PENENTUAN PERCEPATAN GRAVITASI BUMI DAN PENENTUAN KONSTANTA PEGAS DENGAN METODE GERAK OSILASI PADA PEGAS A. TUJUAN Tujuan dari praktikum ini adalah : 1. Untuk menentukan percepatan gravitasi bumi dengan metode gerak osilasi pada pegas, 2. Menentukan besarnya nilai konstanta pegas dengan metode gerak osilasi pada pegas, 3. Menyelidiki pengaruh pegas tunggal satu, pegas tunggal dua, pegas tunggal satu dan dua yang disusun seri dan pegas tunggal satu dan dua yang disusun paralelterhadap periode osilasi 4. Menyelidiki pengaruh massa benda terhadap besarnya nilai konstanta pegas
B. KAJIAN TEORI Berdasarkan hokum Hooke, apabila sebuah pegas dikenai sebuah gaya sebesar F maka pegas tersebut akan mengalami pertambahan panjang sebesar ∆x. pertambahan panjang pegas tersebut berbanding lurus dengan gaya yang bekerja pada pegas tersebut. Hal ini dituliskan secara matematis sebagai berikut : F= a∆x, konstanta sebanding adalah K yang dikenal sebagai konstanta pegas sehingga persamaannya menjadi : F = K.∆x
Jika pada pegas digantungkan beban yang bermassa m gram, maka gaya yang bekerja pada pegas merupakan gaya berat yaitu : F = m = m.g. Dengan m adalah massa beban dan g merupakangravitasi bumi. Sehingga jika persamaan di atas disubstitusikan maka persamaannya menjadi : m.g = k.∆x. Jika dengan memvariasikam massa m akan diperoleh perubahan panjang pegas yang berbeda- beda. Sehingga denga membuat grafik hubungan antara m dengan ∆x, maka akan diperoleh garis lurus dengan gradient a = m/g, dengan nilai ini maka, konstanta pegas K dapat ditentukan. (Anonim, 2012 : 19-20). Percepatan suatu benda yang bergerak yang bergerak hanya karena pengaruh gaya gravitasi (jatuh bebas), yang arahnya vertical ke bawah. Di bumi, g = 9,8
(32,2 feet/ ), nilainya sedikit berfariasi dari tempat satu ke tempat yang lain. Di bulan, percepatan jatuh bebas adalah 1,6 m/ . m/
(Federick dan Eugene, 2006:11). Bila pegas terus-menerus kita tarik, maka pada suatu saat bila tarikan kita tarik, maka pada suatu saat bila tarikan kita hilangkan ternyata tidak lagi kembali ke bentuknya semula. Hal ini disebabkan pegas telah kehilangan sifat elastisitasnya. Bahkan bila pegas itu terus-menerus kita tarik, maka pegas tersebut akan putus. Dengan demikian dapatlah dikatakan bahwa : benda elastic mempunyai batas elastisitas, dan bila kita berikan beban dan meleati batas elastisitasnya maka benda tersebut akan patah dan putus.
Tegangan didefinisikan sebagi hasil bagi antra gaya (F) yang bekerja pada benda dibagi dengan luas penampang benda (A). dengan bentuk persamaannya Sebago berikut :
=
………………………………………………………..(1)
Keterangan :
= tegangan (strees) (N/ ) F = gaya tekan / gaya tarik (N) A = luas penampang batang yang ditekan / ditarik (
)
Berdasarkan hokum Hooke, apabila sebuah pegas dikenai gaya sebesar F maka pegas tersebut akan mengalami pertambahan panjang sebesar ∆x. pertambahan panjang pegas tersebut berbanding lurus dengan gaya yang bekerja pada pegas tersebut. Hal ini dapat dituliskan secara matematis sebagi berikut : F =
∆.
Konstanta sebanding adalh k yang dikenal sebagi konstanta pegas sehingga persamaannya menjadi : F = k.∆x
…………………………………………………………..(2)
Jika kita menggantungkan beban pada pegas, lau kita getarkan, maka periodinya dapat diukur sehingga
tetapan pegas dapat ditentukan
dengan
menggunakan persamaan berikut :
√
T=2
………………………………………………………….(3)
(Anonim, 2012 : 21-23)
Periode T adalah selang waktu yang dibutuhakan partikel untuk melakukan gerakan sebanyak satu siklus penuh. Nilai-nilai x dan vdari partikel saat t sama dengan nilai-nilai x dan v saat t + T. Kita dapat menghubungkan periode dengan frekuensi sudut menggunakan fakta bahwa fasenya meningkat 2
radian setiap selang
waktu T :
( +)+∅]− (+∅) = 2
[
Dengan menyederhanakan pernyataan di atas, kita lihat bahwa
=
=2, atau
Kebalikan dari periode disebut frekuensi atau f. periode adalah selang aktu perosilasi, sedangkan frekuensi adalah jumlah osilasi yang terjadi pada partikel persatuam selang waktu :
= = Satuan f adalah siklus per detik atau Hertz (Hz) (Sarway & Jewett 2009 : 292).
