LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA GERAK HARMONIS AYUNAN SEDERHANA


LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA

GERAK HARMONIS
AYUNAN SEDERHANA
Disusun untuk memenuhu tugas pembelajaran
mata pelajaran kimia pada kelas xii
semester ganjil




Disusun oleh :
JONI ARISANDI
19
XI IPA3


SEKOLAH MENENGAH ATAS NEGERI 1 JETIS
YOGYAKARTA
2010








BAB I
PENDAHULUAN
A.    Latar Belakang
      Dalam kehidupan sehari-hari kita tidak terlepas dari ilmu fisika, dimulai dari yang ada dari diri kita sendiri seperti gerak yang kita lakukan setiap saat, energi yang kita pergunakan setiap hari sampai pada sesuatu yang berada diluar diri kita, salah satu contohnya adalah permainan ditaman kanak-kanak, yaitu ayunan. Sebenarnya ayunan ini juga dibahas dalam ilmu fisika, dimana dari ayunan tersebut kita dapat menghitung perioda yaitu selang waktu yang diperlukan beban untuk melakukan suatu getaran lengkap dan juga kita dapat menghitung berapa besar gravitasi bumi di suatu tempat.
      Pada percobaan ini, ayunan yang dipergunakan adalah ayunan yang dibuat sedemikian rupa dengan bebannya adalah bandul fisis.
      Pada dasarnya percobaan dengan bandul ini tadak terlepas dari getaran, dimana pengertian getaran itu sendiri adalah gerak bolak balik secara periodia melalui titik kesetimbangan. Getaran dapat bersifat sederhana dan dapat bersifat kompleks. Getaran yang dibahasntentang bandul adalah getaran harmonik sederhana yaitu suatu getaran dimana resultan gaya yang bekerja pada titik sembarangan selalu mengarah ke titik kesetimbangan dan besar resultan gaya sebanding dengan jarak titik sembarang ketitik kesetimbangan tersebut. Maka dari itu saya mencoba mengukur percepata grafitasi yang ada di sekitar sekolahan apakah hasilnya sama seperti yang ada pada sumber-sumber buku atau literatur.

B.     Rumusan Masalah
Bagaimana mencari nilai percepatan gravitasi bumi di suatu tempat dengan menggunakan bandul dan apakah nilai tersebut sesuai dengan nilai konstanta percepatan gravitasi bumi (g = 9.8 m/s2) atau tidak ?

C.     Tujuan
      Berdasarkan permasalahan yang ada, maka tujuan dari percobaan ini adalah untuk mengamati perioda osilasi bandul dan kemudian menentukan besar percepatan gravitasi bumi di suatu tempat.






BAB II
TINJAUAN PUSTAKA

Gerak Harmonik Sederhana (GHS) adalah gerak periodik dengan lintasan yang ditempuh selalu sama (tetap). Gerak Harmonik Sederhana mempunyai persamaan gerak dalam bentuk sinusoidal dan digunakan untuk menganalisis suatu gerak periodik tertentu. Gerak Harmonik Sederhana dapat dibedakan menjadi 2 bagian, yaitu :
-                 Gerak Harmonik Sederhana (GHS) Linier, misalnya penghisap dalam silinder gas, gerak osilasi air raksa / air dalam pipa U, gerak horizontal / vertikal dari pegas, dan sebagainya.
-                 Gerak Harmonik Sederhana (GHS) Angular, misalnya gerak bandul/ bandul fisis, osilasi ayunan torsi, dan sebagainya.

Gerak harmonis sederhana yang dapat dijumpai dalam kehidupan sehari-hari adalah getaran benda pada pegas dan getaran benda pada ayunan sederhana.

11aGerak Harmonis Sederhana pada Ayunan
Besaran fisika pada Gerak Harmonik
Periode (T)
Benda yang bergerak harmonis sederhana pada ayunan sederhana memiliki periode alias waktu yang dibutuhkan benda untuk melakukan satu getaran secara lengkap. Benda melakukan getaran secara lengkap apabila benda mulai bergerak dari titik di mana benda tersebut dilepaskan dan kembali lagi ke titik tersebut.

