LAPORAN FISIKA PERCOBAAN PENGUKURAN KONSTANTA PEGAS Disusun untuk memenuhi tugas Laboratorium Fisika. Disusun untuk.
Program Studi Fisika
Oleh : Pia Rohdina
Dewi Tita Juwita
Ninda Novianti
Evina Sucianti
SMAN CIKIJING, 2012-2013 KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan karunia-Nya,
sehingga praktikan bisa menyelesaikan laporan ujian praktikum fisika yang berjudul “MENENTUKAN KONSTANTA PEGAS (PEGAS). Laporan ini disusun sebagai bukti otentik dari ujian praktek fisika tahun ajaran 2012-2013 yang dilaksanakan di laboraturium FISIKA SMA Negeri 1 CIKIJING. Tidak lupa praktikan mengucapkan terimakasih kepada: 1. Dra. Ibu Dewi Susanti Kaniawati selaku guru pembimbing. 4. Orang tua yang selalu memberikan motivasi dan do’a. 5. Teman-teman XI IPA yang membantu praktikan menyelesaikan laporan ini. Praktikan berharap laporan ini dapat bermanfaat bagi pembaca, sehingga mampu mendefinisikan konstanta pegas dan menghitung yang berfariasi bentuk dan ukurannya. Praktikan menyadari karya tulis ini masih banyak kekurangan. Maka dari itu praktikan memohon maaf jika ada kesalahan dalam pembuatan laporan. Oleh karena itu praktikan mengharapkan kritik dan saran dari para pembaca yang sifatnya membangun demi perbaikan pembuatan laporan dimasa mendatang.
Cikijing, 16 Oktober 2012
Penulis
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Dalam kehidupan sehari-hari banyak dijumpai bahan, misalnya karet,kawat tembaga, pegas tembaga, besi, kayu, nilon, sapu lidi, dan plastisin. Diantara bahan-bahan tersebut dapat digolongkan menjadi benda elastis dan tidak elastis.Benda elastis adalah benda yang dapat kembali ke bentuk semula setelah gayayang mengubah bentuk telah dihapuskan. Benda tidak elastis adalah benda yangtidak kembali ke bentuk semula setelah gaya yang mengubah benda dihapuskan.Dari definisi di atas, maka dapat disimpulkan bahwa pegas adalah benda elastis.Pegas diterapkan dalam berbagai bentuk dan dalam banyak konstruksi.Penggunaan pegas adalah agar suatu konstruksi berfungsi dengan baik, bukansuatu hal yang mutlak, melainkan suatu pilihan sehubungan dengan pembuatandan biaya. Sifat pegas yang terpenting ialah kemampuannya menerima kerja lewat perubahan bentuk elastik dan ketika mengendur.
B. Tujuan Penelitian Dari rumusan masalah yang diuraikan diatas, maka tujuan dari penelitian dengan alat peraga sederhana gaya pegas dan konstanta pegas ini adalah : 1. Menambil data yang diperlukan untuk penelitian gaya pegas dan konstanta pegas (hukum Hooke). 2. Mendapatkan hubungan antara gaya berat(F)dengan pertambahan panjang pegas(x). 3. Mengganbarkan grafik antara gaya berat (F) dengan pertambahan panjang pegas (x). 4. Mencari konstanta pegas.
