I.
Tujuan praktikum
Mencari periode dan frekuensi serta mengukur percepatan gravitasi bumi
menggunakan ayunan bandul
II.
Alat dan bahan
1. Bandul
2. Beban
3. Benang
4. Statif
5. Penggaris
6. Stopwatch
7. Pegas
8. Busur
III.
Landasan teori
Getaran adalah gerakan bolak balik secara beraturan. Satu
getaran adalah gerakan ayunan bandul dari titik awal balik ke titik awal lagi.
Periode adalah waktu yang dibutuhkan umtuk melakukan 1 kali getaran. Frekuensi
adalh banyaknya getaransuatu benda dalam waktu 1 detik.
Pada dasarnya osilasi alias getaran dari pegas yang
digantungkan secara vertikal sama dengan getaran pegas yang diletakan
horisontal. Bedanya, pegas yang digantungkan secara vertikal lebih panjang
karena pengaruh gravitasi yang bekerja pada benda (gravitasi hanya bekerja pada
arah vertikal, tidak pada arah horisontal). Mari kita tinjau lebih jauh getaran
pada pegas yang digantungkan secara vertical.
Pada pegas yang kita letakan horisontal
(mendatar), posisi benda disesuaikan dengan panjang pegas alami. Pegas akan
meregang atau mengerut jika diberikan gaya luar (ditarik atau ditekan). Nah,
pada pegas yang digantungkan vertikal, gravitasi bekerja pada benda bermassa
yang dikaitkan pada ujung pegas. Akibatnya, walaupun tidak ditarik ke bawah,
pegas dengan sendirinya meregang sejauh x0. Pada keadaan ini benda yang
digantungkan pada pegas berada pada posisi setimbang.
Berdasarkan hukum II Newton, benda berada dalam
keadaan setimbang jika gaya total = 0. Gaya yang bekerja pada benda yang
digantung adalah gaya pegas (F0 = -kx0) yang arahnya ke atas dan gaya berat (w
= mg) yang arahnya ke bawah. Total kedua gaya ini sama dengan nol. Mari kita
analisis secara matematis
Kita akan tetap menggunakan lambang x agar anda bisa
membandingkan dengan pegas yang diletakan horisontal. Dirimu dapat menggantikan
x dengan y. Resultan gaya yang bekerja pada titik kesetimbangan = 0. Hal ini
berarti benda diam alias tidak bergerak.
Jika kita meregangkan pegas (menarik pegas
ke bawah) sejauh x, maka pada keadaan ini bekerja gaya pegas yang nilainya
lebih besar dari pada gaya berat, sehingga benda tidak lagi berada pada keadaan
setimbang (perhatikan gambar c di bawah).
Pada titik setimbang, besar gaya total = 0, tetapi laju gerak benda bernilai maksimum (v maks). Pada posisi ini, EK bernilai maksimum, sedangkan EP = 0. EK maksimum karena v maks, sedangkan EP = 0, karena benda berada pada titik setimbang (x = 0).
Karena pada posisi setimbang kecepatan gerak benda
maksimum, maka benda bergerak terus ke atas sejauh -x. Laju gerak benda
perlahan-lahan menurun, sedangkan besar gaya pemulih meningkat dan mencapai
nilai maksimum pada jarak -x. Ketika benda berada pada simpangan sejauh -x, EP
bernilai maksimum sedangkan EK = 0.
Lagi-lagi alasannya klasik Setelah mencapai jarak -x,
gaya pemulih pegas menggerakan benda kembali lagi ke posisi setimbang (lihat
gambar di bawah). Demikian seterusnya. Benda akan bergerak ke bawah dan ke atas
secara periodik. Selama benda bergerak, selalu terjadi perubahan energi antara
EP dan EK. Energi Mekanik bernilai tetap. Pada benda berada pada titik
kesetimbangan (x = 0), EM = EK. Ketika benda berada pada simpangan sejauh -x
atau +x, EM = EP.
Benda bermassa m digantungkan pada ujung pegas, pegas
bertambah panjang. Dalam keadaan seimbang, gaya berat w sama dengan gaya pegas
F, resultan gaya sama dengan nol, beban diam. Bila beban disimpangkan dan
dilepas maka pegas akan bergetar.
Getaran pada pegas memiliki frekuensi alamiah sendiri.
Waktu yang diperlukan oleh benda untuk bergerak dari titik A kembali lagi ke
titik A lagi disebut satu perioda dimana besarnya tergantung pada massa beban
dan konstanta gaya pegas.
