TUGAS PENDAHULUAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR PERCOBAAN 4 DAN 5
“PENENTUAN PERCEPATAN GRAVITASI BUMI DENGAN METODE AYUNAN BANDUL & EKSPERIMEN MELDE”
PERCOBAAN 4 1.
Gambarkan Diagram gaya-gaya yang bekerja pada beban m (Gambar.1, Bandul Sederhana)
2.
Uraikan Bagaimanakah Persamaan yang menyatakan hubungan antara besarnya gaya pemulih F dengan Massa beban m, Panjang Tali L, Dan simpangan X untuk ϴ yang kecil.
3.
Buktikan Persamaan (1) T = 2π√(L/g)
4.
Apakah besarnya Perioda bergantung pada massa benda dan panjang tali yang digunakan? Jelaskan!
5.
Apakah Panjang Tali L dan massa benda m digunakan untuk mempengaruhi besar kecilnya nilai percepatan gravitasi yang diperoleh? Jelaskan!
PERCOBAAN 5 1. Apakah yang dimaksud dengan gelombang ? Berikan Contohnya! 2. Untuk percobaan eksperimen melde termasuk gelombang transversal atau longitudional? Berikan penjelasannya 3. Bagaimana Proses Terjadinya resonansi gelombang menurut eksperimen ekspe rimen melde 4. Bagaimanakah hubungan antara laju rambat gelombangdengan massa per satuan tali 5. Bagaimanakah hubungan antara frekuensi gelombang dengan massa per satuan panjang tali?
5,1. Gelombang adalah suatu getaran yang menjalar dalam suatu medium. Yang dimaksud dengan medium disini ialah sekumpulan benda yang saling berinteraksi dimana gangguan itu menjalar. Gerak gelombang dapat dipandang sebagai perpindahan energi dan momentum dari satu titik didalam ruang ke titik lain tanpa perpindahan materi. Pada gelombang mekanik, seperti gelombang pada tali atau gelombang bunyi di udara, energi dan momentum dipindahkan melalui gangguan dalam medium. Berdasarkan Mediumnya Gelombang dibagi dua, yaitu : a. Gelombang Mekanik Gelombang mekanik adalah gelombang yang dalam proses perambatannya memerlukan medium (zat perantara) . Artinya jika tidak ada medium, maka gelombang tidak akan terjadi. Contohnya adalah Gelombang Bunyi yang zat perantaranya udara, jadi jika tidak ada udara bunyi tidak akan terdengar. b. Gelombang Elektromagnetik Gelombang Elektromagnetik adalah gelombang yang dalam proses perambatannya tidak memerlukan medium (zat perantara). Artinya gelombang ini bisa merambat dalam keadaan bagaimanapun tanpa memerlukan medium. Contohnya adalah gelombang cahaya yang terus ada dan tidak memerlukan zat perantara 5,2 percobaan eksperimen melde adalah termasuk gelombang transversal, penjelasannya yaitu dapat dilihat dari contoh dari percobaan melde yaitu Apabila vibrator dihidupkan maka tali akan bergetar sehingga pada tali akan merambat gelombang transversal. Kemudian vibrator digeser menjauhi atau mendekati katrol secara perlahanlahan sehingga pada tali timbul gelombang stasioner. Setelah terbentuk gelombang stasioner, kita dapat mengukur panjang gelombang yang Terjadi Berdasarkan hasil percobaan diperoleh bahwa kecepatan merambat gelombang transversal pada dawai : *berbanding lurus dengan akar panjang dawai, *berbanding terbalik dengan akar massa dawai, *berbanding lurus dengan akar gaya tegangan dawai, *berbanding terbalik dengan akar massa per satuan panjang dawai, *berbanding terbalik dengan akar massa jenis dawai, *berbanding terbalik dengan akar luas penampang dawai. 5,3 Pada hakekatnya gelombang menjalar adalah suatu penjalaran gangguan, energi atas atau momentum Perambatan gelombang ada yang memerlukan medium, seperti gelombang tali melalui tali dan ada pula yang tidak memerlukan medium, seperti gelombang listrik magnet dapat merambat dalam vakum. Perambatan gelombang dalam medium tidak diikuti oleh perambatan media, tapi partikel-partikel mediumnya akan bergetar. Perumusan matematika suatu gelombang dapat diturunkan dengan peninjauan penjalaran suatu pulsa. Dilihat dari ketentuan pengulangan bentuk, gelombang dibagi atas gelombang periodik dan gelombang non periodik.