C. Manfaat Penelitian Dari penelitian gaya pegas dan konstanta pegas dengan menggunakan alat peraga sederhana ini diharapkan dapat memberikan manfaat sebagai berikut : 1. Dapat meningkatkan pemahaman terhadap materi gaya pegas. 2. Penguasaan konsep fisika tentang gaya pegas menjadi lebih maksimal dengan metode eksperimen menggunakan alat peraga yang sederhana. 3. Memberi pengetahuan tentang adanya media lain yang dapat digunakan dalam pembelajaran fisika,khususnya pada materi gaya pegas. 4. Meningkatkan kemampuan untuk mengambil data dengan benar. 5. Memberikan waktu lebih banyak untuk dapat melakukan pengamatan dan menganalisis data terhadap fenomena fisika yang terjadi disekitar kita. 6. Sebagai bahan kajian untuk penelitian dengan ruang lingkup yang lebih luas.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA A. Elastisitas Elastisitas dapat didefinisikan sebagai sifat suatu benda atau bahan yang dapat kembali kebentuk semula. Bola yang terbuat dari karet, bila diberi gaya tekan maka bentuknya tidak bulat lagi. Namun jika gaya tersebut dihilalangkan, bentuk bola tersebut juga akan kembali pada bentuk semula. Akan tetapi jika bola yang terbuat dari tanah liat diberi gaya yang sama dan gayanya dihilangkan, maka bentuk bola tersebut tidak dapat kembali pada bentuk semula. Dari kejadian tersebut maka dapat disimpulkan bahwa ada 2 golongan bahan, yaitu bahan elastis dan bahan tidak elastis. Bahan elastis adalah bahan yang dapat kembali pada bentuk semula jika diberi suatu gaya,contohnya adalah karet,baja dan kayu. Sedangkan bahan tidak elastis adalah bahan yang tidak dapat kembali lagi pada bentuk semula jika diberi gaya meski gaya tersebut telah dihilangkan, contohnya adalah tanah liat dan plastisin.
B. Hukum Hooke Jika sebuah pegas ditarik dengan gaya tertentu, maka panjangnya akan berubah. Semakin besar gaya tarik yang bekerja, semakin besar pertambahan panjang pegas tersebut. Ketika gaya tarik dihilangkan, pegas akan kembali ke keadaan semula. Jika beberapa pegas ditarik dengan gaya yang sama, pertambahan panjang setiap pegas akan berbeda. Perbedaan ini disebabkan oleh karakteristik setiap pegas. Karateristik suatu pegas dinyatakan dengan konstanta pegas (k). Hukum Hook menyatakan bahwa jika pada sebuah pegas bekerja sebuah gaya, maka pegas tersebut akan bertambah panjang sebanding dengan besar gaya yang bekerja padanya. Secara matematis, hubungan antara besar gaya yang bekerja dengan pertambahan panjang pegas dapat dituliskan sebagai berikut: F=kx Keterangan : F = gaya yang bekerja (N) k = konstanta pegas (N/m) x = perubahan panjang pegas Pegas ada yang disusun secara tunggal, ada juga yang disusun seri atau 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 masingmasing pegas sama. Yaitu: x1 = x2 = x3. dengan demikian: Kp = k1 + k2
Perlu selalu di ingat bahwa hukum Hook 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 potensialnya berubah menjadi: E = kx2 Jika sebuah benda diberikan gaya maka hukum Hooke hanya berlaku sepanjang daerah elastis sampai pada titik yang menunjukkan batas hukum Hooke. Jika benda diberikan gaya hingga melewati batas hukum Hooke dan mencapai batas elastisitas, maka panjang benda akan kembali seperti semula. Jika gaya yang diberikan tidak melewati batas elastisitas. Tapi hukum Hooke tidak berlaku pada daerah antara batas hukum Hooke dan batas elastisitas. Jika benda diberikan gaya yang sangat besar hingga melewati batas elastisitas, maka benda tersebut akan memasuki daerah plastis dan ketika gaya dihilangkan, panjang benda tidak akan kembali seperti semula, benda tersebut akan berubah bentuk secara tetap. Jika pertambahan panjang benda mencapai titik patah, maka benda tersebut akan patah. Berdasarkan persamaan hukum Hooke di atas, pertambahan panjang (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 pertambahan panjangnya, sebaliknya semakin tebal benda, semakin kecil pertambahan panjangnya.
BAB III METODOLOGI PENELITIAN A.
