Downloaded 95 times
More Related Content
Similar to 2A_11_Nur Azizah_Laporan Akhir Praktikum_Gerak Harmonis Sederhana pada Pegas
2A_11_Nur Azizah_Laporan Akhir Praktikum_Gerak Harmonis Sederhana pada Pegas
- 1. LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKAUMUM GERAK HARMONIS SEDERHANA PADA PEGAS Tanggal Pengumpulan: Minggu, 8 April 2018 Tanggal Praktikum : Selasa, 3 April 2018 Waktu Praktikum : 13.30-15.15 WIB Nama : Nur Azizah NIM : 11170162000011 Nama Anggota : 1. Siti Anis Nurkhaliza (11170162000018) 2. Fakhira Ainun Nisa (11170162000021) Kelompok :1(Satu) Kelas : Pendidikan Kimia 2A LABORATORIUM FISIKA DASAR PROGRAM STUDI PENDIDIKAN KIMIA JURUSAN PENDIDIKAN ILMU PENGETAHUAN ALAM FAKULTAS ILMU TARBIYAH DAN KEGURUAN UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA 2018
- 2. A. Tujuan 1. Membuktikanberlakunya Hukum Hooke pada percobaan getaran harmonis sederhana 2. Menentukan nilai konstanta suatu pegas 3. Mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi nilai konstanta pegas 4. Mengetahui pengaruh massa beban yang diberikan pada pegas terhadap periode getaran pegas B. Dasar Teori Osilasi terjadi bila sebuah sistem diganggu dari posisi kesetimbangan stabilnya. Karakteristik gerak osilasi yang paling dikenal adalah gerak tersebut bersifat periodik, yaitu berulang-ulang. Satu macam gerak osilasi yang lazim dan sangat penting adalah gerak harmonik sederhana (Tipler, 1991: 425-426). Kita gunakan suatu balok bermassa m yang dikaitkan pada ujung pegas. Saat pegas dalam keadaan tidak ditarik maupun ditekan, balok berada pada posisi yang disebut posisi setimbang dari sistemnya, yang kita tentukan sebagai 𝑥 = 0. Saat balok diletakkan pada posisi x, gaya yang dihasilkan pegas pada balok berbanding lurus dengan posisinya, seperti dinyatakan oleh hukum Hooke: 𝐹𝑠 = −𝑘𝑥 Hukum Hooke menyatakan bahwa: “ Jika sebuah benda diubah bentuknya, maka benda itu akan melawan perubahan bentuk (deformasi) dengan gaya yang sebanding dengan besar defomasi, asalkan deformasi ini tidak terlalu besar.” (Susilo, dkk, 2012: 125).
- 3. Kita menyebutnya dengangaya pemulih karena gayanya mengarah ke posisi setimbang dan karena itu berlawanan dengan perpindahan benda dari kesetimbangan. Misalnya saat balok ditempatkan di ssebelah kanan 𝑥 = 0, posisinya positif dan gaya pemulihnya mengarah ke kiri. Saat balok diletakkan di sebelah kiri 𝑥 = 0, maka posisinya negatif dan gaya pemulihya mengarah ke kanan (Serway dan Jewett, 2014: 688). Tanda minus berarti bahwa gaya pemulih selalu mempunyai arah yang berlawanan dengan perpindahan x (Giancoli, 2014: 369). Hukum Hooke akurat selama pegas tidak ditekan sampai kumparan-kumparannya bersentuhan, atau diregangkan sampai melebihi batas elastisitas. Hukum Hooke berlaku tidak hanya untuk pegas tetapi untuk osilasi benda padat lainnya. Konstanta pembanding k pada persamaan hukum Hooke disebut konstanta pegas untuk pegas tersebut, atau konstanta kekakuan pegas (satuannya = N/m). Untuk meregangkan pegas sejauh x, kita harus memberikan gaya (eksternal) pada ujung pegas yang bebas yang magnitudonya paling tidak sama dengan 𝐹𝑒𝑥𝑡 = +𝑘𝑥 Semakin besar nilai k, semakin besar gaya yang dibutuhkan untuk meregangkan pegas sejauh jarak tertentu. Artinya, semakin kaku pegas, semakin besar konstanta pegas k (Giancoli, 2014: 369-370). Osilasi dari pegas yang tergantung vertikal pada dasarnya sama seperti pegas horizontal. Karena adanya gaya gravitasi, panjang pegas vertikal dalam posisi setimbang akan lebih panjang daripada ketika posisinya horizontal, seperti ditunjukkan pada gambar.
