Laporan

5,308
-1

Published on

0 Comments
1 Like
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total Views
5,308
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0
Actions
Shares
0
Downloads
110
Comments
0
Likes
1
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Laporan

  1. 1. HUKUM HOOK DAN ELASTISITAS GETARAN HARMONIS PADA PEGAS Diajukan untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Fisika Ekperimen II Dosen Pengampu: SRI ERDAWATI, S. Pd. Penyusun: INDRA GUNAWAN (09.01.03.0335) TEDDY SUSANTO (09.01.03.0368) HASIKIN (09.01.03.0327) PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA SEMESTER V FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN (FKIP) UNIVERSITAS SAMAWA (UNSA) SUMBAWA BESAR TAHUN AJARAN 2011/2012 A. Tujuan Eksperimen
  2. 2. Melalui eksperimen ini, siswa nantinya diharapkan dapat menentukan : 1. Menentukan konstanta gaya sebuah pegas (k) 2. menentukan frekuensi getaran pegas (f) B. Landasan Teori Tanpa disadari dalam kehidupan sehari hari terjadi banyak sekali gerak benda yang bersifat periodik, contohnya gerak bandul jam, gerak pelat yang bergetar atau pada sepeda motor yaitu gerak piston pada silender mesin motor. Gerakan periodik ini disebut gerak osilasi. Gerak osilasi yang paling sederhana disebut gerak harmonik sederhana atau sering dikatakan getaran selaras. Bila gaya bekerja pada sebuah benda “elastis” (mengalami regangan dan rapatan) misalnya pegas, maka benda ini akan berubah bentuk. Sepanjang batas elastisitas benda itu tidak dilampaui, maka besar perbandingan antara gaya dan simpangannya adalah tetap. Perbandingan ini disebut dengan tetapan gaya k. harga k ini akan bergantung pada bahan dan keelastisitasannya. Bila sebuah benda diregangakan oleh gaya, maka panjang benda akan bertambah. Panjang atau pendeknya pertambahan panjang benda tergantung pada elastisitas bahan dari benda tersebut dan juga gaya yang diberikannya. Apabila benda masih berada dalam keadaan elastis (batas elastisitasnya belum dilampaui), beradasarkan hukum Hooke pertambahan panjang ΔX sebanding dengan besar gaya F yang meregangkan benda. Asas ini berlaku juga bagi pegas heliks, selama batas elastisitas pegas tidak terlampaui. Jadi, jika sebuah pegas mula – mula dalam keadaan bebas kemudian diregangkan sehingga pegas bertambah panjang, maka besarnya gaya yang bekerja pada pegas dapat diketahui melalui persamaan berikut :
  3. 3. F = k . x Dengan : F = gaya yang bekerja pada pegas ( N ) k = konstanta pegas ( N/m ) x = pertambahan panjang pegas ( m ) Tanpa disadari dalam kehidupan sehari hari terjadi banyak sekali gerak benda yang bersifat periodik, contohnya gerak bandul jam, gerak pelat yang bergetar atau pada sepeda motor yaitu gerak piston pada silender mesin motor. Gerakan periodik ini disebut gerak osilasi. Gerak osilasi yang paling sederhana disebut gerak harmonik sederhana atau sering dikatakan getaran selaras. Bila gaya bekerja pada sebuah benda “elastis” (mengalami regangan dan rapatan) misalnya pegas, maka benda ini akan berubah bentuk. Sepanjang batas elastisitas benda itu tidak dilampaui, maka besar perbandingan antara gaya dan simpangannya adalah tetap. Perbandingan ini disebut dengan tetapan gaya k. harga k ini akan bergantung pada bahan dan keelastisitasannya. Bila pegas ditarik kemudian dilepaskan, maka pegas akan bergetar dengan gerak selaras. Pada perubahan bentuk pegas itu timbul gaya pulih yang besarnya bergantung pada besar perubahan bentuk tadi. Misalnya sebuah benda digantungkan dengan sebuah pegas, maka akan terjadi simpangan sebesar x dari kedudukan seimbang. F = m g F = -k Δx Dari persamaan di atas diperoleh rumus percepatan gravitasinya: g = k m g = -k Δx
