pegas Hukum hooke ternyata berlaku juga untuk semua benda padat, tetapi hanya sampai pada batas-batas tertentu. Pada benda bekerja gaya berat (berat = gaya gravitasi yang bekerja pada benda), yang benda), yang besarnya = mg dan arahnya menuju ke bawah(tegak bawah(tegak lurus permukaan bumi). Akibat adanya gaya berat, batang logam tersebut bertambah panjang. Jika besar pertambahan panjang (L) lebih kecil dibandingkan dengan panjang batang logam, hasil eksperimen membuktikan bahwa pertambahan panjang (L) sebanding dengan gaya berat yang bekerja pada benda. Persamaan ini disebut sebagai hukum Hooke. Kita juga bisa menggantikan gaya berat dengan gaya tarik, seandainya pada ujung batang logam tersebut tidak digantungkan beban.Besarnya gaya yang diberikan pada benda memiliki batas-batas tertentu. Jika gaya sangat besar maka regangan benda sangat besar sehingga akhirnya benda patah. Jika sebuah benda diberikan gaya maka hukum Hooke hanya berlaku sepanjang daerah elastis sampai pada titik yang menunjukkan batas hukum hooke. hooke. Jika benda diberikan gaya hingga melewatibatas melewatibatas hukum hooke dan hooke dan mencapai batas elastisitas, maka panjang benda akan kembali seperti semula jika gaya yang diberikan tidak melewati batas elastisitas. elastisitas. tapi hukum Hooke tidak berlaku pada daerah antara batas hukum hooke dan hooke dan batas elastisitas. elastisitas. Jika benda diberikan gaya yang sangat besar hingga melewati batas elastisitas, elastisitas, maka benda tersebut akan memasuki daerah plastis dan plastis dan ketika gaya dihilangkan, panjang benda tidak akan kembali seperti semula, benda tersebut akan berubah bentuk secara tetap. Jika pertambahan panjang benda b enda mencapaititik mencapai titik patah, patah, maka benda tersebut akan patah. Berdasarkan persamaan hukum Hooke di atas, pertambahan panjang (L) suatu (L) suatu benda bergantung pada besarnya gaya yang diberikan (F) dan materi penyusun dan dimensi benda (dinyatakan dalam konstanta k). Benda yang dibentuk oleh materi yang berbeda akan memiliki pertambahan panjang yang berbeda walaupun diberikan gaya yang sama, misalnya tulang dan besi. Demikian juga, walaupun sebuah benda terbuat dari materi yang sama (misalnya besi), tetapi memiliki panjang dan luas penampang yang berbeda maka benda tersebut akan mengalami pertambahan panjang yang berbeda sekalipun diberikan gaya yang sama. Jika kita membandingkan batang yang terbuat dari materi yang sama tetapi memiliki panjang dan luas penampang yang berbeda, ketika diberikan gaya yang sama, besar pertambahan panjang sebanding dengan panjang benda mula-mula dan berbanding terbalik dengan luas penampang. Makin panjang suatu benda, makin besar besar pertambahan panjangnya, sebaliknya semakin tebal benda, semakin kecil pertambahan panjangnya. Persamaan ini
menyatakan hubungan antara pertambahan panjang (delta L) dengan L) dengan gaya (F) dan konstanta (k). Materi penyusun dan dimensi benda dinyatakan dalam konstanta k.Untuk materi penyusun yang sama, besar pertambahan panjang (delta L) sebanding L) sebanding dengan panjang benda mula-mula (Lo ) dan ) dan berbanding terbalik dengan luas penampang(A). penampang(A).Besar Besar E bergantung pada benda (E merupakan sifat benda). Pada benda). Pada persamaan ini tampak bahwa pertambahan panjang (delta L)sebanding L)sebanding dengan hasil kali panjang kali panjang benda mula-mula (Lo) mula-mula (Lo) dan Gaya per Gaya per satuan satuan Luas (F/A). Luas (F/A).