- 4. Pegas berada dalamkeadaan setimbang ketika ∑ 𝐹 = 0 = 𝑚𝑔 − 𝑘𝑥0, sehingga pegas teregang dengan jarak tambahan 𝑥0= 𝑚𝑔/𝑘, agar setimbang. Jika x diukur dari posisi setimbang yang baru ini, persamaan hukum Hooke dapat digunakan langsung dengan nilai k yang sama. Semua sistem yang bergetak di mana gaya pemulih berbanding lurus dengan negative perpindahan dikatakan melakukan gerak harmonic sederhana (GHS- simple harmonic motion/SHM). Sistem ini sering disebut osilator harmonic sederhana (OHS). Kata “harmonic” mengacu kepada gerak yang berbentuk sinusoidal. Gerak ini disebut “sederhana” ketika gerakannya adalah sinusoidal berfrekuensi tunggal. Hal ini hana dapat terjadi jika gesekan atau gaya-gaya yang lain tidak bekerja pada sistem (Giancoli, 2014: 370-371). Berikut ini adalah beberapa istilah yang akan kita gunakan dalam membicarakan segala macam gerak periodic: Amplitudo (amplitude) gerak, ditunjukkan oleh A, merupakan besar perpindahan maksimum dari titik kesetimbangan: yaitu nilai maksimum dari |𝑥|. Harganya selalu pegas. Satuan SI untuk A adalah meter. Getaran lengkap, atau siklus (cycle) merupakan satu perjalanan melingkar lengkap, katakanlah A menuju –A dan kembali ke A. Periode (period), T, merupakan waktu untuk satu siklus. Periode selalu positif. Satuan SI- nya adalah sekon, tetapi sering dinyatakan sebagai “sekon per siklus”. Frekuensi (frequency), f, adalah banyaknya siklus pada suatu satuan waktu. Frekuensi selalu positif. Satuan SI untuk frekuensi ialah hertz (Young dan Freedman, 2002: 390-391) 𝑓 = 1 𝑇 𝑇 = 1 𝑓 (Hubungan antara frekuensi dan periode)
- 5. 𝜔 = 2𝜋𝑓= 2𝜋 𝑇 (Frekuensi sudut) 𝜔 = √ 𝑘 𝑚 (Gerak harmonic sederhana) 𝑓 = 𝜔 2𝜋 = 1 2𝜋 √ 𝑘 𝑚 (Gerak harmonic sederhana) 𝑇 = 1 𝑓 = 2𝜋 𝜔 = 2𝜋√ 𝑚 𝑘 (Gerak harmonic sederhana) (Young dan Freedman, 2002: 390-394). Untuk meregang atau menekan pegas, harus dilakukan usaha. Dengan demikian, energi potensial disimpan pada pegas yang teregang atau tertekan. Energi potensial dinyatakan dengan 𝐸𝑃 = 1 2 𝑘𝑥2 Energi mekanik total E merupakan jumlah energi kinetic dan potensial 𝐸 = 1 2 𝑚𝑣2 + 1 2 𝑘𝑥2 Di mana v adalah kecepatan massa m ketika berjarak x dari posisi setimbang. GHS hanya dapat terjadi selama tidak ada gesekan. Pada saat massa berosilasi bolak-balik, energi terus berubah dari energi potensial ke energi kinetic, dan kembali lagi (Giancoli, 2014: 372). C. Alat dan Bahan No. Alat dan Bahan Jumlah Gambar 1. Statif 1
- 6. 2. Pegas diameterbesar 1 3. Pegas diameter kecil 1 4. Mistar 1 5. Piringan beban 1
- 7. 6. Keping beban1 7. Stopwatch 1 D. Langkah Percobaan a. Percobaan I :Percobaan Hooke No. Langkah Percobaan Gambar 1. Siapkan alat dan bahan
- 8. 2. Ukur panjangawal pegas diameter besar dan catat sebagai 𝑥0 3. Gantungkan pegas diameter besar pada statif 4. Gantungkan piringan beban yaitu sebagai beban bermassa 50 gram pada pegas yang digantungkan pada statif 5. Ukur panjang pegas setelah diberi beban dan catat sebagai 𝑥𝑡 6. Tambahkan keping beban menjadi 100 gram, 150 gram, 200 gram, dan 250 gram
- 9. 7. Ukur kembalipanjang pegas setiap penambahan beban dilakukan dan catat sebagai 𝑥𝑡 pada tabel 1
- 10. 8. Kurangi keping-kepingbeban satu persatu yang telah ditambahkan pada piringan beban hingga tersisa piringan bebannya saja 9. Ukur panjang pegas setiap pengurangan keping beban dilakukan dan catat sebagai 𝑥𝑡 pada tabel 2