AYUNAN BANDUL
Bandul -
Gerak periode merupakan suatu gerak yang berulang pada selang waktu yang tetap.
Contohnya gerak ayunan pada bandul. Dari satu massa yang brgantung pada sutas
tali, kebanyakan gerak tidaklah betul-betul periodik karena pengaruh gaya
gesekan yang membuang energi gerak.
Benda berayun lama akan berhenti bergetar. ini
merupakan periodik teredam. Gerak dengan persamaan berupa fungsi sinus
merupakan gerak harmonik sederhana.
Periode
getaran yaitu T. Waktu yang diperlukan untuk satu getaran frekwensi gerak f.
jumlah getaran dalam satu satuan waktu T = 1/f posisi saat dimana resultan gaya
pada benda sama dengan nol adalah posisi setimbang, kedua benda mencapai titik
nol (setimbang) selalu pada saat yang sama.
§
Getaran adalah gerak
bolak-balik atau gerak periodik disekitar titik tertentu secara periodik.
§
Gerak Periodik adalah
suatu getaran atau gerakan yang dilakukan benda secara bolak-balik melalui
jalan tertentu yang kembali lagi ke tiap kedudukan dan kecepatan setelah selang
waktu tertentu.
§
Simpangan adalah jarak
antara kedudukan benda yang bergetar pada suatu saat sampai kembali pada
kedudukan seimbangnya.
§ Amplitudo adalah simpangan maksimum yang dilakukan pada
peristiwa getaran.
§ Perioda adalah waktu yang diperlukan untuk melakukan
satu kali getaran penuh.
§ Frekuensi adalah banyaknya getaran penuh yang dapat
dilakukan dalam waktu satu detik.
Ayunan sederhana atau disebut bandul
melakukan gerakan bolak balik sepanjang busur AB.
Waktu yang diperlukan oleh benda untuk bergerak dari titik A ke titik A lagi disebut Satu Perioda.
Sedangkan banyaknya getaran atau gerak bolak-balik yang dapat dilakukan dalam waktu satu detik disebut Frekuensi.
Waktu yang diperlukan oleh benda untuk bergerak dari titik A ke titik A lagi disebut Satu Perioda.
Sedangkan banyaknya getaran atau gerak bolak-balik yang dapat dilakukan dalam waktu satu detik disebut Frekuensi.
Frekuensi yang dihasilkan bandul disebut Frekuensi Alamiah.
Frekuensi Alamiah adalah frekuensi yang ditimbulkan dari ayunan tanpa adanya pengaruh luar.
Gb. Gaya pd Ayunan Sederhana
Untuk Mengetahui besarnya gaya yang mempengaruhi gerak ayunan dapat digunakan persamaan berikut ini :
Dimana :
F : Gaya (N)
m : Massa benda (Kg)
g : Percepatan gravitasi (ms-2)
θ : Sudut simpangan (…o)
l : Panjang tali (m)
x : Simpangan getar (m)
Simpangan getar (A)
dapat diketahui besarnya melalui persamaan sebagai berikut :
Dimana :
A :Simpangan getar (Amplitudo) (m)
θ : Sudut deviasi (…o)
l : Panjang tali (m)
θ : Sudut deviasi (…o)
l : Panjang tali (m)
Sedangkan
perioda getaran pada ayunan
sederhana dapat diketahui melalui persamaan sebagai berikut :
Dimana :
T : Perioda getaran (S)
phi : 3,14 ( 22/7)
l : Panjang tali (m)
g : Percepatan gravitasi (ms-2)
l : Panjang tali (m)
g : Percepatan gravitasi (ms-2)
Frekuensi getaran dapat dicari dengan menggunakan persamaan sebagai
berikut :
Dimana :
f : Frekuensi getaran (Hz)
phi : 3,14 (22/7)
g : Percepatan gravitasi (ms-2)
l : Panjang tali (m)
T : Periode getaran (s)
IV.
Prosedur Praktikum
A. Getaran Pegas
1. Pasang beban pada pegas
2. Tarik pegas sejauh 2 cm
3. Lepaskan beban bersamaan
dengan menekan stopwatch
4. Hitung sampai 10 getaran
dan matikan stopwatch
5. Hitung waktu 1 getaran
6. Ulangi langkah ini dengan
beban yang berbeda
7. Masukkan datanya ke tabel
hasil praktikum
B. Ayunan Bandul
1. Ikat beban dengan tali
pada jarak 30 cm
2. Simpangkan ayunan bandul
dengan simpangan sudut <15˚
3. Lepaskan beban bersamaan
dengan menekan stopwatch untuk 10 kali getaran
4. Ulangi percobaan dengan
massa yang berbeda
5. Masukkan datanya ke tabel
hasil praktikum
V.
