Getaran Pada Pegas [PDF]

Citation preview

GETARAN PADA PEGAS (laporan praktikum fisika dasar II) OLEH DIAN ROMADHONI .A 911050025



FAKULTAS TARBIYAH IAIN RADEN INTAN BANDAR LAMPUNG TAHUN PELAJARAN 2010 1



LEMBAR PENGESAHAN Judul Percobaan



: Getaran pada pegas



Tanggal Percobaan



: 30 juni 2010



Tempat Percobaan



: Lab fisika dasar



Nama



: Dian romadhoni A



Kelompok



:3



Fakultas



:Tarbiyah



(9111050025)



Bandar Lampung 30 Juni2010 Pembimbing



Romadhon 0811100008



2



GETARAN PADA PEGAS Oleh: Dian tomadhoni a ABSTRAK Telah dilakukan percobaan getaran pada pegas yang bertujuan untuk memahami hubunagn antara periode getar dan pertambahan panjang, masa beban(m) dan konstanta pegas(k). Pada percobaan getaran pada pegas ini, dilakukan dengan 2 kali percobaan yang menggunakan pegas yang mempunyai konstanta berbeda, pada percobaan yang menggunakan pegas A, diberi beban sebesar 50 gr, sebelum dilakukan percobaan, terkebih dahulu dicari L0 yaitu panjang mula-mula pegas, setelah itu, pegas tersebut diberi beban sebesar 50 gr, maka L 1 dapat dicari, setelah L1 diketahui, pegas tersebut diberi simpngan sebesar 1cm, maka dengan diberi simpangan tersebut, dapat dicari periode getaran selama 10 kali benda berayun pada titik setimbangnya. setelah dilakukan percobaan dengan simpangan 1 cm, Selanjutnya dilakukan



percobaan



dengan



menggunakan



simpangan



2cm,



posedur



percobaannya pun sama dengan sebelumnya. Setelah semua sudah diketahui nilainilanya, maka percobaan pun dilanjutkan dengan menggunakan beban 100 gr, ban 150 gram, porosedur percobaannya pun sama dengan yang sudah dipraktikan pada beban 50 gram. Setelah semua sudah selesai, maka tahap yang kedua yaitu menggunakan pegas B yang digantung beban sebesar 50 gr, prosedur percobaanya pun sma dengan percobaan yang sudah dilakukan di pegas A. dari percobaan yang telah dilakukan dapat diperoleh nilai sebagai berikut: pada pegas A yang mengggunakan beban 50 gr, saat diberi simpangan 1cm dengan getaran 10 kali, diperoleh t = 6 dan T = 0,6.dan di simpangan 2cm t =6 dan T = 0,6 Selanjutnya dengan menggunakan beban 100 gr saat simpangan 1cm dengan getran 10 kali, diperoleh t = 7 dan T = 0,7. dan di simpanagn 2cm t =7,5 dan T = 0,75 selanjutnya



3



mengggunakan beban 150 gr, saat diberi simpangan 1cm dengan getaran 10 kali, diperoleh t = 9,5dan T = 0,95.dan di simpangan 2cm t =10 dan T = 1 pada pegas B yang mengggunakan beban 50 gr, saat diberi simpangan 1cm dengan getaran 10 kali, diperoleh t = 5 dan T = 0,55.dan di simpangan 2cm t =5 dan T = 0,55 Selanjutnya dengan menggunakan beban 100 gr saat simpangan 1cm dengan getran 10 kali, diperoleh t = 7 dan T = 0,7. dan di simpanagn 2cm t =7, dan T = 0,7 selanjutnya mengggunakan beban 150 gr, saat diberi simpangan 1cm dengan getaran 10 kali, diperoleh t = 8dan T = 0,8.dan di simpangan 2cm t =8 dan T = 0,8



4



DAFTAR ISI Judul...............................................................................................



1



Lembar pengesahan ......................................................................



2



Abstrak...........................................................................................



3



Daftar isi........................................................................................



5



I. PENDAHULUAN......................................................................



6



A.Latar belakang..................................................................



6



B. Tujuan percobaan.............................................................



6



II. TINJAUAN PUSTAKA............................................................



7



III.PORSEDUR PERCOBAAN....................................................



14



A.alat dan bahan...................................................................



14



B. Prosedur percobaan..........................................................



14



IV. HASIL PENGAMATAN..........................................................



15



A.Data hasl pengamatan.......................................................



15



B. Pembahasan.....................................................................



15



V. KESIMPULAN.........................................................................



18



DAFTAR PUSTAKA.....................................................................