- 11. 10. Lakukan percobaanpada pegas diameter kecil dengan langkah yang sama seperti di atas dan catat hasilnya pada tabel 3 dan tabel 4 b. Percobaan II: Percobaan Getaran Selaras No. Langkah Percobaan Gambar 1. Siapkan alat dan bahan 2. Gantungkan sebuah keping beban pada pegas diameter besar
- 12. 3. Setelah mencapaikesetimbangan tarik pegas 2 cm, kemudian lepaskan 4. Catat waktu yang dibutuhkan utuk terjadinya 5 getaran ( 5 gerakan bolak-balik). Dikarenakan stopwatch digital tidak dapat digunakan (rusak) maka praktikan menggunakan stopwatch handphone 5. Tambahkan keping beban sehingga masssa beban bertambah menjadi 100 gram,150 gram,200 gram, dan 250 gram 6. Catat waktu yang dibutuhkan pada setiap penambahan keping beban untuk pegas melakukan 5 getaran dengan menariknya 2 cm
- 13. 7. Lakukan proseduryang sama seperti di atas untuk pegas diameter kecil E. Data Percobaan 1. Percobaan I : a. Pegas Diameter Besar Tabel 1 (Penambahan) Ulangan Massa Total Beban (Kg) Panjang Awal 𝑥0 (m) Panjang Akhir 𝑥𝑡 (m) Simpangan 𝑥𝑡 − 𝑥0 Konstanta (𝑁/𝑚) 1 0,05 0,068 0,076 0,008 62,5 2 0,10 0,068 0,14 0,072 13,89 3 0,15 0,068 0,225 0,157 9,55
- 14. 4 0,20 0,0680,307 0,239 8,37 5 0,25 0,068 0,394 0,326 7,67 Rerata 0,2284 0,1604 20,396 Tabel 2 (Pengurangan) Ulangan Massa Total Beban (Kg) Panjang Awal 𝑥0 (m) Panjang Akhir 𝑥𝑡 (m) Simpangan 𝑥𝑡 − 𝑥0 Konstanta (𝑁/𝑚) 1 0,25 0,068 0,394 0,326 7,67 2 0,20 0,068 0,308 0,24 8,33 3 0,15 0,068 0,225 0,157 9,55 4 0,10 0,068 0,139 0,071 14,08 5 0,05 0,068 0,077 0,009 55,56 Rerata 0,2286 0,1606 19,038 b. Pegas Diameter Kecil Tabel 3 (Penambahan) Ulangan Massa Total Beban (Kg) Panjang Awal 𝑥0 (m) Panjang Akhir 𝑥𝑡 (m) Simpangan 𝑥𝑡 − 𝑥0 Konstanta (𝑁/𝑚) 1 0,05 0,16 0,175 0,015 33,33 2 0,10 0,16 0,199 0,039 25,64 3 0,15 0,16 0,24 0,08 18,75 4 0,20 0,16 0,303 0,143 13,99 5 0,25 0,16 0,368 0,208 12,02 Rerata 0,257 0,097 20,746 Tabel 4 (Pengurangan) Ulangan Massa Total Beban (Kg) Panjang Awal 𝑥0 (m) Panjang Akhir 𝑥𝑡 (m) Simpangan 𝑥𝑡 − 𝑥0 Konstanta (𝑁/𝑚) 1 0,25 0,16 0,368 0,208 12,02 2 0,20 0,16 0,303 0,143 13,99
- 15. 3 0,15 0,160,243 0,083 18,07 4 0,10 0,16 0,199 0,039 25,64 5 0,05 0,16 0,175 0,015 33,33 Rerata 0,2576 0,0976 20,61 2. Percobaan II a. Pegas Diameter Besar Tabel 5 (Getaran Selaras) Ulangan Massa Total (Kg) Waktu 5 Getaran (s) Periode (T) Konstanta (𝑁/𝑚) 1 0,05 1,99 0,398 12,32 2 0,10 3,89 0,778 6,57 3 0,15 5 1 5,92 4 0,20 5,97 1,194 5,55 5 0,25 6,25 1,25 6,31 Rerata 0,924 7,334 b. Pegas Diameter Kecil Tabel 6 (Getaran Selaras) Ulangan Massa Total (Kg) Waktu 5 Getaran (s) Periode (T) Konstanta (𝑁/𝑚) 1 0,05 1,39 0,278 24,65 2 0,10 2,12 0,424 21,91 3 0,15 4,20 0,84 8,46 4 0,20 5,14 1,028 7,44 5 0,25 5,87 1,174 7,14 Rerata 0,7488 13,918
- 16. F. Pengolahan Data PercobaanI Pegas Diameter Besar a. Penambahan Beban o Pengukuran 1 Simpangan 𝑥𝑡 − 𝑥0 = 0,076 𝑚 − 0,068 𝑚 = 0,008 𝑚 Konstanta −𝑘 = 𝐹 ∆𝑥 = 𝑚 × 𝑔 𝑥𝑡 − 𝑥0 = 0,05 𝑘𝑔 × 10 𝑚 𝑠2 0,008 𝑚 = 0,5 𝑁 0,008 𝑚 = 62,5 𝑁/𝑚 o Pengukuran 2 Simpangan 𝑥𝑡 − 𝑥0 = 0,14 𝑚 − 0,068 𝑚 = 0,072 𝑚 Konstanta −𝑘 = 𝐹 ∆𝑥 = 𝑚 × 𝑔 𝑥𝑡 − 𝑥0 = 0,10 𝑘𝑔 × 10 𝑚 𝑠2 0,072 𝑚 = 1 𝑁 0,072 𝑚 = 13,89 𝑁/𝑚 o Pengukuran 3 Simpangan 𝑥𝑡 − 𝑥0 = 0,225 𝑚 − 0,068 𝑚 = 0,157 𝑚 Konstanta −𝑘 = 𝐹 ∆𝑥 = 𝑚 × 𝑔 𝑥𝑡 − 𝑥0 = 0,15 𝑘𝑔 × 10 𝑚 𝑠2 0,157 𝑚 = 1,5 𝑁 0,157 𝑚 = 9,55 𝑁/𝑚 o Pengukuran 4 Simpangan 𝑥𝑡 − 𝑥0 = 0,307 𝑚 − 0,068 𝑚 = 0,239 𝑚 Konstanta −𝑘 = 𝐹 ∆𝑥 = 𝑚 × 𝑔 𝑥𝑡 − 𝑥0 = 0,20 𝑘𝑔 × 10 𝑚 𝑠2 0,239 𝑚 = 2 𝑁 0,239 𝑚 = 8,37 𝑁/𝑚