  4. 4. Dimana, m adalah massa benda (kg) dan k adalah konstanta pegas (Newton per meter). Tanda (-) pada rumus di atas menandakan gaya pulih (pegas kembali ke posisi semula setelah mengalami simpangan), namun tidak mempengaruhi perhitungan atau bisa diabaikan. Sebuah pendulum yang terdiri dari seutas tali dan sebuah beban berupa silender pejal, kemudian tali diikat pada statip (penyangga). Jika pendulum disimpangkan dari posisi keseimbangannya, maka saat dilepaskan bandul tersebut akan bergerak bolak balik di sekitar titik kesetimbangannya. Satu gerakan atau satu getar adalah gerakan dari titik mula-mula sampai kembali ke titik awal melalui titik setimbang. Simpangan menyatakan posisi pendulum setiap saat terhadap titik seimbangnya. Simpangan terbesar dari sistem tersebut disebut amplitudo. Jika simpangan diberi notasi x dan amplitudo diberi notasi A, maka persamaan simpangan sebagai fungsi waktu adalah x = A sin ωt Besaran ωt dinamakan fase dari getaran selaras dengan ω menyatakan kecepatan sudut untuk t = 0. Dengan demikian, untuk pendulum dengan keadaan awal t = 0 diberi simpangan maksimum A, maka harga x akan bervariasi antara x = - A hingga x = + A. Selang waktu yang diperlukan untuk melakukan satu getaran dinamakan periode (T) dan banyaknya getaran setiap detik disebut frekuensi (f). Hubungan antara periode dan frekuensi dinyatakan oleh persamaan T = 2π (persamaan periode pada pendulum) Kembali lagi kepada konsep getaran selaras pada pegas. Getaran yang terjadi dipengaruhi oleh gaya yang arahnya menuju satu titik dan besarnya seimbang dengan simpangannya. Suatu benda yang digantungkan pada sebuah
  5. 5. pegas dan disusun seperti bandul matematis (seperti pada skema). Benda tersebut akan bergerak dari simpangan atau posisi 2 kemudian bergerak ke posisi 3 melalui posisi 1 (titik setimbang) dan kembali lagi ke posisi 2. Jika beban dilepas, maka beban akan bergerak bolak balik di sekitar titik kesetimbangan atau posisi 1. Besarnya periode getaran selaras dari sistem pegas adalah T = 2π Untuk mendapatkan persamaan di atas, kita harus menggunakan hukum kedua Newton dan prinsip gaya pulih pada pegas (hukum hooke). F = m a F = -k x Kecepatan sudut atau frekuensi sudut ω menyatakan besar sudut yang ditempuh persatuan waktu yang dinyatakan oleh persamaan ω = 2πf = 2π/T Dari persamaan x = A sin ωt, dapat diturunkan kecepatan dan percepatan getaran selaras v = = (A Sin ωt) = A ω Cos ωt a = = = (A ω Cos ωt) = - A ω2 Sin ωt
  6. 6. Sehingga diperoleh kecepatan maksimum Aω dan percepatan maksimum –A ω2 . Percepatan getaran selaras dapat juga dinyatakan terhadap simpangan x a = - ω2 x Dari persamaan di atas, dapat dilihat bahwa percepatan sebanding dan berlawanan arah dengan simpangannya. Dari sini, kita mendapat nilai periode T dengan menggabungkan persamaan hukum kedua Newton dengan hukum hooke -k x = m a -k x = -m ω2 x (tanda – dan x dicoret) k = m ω2 ω2 = k/m (2π/T)2 = k/m 2π/T =  T = C. Alat dan Skema Eksperimen 1. Alat dan Skema Adapun alat-alat yang dibutuhkan untuk membuat rangkaian sebuah pegas (seperti pada skema di bawah) antara lain : Rangkaian Statif 1 buah Pegas 1 Buah Beban/cincin besi 3 Buah
  7. 7. Mistar 1 Buah Stopwatch / penghitung waktu 1 Buah mg 1 2 ΔXF 3
  8. 8. 2. Prosedur Eksperimen a) Rangkaikan pegas pada sebuah tiang atau pada statif pada posisi vertikal. b) Aturlah mistar dalam posisi vertikal seperti pada skema. c) Baca dan catat skala awal pada mistar atau posisi setimbang pegas (posisi 1) tanpa diberikan beban terlebih dahulu. Posisi 2 menyatakan pegas telah diberi simpangan sejauh Δx. Simpangan akan terbaca pada mistar setelah pegas berhenti bergetar. d) Untuk percobaan pertama, gunakan 1 beban (10 gram). Lepaskanlah beban dari posisi 1 dan pegas akan melakukan getaran bolak balik secara vertikal melalui posisi kesetimbangannya (posisi 1) dan catat perpanjangan pegas tersebut (Δx) pada saat pegas telah berhenti