19



LAMPIRAN



5



I PENDAHULUAN A.Latar belakang Dalam kehidupan sehari-hari terdapat banyak benda yang bergetar. Senar gitar yang sering anda main atau dimainkan oleh gitaris group band musik terkenal yang kadang membuat anda menjerit histeris bahkan sampai menangis tersedusedu, getaran garpu tala, getaran mobil ketika mesinnya dinyalakan atau ketika mobil mencium mobil lainnya hingga penumpangnya babak belur. Ingat juga ketika anda tertawa terpingkal-pingkal tubuh anda juga bergetar, demikian juga rumah anda yang bergetar dasyat hingga ambruk ketika terjadi gempa bumi. Sangat banyak contoh getaran dalam kehidupan kita, sehingga jika disebutkan satu persatu maka tentu sangat melelahkan. Silahkan dipikirkan sendiri contoh lainnya. Getaran dan gelombang merupakan dua hal yang saling berkaitan. Gelombang, baik itu gelombang air laut, gelombang gempa bumi, gelombang suara yang merambat di udara; semuanya bersumber pada getaran. Dengan kata lain, getaran adalah penyebab adanya gelombang. B. Tujuan percobaan Adapun tujuan dari praktikum ini yaitu untuk memahami hubunagn antara periode getar dan pertambahan panjang, masa beban(m) dan konstanta pegas(k)



6



II TINJAUN PUSTAKA A.Pengertian getaran Getaran yaitu gerak bolak-balik benda di sekitar suatu titik setimbang dengan lintasan yang sama secara periodik (berulang dalam rentang waktu yang sama). Osilasi disebut juga sebagai gerak harmonik (selaras). Contoh getarn antara lain yaitu: - bandul jam yang bergerak ke kiri dan ke kanan - senar gitar yang yang bergetar - osilasi molekul udara dalam gelombang bunyi - osilasi medan listrik dan medan magnet dalam gelombang elektromagnetik Pada dasarnya benda kerja pegas memiliki bahan dan berat yang berbeda beda kemudian pegas itu sendiri memiliki batas kekuatan maximum sendiri tergantung pegas itu terbuat dari apa bahannya. Dalam getaran sering dijmpai istilah-siltilah seperti periode, frekuensi dan lain-lain, periode yaitu waktu yang diperlukan benda (sistem) untuk melakukan satu osilasi penuh, jadi disini dimaksudkan apabila benda melakukan satu osilasi penuh akan dibagi dengan waktunya dan satuannya adalah detik. frekuensi yaitu banyaknya osilasi yang dilakukan oleh benda ( sistem ) dalam satu satuan waktu kaitannya hampir sama dengan periode yaitu tiap satu osilasi atau satu langkah penuh akan dibagi dengan waktunya dan satuannya adalah Hz. (Mohamad ishaq,menguak rahasia alam dengan fisika,albana, tanggerang, hal 257)



7



Jika semua pegas memiliki panjang alami sebagaimana tampak pada gambar dibawah ini.. Ketika sebuah benda dihubungkan ke ujung sebuah pegas, maka pegas akan meregang (bertambah panjang) sejauh y. Pegas akan mencapai titik kesetimbangan jika tidak diberikan gaya luar (ditarik atau digoyang), sebagaimana tampak pada gambar B. Jika beban ditarik ke bawah sejauh y 1 dan dilepaskan , benda akan akan bergerak ke B, ke D lalu kembali ke B dan C. Gerakannya terjadi secara berulang dan periodik



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 (gambar a)



8



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 ditulis : F = -kx 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 ditekan sampai kumparan pegas bersentuhan atau diregangkan sampai batas elastisitas. Tanda negatif menunjukkan bahwa gaya pemulih alias F



9



mempunyai arah berlawanan dengan simpangan x. Ketika kita menarik pegas ke kanan maka x bernilai positif, tetapi arah F ke kiri (berlawanan arah dengan simpangan x). Sebaliknya jika pegas ditekan, x berarah ke kiri (negatif), sedangkan gaya F bekerja ke kanan. Jadi gaya F selalu bekeja berlawanan arah dengan arah simpangan x. k adalah konstanta pegas. 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. Amati bahwa besarnya gaya bergantung juga pada besar x (simpangan).



Setelah pegas diregangkan, pegas menarik benda kembali ke posisi setimbang (x=0). Ketika melewati posisi setimbang, benda bergerak dengan laju yang tinggi karena telah diberi percepatan oleh gaya pemulih pegas. Ketika bergerak pada posisi setimbang, gaya pegas = 0, tetapi laju benda maksimum.