- 17. o Pengukuran 5 Simpangan 𝑥𝑡− 𝑥0 = 0,394 𝑚 − 0,068 𝑚 = 0,326 𝑚 Konstanta −𝑘 = 𝐹 ∆𝑥 = 𝑚 × 𝑔 𝑥𝑡 − 𝑥0 = 0,25 𝑘𝑔 × 10 𝑚 𝑠2 0,326 𝑚 = 2,5 𝑁 0,326 𝑚 = 7,67 𝑁/𝑚 Rata-rata panjang akhir = 0,076+0,14+0,225+0,307+0,394 5 = 0,2284 𝑚 Rata-rata simpangan = 0,008+0,072+0,157+0,239+0,326 5 = 0,1604 𝑚 Rata-rata konstanta = 62,5+13,89+9,55+8,37+7,67 5 = 20,396 𝑁/𝑚 b. Pengurangan Beban o Pengukuran 1 Simpangan 𝑥𝑡 − 𝑥0 = 0,394 𝑚 − 0,068 𝑚 = 0,326 𝑚 Konstanta −𝑘 = 𝐹 ∆𝑥 = 𝑚 × 𝑔 𝑥𝑡 − 𝑥0 = 0,25 𝑘𝑔 × 10 𝑚 𝑠2 0,326 𝑚 = 2,5 𝑁 0,326 𝑚 = 7,67 𝑁/𝑚 o Pengukuran 2 Simpangan 𝑥𝑡 − 𝑥0 = 0,308 𝑚 − 0,068 𝑚 = 0,24 𝑚 Konstanta −𝑘 = 𝐹 ∆𝑥 = 𝑚 × 𝑔 𝑥𝑡 − 𝑥0 = 0,20 𝑘𝑔 × 10 𝑚 𝑠2 0,24 𝑚 = 2 𝑁 0,24 𝑚 = 8,33 𝑁/𝑚 o Pengukuran 3 Simpangan 𝑥𝑡 − 𝑥0 = 0,225 𝑚 − 0,068 𝑚 = 0,157 𝑚 Konstanta
- 18. −𝑘 = 𝐹 ∆𝑥 = 𝑚 ×𝑔 𝑥𝑡 − 𝑥0 = 0,15 𝑘𝑔 × 10 𝑚 𝑠2 0,157 𝑚 = 1,5 𝑁 0,157 𝑚 = 9,55 𝑁/𝑚 o Pengukuran 4 Simpangan 𝑥𝑡 − 𝑥0 = 0,139 𝑚 − 0,068 𝑚 = 0,071 𝑚 Konstanta −𝑘 = 𝐹 ∆𝑥 = 𝑚 × 𝑔 𝑥𝑡 − 𝑥0 = 0,10 𝑘𝑔 × 10 𝑚 𝑠2 0,071 𝑚 = 1 𝑁 0,071 𝑚 = 14,08 𝑁/𝑚 o Pengukuran 5 Simpangan 𝑥𝑡 − 𝑥0 = 0,077 𝑚 − 0,068 𝑚 = 0,009 𝑚 Konstanta −𝑘 = 𝐹 ∆𝑥 = 𝑚 × 𝑔 𝑥𝑡 − 𝑥0 = 0,05 𝑘𝑔 × 10 𝑚 𝑠2 0,009 𝑚 = 0,5 𝑁 0,009 𝑚 = 55,56 𝑁/𝑚 Rata-rata panjang akhir = 0,394+0,308+0,225+0,139+0,077 5 = 0,2286 𝑚 Rata-rata simpangan = 0,326+0,24+0,157+0,071+0,009 5 = 0,1606 𝑚 Rata-rata konstanta = 7,67+8,33+9,55+14,08+55,56 5 = 19,038 𝑁/𝑚 Pegas Diameter Kecil a. Penambahan Beban o Pengukuran 1 Simpangan 𝑥𝑡 − 𝑥0 = 0,175 𝑚 − 0,16 𝑚 = 0,015 𝑚 Konstanta −𝑘 = 𝐹 ∆𝑥 = 𝑚 × 𝑔 𝑥𝑡 − 𝑥0 = 0,05 𝑘𝑔 × 10 𝑚 𝑠2 0,015 𝑚 = 0,5 𝑁 0,015 𝑚 = 33,33 𝑁/𝑚 o Pengukuran 2
- 19. Simpangan 𝑥𝑡 − 𝑥0= 0,199 𝑚 − 0,16 𝑚 = 0,039 𝑚 Konstanta −𝑘 = 𝐹 ∆𝑥 = 𝑚 × 𝑔 𝑥𝑡 − 𝑥0 = 0,10 𝑘𝑔 × 10 𝑚 𝑠2 0,039 𝑚 = 1 𝑁 0,039 𝑚 = 25,64 𝑁/𝑚 o Pengukuran 3 Simpangan 𝑥𝑡 − 𝑥0 = 0,24 𝑚 − 0,16 𝑚 = 0,08 𝑚 Konstanta −𝑘 = 𝐹 ∆𝑥 = 𝑚 × 𝑔 𝑥𝑡 − 𝑥0 = 0,15 𝑘𝑔 × 10 𝑚 𝑠2 0,08 𝑚 = 1,5 𝑁 0,08 𝑚 = 18,75 𝑁/𝑚 o Pengukuran 4 Simpangan 𝑥𝑡 − 𝑥0 = 0,303 𝑚 − 0,16 𝑚 = 0,143 𝑚 Konstanta −𝑘 = 𝐹 ∆𝑥 = 𝑚 × 𝑔 𝑥𝑡 − 𝑥0 = 0,20 𝑘𝑔 × 10 𝑚 𝑠2 0,143 𝑚 = 2 𝑁 0,143 𝑚 = 13,99 𝑁/𝑚 o Pengukuran 5 Simpangan 𝑥𝑡 − 𝑥0 = 0,368 𝑚 − 0,16 𝑚 = 0,208 𝑚 Konstanta −𝑘 = 𝐹 ∆𝑥 = 𝑚 × 𝑔 𝑥𝑡 − 𝑥0 = 0,25 𝑘𝑔 × 10 𝑚 𝑠2 0,208 𝑚 = 2,5 𝑁 0,208 𝑚 = 12,02 𝑁/𝑚 Rata-rata panjang akhir = 0,175+0,199+0,24+0,303+0,368 5 = 0,257 𝑚 Rata-rata simpangan = 0,015+0,039+0,08+0,143+0,208 5 = 0,097 𝑚 Rata-rata konstanta = 33,33+25,64+18,75+13,99+12,02 5 = 20,746 𝑁/𝑚 b. Pengurangan Beban
- 20. o Pengukuran 1 Simpangan 𝑥𝑡− 𝑥0 = 0,368 𝑚 − 0,16 𝑚 = 0,208 𝑚 Konstanta −𝑘 = 𝐹 ∆𝑥 = 𝑚 × 𝑔 𝑥𝑡 − 𝑥0 = 0,25 𝑘𝑔 × 10 𝑚 𝑠2 0,208 𝑚 = 2,5 𝑁 0,208 𝑚 = 12,02 𝑁/𝑚 o Pengukuran 2 Simpangan 𝑥𝑡 − 𝑥0 = 0,303 𝑚 − 0,16 𝑚 = 0,143 𝑚 Konstanta −𝑘 = 𝐹 ∆𝑥 = 𝑚 × 𝑔 𝑥𝑡 − 𝑥0 = 0,20 𝑘𝑔 × 10 𝑚 𝑠2 0,143 𝑚 = 2 𝑁 0,143 𝑚 = 13,99 𝑁/𝑚 o Pengukuran 3 Simpangan 𝑥𝑡 − 𝑥0 = 0,243 𝑚 − 0,16 𝑚 = 0,083 𝑚 Konstanta −𝑘 = 𝐹 ∆𝑥 = 𝑚 × 𝑔 𝑥𝑡 − 𝑥0 = 0,15 𝑘𝑔 × 10 𝑚 𝑠2 0,083 𝑚 = 1,5 𝑁 0,083 𝑚 = 18,07 𝑁/𝑚 o Pengukuran 4 Simpangan 𝑥𝑡 − 𝑥0 = 0,199 𝑚 − 0,16 𝑚 = 0,039 𝑚 Konstanta −𝑘 = 𝐹 ∆𝑥 = 𝑚 × 𝑔 𝑥𝑡 − 𝑥0 = 0,10 𝑘𝑔 × 10 𝑚 𝑠2 0,039 𝑚 = 1 𝑁 0,039 𝑚 = 25,64 𝑁/𝑚 o Pengukuran 5 Simpangan 𝑥𝑡 − 𝑥0 = 0,175 𝑚 − 0,16 𝑚 = 0,015 𝑚 Konstanta
