LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR PERCEPATAN GRAVITASI BUMI
Oleh: Bella Neylindasari
(161810201063)
Elvira Ulfa Aziza
(161810201064)
Siti Nafisatul M
(161810201067)
Dwi Marta Ardiyanti
(161810201069)
Asisten
: Abdul Basri
LABORATORIUM FISIKA DASAR JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS JEMBER 2016
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Percepatan gravitasi adalah percepatan yang dialami oleh benda yang jatuh dari ketinggian tertentu menuju permukaan bumi. Berdasarkan percobaan yang dilakukan oleh fisikawan , besar percepatan gravitasi bumi adalah 9.8 m/s2, ini adalah nilai rata-rata nilai percepatan gravitasi dibeberapa tempat yang berbeda bisa saja tidak sama dengan 9.8m/s2 . Percepatan gravitasi bumi mempunyai arah selalu menuju pusat bumi, ini memungkinkan untuk tiap benda atau objek yang ada pada permukaan bumi tertarik oleh bumi menuju pusat bumi. Jika tanpa adanya percepatan gravitasi bumi tiap benda atau objek dipermukaan bumi tidak akan mempunyai berat dan akan selalu melayang. Nilai percepatan gravitasi bumi diukur dengan berbagai metode. Benuk paling sederhana dengan menggunakan bandul matematis, dan menggunakan pegas yang sudah diketahui konstantannya. Dengan melakukan pengukuran dapat ditentukan nilai percepatan gravitasi di suatu tempat, yang umumnya berbeda dengan tempat lain. 1.2 Rumusan Masalah
Rrumusan masalah pada percobaan kali ini sebagai berikut : 1. Bagaimana cara menentukan percepatan gravitasi menggunakan bandul matematis ? 2. Bagaimana cara menentukan percepatan gravitasi menggunakan bandul fisis dengan beban ataupun tidak ? 3. Apa faktor yang mempengaruhi percepatan gravitasi para percobaan ini ?
1.3 Tujuan
Tujuan dalam praktikum kali ini yaitu : 1. Menentukan percepatan gravitasi menggunakan bandul matematis. 2. Menentukan percepatan gravitasi dengan menggunakan bandul fisis dengan beban ataupun tidak. 3. Mengetahui faktor yang mempengaruhi gravitasi bumi pada bandul matematis dan fisis.
1.4 Manfaat
Adanya percepatan gravitasi bumi menarik bulan kepusat bumi, sedangkan gaya gravitasi bulan tetap mempertahankan posisi bulan, sehingga menghasilkan gaya sentrifugal yang membuat bulan berputar pada porosnya dan mengelilingi bumi agar tidak tertarik kepusat gravitasi bumi atau tetap berada pada orbitnya.
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Percepatan objek yang berada dipermukaan laut dikatakan ekuivalen dengan satu gram, yang didefinisikan memiliki nilai 9.8 m/s2. Percepatan ditempat lain sebenarnya dikoreksi dari nilai ini sesuai dengan ketinggiandan pengaruh benda-benda bermassa besar disekitarnya. Umumnya digunakan nilai 9.8 m/s2 untuk memudahkan proses perhitungan matematisnya. Nilai percepatan gravitasi diperoleh dari persamaan umum gaya gravitasi antara dua benda ( objek dan bumi ) yaitu :
= = (Giancoli, 2014) Getaran harmonik sederhana adalah gerakan yang dialami oleh partikel sebagai subjek dari gaya yang proporsional untuk mengganti partikel tetapi berada didepan lembing atau tanda (Walker , 2008) Jika bahan ditarik dari kedudukan setimbang lalu dilepaskan maka benda berada diujung pegas akan bergetar keatas dan kebawah. Gerak seperti ini disebut gerak periodik atau getaran.
=2 Periode dilambangkan denga huruf T dimana periode tersebut didefinisikan sebagai waktu yang diperlukan untuk melakukan sebuah getaran, ayunan atau lamda (λ). Periode ini selalu bernilai positif, satuan dari periode dalam SI adalah sekon atau detik, tetapi terkadang didefinisikan sebagai “detik tiap getaran” (Young , 2008 ).