Waktu dan Tempat Praktikum Adapun waktu dan tempat pelaksanaan kegiatan praktikum ini
adalah : hari / tanggal waktu tempat
: Selasa / 16 Oktober 2012 : Pukul 08.30 s.d. 10.00 WIB : Laboratorium Fisika, SMAN 1 CIKIJING
B. Metode Penelitian Metode yang digunakan dalam penelitian ini yaitu menggunakan metode kuantitatif. Dan teknik pengambilan data dilakukan dengan eksperimen.
C. Alat dan Bahan Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. 2. 3. 4.
Statif Pegas Mistar / Penggaris Beban denga masa yang berbeda-beda
D. Langkah Percobaan Langkah-langkah percobaan yang dilakukan adalah sebagai berikut : 2. Menimbang semua beban dan mencatat massanya. 3. Mengaitkan ujung atas pegas pada statip dan mengukur panjang pegas sebagai panjang mula-mula (Io). 4. Mengaitkan ujung bawah pegas dengan beban yang paling kecil kemudian mengukur panjang pegas sebagai I1 alat percobaan diatas. 5. Mengukur pertambahan panjang sebagai : x = ∆I = l1 – Io. 6. Melepaskan beban.Dan mengganti beban yang berbeda massanya (m2), kemudian mengukur panjang pegas sebagai I2 . 7. Mencatat hasil percobaan dalam tabel percobaan. 8. Menghitung pertambahan panjang pegas (x atau ∆I). 9. Mengulangi langi langkah 1 sampai 6 untuk massa beban yang berbedabeda,sehingga diperoleh data tentang beban dan pertambahan panjang yang berbeda-beda pula.
E. Teknik Analisis Data Penelitian ini menggunakan teknik eksperimen, yaitu pengukuran berulang. Dengan massa yang berbeda-beda (m1, m2,..., m5) sehingga dari data hasil percobaan diperoleh panjang pegas yang berbeda-beda juga (l1(1), l1(2),..., l1(5)). Untuk mencari besarnya gaya yang bekerja pada pegas, maka dapat menggunakan persamaan F = w dan w = m . g. Karena massa bebannya berbeda-beda, sehingga didapat F1, F2,...,F5 yang berbeda pula. Untuk mencari besarnya pertambahan panjang pegas dapat dicari dengan x = ∆l = l1 - lο. Dengan nilai panjang pegas yang berbeda, maka pertambahan panjangnya juga berbeda (x1, x2, ..., x5). Dan dari perhitungan tersebut didapat F1, F2, ..., F5 dan x1, x2, ..., x5, maka dicari hubungan antara gaya (F) terhadap pertambahan panjang pegas (x). Sehingga dapat digambarkan grafiknya. Dari hasil perhitungan (F1, F2,...,F5 dan x1, x2,...,x5) tersesebut juga digunakan untuk nencari konstanta pegas. Yaitu dengan persamaan F = k . x. Dan data konstanta pegas tersebut dianalisis dengan rumus sebagai berikut : ∑k ´ Konstanta rata-rata k = n
√∑ ( k – k´ )
2
Kesalahan mutlak ∆k =
kesalahan relatif =
∆k k´
n . ( n−1 )
x 100%
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN I.
PEGAS BESAR A. Data Hasil Percobaan
N O
1. 2. 3. 4.