- 21. −𝑘 = 𝐹 ∆𝑥 = 𝑚 ×𝑔 𝑥𝑡 − 𝑥0 = 0,05 𝑘𝑔 × 10 𝑚 𝑠2 0,015 𝑚 = 0,5 𝑁 0,015 𝑚 = 33,33 𝑁/𝑚 Rata-rata panjang akhir = 0,368+0,303+0,243+0,199+0,175 5 = 0,2576 𝑚 Rata-rata simpangan = 0,208+0,143+0,083+0,039+0,015 5 = 0,0976 𝑚 Rata-rata konstanta = 12,02+13,99+18,07+25,64+33,33 5 = 20,61 𝑁/𝑚 Percobaan II a. Pegas Diameter Besar o Pengukuran 1 Periode 𝑇 = 𝑡 𝑛 = 1,99 𝑠 5 = 0,398 𝑠 Konstanta pegas 𝑘 = 4𝜋2 𝑚 𝑇2 = 4 × 3,142 × 0,05 0,3982 = 1,972 0,16 = 12,325 𝑁/𝑚 o Pengukuran 2 Periode 𝑇 = 𝑡 𝑛 = 3,89 𝑠 5 = 0,778 𝑠 Konstanta pegas 𝑘 = 4𝜋2 𝑚 𝑇2 = 4 × 3,142 × 0,10 0,7782 = 3,944 0,60 = 6,57 𝑁/𝑚 o Pengukuran 3 Periode 𝑇 = 𝑡 𝑛 = 5 𝑠 5 = 1 𝑠 Konstanta pegas 𝑘 = 4𝜋2 𝑚 𝑇2 = 4 × 3,142 × 0,15 12 = 5,92 1 = 5,92 𝑁/𝑚
- 22. o Pengukuran 4 Periode 𝑇= 𝑡 𝑛 = 5,97 𝑠 5 = 1,194 𝑠 Konstanta pegas 𝑘 = 4𝜋2 𝑚 𝑇2 = 4 × 3,142 × 0,20 1,1942 = 7,888 1,42 = 5,55 𝑁/𝑚 o Pengukuran 5 Periode 𝑇 = 𝑡 𝑛 = 6,25 𝑠 5 = 1,25 𝑠 Konstanta pegas 𝑘 = 4𝜋2 𝑚 𝑇2 = 4 × 3,142 × 0,25 1,252 = 9,86 1,5625 = 6,31 𝑁/𝑚 Rata-rata periode = 0,398+0,778+1+1,194+1,25 5 = 0,924 𝑠 Rata-rata konstanta = 12,32+6,57+5,92+5,55+6,31 5 = 7,334 𝑁/𝑚 a. Pegas Diameter Kecil o Pengukuran 1 Periode 𝑇 = 𝑡 𝑛 = 1,39 𝑠 5 = 0,278 𝑠 Konstanta pegas 𝑘 = 4𝜋2 𝑚 𝑇2 = 4 × 3,142 × 0,05 0,2782 = 1,972 0,08 = 24,65 𝑁/𝑚 o Pengukuran 2 Periode 𝑇 = 𝑡 𝑛 = 2,12 𝑠 5 = 0,424 𝑠 Konstanta pegas 𝑘 = 4𝜋2 𝑚 𝑇2 = 4 × 3,142 × 0,10 0,4242 = 3,944 0,18 = 21,91 𝑁/𝑚
- 23. o Pengukuran 3 Periode 𝑇= 𝑡 𝑛 = 4,20 𝑠 5 = 0,84 𝑠 Konstanta pegas 𝑘 = 4𝜋2 𝑚 𝑇2 = 4 × 3,142 × 0,15 0,842 = 5,92 0,70 = 8,46 𝑁/𝑚 o Pengukuran 4 Periode 𝑇 = 𝑡 𝑛 = 5,14 𝑠 5 = 1,028 𝑠 Konstanta pegas 𝑘 = 4𝜋2 𝑚 𝑇2 = 4 × 3,142 × 0,20 1,0282 = 7,888 1,06 = 7,44 𝑁/𝑚 o Pengukuran 5 Periode 𝑇 = 𝑡 𝑛 = 5,87 𝑠 5 = 1,174 𝑠 Konstanta pegas 𝑘 = 4𝜋2 𝑚 𝑇2 = 4 × 3,142 × 0,25 1,1742 = 9,86 1,38 = 7,14 𝑁/𝑚 Rata-rata periode = 0,278+0,424+0,84+1,028+1,174 5 = 0,7488 𝑠 Rata-rata konstanta = 24,65+21,91+8,45+7,44+7,14 5 = 13,918 𝑁/𝑚 G. Pembahasan Praktikum kali ini gerak harmonik sederhana bertujuan untuk mengetahui nilai konstanta suatu pegas dan membuktikan hukum Hooke pada percobaan. Pegas yang digunakan yaitu pegas berdiameter besar dan berdiameter kecil dengan masing-masing digantungkan secara vertikal pada percobaan, sehingga untuk menentukan nilai konstanta dapat menggunakan perkalian antara massa dengan percepatan gravitasi dibagi dengan simpangannya.
- 24. Percobaan pertama yaituuntuk membuktikan Hukum Hooke dan untuk mengetahui konstanta pegas dengan cara statis yaitu menurut (Elisa, 2016: 47) dalam jurnalnya cara ini dengan melihat pengaruh pertambahan massa terhadap pertambahan panjang. Berdasarkan data hasil pengamatan, semakin berat keping beban diberikan pada pegas, maka semakin besar simpangan yang dihasilkan dan akan mempengaruhi nilai konstanta dari pegas tersebut. Pada pegas diameter besar dihasilkan konstanta 62,5 N/m yaitu dengan memberikan keping beban seberat 50 gram atau 0,05 kilogram dan mengasilkan simpangan sebesar 0,0008, sedangkan pada keping beban dengan total 250 gram atau 0,25 kilogram diberikan pada pegas diameter besar, dihasilkan konstanta 7,67 N/m dengan simpangan pada pegas sebesar 0,326. Hal ini menunjukkan bahwa konstanta berbanding terbalik dengan massa yang diberikan dan simpangannya. Berdasarkan persamaan hukum Hooke, 𝐹 = −𝑘. ∆𝑥 dengan 𝐹 = 𝑚. 