Jadi periode ayunan (T) adalah waktu yang diperlukan benda untuk melakukan satu getaran (disebut satu getaran jika benda bergerak dari titik di mana benda tersebut mulai bergerak dan kembali lagi ke titik tersebut ). Satuan periode adalah sekon atau detik.



Frekuensi (f)
Selain periode, terdapat juga frekuensi alias banyaknya getaran yang dilakukan oleh benda selama satu detik. Yang dimaksudkan dengan getaran di sini adalah getaran lengkap. Satuan frekuensi adalah 1/sekon atau s-1. 1/sekon atau s-1 disebut juga hertz, menghargai seorang fisikawan. Hertz adalah nama seorang fisikawan tempo doeloe.

n  Periode adalah waktu yg diperlukan untuk melakukan satu kali gerak bolak-balik.
n  Frekuensi adalah banyaknya getaran yang dilakukan dalam waktu 1 detik.
n  Untuk pegas yg memiliki konstanta gaya k yg bergetar karena adanya beban bermassa m, periode getarnya adalah :

n  Sedangkan pada ayunan bandul sederhana, jika panjang tali adalah l, maka periodenya adalah :



Hubungan antara Periode dan Frekuensi
11bFrekuensi adalah banyaknya getaran yang terjadi selama satu detik/sekon. Dengan demikian selang waktu yang dibutuhkan untuk melakukan satu getaran adalah :


11cSelang waktu yang dibutuhkan untuk melakukan satu getaran adalah periode. Dengan demikian, secara matematis hubungan antara periode dan frekuensi adalah sebagai berikut :





Amplitudo (f)
Pada ayunan sederhana, selain periode dan frekuensi, terdapat juga amplitudo. Amplitudo adalah perpindahan maksimum dari titik kesetimbangan. Pada contoh ayunan sederhana sesuai dengan gambar di atas, amplitudo getaran adalah jarak AB atau BC.


11dGerak Harmonis Sederhana pada Pegas
Semua pegas memiliki panjang alami sebagaimana tampak pada gambar a. Ketika sebuah benda dihubungkan ke ujung sebuah pegas, maka pegas akan meregang (bertambah panjang) sejauh y. Pegas akan mencapai titik kesetimbangan jika tidak di-
berikan gaya luar (ditarik atau digoyang), sebagaimana tampak pada gambar B. Jika beban ditarik ke bawah sejauh y1 dan dilepaskan (gambar c), benda akan akan bergerak ke B, ke D lalu kembali ke B dan C. Gerakannya terjadi secara berulang dan periodik.


11e
 

11fKita tinjau pegas yang dipasang horisontal, di mana pada ujung pegas tersebut dikaitkan sebuah benda bermassa m. Massa benda kita abaikan, demikian juga dengan gaya gesekan, sehingga benda meluncur pada permukaan horisontal tanpa hambatan. Terlebih dahulu kita tetapkan arah positif ke kanan dan arah negatif ke kiri. Setiap pegas memiliki panjang alami, jika pada pegas tersebut tidak diberikan gaya. Pada kedaan ini, benda yang dikaitkan pada ujung pegas berada dalam posisi setimbang (lihat gambar a).


Gambar b
 
 




11gApabila benda ditarik ke kanan sejauh +x (pegas diregangkan), pegas akan memberikan gaya pemulih pada benda tersebut yang arahnya ke kiri sehingga benda kembali ke posisi setimbangnya (gambar b).

Sebaliknya, jika benda ditarik ke kiri sejauh -x, pegas juga memberikan gaya pemulih untuk mengembalikan benda tersebut ke kanan sehingga benda kembali ke posisi setimbang (gambar c).