  9. 9. bergetar. Baca dan catat perubahan skala dari skala awal (pada posisi ke 2). e) Ulangi langkah d) dua kali percobaan lagi dengan beban berturut 2 buah dan 3 buah. f) Hitunglah periode T dengan 10 kali getaran untuk ketiga percobaan tersebut. Hitunglah juga konstanta pegasnya dan percepatan gravitasi untuk masing-masing beban. D. Analisa Data Hasil Pengamatan 1. Data Hasil Pengamatan untuk pengukuran gaya pegas (konsanta pegas) No Massa Beban m (kg) Panjang Pegas Tanpa Beban (m) Panjang Pegas setelah Pembebanan (m) Pertambahan Panjang Pegas (m) Tetapan Pegas (N/m) 1 100 g = 0,01 kg 0,08 0,1 0,02 F/Δx = 0,98/0,02 = 49 .2 50 g = 0,05 kg 0,08 0,09 0,01 F/Δx = 0,49/0,01 = 49 3 25 g = 0,025 kg 0,08 0,085 0,005 F/Δx = 0,245/0,005 = 49 Ket. F = m.g F = gaya yang bekerja pada pegas m = massa benda g = gravitasi ( 9,8 m/s) 2. Data Hasil Pengamatan untuk pengukuran frekuensi getaran pegas
  10. 10. No Massa Beban m (kg) Waktu Getar (t) Jumlah Getaran (n) Frekuensi getaran (Hz) 1 100 gram 10 detik 36 n/t = 36/10 = 3,6 2. 50 gram 10 detik 50 n/t = 50/10 = 5,0 .3 25 gram 10 detik 70 n/t = 70/10 = 7,0
  11. 11. 3. Grafik Data Grafik perbandingan gaya yang bekerja pada pegas dengan pertambahan panjang pegas. Grafik perbandingan gaya yang bekerja pada pegas dengan frekuensi getaran pegas F (N) x (m) 0,245 0,49 0,98 0,005 0,01 0,02 F (N) 0,245 0,49 0,98
  12. 12. E. PEMBAHASAN Pada praktikum alat peraga sederhana tentang percoban gaya pegas ini dilakukan 2 kali percobaan atau praktikum yaitu mencari konstanta pegas (k) dan mencari frekuensi getaran pegas (f). untuk mengetahui nilai konstanta pegas (k) dapat digunakan persamaan k = F/Δx ; dan untuk mencari nilai dari frekuensi getaran pegas dapat digunakan persamaan f = n/t. Percobaan pertama adalah mencari nilai konstanta pegas dengan menggunakan 3 buah beban yang akan digantungkan dipegas, masing – masing nilai beban 100g, 50g, dan 25g. setelah dilakukan praktikum dengan melakukan pengukuran panjang pegas sebelum dan sesudah digantungkan beban didapatkan perubahan panjang pegas dari yang awalnya 0,08m menjadi 0,1m pada beban yang bermassa 100g, dan beban yang bermassa 50g yang digantungkan pada pegas merubah panjang pegas tersebut dari 0,08m menjadi 0,09m, sedangkan beban yang bermassa 25 gram merubah panjang pegas dari 0,08m menjadi 0,085m. dari data – data tersebut dapat dihitung konstanta pegasnya yang didapatkan nilainya 49 N/m. Percobaan kedua adalah mencari frekuensi beban yang tetap dengan menggunakan 3 buah beban tadi. Setelah dilakukan praktikum maka didapat banyaknya getaran per 10 sekon untuk beban yang bermassa 100g adalah 36 kali, untuk yang bermassa 50g adalah 50 kali, dan untuk yang bermassa 25 g adalah 70 kali. Jadi kita dapat menghitung nilai dari frekuensi getaran pegasnya yang didapatkan masing – masing 3,6 Hz ; 5,0 Hz ; 7,0 Hz. F. KESIMPULAN f (Hz) 3,6 5,0 7,0
  13. 13. Dari praktikum tersebut dapat disimpulkan bahwa konstanta pegas akan tetap sama walaupun dengan menggunakan beban yang berbeda, dan nilai gaya yang bekerja pada pegas akan berbanding terbalik terhadap frekuensi getaran pegas.
  14. 14. DAFTAR PUSTAKA Jamal, Abdul dan Tamrin B.A . Pintar Fisika Untuk SMA Kelas 1,2,3 . Gita media Press : Jakarta . 2005 Kangenan, Martin. Fisika dasar SMA Jilid 2. Gita media Press : Jakarta . 2009 Resnick, Halliday. 1985. Fisika: jilid 1. Edisi Ketiga. Jakarta: Erlangga. http://www.wikepedia.org// http://yahoo.answer.com//

×