6. ALAT DAN BAHAN PADA PEGAS : Alat dan bahan yang digunakan untuk melakukan percobaan percobaan tersebut, yaitu: 1. Statif(1 set) 2. Pegas Spiral (2 buah) 3. Beban (4 buah) 4. Mistar (1 buah) 5. Dinamometer (1 buah)
PADA BANDUL : 1. Dasar Statif (1) 2.Kaki Statif (1) 3.Batang Statif panjang (1) 4.Batang Statif Pendek (1) 5.Balok pendukung (1) 6.Beban (2) 7.Jepit penahan (1) 8.Stopwatch 9. Benang ( seperlunya)
7. PROSEDUR KERJA PADA PEGAS : 1. Memasang pegas pada rangkaian statif seperti gambar di samping, 2. Setelah pegas di pasang, selanjtnya mengukur panjang pegas mula – mula – mula mula dengan mistar ( Panjang Awal = l0 )dan, Pegas Spiral Langkah ke -1 Langkah ke -2
3. Selanjutnya mengukurberat suatu beban yang akan digunakan dengan neraca pegas atau dinamometer yang sudah disiapkan sebelumnya, 4. Setelah pengukuran, dilanjutkan dengan menggantungkan satu buah beban yang diukur beratnya tadi pada pegas yang sudah di pasan g, 5. Jika beban sudah di gantungkan, maka akan terjadi renggangan pada pegas dan selanjutnya mengkur panjang akhir pegasdengan mistar setelah ditambahkan beban tadi (Panjang Akhir = l)
6. Setelah itu, mencatat hasil pengamatan pada tabel. 7. Langkah selanjutnya selanjutnya yaitu menambahkan satu buah beban dengan berat yang sama dengan berat beban yang pertama dan menggantungkanya pada pegas. 8. Selanjutnya mengukur panjang akhir pada pegas dengan mistar, 9. Langkah berikutnya dengan mengulangi langkah keenam dan ketujuh dengan menambahkan atau menggantungkan beban yang sama pada pegas (beban dengan berat yang sama seperti beban pertama), 10. Memasukan semua hasil pengukuran yang di lakukan dalam percobaan tersebut pada tabel yang telah di sediakan.
PROSEDUR KERJA : PADA BANDUL : 1. 2. 3. 4.
Rakit alat-alat percobaan seperti gambar di bawah ini : Pasang Panjang tali penggantung 40 cm Simpangkan beban sejauh ± 3 cm Lepaskan beban bersamaan dengan stopwatch. Hitung 10 ayunan, dan tepat pada hitungan 10 matikan stopwatch. Catat waktu ayunan tersebut (t) pada tabel di bawah. Dari Da ri sini dapat di peroleh period (waktu untuk 1 ayunan). 5. Ulangi langkah 2 dan 3 dengan penyimpangan ± 5 cm, ± 8 cm , ± 10 cm. 6. Ulangi kegiatan di atas, panjang tali tetap 40 cm, simpangan tetap ± 5 cm dan beban berubahubah 100 gr, 150 gr, dan 200 gr. 7. Ulangi kegiatan di atas, beban tetap tetap 100 cm, simpangan tetap ± 5 cm dan panjang tali berubahubah, 20 cm, 30 cm, 40 cm, dan 50 cm.
8. HASIL PENGAMATAN KERJA Tabel pengamatan No.
Berat Beban F (N)
Panjang Akhir l (cm)
Pertambahan Panjang Δl (cm)
Perbandingan F dengan Δl
1
0,5
13,5
5,0
1: 10
2
1
18
9,5
1: 10
3
1,5
23
14,5
2: 15
4
2
28
19,5
1: 10
Panjang Awal Pegas (l0) = 8,5 cm
HASIL PENGAMATAN : PADA PERCOBAAN BANDUL : Tabel hasil pengamatan
no
Simpangan beban
Panjang tali Waktu 10
T
T2
g (m/s2)
2 3 4 5 6 7 8 9 10
5cm 8cm 10cm
13 13 12.8 50 gr 40 cm 13 5 cm 100 gr 13.2 150 gr 14 5 cm 50 gr 20 cm 9.2 30 cm 11,8 40 cm 13 Rata-rata percepatan percepatan gravitasi gravitasi 9. ANALISIS DATA PERCOBAAN PADA PEGAS : NO
Data 1
Data 2
Data 3
Data 4
50 gr
40 cm
PERTAMBAHAN PANJANG
1.3 1.3 1.28 1.3 1.32 1.4 0.92 1,8 1,3
1,69 1,69 1,6384 1,69 1,742 1,96 0,8464 1,3924 1,69
9,33 9,33 9,6 9,33 9,06 8,045 9,39 8,49 9,33 9,1
Perbandingan F dengan Δl
Pertambahan Panjang : Δl = l – l l0 = 13,5 – 13,5 – 8,5 8,5 = 5,0 cm Δl Δl = 0,05 m
=
Pertambahan Panjang : Δl = l – l l0 = 18 – 18 – 8,5 8,5 = 9,5 cm Δl Δl = 0,095 m
= 1 : 9,5 = 1: 10