𝑔 menunjukkan bahwa massa beban yang diberikan pada pegas berbanding lurus dengan simpangannya. Hal ini terbukti dalam percobaan bahwa semakin berat keping beban diberikan, maka simpangan yang dihasilkan semakin besar. Sedangkan nilai konstanta pegas akan berbanding lurus dengan hasil kali massa dengan percepatan gravitasi, dan berbanding terbalik dengan simpangannya. Berdasarkan data percobaan yang dihasilkan, semakin kecil simpangan maka nilai konstanta pegas semakin besar, maka hal ini juga terbukti. Apabila dibandingkan antara nilai konstanta pegas berdiameter besar dan kecil, pegas berdiameter besar memiliki nilai konstanta yang lebih besar. Nilai konstanta pegas menunjukkan bagaimana kekakuan pegas tersebut dan pegas yang lebih kaku akan lebih sulit untuk diregangkan. Hal ini dapat dibuktikan dengan nilai konstanta pegas berdiameter besar dengan panjang awal 0,068 m memiliki nilai konstanta pegas 62,5 N/m ketika diberi massa 0,05 kg, sedangkan pada pegas berdiameter kecil dengan panjang awal yang lebih panjang dari pegas berdiameter besar yaitu 0,16 m menghasilkan nilai konstanta 33,33 N/m ketika diberi beban 0,05 kg. Maka pegas yang memiliki kekakuan lebih besar adalah pegas berdiameter besar, hal ini diakibatkan panjang dan diameter yang dimilikinya sehingga apabila dibandingkan dengan pegas berdiameter kecil yang lebih panjang, ia akan lebih sulit untuk diregangkan. Hal ini sesuai dengan (Ikhtiardi, 2015: 250) dalam jurnalnya, bahwa
- 25. semakin besar jumlahlilitan dan diameter pegas, maka semakin kecil nilai konstanta pegas tersebut. Hukum Hooke pada percobaan 1 berlaku. Hukum Hooke yang berbunyi “Jika gaya tarik yang diberikan pada sebuah pegas tidak melampaui batas elastis bahan, maka pertambahan panjang pegas berbanding lurus/ sebanding dengan gaya tariknya” karena ketika pegas diberikan beban, dapat dihasilkan pertambahan panjang pegas yang sesuai dengan massa yang diberikan dan hal ini tidak melampaui elastisitas pegas, karena pegas dapat kembali ke keadaan semula setelah beban diangkat kembali (tidak rusak) karena adanya gaya pemulih, dan gaya pemulih hanya akan berlaku jika hukum Hooke ini berlaku. Pada percobaan pertama ini dilakukan juga pertambahan dan pengurangan beban yang bertujuan untuk mengetahui bahwa ketika dilakukan penambahan beban dan pengurangan beban dengan massa sama akan menghasilkan panjang yang sama. Namun, pada beberapa percobaan seperti pada pegas berdiameter besar ketika penambahan beban sampai berjumlah 0,20 kg menghasilkan panjang 0,307 m, dan ketika dilakukan pengurangan sampai massanya 0,20 kg dihasilkan panjang 0,308 m. Perbedaan hasil ini dapat diakibatkan kurang telitinya praktikan dalam mengukur panjang pegas menggunakan penggaris. Hal ini juga terjadi ketika mengukur panjang pegas berdiameter kecil, yaitu ketika ditambahkan beban sampai 0,15 kg menghasilkan panjang 0,240 m, namun ketika pengurangan beban sampai 0,15 m menghasilkan panjang 0,243 m. Hal ini dapat diakibatkan perbedaan pembacaan angka pada mistar, karena praktikan melakukan pembacaan hasil pengukuran secara bergantian dengan anggota kelompoknya. Percobaan kedua yaitu percobaan gerak harmonis sederhana (gerak selaras sederhana) untuk mengetahui konstanta pegas dengan cara dinamis yaitu untuk mengetahui hubungan massa terhadap periode getaran suatu pegas yang dilakukan dengan menggantungkan pegas kemudian diberikan beban dan apabila telah mencapai titik kesetimbangan yaitu titik awal saat telah diberi beban, maka pegas ditarik 2 cm dari titik kesetimbangan tersebut dan dihitung waktu yang dibutuhkan untuk pegas mencapai 5 getaran menggunakan stopwatch. Berdasarkan data percobaan, bahwa semakin besar massa yang diberikan pada pegas, maka semakin besar waktu yang dibutuhkan untuk pegas mencapai 5