10



Karena laju benda maksimum maka benda terus bergerak ke kiri. Gaya pemulih pegas kembali memperlambat gerakan benda sehingga laju benda perlahan-lahan menurun dan benda berhenti sejenak ketika berada pada x = -A. Pada titik ini, laju benda = 0, tetapi gaya pegas bernilai maksimum, di mana arahnya menuju ke kanan (menuju posisi setimbang).



Benda tersebut bergerak kembali ke kanan menuju titik setimbang karena ditarik oleh gaya pemulih pegas tadi. Gerakan benda ke kanan dan ke kiri berulang secara periodik dan simetris antara x = A dan x = -A.



11



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 atau 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. Misalnya jika benda diregangkan ke kanan, maka benda bergerak mulai dari titik x = 0, menuju titik x = A, kembali lagi ke titik x = 0, lalu bergerak menuju titik x = -A dan kembali ke titik x = 0 . Pada dasarnya osilasi alias getaran dari pegas yang digantungkan secara vertikal sama dengan getaran pegas yang diletakan horisontal. Bedanya, pegas yang digantungkan secara vertikal lebih panjang karena pengaruh gravitasi yang bekerja pada benda. Mari kita tinjau lebih jauh getaran pada pegas yang digantungkan secara vertikal…



total kedua gaya ini tidak sama dengan nol karena terdapat pertambahan jarak sejauh x; sehingga gaya pegas bernilai lebih besar dari gaya berat. Karena terdapat gaya pegas (gaya pemulih) yang berarah ke atas maka benda akan bergerak ke atas menuju titik setimbang. (sambil lihat gambar di bawah ya).



12



Pada titik setimbang, besar gaya total = 0, tetapi laju gerak benda bernilai maksimum (v maks), sehingga benda bergerak terus ke atas sejauh -x. Laju gerak benda perlahan-lahan menurun, sedangkan besar gaya pemulih meningkat dan mencapai nilai maksimum pada jarak -x. Setelah mencapai jarak -x, gaya pemulih pegas menggerakan benda kembali lagi ke posisi setimbang (lihat gambar di bawah). Demikian seterusnya. Benda akan bergerak ke bawah dan ke atas secara periodik. Dalam kenyataannya, pada suatu saat tertentu pegas tersebut berhenti bergerak karena adanya gaya gesekan udara.



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) atau Osilasi Harmonik Sederhana (OHS). (Sukis wariyono: ilmu alam sekitar, adhi aksara, Bekasi, hal 142-1



13



II PROSEDUR PERCOBAAN A. Alat dan bahan Adapun alat dan bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah dasar statif, kaki statif, batang statif pendek, batang statif panjang,balok pendukung, pwnahan jepit, dan stowwatch msing-masing satu buah, beban 50 gr tiga buah dan pegas B. Posedur percobaan 1. Susunlah rangkaian percobaan seperti gambar berikut



2. pengukuran panjang pegas awal (y0) kemudian tersebut digantung,,



beban



setelah itu kami hitung konstanta



pegasnya,simpangkan pegas sejauh 1cm kemudian kami lepaskan 3. Setelah itu,kami Ukur waktu beban melakukan 10 kali getaran.



14



IV HASIL PENGAMATAN a.tabel hasil pengamatan



NO



1 2 3 4 5 6



Beban



50 gr 100 gr 150 gr



simpang an 1cm 2cm 1cm 2cm 1cm 2cm



Pegas A, K= 0,083 N/m waktu 10 periode getaran getaran 6s 0,6 6s 0,6 7s 0,7 7,5 s 0,75 9,5 s 0,95 10 s 1



pegas B, K=0,09N/m Waktu 10 getaran 5,5 s 5,5 s 7s 7s 8s 8s



periode getaran 0,55 0,55 0,7 0,7 0,8 0,8



b. pembahasan Diket : beban 50 gr, 100 gr dan 150 gr Y0= 17cm Pegas I beban 50gr → YI = 23 cm 100gr → Y1 = 29 cm 150gr → YI = 35,5 cm Pegas II beban 50gr → YI = 14 cm 100gr → Y1 = 19 cm 150gr → YI = 24,5 cm periode pada pegas A yaitu