Tabel hasil pengamatan
A. Getaran pegas
Percobaan ke
|
Massa(kg)
|
Waktu untuk 10 getaran(t)
|
Periode
|
Frekuensi
|
Lo(m)
|
Lt(m)
|
1
|
3x10-2
|
4,8
|
0,48
|
2,0
|
10-3
|
10x10-3
|
2
|
1x10-1
|
6,9
|
0,69
|
1,4
|
55x10-3
|
165x10-3
|
3
|
13x10-2
|
7,5
|
0,75
|
1,3
|
55x10-3
|
200x10-3
|
B. Ayunan bandul
Percobaan ke
|
Panjang tali
|
Waktu untuk 10 getaran
|
Periode
|
Frekuensi
|
Perc
gravitasi
|
1
|
20x10-2
|
9,5
|
0,95
|
1,05
|
89x10-2
 2 |
2
|
18x10-2
|
9
|
0,9
|
1,11
|
88x10-2
2 |
3
|
16x10-2
|
8,9
|
0,89
|
1,12
|
81x10-2
2 |
VI.
Analisis data dan perhitungan
1. Buatlah grafik yang
menghubungkan T2 dengan m
2. Buatlah grafik yang
menghubungkan f2 dengan m
3. Jelaskan makna fisis dari
kedua grafik tersebut
4. Apa hubungan antara
frekuensi ayunan bandul dengan massa benda yang bergetar
5. Apa hubungan antara
frekuensi ayunan bandul dengan panjang ayunan?
6. Tentukan besarnya nilai
percepatan gravitasi dari percobaan bandul
7. Hitunglah percepatan
gravitasi rata-rata
8. Buatlah kesimpulan dari
percobaan ini
Jawaban:
3. Dari grafik yang menghubungkan T2 dengan m, maka grafiknya
menaik. Dari grafik yang menghubungkan f2 dengan hasilnya menurun
4. Massa benda tidak mempengaruhi frekuensi getaran bandul sederhana
5. Panjang tali bandul berpengaruh
pada frekuensi getaran bandul sederhana. Hubungannya adalah semakin panjang
tali bandul maka semakin kecil frekunsinya. Panjag tali bandul berbanding
terbalik dengan frekuensi
6. Percobaan 1 
89×10-2 2 ,Percobaan ke 2 88×10-2 2, Percobaan ke 3 81×10-2 2
89×10-2 2 ,Percobaan ke 2 88×10-2 2, Percobaan ke 3 81×10-2 2
7. Percepatan gravitasi rata-rata 2,04
8. Panjang tali bandul berpengaruh
pada frekuensi getaran bandul sederhana. Hubungannya adalah semakin panjang
tali bandul maka semakin kecil frekunsinya. Panjag tali bandul berbanding
terbalik dengan frekuensi
VII.
KESIMPULAN
Adapun
kesimpulan yang dapat diambil dari hasil praktikum mengenai getaran pegas dan
ayunan bandul ini adalah sebagai berikut :
1. Semakin berat massa beban
yang digantung pada pegas, maka semakin lama waktu yang diperlukan untuk
melakukan getaran
2. Semakin pendek tali bandul, maka semakin
cepat waktu dalam getaran dan percepatan gravitasi semakin kecil
3. Pada getaran pegas
massa benda mempengaruhi periode, jika massa benda semakin besar, maka
frekuensi getaran (banyak getaran tiap sekon) akan semakin kecil atau periode
akan semakin besar, sehingga benda sulit bergetar, konstanta pegasnya akan
semakin besar, karena berdasarkan rumus matematisnya, periode berbanding
terbalik dengan konstanta pegas.
4. Pada ayunan sederhana, panjang tali mempengaruhi besarnya periode,
semakin panjang tali yang digunakan, semakin besar periode bendanya, waktu yang
dibutuhkan mencapai satu getaran semakin panjang, selain itu percepatan
gravitasi juga mempengaruhi besar peridenya, jika gravitasi semakin kecil maka
periodenya semakin besar, karena berdasarkan rumus matematisnya, periode
berbanding terbalik dengan gravitasi.
5. Sedangkan massa benda tidak berpengaruh terhadap periode, karena
berdasarkan hasil percobaan diatas, massa yang berbeda dengan panjang tali yang
sama, hanya terdapat sedikit perbedaan waktu sehingga sedikit terjadi perbedaan
periode.
VIII.
DAFTAR PUSTAKA
No comments:
Post a Comment