11hBesar gaya pemulih F ternyata berbanding lurus dengan simpangan x dari pegas yang direntangkan atau ditekan dari posisi setimbang (posisi setimbang ketika x = 0). Secara matematis di tulis :

Persamaan ini sering dikenal sebagai hukum hooke dan dicetuskan oleh paman Robert Hooke. k adalah konstanta dan x adalah simpangan. Hukum Hooke akurat jika pegas tidak di tekan sampai kumparan pegas bersentuhan atau diregangkan sampai batas elastisitas. Tanda negatif menunjukkan bahwa gaya pemulih alias F mempunyai arah berlawanan dengan simpangan x. Konstanta pegas berkaitan dengan kaku atau lembut sebuah pegas. Semakin besar konstanta pegas (semakin kaku sebuah pegas), semakin besar gaya yang diperlukan untuk menekan atau meregangkan pegas. Sebaliknya semakin lembut sebuah pegas (semakin kecil konstanta pegas), semakin kecil gaya yang diperlukan untuk meregangkan pegas. Untuk meregangkan pegas sejauh x, kita akan memberikan gaya luar pada pegas, yang besarnya sama dengan F = +kx. Pegas dapat bergerak jika terlebih dahulu diberikan gaya luar.

Besaran fisika pada Gerak Harmonik Sederhana pada pegas pada dasarnya sama dengan ayunan sederhana, yakni terdapat periode, frekuensi dan amplitudo. Jarak x dari posisi setimbang disebut simpangan. Simpangan maksimum alias jarak terbesar dari titik setimbang disebut amplitudo (A). Satu getaran Gerak Harmonik Sederhana pada pegas adalah gerak bolak balik lengkap dari titik awal dan kembali ke titik yang sama.


Simpangan, Kecepatan, Percepatan
n  Simpangan Gerak Harmonik Sederhana
                                                   y = simpangan (m)
                                                   A = amplitudo (m)
                                                   ω = kecepatan sudut (rad/s)
                                                   f = frekuensi (Hz)
                                                   t = waktu tempuh (s)
Jika pada saat awal benda pada posisi θ0, maka

Besar sudut (ωt+θ0) disebut sudut fase (θ), sehingga








 


φ disebut fase getaran dan
Δφ disebut beda fase.

n  Kecepatan Gerak Harmonik Sederhana
Untuk benda yg pada saat awal θ0 = 0, maka kecepatannya adalah :


 


                                                                       
Nilai kecepatan v akan maksimum pada saat cos ωt = 1, sehingga kecepatan maksimumnya adalah :


Kecepatan benda di sembarang posisi y adalah :


 



n  Percepatan Gerak Harmonik Sederhana
Untuk benda yg pada saat awal θ0 = 0, maka percepatannya adalah :


 

                                                              
Nilai percepatan a akan maksimum pada saat sin ωt = 1, sehingga percepatan maksimumnya adalah :

Arah percepatan a selalu sama dengan arah gaya pemulihnya.

Energi pada Gerak Harmonik Sederhana
Ø  Energi kinetik benda yg melakukan gerak harmonik sederhana, misalnya pegas, adalah


 


Karena k = mω2, diperoleh

Ø  Energi potensial elastis yg tersimpan di dalam pegas untuk setiap perpanjangan y adalah


Ø  Jika gesekan diabaikan, energi total atau energi mekanik pada getaran pegas adalah :




Semua benda yang bergetar di mana gaya pemulih F berbanding lurus dengan negatif simpangan (F = -kx), maka benda tersebut dikatakan melakukan gerak harmonik sederhana (GHS) alias Osilator Harmonik Sederhana (OHS).