- 26. getaran. Periode yangdihasilkan yaitu hasil bagi waktu dengan jumlah getaran. Maka, karena periode berbanding lurus dengan waktu, periode yang dihasilkan akan semakin besar pada pegas yang diberikan massa lebih besar (menghasilkan getaran dalam waktu lebih lama). Konstanta yang dihasilkan pada percobaan kedua untuk pegas berdiameter besar adalah 12,32 N/m untuk massa yang diberikan 0,05 kg dan pada pegas berdiameter kecil adalah 24,65 N/m. Seharusnya, pada percobaan yang berbeda antara percobaan I dan II akan menghasilkan nilai konstanta pegas yang sama, karena bagaimanapun caranya dalam memperoleh nilai konstanta pegas, jika pegas yang digunakan adalah sama, maka konstantanya juga tidak akan berubah. Pada percobaan kedua ini dihasilkan nilai konstanta pegas berdiameter kecil yang lebih besar dibandingkan pegas berdiameter besar, padahal waktu yang dibutuhkan pegas diameter besar untuk melakukan 5 getaran lebih lama dibandingan pegas diameter kecil, dan hal ini seharusnya menunjukkan nilai kekakuan atau konstanta untuk pegas berdiameter besar akan lebih besar. Maka, pada percobaan kedua ini tidak dapat dibuktikan bahwa nilai konstanta yang dihasilkan pegas akan sama disetiap percobaan. Hal ini dapat diakibatkan kesalahan praktikan saat menghitung satu getaran yang seharusnya bolak balik namun praktikan tidak menghitungnya sebagai bolak-balik, kesalahan lainnya juga dapat diakibatkan kesalahan perhitungan. Nilai konstanta yang didapatkan pada percobaan kedua ini berbanding terbalik dengan massa dan periodenya. Semakin besar massa yang diberikan maka semakin kecil konstanta pegasnya, dan semakin besar periode, semakin kecil nilai konstantanya. H. Tugas Pasca Praktikum 1. Sebutkan dan jelaskan faktor yang mempengaruhi nilai konstanta pegas! Jawab: Faktor-faktor yang mempengaruhi nilai konstanta pegas diantaranya adalah massa beban yang diberikan, simpangan pegas, periode, jenis bahan pegas, diameter pegas, dan jumlah lilitan pegas. Semakin besar jumlah lilitan dan diameter pegas, maka semakin kecil nilai konstanta pegas. semakin besar massa yang diberikan, maka semakin kecil konstanta
- 27. pegas. semakin besarsimpangan pegas, maka semakin kecil konstanta pegas. semakin besar periode pegas untuk melakukan getaran, maka semakin kecil pula nilai konstanta pegasnya. 2. Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan, jenis pegas yang mana yang memiliki konstanta lebih besar? Mengapa demikian? Jawab: Jenis pegas yang memiliki nilai konstanta yang lebih besar adalah pegas berdiameter kecil. Karena salah satu yang mempengaruhi nilai konstanta pegas adalah diameter pegas dan jumlah lilitan. Semakin besar jumlah lilitan dan diameter pegas, maka semakin kecil nilai konstanta pegas, maka sebaliknya untuk pegas berdiameter kecil akan memiliki konstanta lebih besar. Walaupun pegas berdiameter kecil memiliki panjang yang lebih panjang tidak dapat menunjukkan bahwa jumlah lilitannya lebih banyak. 