C. ALAT DAN BAHAN Adapun alat yang digunakan pada percobaan ini adalah dapat dilihat pada table berikut: No. Nama Alat
Fungsi
1.
Pegas
Sebagai objek pengamatan
2
Stopwatch
Untuk
.
menghitung
waktu
selama
getaran
yang
ditentukan
3.
Satu set statif
Untuk menggantungkan objek pengamatan
4.
Penggaris
Untuk mengukur pada pegas
5.
Alat tulis
Untuk mencatat hasil pengamatan
6.
Beban tambahan
Beban yang digantungkan pada pegas
(50, 75, 100, 125) 7.
Mangkuk plastik
Sebagai tempat beban
D. PROSEDUR KERJA Adapun prosedur kerja pada percobaan menentukan percepatan gravitasi bumi dengan metode gerak osilasi pada pegas, yaitu : 1. Menyediakn semua peralatan dan bahan yang akan digunakan 2. Menyusun alat-alat seperti gambar berikut :
3. Penggantungan pegas pada statif yang telah disediakan
4. Mengukur panjang pegas sebelum diberikan beban (
)
5. Menggantungkan sebuah beban dengan massa 50 gram padapegas. Kemudian mengamati pertambahan panjangnya. 6. Mengukur panjang pegas setelah diberi beban (
).
7. Mengukur pertambahan panjang pegas setelah di beri beban (∆x) 8. Melepaskan beban yang beradadi mangkok plastic sehingga beban tersebut akan berputar bersamaan dengan menekan stopwatch. 9. Menghitung jumlah wwaktu yang diperlukan dengan getaran 20 kali. 10. Melakukan langkah 5-9 untuk masing-masing beban 75 gram, 100 gram, dan 125 gram. Prosedur kerja pada percobaan menentukan konstanta pegas dengan metode gerak osilasi pada pegas, yaitu : 1. Eksperimen Pegas Tunggal I a) Menggantungkan pegas tunggal pada statif yang tersedia b) Menggantungkan beban (m = 50 gram) pada pegas, kemudian melepaskan bersamaan dengan menekan tombol stopwatch. c) Mengukur waktu untuk 20 kali getaran dengan menggunakan stopwatch sebanyak 3 buah, setelah pegas tersebut berhenti berayun, lalu mengamati pertambahan panjangnya (∆x) d) Melakukan langkah b-c untuk beban 75 gram, 200 gram, dan 125 gram.
e) Menentukan waktu rata-rata (t) yang diperlukan untuk 20 kali getaran untuk masing-masing beban. 2. Eksperimen Pegas Tunggal Dua a) Menggantungkan pegas tunggal dua pada statif yang tersedia b) Menggantungkan beban (m = 50 gram) pada pegas, kemudian melepaskan bersamaan dengan menekan tombol stopwatch. c) Mengukur waktu untuk 20 kali getaran dengan menggunakan stopwatch sebanyak 3 buah, setelah pegas tersebut berhenti berayun, lalu mengamati pertambahan panjangnya (∆x) d) Melakukan langkah b-c untuk beban 75 gram, 200 gram, dan 125 gram. e) Menentukan waktu rata-rata (t) yang diperlukan untuk 20 kali getaran untuk masing-masing beban. 3. Eksperimen Pegas Tunggal Satu dan Dua Disusun Secara Seri a) Merangkai pegas tunggal satu dan dua secara seri pada statif yang tersedia b) Menggantungkan beban (m = 50 gram) pada pegas, kemudian melepaskan bersamaan dengan menekan tombol stopwatch. c) Mengukur waktu untuk 20 kali getaran dengan menggunakan stopwatch sebanyak 3 buah, setelah pegas tersebut berhenti berayun, lalu mengamati pertambahan panjangnya (∆x) d) Melakukan langkah c-d untuk beban 75 gram, 200 gram, dan 125 gram.
e) Menentukan waktu rata-rata (t) yang diperlukan untuk 20 kali getaran untuk masing-masing beban.
4. Eksperimen Pegas Tunggal Satu dan Dua Disusun Secara Paralel a) Merangkai pegas tunggal satu dan dua secara seri pada statif yang tersedia b) Menggantungkan beban (m=100 gram) pada pegas, kemudian melepaskan bersamaan dengan menekan tombol stopwatch. c) Mengukur waktu untuk 20 kali getaran dengan menggunakan stopwatch sebanyak 3 buah, setelah pegas tersebut berhenti berayun, lalu mengamati pertambahan panjangnya (∆x) d) Melakukan langkah c-d untuk beban 125 gram, 150 gram, dan 175 gram. e) Menentukan waktu rata-rata (t) yang diperlukan untuk 20 kali getaran untuk masing-masing beban. E. DATA PENGAMATAN Data pengamatan padapenentuan percepatan gravitasi bumi dengan metode gerak osilasi pada pegas, yaitu : No. Berat benda (kg) 1. 2. 3.
10 75 x 10 100 x 10 50 x
Jumlah getaran (N)
Waktu (t)
∆x (m)
20
10,3
3,6 x
20
12,08
10
125 x
10