BAB III
METODE PRAKTIKUM
A. Alat dan Bahan :
a.       Beban 50 gram
b.      Benang 1,5 meter
c.       Mistar panjang
d.      Stopwatch
e.       Kertas grafik
f.       Statip

B. Langkah Kerja :
1.      Gantung tali sepanjang 120cm pada ranting
Ayun beban dengan simpangan 5cm, tentukan waktu untuk 10 getaran. Catat dan masukkan kedalam tabel data, pada lembar data yang telah tersedia. Ambil massa beban 50 gram.
2.      Ayun  beban 50 gram dengan simpangan 5cm dan panjang tali berubah menjadi 110 cm, 100 cm, 90 cm, dan 80 cm. Tentukan waktu untuk 10 getaran dan catat kedalam tabel.
3.      Ayun beban 50 gr, 100 gr, 150 gr, dan 200 gr dengan panjang tali yang sama yaitu 120 cm. Tentukan waktu untuk 10 getaran dan catat kedalam tabel.
4.      Jika titik O adalah titik keseimbangan ayunan dan titik P adalah merupakan simpangan terjauh beban, maka perhitungan 1 getaran diawali dari P-O-Q-O-P.
5.      Tentukan periode dari masing-masing ayunan.
6.      Tentukan harga T2 dan 1/T2. Dan Tentukan harga percepatan gravitasi dengan rumus :






BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Hasil Pengamatan
Massa beban = 50 gr, jumlah getaran = 10 x ayunan
No.
Panjang Tali (m)
Waktu untuk 10 ayunan (detik)
Periode
(T)
T2
1/T2
g
(m/s2)
1.
1,2
22,6
2,26
4,84
0,206
9,903
2.
1,1
21,5
2,15
4,41
0,226
9,962
3.
1,0
20,2
2,02
4,0
0,25
9,985
4.
0,9
19
1,9
3,61
0,277
9,957
5.
0,8
18
1,8
3,24
0,308
9,737

Panjang tali = 1,2 meter, jumlah getaran = 10 x ayunan
No.
Massa beban(kg)
Waktu untuk 10 ayunan (detik)
Periode
(T)
T2
1/T2
g
(m/s2)
1.
50
22,6
2,26
4,84
0,206
9,903
2.
100
22,6
2,26
4,84
0,206
9,903
3.
150
22,6
2,26
4,84
0,206
9,903
4.
200
22,6
2,26
4,84
0,206
9,903
5.













B. Pembahasan
            Percepatan gravitasi pada percobaan pertama dengan mengganti panjang tali menghasilkan lima hasil seperti yang terdapat dalam tabel di atas dan setelah saya rata-rata mendapatkan hasil yang sedikit beda dengan sumber-sumber atau referensi yaitu 9,9 m/s2. sedangkan pada sumber-sumber atau literatur yaitu 9,8 m/s2. Dari data yang kami peroleh dan dihitung dengan menggunkan rumus

            Dari hasil seperti pada tabel menunjukkan bahwa semakin panjang tali maka semakin besar pula periode tersebut. Sedangkan perubahan massa benda tidak dialami dengan bertambahnya periode bahkan bertambahnya massa periode selalu tetap sama.



















BAB V
KESIMPULAN
            Ternyata dari hasil yang kami lakukan saat mengukur percepatan grafitasi di lingkungan sekolah tidak seperti yang ada pada sumber-sumber buku atau literatur yang lain karena ketika kami mengukur mungkin pada penghitungan atau pengukuran kami kurang teliti sehingga membuat hasilnya kurang tepat.
            Panjang tali berbanding lurus dengan pariode, semakin panjang tali maka semakin besar pula periode tersebut. Sedangkan besar massa benda tidak berbanding lurus dengan periode, semakin besar massa benda periode tetap. Jadi panjang tali sangat mempengaruhi besar kecilnya periode, sedangkan massa benda tidak mempengaruhi periode.



















DAFTAR PUSTAKA

-          http//www.google.co.id “Getaran-gerak harmonik sederhana _ Gudang Ilmu Fisika_files” / www.GuruMuda.com
-          Supiyanto, 2005. Fisika SMA XI Kurikulum 2004. Jakarta : Erlangga.

0 komentar:

Poskan Komentar

Entri Populer