3. Apakah massa beban berpengaruh terhadap periode getaran pegas? Jelaskan! Jawab: Massa beban berpengaruh terhadap periode. Semakin besar massa beban yang diberikan pada pegas, amaka semakin besar waktu yang dibutuhkan pegas untuk melakukan 5 getaran, sehingga periode yang dihasilkan semakin besar. Periode merupakan hasil bagi antara waktu dengan jumlah getaran. Apabila beban yang diberikan ringan, maka akan semakin cepat pegas untuk bergetar dan periodenya akan cepat untuk satu kali getaran. I. Kesimpulan 1. Pada percobaan gerak harmonis sederhana berlaku hukum Hooke yang berbunyi bahwa gaya tarik yang diberikan pada pegas sebanding dengan pertambahan panjang apabila tidak melampaui batas elastisitas pegas dengan persamaan 𝐹 = −𝑘. ∆𝑥 Dengan F = Gaya yang diberikan pada pegas (N) k = nilai konstanta pegas (N/m) ∆𝑥 = pertambahan anjang pegas (m)
- 28. Percobaan dilakukan dengantanpa melewati batas elastisitas, sehingga hukum Hooke berlaku. 2. Nilai konstanta pegas menunjukkan bagaimana kekakuan pegas, dan dapat ditentukan dengan persamaan: −𝑘 = 𝐹 ∆𝑥 = 𝑚×𝑔 𝑥 𝑡−𝑥0 (Percobaan I) 𝑘 = 4𝜋2 𝑚 𝑇2 (Percobaan II) 3. Faktor-faktor yang mempengaruhi nilai konstanta pegas adalah massa beban yang diberikan, simpangan pegas, gaya yang diberikan, periode, jenis bahan pegas, diameter pegas, dan jumlah lilitan pegas. 4. Pengaruh massa beban yang diberikan terhadap periode getaran pegas yaitu, ketika pegas diberikan massa yang kecil misalnya 50 gram, maka periode yang dihasilkan juga kecil karena waktu yang dihasilkan untuk getaran tersebut lebih sedikit dibandingkan ketika digantungkan dengan massa beban yang lebih besar. Karena T = 𝑡 𝑛 , maka periode akan berbanding lurus dengan waktu yang dibutuhkan dan berbanding terbalik dengan jumlah getaran. J. Kritik dan Saran 1. Hendaknya praktikan menguasai materi Gerak Harmonis Sederhana sebelum melakukan praktikum. 2. Hendaknya praktikan teliti saat melakukan pengukuran panjang pegas menggunakan mistar. 3. Hendaknya praktikan mulai menyalakan stopwatch tepat pada saat tarikan pegas dilepas. 4. Hendaknya praktikan tidak keliru dalam menghitung satu getaran pegas (satu getaran adalah gerakan pegas secara bolak-balik).
- 29. DAFTAR PUSTAKA Giancoli, DouglasC. 2014. Fisika: Prinsip dan Aplikasi Edisi Ketujuh Jilid 1. Jakarta: Erlangga. Serway, Raymond A. dan John W. Jewett, Jr. 2014. Fisika untuk Sains dan Teknik Edisi 6 Buku 1. Jakarta: Salemba Teknika. Tipler, Paul A. 1991. Fisika untuk Sains dan Teknik. Jakarta: Erlangga. Young, Hugh D. dan Roger A. Freedman. 2002. Fisika Universitas Edisi Kesepuluh Jilid 1. Jakarta: Erlangga. Elisa dan Yenni Claudya. 2016. Penentuan Konstanta Pegas dengan Cara Statis dan Dinamis. Jurnal Fisika Edukasi. Vol. 3 No.1: 46-50. (Diakses pada 8 April 2018). Ikhtiardi, Erik Luky, dkk. 2015. Analisis Pengaruh Suhu Terhadap Konstanta Pegas dengan Variasi Jumlah Lilitan dan Diameter Pegas Baja. Jurnal Pendidikan Fisika. Vol. 3 No.4: 349-354. (Diakses pada 8 April 2018). Susilo, Anto, dkk. 2012. Simulasi Gerak Harmonik Sederhana dan Osilasi Teredam pada Cassy-E 524000. Indonesian Journal of Applied Physics. Vol. 2 No.2: 124-137. (Diakses pada 7 April 2018).
- 30.