Massa / m ( kg ) 0,05 0,1 0,15 0,2
Panjang Awal Pegas / lο ( m ) 0,07 0,07 0,07 0,07
Panjang Akhir Pegas / l1( m ) 0,11 0,16 0,21 0,26
Perubaha n panjang / x (l1-lo) 0,04 0,09 0,14 0.19
Gaya / F (m.g)
Konstant a/k
0,5 1 1,5 2
( Fx )
12,5 11,11 10,7 10,5
Nilai rata-rata Konstanta pegasnya yaitu : ∑k k´ = n =
44,8 4
= 11,2 Kesalahan mutlak konstanta pegasnya yaitu : √∑ (k −k´ )² ∆k = n .(n−1)
√2,4381 = 4( 4 – 1) =0,203175 ´ Jadi konstanta pegas tersebut adalah k = ( k Kesalahan relatif konstanta pegasnya yaitu : ∆k = x 100% k´
=
0,203175 x 100% 11,2
= 1,8140625 %
± ∆k ) = ( 11,2 ± 0,203175)
B. Pembahasan Hasil Analisis Data Dari hasil analisis data percobaan diatas, didapatkan hasil yang berbedabeda tergantung dari besarnya gaya yang diberikan pada pegas tersebut. Yaitu : 1. Panjang awal pegas (lο(1)) adalah 0,07m setelah diberi massa 0,05kg, panjang pegas akhir(l1(1)) menjadi 0,11m sehingga pertambahan pajang pegas(x1) adalah 0,04m. 2. Panjang awal pegas (lο(2)) adalah 0,07m setelah diberi massa 0,1kg, panjang pegas akhir(l1(2)) menjadi 0,16m sehingga pertambahan pajang pegas(x2) adalah 0,09m. 3. Panjang awal pegas (lο(3)) adalah 0,07m setelah diberi massa 0,15kg, panjang pegas akhir(l1(3)) menjadi 0,21m sehingga pertambahan pajang pegas(x3) adalah 0,14m. 4. Panjang awal pegas (lο(4)) adalah 0,07m setelah diberi massa 0,2kg, panjang pegas akhir(l1(4))menjadi 0,26m sehingga pertambahan pajang pegas(x4)adalah 0,19m. Dari data tersebut maka dapat dicari besarnya gaya ( F ) yang diberikan pada pegas dengan menggunakan rumus F = w = m . g dan besarnya konstanta pegas dengan menggunakan persamaan (F=m.g), yaitu : 1. Besar gaya ( F1 ) yang diberikan pegasnya (k1) adalah 12,5 2. Besar gaya ( F2 ) yang diberikan (k2) adalah11,11. 3. Besar gaya ( F3 ) yang diberikan pegasnya (k3) adalah 10,7 4. Besar gaya ( F4 ) yang diberikan (k4) adalah 10,5.
adalah 0,5N,sehingga konstanta adalah 1N,sehingga konstanta pegasnya adalah 1,5N,sehingga konstanta adalah 2N,sehingga konstanta pegasnya
Dari data tersebut,maka dapat dicari hubungan antara besarnya gaya(F) yang diberikan terhadap pertambahan panjang pegas(x),yaitu semakin besar gaya yang diberikan maka pertambahan panjang pegasnya juga akan semakin besar pula. Setelah semua nilai konstanta pegas dijumlahkan, didapatkan nilai rata√∑ (k −k´ )² ´ k rata konstantanya adalah = 11,599. Dan dengan rumus ∆k = n .(n−1) maka besarnya kesalahan mutlak konstantanya adalah 0,203175. Untuk kesalahan relatif ∆k konstantanya dicari dengan persamaan = x 100%, sehinga didapat k´ kesalahan relatifnya sebesar 1,8140625 %
II. PEGAS KECIL A. Data Hasil Percobaan N O
1. 2. 3. 4.
