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.
Gerak 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 :
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 :
Sedangkan pada ayunan
bandul sederhana, jika panjang tali adalah l, maka periodenya adalah :
Hubungan antara Periode
dan Frekuensi
Frekuensi adalah
banyaknya getaran yang terjadi selama satu detik/sekon. Dengan demikian selang
waktu yang dibutuhkan untuk melakukan satu getaran adalah :
Selang 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.
Gerak
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.
 |
Kita 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).
|
Apabila 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).
Besar 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
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 :
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 :
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.