Pertambahan Panjang : Δl = l – l l0 = 23 – 23 – 8,5 8,5 = 14,5 cm Δl Δl = 0,145 m Pertambahan Panjang : Δl = l – l l0 = 28 – 28 – 8,5 8,5 = 19,5 cm Δl Δl = 0,195 m
= 1,5 : 14,5 = 2 : 15
0,5 : 5,0 = 1 : 10
K = = 2 : 19,5 = 1 : 10
10. PEMBAHASAN PADA PERCOBAAN PEGAS : Pada percobaan kali ini yaitu percobaan mengenai Hukum Hooke, kami dapat mencari nilai perbandingan antara Berat Beban (F) dengan Pertambahan Panjang (Δl) serta mencari konstanta. Pada data pertama dengan nilai F adalah 0,5 N dan ∆l adalah 0,05 m, maka konstanta
yang didapat adalah dengan perbandingan F : Δl adalah 1 : 10. Pada data kedua dengan nilai F adalah 1 N dan ∆l adalah 0, 095 m, maka konstanta yang didapat adalah10,52 dengan perbandingan F : Δl adalah 1 : 10. Pada data ketiga yakni dengan nilai F adalah 1,5 N dan ∆l adalah 0,145 m, maka konstanta yang didapat adalah 10,34 dengan perbandingan F : Δl adalah 2 : 15. Pada data keempat yakni dengan nilai F adalah 2 N dan ∆l adalah 0,195 m, maka konstanta yang didapat adalah 10,25 dengan perbandingan F : Δl adalah 1 : 10. Rata- rata konstanta adalah xK = =
=
10,2775 Jadi, rata – rata – rata rata konstanta yang di dapat dari percobaan tersebut adalah 10,2775 . Berdasarkan pada percobaan dengan mencari nilai konstanta diketahui bahwa semakin besar nilai F dan ∆l. Maka konstanta konstanta yang didapat semakin kecil dengan nilai konstanta yang tidak jauh berbeda.
11. KESIMPULAN PADA PERCOBAAN PEGAS : Dari table hasil pengamatan diperoleh bahwa apabila gaya dibagi oleh pertambahan panjang menghasilkan angka an gka yang tetap selama gaya tidak melampaui batas elastisitasnya. Maka dari itu dipercobaan kali ini mengenai Hukum Hooke bahwa gaya jika dibagi dengan pertambahan panjang akan menghasilkan hasil yang tetap, sehingga grafiknya lurus miring dengan arah ke atas.Artinya, “Berat beban berbanding lurus dengan pertambahan panjang”.
KESIMPULAN : PADA PERCOBAAN BANDUL :
Periode pada gerak harmonik sederhana khususnya pada bandul matematis tidak dipengaruhi oleh besarnya massa benda, tetapi hanya dipengaruhi oleh besarnya panjang tali dan percepatan gravitasinya. Percepatan gravitasi berbanding lurus dengan panjang tali dan berbanding terbalik dengan periodenya. Percepatan gravitasi pada suatu tempat dapat diukur dengan melakukan percobaan gerak harmonik pada bandul dengan pertama-tama mendata panjang tali dan periodenya.
12.
DAFTAR PUSTAKA
Badan Standar Nasional Pendidikan. 2006. Kurikulum 2006 KTSP: Mata Pelajaran Fisika untuk Sekolah Menengah Atas dan Madrasah Aliyah. Jakarta: Departemen Pendidikan Nasional. Kanginan, Marten.2010. Physics For Senior Hight School 1A. Jakarta: Erlangga. Kanginan, Marten.2010. Physics For Senior Hight School 3A. Jakarta: Erlangga. Kanginan, Marten. 1996. Fisika SMA. Jakarta: Erlangga
LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA PERCOBAAN BANDUL SEDERHANA I.
Tujuan Praktikum Untuk menentukan harga percepatan gravitasi bumi (g) secara eksperimen
II. Dasar Teori Gravitasi adalah gaya tarik-menarik yang terjadi antara semua partikel yang mempunyai massa di alam semesta. semesta. Hukum gravitasi universal Newton dirumuskan sebagai berikut: Setiap massa menarik massa titik lainnya dengan gaya segaris dengan garis yang menghubungkan kedua titik. Besar gaya tersebut berbanding lurus dengan perkalian kedua massa tersebut dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak kuadrat jarak antara kedua massa titik tersebut.
