Bundelan Fisika Tentang Bandul Sederhana [PDF]

Citation preview

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Dalam kehidupan sehari-hari tidak terlepas dengan yang namanya ilmu fisika,dimulai dari yang ada pada diri kita seperti gerak yang kita lakukan setiap hari sampai pada sesuatu yang berada di luar diri kita,salah satu contohnya adalah permainan di taman kanak-kanak,yaitu ayunan. Sebenarnya ayunan ini juga dibahas dalam ilmu fisika,dimana dari ayunan tersebut kita dapat menghitung periode 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 yang akan dilakukan,ayunan yang dimaksud adalah bandul. Bandul adalah benda yang terikat pada sebuah tali dan dapat berayun secara bebas dan periode yang menjadi dasar kerja dari sebuah jam dinding kuno yang mempunyai ayunan. Dalam bidang fisika,prinsip inipertama kali ditemukan pada tahun 1602 oleh Galileo Galilei,bahwa periode (lama gerak osilasi satu ayunan T) dipengaruhi oleh panjang tali dan percepatan gravitasi. Periode berayun menjadi lebih rendah atau menjadi lebih panjang ketika amplitudo (lebar ayunan) bertambah. Periode berayun sebuah bandulditentukan oleh panjang bandul,kekuatan gravtasi dan amplitudo,periode tidak bergantung kepada massa bandul. Jika amplitudo terbatas oleh ayunan yang kecil,periode T bandul sederhana waktu yang diperlukan untuk siklus lengkap adalah dimana L adalah panjang bandul dan g adalah percepatan gravitasi. Bandul sederhana terdiri atas benda bermassa m yang di ikat deggan seutas tali ringan yang panjangnya I (massa tali diabaikan),jika bandul berayun tali akan membentuk sudut sebesar α



terlalu kecil,gerak bandul tersebut akan mempengaruhi persamaan gerak



harmonik sederhana seperti gerak pada pegas.



Gerak osilasi (getaran) yangpopuler adalah gerak osilasi pendulum (bandul),pendulum sederhana terdiri dari seutas tali ringan dan sebuah beban yang bermassa m terletak dibagian ujung tali,gaya gesekan udara diabaikan dan massa tali sangat kecil sehingga dapat diabaikan relatif terhadap bola,dengan bandulpun kita dapat mengetahui gravitasi ditempat bandul tersebut di uji. Getaran adalah gerak bolak-balik secara periode melaluititik kesetimbangan,getaran dapat bersifat sederhana dan kompleks. Getaran yang berkaitan pada bandul yaitu getaran harmonik sederhana yaitu suatu getaran dimana resultan gaya yang bekerja pada titik sembarangan selalu mengarah ke titik kesetimbangan dan beesar resultan gaya sebanding dengan jarak titik kesetimbangan tersebut. Berdasarkan pernyataan diatas adalah salah satu faktor yang melatar belakangi kami untuk melakukan praktikum tentang bandul sederhana,dimana praktikan akan belajar mengenai apa-apa saja yang berhubungan dengan bandul sederhana yang sering ditemukan dalam kehidupan sehari-hari dan praktikan mampu menentukan nilai percepatan gravitasi berdasarkan percobaan yang akan dilakukan. 1.2 Tujuan Percobaan ini bertujuan untuk menentukan nilai gravitasi bumi (g) secara eksperimen.



BAB II LANDASAN TEORI



Bandul adalah benda yang dapat berayun pada suatu titik, dapat berbentuk batang, benda tergantung pada tali dan lain-lain, disebut juga ayunan. Jenis-jenis bandul yaitu bandul bifilar adalah bandul berupa batang yang yang digantungkan dengan menggunakan dua tali (benang) pada ujung-ujungnya, bandul kater adalah bandul yang berbentuk batang yang dilengkap dengan buah pisau-pisau penumpu, digunakan untuk menentukan percepatan gravitasi secara teliti, pada pemakainnya bandul diayunkan padamasing-masing penumpu dan letak penumpu pada batang diatur sedemikian sehingga periode ayunan untuk kedua penumpu sama, dalam hal yang demikian maka periode ayunan itu sama dengan priode ayunan sederhana, yaitu 2π



√1 g



, dengan 1 jarak antara kedua penumpu. Banduk konis



adalah bandul yang diputar sedemikian sehingga tali penggantung bandul mengitari permukaan sebuah kerucot (conus=kerucut). Bila 3 adalah sudut yang dibentuk oleh talu dengan arah vertical, 1 panjang tali penggantung, g percepatan gravitasi, maka 1 frekuensi 1 bandul itu dapat dihitung dengan menggunakan persamaan : 1=



1 2π



√g 1 cos 0



Bandul sederhana , istilah lain untuk ayunan tunggal (Hadiat, 2004). Bandul merupakan salah satu contoh benda bergetar selaras, bagian ini akan membahas tentang bandul sederhana, bandul sederhana terdiri atas titik massa m yang digantungkan menggunakan seutas tali tak bermassa dengan unjung atasnya diikiatkan dinding diam seperti yang terlihat pada gambar. Gerak benda terjadi pada bidang vertical dan dikendalikan oleh gaya gravitasi. Asal sudut simpangan θ kecil maka gerak benda adalah getaran selaras sederhana



Gaya-gaya yang bekerja pada bandul adalah gaya tegangan tali T dan gya gravitasi mg. komponen radial T= mg cos (θ) tidak mengakibatkan percepatan pada arah menuju θ=0. Berlawanan arah dengan simpangannya. Jadi, komponen



gaya merupakan gaya pemulih dan persamaan gerak bandul kearah tangensial ini dapat ditulis d2s dt 2



F=-mg sin (θ) = m



Mengingat s=1 θ, maka



d2θ dt 2



d2θ dt 2 , sehingga :



=L



d2θ dt 2 = -



….. (3.1)



g L



sin (θ) …. (3.2)



Suku kanan persamaan (3.2) berbanding lurus dengan sin (θ). Bukan θ persamaan ini bukan persamaan diferensial linear seperti persamaan (3.1) (Umar, 2008). Tanda (-) diberikan karena arah gaya F selalu berlawanan dengan arah sudut θ. Bila θ