Ketika titik massa suatu bandul berada pada satu garis lurus dan seimbang maka posisi tersebut dinamakan titik atau posisi kesetimbangan. Ayunan sederhana adalah suatu sistem yang terdiri dari sebuah massa titik yang digantung dengan tali tanpa massa dan tidak dapat mulur. Jika ayunan ditarik kesamping dari titik setimbang dengan sudut simpangan terkecil kemudian dilepas maka bandul akan berayun pada bidang vertikal dibawah pengaruh gravitasi dan getaran yang terjadi adalah gerak harmonik sederhana ( Lesmono , 2012). Sebuah ayunan dengan panjang tali (l) dan beban bermassa (m) dan membuat membuat sudut θ terhadap arah vertik al. al. Satu ayunan adalah satu gerak pulang pergi dengan waktu yang diperlukan , untuk satu ayun ayun disebut periode .
=2 =2 Sehingga didapatkan persamaan gravitasi sebagai berikut :
4 = (Nolan , 1993) Sebuah bandul sederhana, sebuah model yang direalisasikan untuk sebuah sistem yang lebih rumit, terdiri dari sebuah titik bermassa (m) digantungkan oleh seutas tali dititik 0 dan M disimpangkan sehingga membentuk sudut su dut θ terhadap titik setimbang oleh gaya balik (T) yang komponen dari gaya berat pada m, syarat yang perlu bagi gerak harmonil sederhan adalah gaya pengembalian akan sebanding dengan koordinat X dan berlawanan arah ( sears , 1987).
BAB 3 METODOLOGI PERCOBAAN
3.1 Alat dan bahan
Alat dan bahan pada percobaan kali ini sebagai berikut : 1. Bandul matematis, untuk menentukan percepatan gravitasi. 2. Bandul fisis, untuk menentukan percepatan gravitasi. 3. Beban, untuk menyeimbangkan tali pada titik setimbang. set imbang. 4. Stopwatch, untuk mengukur waktu yang diperlukan untuk satu getaran. 5. Busur derajat, untuk mengukur sudut ayunan. 6. Mistar, untuk mengukur panjang tali.
3.2 Desain Percobaan
Desain percobaan pada percobaan kali ini yaitu :
Gambar 3.2.1 : Bandul matematis (Sumber
: Tim Penyusun, 2016)
Gambar 3.2.2 Bandul Fisis (Sumber
: Tim Penyusun, 2016)
Gambar 3.2.3 Bandul fisis dengan beban (Sumber
: Tim Penyusun, 2016)
3.3 Langkah Kerja
Langkah kerja pada percobaan kali ini yaitu : A. Menentukan percepatan gravitasi bumi dengan menggunakan bandul matematis. 1. beban diikat dengan dengan tali dengan panjang panjang 100 cm 2. ujung bandul bandul diatur agar agar tetap berada ditengah 3. bandul diberi simpangan kecil (sudut
<10
, kemudian dilepaskan
4. waktu untuk untuk mendapat lima getaran dicatat 5. diulangi langkah 1-4 sebanyak lima kali.
6. diulangi langkah 1-5 dengan tiga panjang tali yang berbeda. B. Menentukan percepatan gravitasi bumi dengan menggunakan bandul fisis. 1. Dicatat massa batang 2. Diletakkan batang pada suatu kedudukan dan dicari pusat massanya. 3. Diletakkan batang pada titik P, dicatat jarak d yaitu antara titik P dan C. 4. Dicatat pula jarak antara Odan P. 5. Diayunkan batang dengan member simpangan kecil, catat waktu yang dibutuhkan waktu 6 kali getaran. 6. Diulangi langkah 5 seanyak 5 kali. 7. Diulangi langkah 3-6 untuk 5 kali jarak yang berbeda. C. Menentukan percepatan gravitasi dengan menggunakan bandul fisis dengan beban. 1. Dicatat massa silinder pejal dan jari-jarinya. 2. Diletakkan batang pada suatu kedudukan dan dicari pusat massa (m). 3. Digantungkan batang pada titik P, catat jarak d yaitu antara tit ik P dan C. 4. Dicatat pula jarak antara O dan P. 5. Diayunkan dengan diberi simpangan kecil, dicatat waktu yang dibutuhkan untuk 6 kali getaran. 6. Diulangi langkah 6 sebanyak 5 kali. 7. Diulangi langkah 3-7 untuk 5 jarak yang berbeda.