Massa / m ( kg ) 0,05 0,1 0,15 0,2
Panjang Awal Pegas / lο ( m ) 0,07 0,07 0,07 0,07
Panjang Akhir Pegas / l1( m ) 0,09 0,11 0,13 0,15
Perubaha n panjang / x (l1-lo) 0,02 0,04 0,06 0.08
Gaya / F (m.g)
a/k 0,5 1 1,5 2
Nilai rata-rata Konstanta pegasnya yaitu : ∑k k´ = n =
100 4
= 25 Kesalahan mutlak konstanta pegasnya yaitu : √∑ (k −k´ )² ∆k = n .(n−1)
√0
= 4(4 – 1) =0 ´ Jadi konstanta pegas tersebut adalah k = ( k Kesalahan relatif konstanta pegasnya yaitu : ∆k = x 100% k´
Konstant
± ∆k ) = ( 25 ± 0)
25 25 25 25
( Fx )
=
0 25 x 100%
=0%
B. Pembahasan Hasil Analisis Data Dari hasil analisis data percobaan diatas, didapatkan hasil yang berbedabeda tergantung dari besarnya gaya yang diberikan pada pegas tersebut. Yaitu : 1. Panjang awal pegas (lο(1)) adalah 0,07m setelah diberi massa 0,05kg, panjang pegas akhir(l1(1)) menjadi 0,09m sehingga pertambahan pajang pegas(x1) adalah 0,02m. 2. Panjang awal pegas (lο(2)) adalah 0,07m setelah diberi massa 0,1kg, panjang pegas akhir(l1(2)) menjadi 0,11m sehingga pertambahan pajang pegas(x2) adalah 0,04m. 3. Panjang awal pegas (lο(3)) adalah 0,07m setelah diberi massa 0,15kg, panjang pegas akhir(l1(3)) menjadi 0,13m sehingga pertambahan pajang pegas(x3) adalah 0,06m. 4. Panjang awal pegas (lο(4)) adalah 0,07m setelah diberi massa 0,2kg, panjang pegas akhir(l1(4))menjadi 0,15m sehingga pertambahan pajang pegas(x4)adalah 0,08m. Dari data tersebut maka dapat dicari besarnya gaya ( F ) yang diberikan pada pegas dengan menggunakan rumus F = w = m . g dan besarnya konstanta pegas dengan menggunakan persamaan (F=m.g), yaitu : 1. Besar gaya ( F1 ) yang diberikan pegasnya (k1) adalah 25 2. Besar gaya ( F2 ) yang diberikan (k2) adalah25 3. Besar gaya ( F3 ) yang diberikan pegasnya (k3) adalah 25 4. Besar gaya ( F4 ) yang diberikan (k4) adalah 25
adalah 0,5N,sehingga konstanta adalah 1N,sehingga konstanta pegasnya adalah 1,5N,sehingga konstanta adalah 2N,sehingga konstanta pegasnya
Dari data tersebut,maka dapat dicari hubungan antara besarnya gaya(F) yang diberikan terhadap pertambahan panjang pegas(x),yaitu semakin besar gaya yang diberikan maka pertambahan panjang pegasnya juga akan semakin besar pula.
Setelah semua nilai konstanta pegas dijumlahkan, didapatkan nilai rata√∑ (k −k´ )² ´ rata konstantanya adalah k = 25. Dan dengan rumus ∆k = n .(n−1) maka besarnya kesalahan mutlak konstantanya adalah 0. Untuk kesalahan relatif konstantanya ∆k dicari dengan persamaan = x 100%, sehinga didapat kesalahan k´ relatifnya sebesar 0 %
BAB V PENUTUP A.
Kesimpulan Berdasarkan uraian diatas maka dapat disimpulkan bahwa :
N 0.
PEGAS BESAR 1. Dari data percobaan didapat data sebagai berikut. Hasil perhitungan Gaya / F (m.g)
Konstant a/k
( Fx ) 1. 2. 3. 4.
0,5 1 1,5 2
12,5 11,11 10,7 10,5
Dan besar rata-rata konstan pegasnya adalah 11,2.
2. Dalam penelitian gaya pegas dan konstanta pegas terbukti bahwa Hukum Hooke adalah benar. Yaitu hubungan antara gaya yang diberikan pada pegas serbanding dengan pertambahan panjang pegas ( F = k . x ). 3. Alat percobaan sederhana gaya pegas dan konstanta pegas dapat digunakan dengan baik untuk proses pembelajaran fisika. Hal tesebut dibuktikan dengan nilai kesalahan mutlak konstantanya hanya sebesaar 0,203175dan kesalahan relatifnya adalah 1,8140625 % 4. Metode pembelajaran dengan eksperimen merupakan salah satu metode yang tepat digunakan dan perlu dikembangkan dalam pembelajaran konsep fisika dari pada metode konvensional.
