LAPORAN TETAP PRAKTIKUM FISIKA TERAPAN SISTEM OSILASI
DISUSUN OLEH :
1 2 3 4 5 6 7
KELOMPOK
: 01
KELAS
: 1 EGD
ANGGOTA
:
Derryl Tri Jaya Erlangga Pangestu Feraliza Widanti Juriwon Meilani Kharlia Putri Nita Saraswati Seppy Fajriani
: 061340411682 : 061340411685 : 061340411686 : 061340411690 : 061340411694 : 061340411697 : 061340411701
INSTRUKTUR :
POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA TAHUN AJARAN 2013/2014 SISTEM OSILASI PEGAS
SISTEM ISOLASI PEGAS
A. Tujuan 1. Menentukan besar konstanta gaya sistem pegas 2. Menentukan besar percepatan gravitasi bumi dengan sistem pegas (specnya) B. Alat dan Bahan 1. Pegas 3 buah 2. Statip 1 buah 3. Stop watch 1 buah 4. Penggaris ( besi, 1 m) 1 buah 5. Neraca Digital 1 buah 6. Beban gantung 1 set C. Dasar Teori Setiap gerak yang berulang dalam selang waktu yang sama disebut gerak periodik atau gerak harmonik. Jika suatu partikel dalam gerak periodik bergerak bolak-balik melalui lintasan yang sama geraknya disebut gerak osilasi. Jika sebuah sistem fisis berosilasi dibawah pengaruh gaya F = -kx , dimana F adalah gaya-pemulih, k konstanta-gaya dan x simpangan, maka gerak benda ini adalah gerak harmonik sederhana. Salah satu sistem fisis yang mengikuti gerak harmonik sederhana adalah Pegas-Benda. Sistem ini dapat dipergunakan untuk menentukan besar percepatan gravitasi bumi disuatu tempat.
-P e g a s Bila sebuah benda pada salah satu ujungnya dipegang tetap, dan sebuah gaya F dikerjakan pada ujung yang lainnya, maka pada umumnya benda itu akan mengalami perubahan panjang x. Untuk bahan-bahan atau benda-benda tertentu, dan dalam batas tertentu perubahan panjang tersebut besarnya berbanding lurus dengan besar gaya yang menyebabkannya. Secara skalar dinyatakan oleh :
F = k.x ( 2.1) dengan k adalah sebuah konstanta dan gambaran inilah yang dinyatakan dengan hukum Hooke. Harus diperhatikan bahwa hukum Hooke ini tidak berlaku pada semua benda atau bahan dan untuk semua gaya yang bekerja padanya. Bila benda yang diberi gaya tersebut adalah sebuah pegas yang digantung vertikal dengan panjang awalnya xo, maka pegas tersebut akan mengalami penambahan panjang sebesar x yang merupakan selisih panjang pegas setelah diberi gaya terhadap panjang semula, yang dinyatakan dengan : F = k(x1-xo) (2.2) Gaya F di atas disebut gaya pemulih pegas dan untuk keadaan di atas, besarnya adalah F = mg. Bila perubahan panjang pegas dapat diukur dan k dapat dicari dengan cara atau persamaan lain, maka dengan menggantikan harga F pada persamaan (2.2) di atas dengan mg, kita dapat menghitung percepatan gravitasi. Bila beban gantung diberi simpangan dengan amplitudo A yang tidak terlalu besar dan dilepaskan, maka pegas dan beban gantung itu akan bergetar bersama-sama dengan amplitudo dan frekuensi yang sama, sehingga pengamatan terhadap getaran pegas itu dapat diganti dengan pengamatan terhadap getaran beban gantung, dengan hasil yang sama, dan besarnya periode getar dapat dinyatakan dengan :
LANGKAH KERJA Percobaan 1 : menentukan harga konstanata pegas tunggal 1. Pilih salah satu pegas yang telah disediakan, timbang massa pegas (M) perhatikan posisi skala nol neraca sebelum penimbangan dilakukan, usahakan tidak terjadi kesalahan paralak. 2. Gantungkan penggaris bersama pegas pada statip, usahakan pegas tidak bersinggungan dengan penggaris. 3. Ukur dan catat panjang awalnya ketika belum dibebani, usahakan hindari kesalahan paralak. 4. Bebani pegas dengan beban gantung yang telah diketahui massanya (bila perlu anda melakukan pengukuran ulang). Perhatikan beban gantung dalam keadaan bersih, ukur dan catat massa beban gantung dan panjang pegas pada keadaan itu ! 5. Tarik ke bawah atau dorong ke atas beban gantung itu ± 1 cm (sedikit, pelan-pelan) kemudian lepaskan dan amati getarannya. (lihat gambar 2.2 ). 6. Amati getaran pada pegas yang telah diberi beban gantung, bila getarannnya telah harmonik, ukur dan catat waktu yang dibutuhkan untuk 10 kali getaran. 7. Lakukan langkah 4 hingga 6 sebanyak 10 kali dengan massa beban gantung yang berbeda-beda (usahakan massa beban gantung awal 150 gr dan penambahan massa dengan massa beban gantung yang terkecil + 20 gr). Percobaan 2 : Menentukan konstanta pegas gandeng 1. Pilih tiga pegas yang telah disediakan, usahakan ketiga pegas tersebut isotropik. Timbang masing-masing massa pegas (M) perhatikan posisi skala nol neraca sebelum penimbangan dilakukan, usahakan tidak terjadi kesalahan paralak. 2. Gantungkan pegas 1, letakkan beban massa dibawahnya dan ukur perubahan panjang pegas massa yang berbeda–beda (10 data) . 3. Catat dalam tabel ( massa dan panjang pegas) , berdasarkan tabel buatlah grafik hubungan m=f(x) untuk menentukan harga konstata pegas dengan menggunakan nilai g dari hasil percobaan pertama. 4. Ulaingi langkah 2 dan 3 untuk menentukan besar konstanta pegas ke-2 dan ke-3. 5. Gantungkan ketiga pegas tersebut seperti gambar di bawah ini (gambar 2.3).