Jika dua buah gelombang merambat dalam satu medium, hasilnya adalah jumlah dari simpangan kedua gelombang tersebut. Hasil dari supersosisi ini menimbulkan berbagai fenomena yang menarik, seperti adanya pelayangan, interferensi, difraksi, dan resonansi. Misalkan superposisi dari suatu gelombang datang dengan gelombang pantulnya bisa menghasilkan gelombang yang dikenal sebagai gelombang stasioner atau gelombang berdiri. Jika gelombang datang secara terus menerus maka akan terjadi resonansi. Resonansi pada umumnya terjadi jika gelombang mempunyai frekuensi yang sama dengan atau mendekati frekuensi alamiah, sehingga terjadi amplitudo yang maksimal. Peristiwa resonansi ini banyak dimanfaatkan dalam kehidupan, misalkan saja resonansi gelombang suara pada alat-alat musik. 5,4. Hubungan antara kecepatan gelombang dengan tegangan tali adalah berbanding lurus, semakin besar massa beban yang digantungkan dimana tegangan tali semakin besar, maka akan menghasilkan panjang gelombang yang semakin besar. Hal ini menyebabkan cepat rambat semakin besar pula. 5,5. Hubungan antara frekuensi gelombang dengan panjang gelombang tali (λ ), Semakin besar frekuensi suatu gelombang maka panjang gelombangnya semakin kecil, Massa beban mempengaruhi panjang gelombang dan cepat rambat. Semakin berat beban maka panjang gelombang yang dihasilkan akan semakin besar sehingga cepat rambatnya juga akan semakin besar, Semakin besar frekuensi gelombang yang diberikan maka semakin kecil pula gelombang yang dihasilkan. Sehingga frekuensi gelombang (f) berbanding terbalik
dengan panjang gelombang (λ). Dalam hal ini, disimpulkan dalam rumus v = λ.
4.5 Panjang tali L Dan massa benda m tidak mempengaruhi besar kecilnya nilai percepatan gravitasi yang diperoleh penjelasannya yaitu percepatan gravitasi dipengaruhi oleh Massa planet dan R, (lihat rumus g=GM/R^2) tidak ada L, ada massa tapi bukan massa benda, massa benda mempengaruhi gaya berat (w=m.g) percepatan gravitasi bumi hanya tergantung dari massa planet dan jarak ke pusat planet sesuai dengan persamaan, g = GM/r^2 adapun persamaan bandul matematis, T = 2 pi √(L/g) harga g akan tetap meskipun panjang tali L diubah karena harga perioda T akan mengimbanginya.
4.3 berdasarkan penurunan hukum-hukum newton disebutkan bahwa periode ayunan bandul sederhana dapat di hitung sbb : T = 2π √L/g dimana : T = periode ayunan L = panjang tali g = konstanta percepatan gravitasi bumi " Aplikasi rumus ayunan bandul sederhana : Dari teori diatas kita tahu bahwa T = 2π √L/g , maka T ² = 4π ² L/g g = 4π ² ( L / T ²) ....................(1) g ~ L / T ² ..............................(2) persamaan (2) menunjukkan bahwa g berbanding lurus dengan L dan berbanding terbalik dengan T ², oleh karena itu tugas kita dalam percobaan kali ini adalah mencari kombinasi [L , T] yang berbeda untuk mendapatkan keakuratan yang lebih untuk mencari nilai g. Buat tabel khusus yang menunjukkan kombinasi nilai [L , T] yang berbeda dan dihubunghkan dengan nilai g yang diperoleh. gambaran singkatnya :
[L,T] ==> L / T ² ==> 4π ² ( L / T ²) ==> g
F= m.a= m(-W^2.y) Fy= m.g.y/l m.W^2.y= m.g.y/l W^2=g.1/l W^2=g/l W=√ g/l 2phi/T=√ g/l T=2phi √ l/g
4,4 besarnya Perioda bergantung pada massa benda dan panjang tali yang digunakan Periode berayun menjadi lebih panjang ketika amplitodo θ0 (lebar ayunan) bertambah. Periode dihitung
dengan
.
Periode berayun sebuah bandul ditentukan oleh panjang bandul, kekuatan gravitasi dan amplitudo θ0 (lebar ayunan).[1] periode tidak tergantung kepada massa bandul. Jika amplitudo terbatas oleh ayunan yang kecil, periode T bandul sederhana, waktu yang diperlukan untuk satu siklus lengkap adalah:[2]
dimana L adalah panjang bandul, dan g adalah gaya gravitasi.
4.2
ay=dy/dt =-(4π2)/T2 A sin (2π/T) t,tanpa posisi awal =- (4π2)/T2 A sin
( 2π/T) t+ θ0),dengan posisi awal θ0
Persamaan tersebut dapat pula disederhanakan menjadi ay= (-2π/T)y= - ω y Tanda minus ( - ) menyatakan arah dari percepatan berlawanan dengan arah simpangan, Kedua persamaan diatas (persamaan kecepatan dan percepatan) tidak kita turunkan disini. Energy pada gerak harmonic sederhana terdiri atas energy potensial dan energykinetik. Dengan demikian energi total dari gerak harmonik sederhana merupakan jumlah dari energi potensial dan energy kinetiknya. Ep = 1/2 k y2 dengan k= (4π2 m)/T2 dan y=A sin θ Ek = 1/2 mvy2dengan vy= 2π/T A cos θ ET =Ep+Ek ET = 1/2 k A2