F adalah besar dari gaya gravitasi antara kedua massa titik tersebut G adalah konstanta gravitasi m1 adalah besar massa titik pertama m2 adalah besar massa titik kedua r adalah jarak antara kedua massa titik, dan g adalah percepatan gravitasi Dalam sistem Internasional, F diukur dalam Newton (N), m 1 dan m2 dalam kilogram (kg), r dalam meter (m), dan konstanta G kira-kira sama dengan 6,67 10-11 N m2 kg-2 Dari persamaan ini dapat diturunkan persamaan untuk menghitung Berat. Berat . Berat suatu benda adalah hasil kali massa benda tersebut dengan percepatan gravitasi bumi . Persamaan tersebut dapat dituliskan sebagai berikut: W = mg. W adalah gaya berat benda tersebut, m adalah massa dan g adalah percepatan gravitasi. Percepatan gravitasi ini berbeda-beda dari satu tempat ke tempat lain. GERAK HARMONIS SEDERHANA Ketika beban digantungkan pada ayunan dan tidak diberikan gaya maka benda akan diam di titik kesetimbangan B. Jika beban ditarik ke titik A dan dilepaskan, maka beban akan bergerak ke B, C, lalu kembali lagi l agi ke A. Gerakan Gera kan beban akan terjadi te rjadi berulang secara periodik, dengan kata lain beban pada ayunan di atas melakukan gerak harmonik sederhana.
(C) Pada contoh di atas, benda mulai bergerak dari titik A lalu ke titik B, titik C dan kembali lagi ke B dan A. Urutannya adalah A-B-C-B-A. Seandainya benda dilepaskan dari titik C maka urutan gerakannya adalah C-B-A-B-C.
Periode
Benda yang bergerak harmonis sederhana pada ayunan sederhana memiliki periode. periode . Periode ayunan (T) adalah waktu yang diperlukan benda untuk melakukan satu getaran. Benda dikatakan melakukan satu getaran jika benda bergerak dari titik di mana benda tersebut mulai bergerak dan kembali lagi ke titik tersebut. Satuan periode adalah sekon atau detik.
A mplitudo Amplitudo adalah pengukura pengukuran n scalar yang non non negative negative dari besar besar osilasi osilasi suatu gelombang. Amplitudo juga dapat didefinisikan sebagai jarak terjatuh dari garis kesetimbangan dalam gelombang sinusoide yang kita pelajari pada mata pelajaran fisika dan matematika. Pada bandul matematis, periode dan frekuensi sudut pada bandul sederhana tidak tergantung pada massa bandul, tetapi bergantung pada penjang tali dan percepatan gravitasi setempat. Pada kondisi seprti itu, untuk mencari percepatan gravitasi kita menggunakan rumus:: T = 2π , atau g = (2π)2.l/T2 g T adalah periode l adalah panjang tali g adalah percepatan gaya gravitasi III. Alat dan Bahan Alat – alat yang diperlukan antara lain : 1. Beban 50 gram dan 100 gram 2. Benang 120 cm 3. Mistar panjang 4. Paku dan palu 5. Stopwatch, dll
IV. Cara Kerja 1. Mengikat beban pada tali yang tersedia sepanjang 120 cm. 2. Menggantungkan tali sepanjang 120 cm tersebut pada statip. 3. Mengayunkan beban dengan simpangan 10 cm. 4. Mengulangi langkah 3 sampai 5 kali. 5. Menentukan waktu untuk 10 getaran. 6. Mencatat dan masukkan ke dalam tabel data, pada lembar data yang telah tersedia. 7. Mengulang langkah 1 – 5 untuk massa beban 50 ge atau yang lain. 8. Mengulang 1 – 5 untuk panjang tali yang berlainan sesuai tabel pengamatan.
V. Hasil Pengamatan
No.
Panjang Tali (cm)
1.
120
2.
110
3.
100
4.
90
5.