15



t T= n t T beban 50 gr → T = n 6 =0,6 10



t (100 gr) → T = n



7



= 10 =0,7 t (150 gr) → T = n



=



9,5 =0,95 10



Konstanta pada pegas A



K=



F ∆x m. g



= l 1−lo



=



23−17¿ ¿ 0,05.10 ¿



=



0,5 6



= 0,083 periode pada pegas B yaitu t T= n



16



t T beban 50 gr → T = n 5,5 =0,05 = 10



t (100 gr) → T = n 7



= 10 =0,7 t (150 gr) → T = n



=



9,5 =0,95 10



Konstanta pada pegas B



K=



F ∆x



=



m. g l 1−lo



=



(19−8,5)¿ 0,05.10 ¿



0,5



= 5,5



= 0,09



17



grafik hubungan periode getar dengan berat benda pada pegas A 16 14 12 10



berat benda



8 6 4 2 0 0,6



0,7



0,95



Grafik hubungan periode getar denagn berat benda pada pegas B 16 14 12 10



berat benda



8 6 4 2 0 0,55



0,7



0,8



V KESIMPULAN Dari percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa



18



1. Periode merupakan waktu yang diperlukan oleh suatu benda untuk melakukan satu kali getaran. 2. Pertambahan



panjang



dapat



dirumuskan



sebagai



∆ x=



x1-x0,



pertambahan panjang merupaka hasil pengurangan antara posisi benda terakhir dengan posisi awal benda sebelum terjadi regangan 3. Konstanta merupakan ukuran kekuatan pada pegas, jika konstantanya besar, maka pegas akan bersifat kaku 4. Hubunagn antar konstanta dengan masa yaitu berbanding lurus, artinya, jika masa benda tersebut besar, maka konstantanya pun akan ikut besar. 5. Hubungan antara peiode dengan pertambahan juga berbanding lurus, artinya jika periode demakin besar, maka pertambahan panjangnya pun akan ikut besar, meskipun tidak terlihat secara signifikan



19



DAFTAR PUSTAKA 1. Dr.G.C.Gerrits dan Ir. Soemani.S.Soerjohoedojo; Buku Peladjaran Ilmu Alam; jilid 2; pnerbit J.B.Wolters; Jakarta; 1953 2. Halliday dan Resnick; Fisika; Edisi ketiga; Penerbit Erlangga;Jakarta; 1978. 3. Sears, Zemansky; Fisika untuk Universitas I; Edisi keempat; Penerbit Binacipta; Bandung; 1982. 4. Giancoli, C. Douglas, 2001. Fisika Edisi Kelima Jilid 2. Jakarta : Erlangga 5. E. Budikese, Kertiasa Nyoman, Fisika Dasar cetakan ke I, Jakarta, Perum Balai Pustaka. 1996.



20



21



Nama : Dian romadhoni A NPM : 911050025 Prodi : Tadris Matematika M.K 1



:Fisika



Apa yang dimaksud dengan konstanta pegas? Sebutkan juga satuannya! Jawab: konstanta pegas merupakan ukuran kekuatan pegas, dimana jika konstanta pegas itu besar, maka kekuatan pegas pun ikut besar. Dan satuannya adalah N/m Tulislah persamaan yang memenuhi kuhum hooke! Jawab : F = - k x ( tanda minus menunjukan bahwa bahwa arah gaya pulih selalu berlawanan arah dengan perpindahanya,dan x adalah perubahan posisi terhadap titik setimbang) berikan 3 contoh dalam kehidupan sehari-hari pemanfaatan system pegas Jawab: sebagai system suspensi pada kendaraan bermotor, pegas berayun yang di celupkan keair, p turunkan persamaan umum periode untuk system pegas!



2



3



4



Jawab: 2 k= m ω 2



k= m (2 πf )



2 2 k= m 4 π f



k=



m4 π 2  T2



1 T



=f



kT 2 = m 4 π 2 2 m T 2 = k 4π



22



2 m T 2 = k (2 π )



T 2π =



√



√



m k



T=2 π



5



m k



jelaskan apa yang dimaksud osilasi pada pegas! jawab: Pada dasarnya osilasi alias getaran dari pegas yang digantungkan secara vertikal sama dengan getaran pegas yang diletakan horisontal. Bedanya, pegas yang digantungkan secara vertikal lebih panjang karena pengaruh gravitasi yang bekerja pada benda. Pada pegas yang kita letakan horisontal (mendatar), posisi benda disesuaikan dengan panjang pegas alami. Pegas akan meregang atau mengerut jika diberikan gaya luar (ditarik atau ditekan). pada pegas yang digantungkan vertikal, gravitasi bekerja pada benda bermassa yang dikaitkan pada ujung pegas. Akibatnya, walaupun tidak ditarik ke bawah, pegas dengan sendirinya meregang sejauh x0. Pada keadaan ini benda yang digantungkan pada pegas berada pada posisi setimbang.



23



24