6. Ulangi langkah 2 dan 3 (usahakan massa beban gantung awal 150 gr dan penambahan massa beban gantung dengan massa beban gantung yang terkecil + 20 gr). 7. Berdasarkan tabel, buatlah grafik m=f(x) untuk menentukan nilai konstanta pegas k1, k2, dan k3. dan konstanta pegas gabungan kg. 8. Apakah hasil kg secara teori sama dengan hasil yang anda dapatkan melalui eksperimen? Berikan penjelasan anda
V. DATA PENGAMATAN Benda I N O
F(GAYA PEGAS)
ΔX
JUMLAH OSILASI
WAKTU
1
1,8 N
0,5 cm
2
0,30 Detik
2
1,8N
0,5 cm
2
0,32 Detik
3
1,8 N
0,5 cm
2
0,34 Detik
Rata -rata
0,5 cm
2
0,32 Detik
N O
F(GAYA PEGAS)
ΔX
JUMLAH OSILASI
WAKTU
1
5N
2,6 cm
20
6,78 Detik
2
5N
2,6 cm
18
6,72 Detik
3
5N
2,6 cm
26
9 Detik
Benda II
Rata -rata
2,6 cm
21,3
7,3 Detik
N O
F(GAYA PEGAS)
ΔX
JUMLAH OSILASI
WAKTU
1
9,2 N
5,2 cm
48
20,3 Detik
2
9,2 N
5,2 cm
48
20,26 Detik
3
9,2 N
5,2 cm
50
22,57 Detik
Rata -rata
5,2 cm
48,6
21,04 Detik
Benda III
VI. PERHITUNGAN
1. Membandingkan F(gaya berat) benda secara teori dan praktek Benda I
F (Praktek)
F (Teori)
= 1,8 N =
M1
.gravitasi
= 0,1 kg . 9,8
m/s 2
= 0,98 N
% Kesalahan
=
=
Praktek−Teori Praktek
1,8−0,98 x 100 1,2
=% Benda II F (Praltek ) = 5,2 N
x 100%
F (Teori)
=
M1
.g
= 0,5 kg . 9,8
m/s 2
= 4,9 N % Kesalahan
Praktek−Teori Praktek
=
=
x 100%
5−4,9 x 100 5,2
= 1,9% Benda III
F (Praktek) = 10,4 M1 F (Teori) = .g = 1 kg . 9,8
m/s
2
= 9,8 % Kesalahan
=
10,4−9,8 x 100 10,4
= 5,7 % 2. Membandingkan nilai kostanta pegas secara praktek dan teori berdasarkan grafik a. Kostanta pegas (Praktek) = 4,6 N/M b. Kostanta pegas (Teori) = 4,4 N/M % Kesalahan
=
=
Praktek−Teori Praktek
x 100%
4,6−4,4 x 100 4,6
= 4,3 % 3. Menghitung frekuensi dan periode dari masing-masing benda a. Benda I
Frekuensi
Jumlah getaran/osilasi Waktu
=
= 2/0,32 = 6,25 Hz Periode =
I F
1 = 6,25 Hz = 0,16 s b. Benda II Frekuensi
=
=
Jumlah getaran/osilasi Waktu
21 7,3
= 2,87 Hz
Periode =
=
I F 1 2,87 Hz
= 0,34 s
c. Benda III Frekuensi
=
Jumlah getaran/osilasi Waktu
48 = 21,04 s = 2,28 Hz
Periode =
=
I F 1 2,28 Hz
= 0,43 sekon
VII. PERTANYAAN 1. Dalam eksperimen ini kita menggunakan model getaran harmonik? Apa yang dimaksud dengan getaran harmonik? Bagaimana caranya secara eksperimen getaran harmonik ini dapat terjadi! 2. Apa yang dimaksud dengan konstanta gaya pegas? Tuliskan satuan dan dimensi konstanta gaya pegas ! 3. Berdasarkan prosedur percobaan 1 dan konsep osilasi harmonik pada pegas, prediksikan grafik T=f(m), berdasarkan grafik ini dapatkah anda menetukan harga konstanta pegas? Bagaimana caranya? Jawaban : 1. Gerak harmonic adalah gerak yg berulang dalam selang waktunya.gerak harmonik dalam pegas dapat terjadi,jika beban yang digantungkan pada pegas diberi simpangan sejauh (x) dan akan tejadi gerakan naik turun yang berulang. Gerakan inilah yang dinamakan gerak harmonik.