3.4 Metode Analisis.
A. Menentukan nilai (g) menggunakan bandul matematis.
= ∑ − ∆= ∆ = − − ∆= ∆ = 0.68 ∆ ∆ = 100 % ∆ =100% = = 1 log ∆ B. Menentukan momen inersia pada bandul fisis tanpa beban *missal OP = y.
= −+ −+ − ∆= |∆∆| |2 2| ∆∆| − |∆∆| = 100 % ∆ =100% = = 1 log ∆ C. Menentukan percepatan gravitasi dengan menggunakan bandul fisis tanpa beban.
=2 =2 4 33 = 3
∆ 4 33 4 2 0. 6 8 ∆ ( ) 0. 6 8 ∆ 3 3 = 4 23 8 33 3 ( ) 0.68 ∆ 3 ∆ = 100 % ∆ =100% = = 1 log ∆ D. Menentukan momen inersia pada bandul fisisdengan penambahan beban,
= ++ −+ |∆| ∆=+ |∆| ∆| −+ 2| |∆|∆| ∆| |2| |2 2| | ∆| 23 3 |∆∆| || |∆| = 100 % ∆ =100% = = 1 log ∆ E. Menentukan percepatan gravitasi menggunakan bandul fisis dengan penambahan beban.
= +++−+
∆
2 4 ( ) 0.68 ∆ 3 ( ) 0.68 ∆ 4 ∆ ∆ 4 ( 23 ) 0.68 ∆∆ 4 ( ) 0.68 ∆∆ 6 6 66 46 362 0.68 ∆∆ = 4 362 66 0.68 ∆ 6 3 6 2 66 ∆ 3 6 2 66 ∆ ∆ = 100 % ∆ =100% = = 1 log ∆
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil
4.1.1 Menentukan percepatan gravitasi bumi dengan menggunakan bandul matematis.
g±∆g
∆
t
∆
tRata-rata
l
10,2 ± 0,3
0,106
9,46
0,0005
10,3 ± 0,2
0,149
9,20
0,0005
10,5 ± 0,4
0,263
8,97
0,0005
10,9 ± 0,4
0,239
8,68
0,0005
11,6 ± 0,5
0,334
8,36
0,0005
4.1.2 Menentukan percepatan gravitasi bumi dengan bandul fisis tanpa beban. d 0.8
OP 0.2
tRata-rata
T
∆
I
I
θ
g
∆g
7,04
1.17
0.15
0,000029
5
6,31
0.035
0.75 0.25
7,59
1.27
0.13
0,000025 5
4,79
0.189
0.7
0.3
7,92
1.32
0.8
0,000021
3,99
0.207
I
K
AP
(g±∆g)
0.57
99,43
3
6,21 ± 0,035
1
0,86
0,00005
0,00005
0,020
3,95
96,05
2
4,79 ± 0,189
1
0,86
0,00005
0,00005
0,149
5,19
94,81
2
9,99 ± 0,207
1
0,86
0,00005
0,00005
0,205
L
5
∆
M
∆
L
M
∆
t
4.1.3 Menentukan percepatan gravitasi bumu dengan bandul fisis dengan beban. d
OP
0,6
0,05
trata-rata 10,49
T 1,75
I 1,84
∆
θ
I 5
g
∆g
M
13,5
1,21
0,975
0,5
0,15
10,556
1,76
1,52
5
11,5
1,02
0,975
0,4
0,25
10,286
1,71
1,24
5
9,6
0,77
0,975
I
K
AP
(g±∆g)
m
r
l
9
91
2,04
0,86
0,06
1,3
8,9
91,1
2,05
0,86
0,06
1,3
8
92
2,09
0,86
0,02
1,3
4.2 Pembahasan
Berdasarkan hasil percobaan, pada percobaan bandul matematis dilakukan untuk menentukan besarnya percepatan gravitasi pada suatu tempat. Penggunaan panjang tali sangat berpengaruh terhadap waktu yang diperlukan untuk ayunan. Semakin pendek tali, semakin cepat dan waktu yang dibutuhkan semakin sedikit. Begitu juga sebaliknya, semakin panjang tali maka ayunan semakin pelan dan waktu yang dibutuhkan semakin banyak atau lama. Hal ini sesuai dengan