80
Percobaan
Waktu untuk 10 ayunan (detik)
Periode (T)
T2
1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5
21,87 21,79 21,75 21,84 21,89 20,87 20,90 20,84 20,93 21,02 19,88 20,05 19,98 20,01 19,96 18,94 18,90 18,91 19,01 18,97 17,86 17,90 17,87 17,95 17,79
2,187 2,179 2,175 2,184 2,189 2,087 2,090 2,084 2,093 2,102 1,988 2,005 1,998 2,004 1,996 1,894 1,890 1,891 1,901 1,897 1,786 1,790 1,787 1,795 1,779
4,78 4,74 4,73 4,77 4,79 4,35 4,37 4,34 4,38 4,42 3,95 4,02 3,99 4,01 3,98 3,58 3,57 3,57 3,61 3,59 3,18 3,20 3,19 3,2 3,16
g (cms2)
25,1 25,36 25,37 25,16 25,06 25,29 25,17 25,34 25,11 24,89 25,32 24,87 25,06 24,93 25,12 25,14 25,21 25,21 24,93 25,06 25,15 25 25,07 25 25,31
VI. Analisis Data dan Menjawab Pertanyaan Dari percobaan yang dilakukan, diperoleh percepatan gaya gravitasi dengan mengganti panjang tali dengan tiap ukuran tali masing dilakukan 5x percobaan. Dari data yang kami peroleh dan dihitung dengan menggunakan rumus: T = 2π T = 2π , atau g = (2π)2.l/T2 g Dan pada pembahsan dibawah ini, kami menggunakan satu percobaan untuk masingmasing ukuran tali.
989,1 999,2 999,6 991,3 986,9 996,4 991,8 998,4 989,5 980,7 997,5 980,1 987,4 982,2 989,9 990,5 993,3 993,3 982,2 987,7 991,2 985 988,1 985 997,2
1. Panjang tali 120 cm, dengan waktu 21,87 detik. T2 = 4,78 l/T2= 120/4,78 = 25,1 g= (2π)2.l/T = 4π 2. 25,1 = 989,12 cm/s 2 = 9,8912 m/s 2
2. Panjang tali 110 cm, dengan T = 20,87 T2 = 4,35 l/T2 = 110/4,35 = 25,29 25,29 = 996,43 996,43 cm/s2 = 9,9643 m/s 2 g= (2π)2. l/T = 4π 2 . 25,29 3. Panjang tali 100 cm, dengan T = 19.88 s T2 = 3,95 l/T2 = 100/3,95 = 25,32 g = (2π) 2. l/T2 = 4π2 . 25,32 = 997,46 cm/s 2 = 9,9746 m/s 2 4. Panjang tali 90 cm, dengan T = 18,94 s T2 = 3,58 l/T2 = 90/3,58 = 25,14 g = (2π) 2. l/T2 = 4π2. 25,14 = 990,5 cm/s 2 = 9,905 m/s 2
5. Panjang tali 80 cm, dengan T = 17,86 s T2 = 3,18 l/T2 = 80/3,18 = 25,15 g = (2π) 2. l/T2 = 4π2 . 25,15 = 991,19 cm/s 2 = 9,9119 m/s 2 ∑ g = 989,1 + 999,2 + 999,6 + 991,3 + 986,9 + 996,4 + 991,8 + 998,4 + 989,5 + 980,7 + 997,5 + 980,1 + 987,4 + 982,2 + 989,9 + 990,5 + 993,3 + 993,3 + 982,2 + 987,7 + 991,2 + 985 + 988,1 + 985 + 997,2 = 24753,5 m/s 2
Banyaknya percobaan = 25x percobaan rata-rata g = ∑g / banyaknya percobaan = 24753,5 / 25 = 990,14 cm/s 2 = 9,9 m/s2
Hasil percepatan gravitasi yang di peroleh tidak berbeda jauh dari percepatan gravitasi yang sudah diputuskan 9,8-10 m/s² karena setelah di rata-rata hasilnya 10 m/s² yaitu mendekati rumus yang sudah ditentukan. Jadi, gaya gravitasi mempunyai banyak manfaat antara lain : 1. Kita dapat beradadi bumi ini dan tidak melayang layang di angkasa. 2. Makhluk hidup dapat melakukan kegiatan dengan adanya gaya gravitasi tersebut. VII. Kesimpulan dan Saran Kesimpulan Percepatan gravitasi berbanding terbalik dengan periode, dan sebanding dengan panjang tali. Pada percobaan tersebut, didapatkan hasil rata-rata percepatan gravitasi dengan nilai 9,9 m/s 2. Maka itu sesuai dengan teori yang menyatakan bahwa nilai percepatan gravitasi sekitar 9,8m/s 2 – 10m/s2. Saran 1. Senaiknya melakukan percobaan secara berulang-ulang, karena jika hanya melakukan satu kali percobaan, tingkat ketetapan akan berkurang. 2. percobaan harus secara teliti dan cermat dalam mengamati waktu dan menghitung getaran yang terjadi. Karena akan mempengaruhi periode yang dihasilkan. Jika dalam perhitungan periode terjadi kesalahan maka akan berpengaruh pada besarnya percepatan gravitasinya.