PEGAS KECIL 1. Dari data percobaan didapat data sebagai berikut. Hasil perhitungan
N 0.
Gaya / F (m.g)
Konstant a/k
( Fx ) 1. 2. 3. 4.
0,5 1 1,5 2
25 25 25 25
Dan besar rata-rata konstan pegasnya adalah 25. 2. Dalam penelitian gaya pegas dan konstanta pegas terbukti bahwa Hukum Hooke adalah benar. Yaitu hubungan antara gaya yang diberikan pada pegas serbanding dengan pertambahan panjang pegas ( F = k . x ). 3. Alat percobaan sederhana gaya pegas dan konstanta pegas dapat digunakan dengan baik untuk proses pembelajaran fisika. Hal tesebut dibuktikan dengan nilai kesalahan mutlak konstantanya hanya sebesaar 0, dan kesalahan relatifnya adalah 0 % 4. Metode pembelajaran dengan eksperimen merupakan salah satu metode yang tepat digunakan dan perlu dikembangkan dalam pembelajaran konsep fisika dari pada metode konvensional. Dari data tersebut,maka dapat dicari hubungan antara besarnya gaya(F) yang diberikan terhadap pertambahan panjang pegas(x),yaitu semakin besar
gaya yang diberikan maka pertambahan panjang pegasnya juga akan semakin besar pula. Dan dapat digambarkan grafiknya seperti berikut :
B. Saran 1. Untuk meningkatkan pemahaman siswa dalam kegiatan pembelajaran khususnya fisika, salah satu upaya yaitu melalui metode pembelajaran yang tepat dan menyenangkan, salah satu metode tersebut yaitu metode eksperimen. 2. Pada percobaan gaya pegas dan konstanta pegas dengan alat peraga sederhana, ada baiknya mencoba dengan menggunakan massa beban yang lebih bervariasi lagi dan menggunakan beberapa pegas yang berbeda. 3. Dalam pembelajaran fisika pada bab lain, dapat dimungkinkan untuk menggunaan alat peraga sederhana juga.
C. Penutup Dengan mengucapkan Alhamdulillahi rabbil ‘alamin, penulis memanjatkan puji sukur ke hadirat Allah SWT yang telah memberikan petunjuk dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan laporan ini. Penulis dalam penyusunan laporan ini menyelesaikannya dengan kondisi dan substansi sesuai dengan kemampuan dari penulis. Penulisan laporan ini adalah sebagai hasil dari percobaan, pengamatan dan analisis penulis terhadap alat peraga sederhana gaya pegas dan konstanta pegas ( hukum Hooke ) yang telah dibuat. Dengan penuh kesadaran, Penulis menyadari bahwa diperlukan kemampuan dan keterampilan yang lebih untuk menjadi seorang analis. Sehingga diperoleh hasil yang memuaskan. Pada ahirnya penulis menyadari jika tidak ada sesuatu yang sempurna, karena kesempurnaan hanya milik Allah SWT. Dengan hal ini penulis mengharapkan kritik,saran serta masukan dari berbagai pihak sebagai bahan evaluasi laporan ini dan dalam penulisan selanjutnya.
Semoga laporan yang sederhana ini dapat bermanfaat dalam pengembangan ilmu pengetahuan dan sebagai bahan kajian untuk penelitian dengan ruang lingkup yang lebih luas lagi. Amin Ya Rabbal ‘alamin.
DOKUMENTASI
DAFTAR PUSTAKA Foster , Bob. 2005. Fisika SMA Kelas XI . Jakarta : Erlangga Sugiyono. 2007. Memahami Penelitian Kualitatif. Bandung : Alfabeta. (http://www.gurumuda.com/2008/10/hukum-hooke-dan-elastisitas/) (http://www.google.co.id/search? hl=id&q=getaran+pegas&btnG=Telusuri+dengan+Google&meta=&aq=f&oq= ) Sabir.2006.Buku Kerja Fisika Sma . Padang : Esis