persamaan periode peri ode pada bandul, yaitu T = 2 dimana periode atau waktu ayunan berbanding terbalik dengan panjang tali. Selain itu, ayunan pada bandul akan mengalami gerak rotasi pada beban yang dipengaruhi oleh gravitasi. Bandul sederhana merupakan bandul ideal yang terdiri dari sebuah titik massa, yang digantungkan pada tali ringan yang tidak dapat mulur. Percobaan kedua, menentukan percepatan gravitasi menggunakan bandul fisis tanpa beban menghasilkan hasil pengamatan waktu yang lama. Semakin pendek d maka waktu yang dibutuhkan semakin lama atau banyak. Begitu juga sebaliknya, semakin panjang d maka waktu yang dibutuhkan semakin pendek atau cepat. Hal tersebut disebabkan oleh adanya momen inersia yang bekerja pada batang yang diputar pada jarak OP. OP. Percobaan ketiga yaitu menggunakan bandul fisis dengan beban silinder menghasilkan waktu yang kurang bagus yatu tidak beraturan atau naik turun, hal ini telah dibuktikan pada tabel pengamatan. Percobaan kedua menghasilkan nilai g yang kurang tepat, ini dapat terjadi karena adanya kesalahan saat mengayunkan atau juga penentuan sudutnya yang kurang pas. Tidak hanya percobaan kedua, tetapi percobaan pertama dan ketiga juga menghasilkan nilai g yang kurang sesuai (9,8 m/s2), ada yang tidak mendekati sama sekali ada juga yang melebihi. Hal ini disebabkan oleh beberapa faktor seperti adanya gesekan antara tali dengan udara yang mempengaruhi benda bergerak bolak-balik tidak sama dan adanya kurang ketelitian dalam mengukur dan menghitung.
BAB 5 PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Kesimpulan pada praktikum kali ini yaitu : 1. Percepatan objek yang berada dipermukaan laut diukur ekuivalen dengan satu gram , memiliki nilai 9.8 m/s2. 2. Menentukan nilai percepatan gravitasi dengan bandul dapat dilakukan dengan bandul fisis maupun matematis, yaitu dengan cara menurunkan rumus agar diketahui nilai g. 3. Besaran yang mempengaruhi dari percepatan gravitasi dengan bandul matematis adalah panjang tali dan periode, sedangkan pada bandul fisis yaitu momen inersia batang, massa batang, panjang batang dan periode. Pada bandul fisis dengan adanya beban yang mempengaruhi adalah massa beban , massa batang , panjang batang , periode dan momen inersia. 5.2 Saran
Praktikan diharapkan tidak menyimpangkan bandul lebih dari 10 derajat , karena akan mempengaruhi dari hasilnya. Serta dalam menyimpangkan seharusnya berada pada lintasan bidang dan tidak berupa lintasan melingkar.
DAFTAR PUSTAKA
Giancoli, Douglas C. 2014. 2014 . Fisika Edisi Kelima Jilid 1. 1 . Jakarta: Erlangga. Halliday, Resnick and Walker. 2008. Fundamental 2008. Fundamental of physics. physics. Jakarta: Erlangga. Lesmono. 2012. Jurnal Pembelajaran Fisika. Fisika. Jember: Universitas Jember. Sears dan Zemansky. 1987. Fisika 1987. Fisika UntukUuniversitas. UntukUuniversitas. Jakarta: Bina Cipta. Tim Penyusun, 2016. Penuntun Praktikum Fisika Dasar . Jember: Universitas Jember Young, H.D dan Roger, A. 2002. Fisika 2002. Fisika universitas edisi 10 jilid 1. 1. Jakarta: Erlangga.