2. Konstanta pegas /tetapan pegas menyatakan berapa gaya yang harus diberikan sehingga terjadi perubahan panjang sebesar satu satuan panjang( ∆ x). F = k. ∆ X F K = ∆X N Kg. m/s = M= m
=
Kg S2
Dimensi K = N/M 2 Kg . m/s = m
2 = Kg/ s
−2
=
[ M ] . [ L] . [ T ] [ L]
=
[ M ] . [ T ]−2
VIII. ANALISIS PENGAMATAN
Dalam percobaan kali ini adalah dapat menentukan kostanta pegas. Dalam percobaan ini hanya menggunakan beban dengan berat 0,1 Kg, 0,5 Kg, 1 Kg dan sebuah pegas. Pada percobaan pertama meletakkan beban 0,1 Kg dan gaya yang tertera pada pegas adalah 1,2 N dengaan
∆X
0,6 cm lalu
beban diayunkan kebawah dan jumlah getaran yang didapat adalah 2 kali getaran dengan waktu 0,32 detik. Pada percobaan kedua, melatakkan 0,5 Kg beban pada pegas dan gaya yg tertera pada pada pegas = 5,2 N dengan
∆X
= 2,6 cm
dan beban diayunkan, didapat jumlah getaran sebanyak 21 kali dengan waktu 7,3 detik. Pada percoban ketiga dengan cara yang sama didapat gaya pegasnya 10,4 N,
∆X
= 5,2. Jumlah getaran 40 kali dengan waktu
21,04 detik. Dari hasil perhitungan didapatkan bahwa gaya pegas ke-3 benda (secara praktek) tidak sesuai dengan teori (hasil perhitungan) yang kami lakuakan yaitu ; benda I, adalah 0,98 N. seharunya
F3
F2
5,2 N seharusnya
F1
= 1,2 N, seharusnya F2
nya 4,9 N
F3
F1
= 10,4 N
nya 9,8 N. kesalahan ini dapat kami simpulkan bahwa
pegas yang kami gunakan telah rusak. Dan kostanta pegas yang kami dapat k (praktek) =4,6 N/M dan k(Teori)=4,1 N/M dengan % kesalahan = 4,3 % dan frekuensi benda I,II,III berturut-turut adalah 6,25 Hz,2,87 Hz dan periodenya adalah 0,16 s, 0,34 s dan 0,34 s. Semakin besar beban maka semakin banyak getaran yang dihasilkan dan semakin besar
∆ X , kostanta pegas dan periodenya
tetapi semakin kecil frekuensinya.
IX. Kesimpulan
Gerak harmonic adalah gerak yang berulang pada selang
waktunya. Gaya pegas =gaya berat beban atau F = m.g Gaya pegas berbanding lurus dengan tetapan kostanta pegasnya dan pertambahan panjang ( ∆ X ). Semakin besar
massa benda maka semakin besar
∆X
dan kostanta
pegasnya (K). serta periode (T) nya dan banyak getran /gerak
harmonik yang dihasilkan, tetapi semakin kecil frekuensinya. Dari hasil pengamatan dan perhitungan didapat : a. Kostanta pegas (K) Praktek = 4,6 N/M Kostanta pega(K) Teori = 4,1 N/M % Kesalahan = 4,3 % b. Periode benda 1,2,3 berturut-turut adalah 0,16 sekon,0,34 sekon,0,34 sekon.
F. Daftar Pustaka 1. Halliday & Resnick, 1978, Fisika, Edisi ketiga, jilid 1 (Terjemahan Pantur Silaban
Ph.D), hal 46, Erlangga, Jakarta. 2. M. Nelkon & P. Parker, 1975, Advanced Level Physics , pp 174 - 176, Thrid Edition, Heinemann Educational Books, London.
Gambar Alat
