Laporan Lengkap Konstanta Pegas [PDF]

Citation preview

LAPORAN LENGKAP PRAKTIKUM FISIKA DASAR I (KONSTANTA PEGAS)



DISUSUN OLEH : KELOMOPOK PROGRAM STUDI KIMIA 1. NURAQIDA



(60500119024)



2. NUR ARTHIKA PUTRI (60500119066) 3. NADIATUL NISAH



(60500119022)



4. MIFTAHUL JANNAH



(60500119002)



JURUSAN KIMIA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS ISLAM NEGERI ALAUDDIN MAKASSAR 2019/2020



BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Pegas adalah suatu benda yang memiliki sifat elastis atau lentur. Dalam ilmu teknik, sifat elastis dari suatu pegas sangatlah penting. Misalnya dalam dunia otomotif, kenyamanan berkendara sangat dipengaruhi oleh pegas yang terdapat di dalam shockbreaker. Hukum Hooke mengatakan bahwa jikasebuah pegas diberi sebuah gangguan sehingga pegas merenggang (berarti pegas ditarik) atau merapat (berarti pegas ditekan), pada pegas akan bekerja gaya pemulih yang arahnya selalu menuju titik asal. Dengan kata lain, besar gaya pemulih pada pegas ini sebanding dengan gangguan atau simpangan yang diberikan pada pegas. Secara matematis (Pauliza, 2008: 139). Dalam kehidupan sehari-hari, pegas memiliki peranan penting. Sebagai contoh, pegas dapat kita jumpai pada sepeda motor. Di mana pegas pada sepeda motor sering disebut atau dikenal dengan istilah shock breaker. Dengan adanya shock breaker, maka kita merasa nyaman ketika mengendarai motor. Hal ini terjadi terjadi karena shock breaker. Terebut memiliki sifat elastisitas (kembali ke bentuk semula) seperti sifat pega pada umumnya. Menetukan hasil sebuah pengamatan dapat dilakukan di dalam laboratorium. Sama halnya dengan menentukan sebuah konstanta pegas, maka dapat dilakukan percobaan di dalam laboratorium. Setiap kegiatan laboratorium, mahasiswa dituntut untuk mengambil dan menganalisis data untuk membuat suatu kesimpulan dari hasil percobaan. Pengolahan data dan perbandingan data hsil pengukuran harus memiliki pengetahuan dasar mengenai konstanta pegas, analisis data tanpa ketidakpastian serta analisis data dengan ketidakpastian (Fauzy, 2013: 28). Berdasarkan uraian di atas maka dilakukan percobaan “Konstanta Pegas” dengan menggunakan pegas spiral dan pengait bandul. Berdasarkan uraian di atas



maka dilakukan percobaan “Konstanta Pegas” dengan menggunakan pegas spiral dan pengait bandul. B. Rumusan Masalah Rumusan masalah pada percobaan ini yaitu sebagai berikut: 1. Apa faktor-faktor yang mempengaruhi untuk menghasilkan getaran selaras? 2. Bagaimana menetukan konstanta gaya pegas pada grafik hubungan antara periode t2 dengan massa beban m? 3. Bagaimana menentukan konstanta gaya pegas pada grafik hubungan antara gaya pegas F dengan pertambahan panjang pegas ∆x? C. Tujuan Percobaan? Tujuan dari percobaan ini yaitu sebagai berikut: 1. Untuk mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi untuk menghasilkan getaran selaras. 2. Untuk menentukan gaya pegas pada grafik hubungan antara periode T2 dengan massa beban m. 3. Untuk menentukan konstanta gaya pegas pada grafik hubungan antara gaya pegas F dengan pertambahan panjang pegas ∆x.



BAB II TINJAUAN PUSTAKA A. Elastisitas Elastisitas adalah kemampuann sebuah benda untuk kembali ke bentuk semula saat gaya yang diberikan dihubungkan. Akan tetapi, bila gaya yang diberikan melebihi batas elastisitasnya maka benda akan berubah bentuk. Besaran sifat elastisitasnya bahan yang paling pokok adalah gaya yang diberikan kepada benda itu. Besaran yang lain adalah tegangan, renggangan, mampatan dan modulus elastisitas. Apabila benda elastis dikenal gaya tertentu, mak akan mengalami perubahan bentuk/panjang. Perubahan bentuk bergantung pada arah dan letajk gaya-gaya tersebut diberikan (Rohandi, 2018: 2). Konstanta pegas adalah besarnya gaya yang dibutuhkan atau yang harus diberikan sehingga terjadi perubahan panjang sebesar satuan panjang. Sebuah gaya pemulih yang ditimbulkan oleh sebuah pegas ditentukan oleh hukum Hooke yang hukum atau ketentuannya mengenai gaya dalam ilmu fisika yang terjadi karena sifat elastisitas suatu pegas. Hubungan antara gaya F yang merenggang pegas dan pertambahan panjang pegas ∆𝑋 di daerah yang ada batas kelentuan yaitu. 𝐹 = 𝑘 ∆x



(1)



Gerak benda yang terjadi secara berulang-ulang di dalam selang waktu yang sama disebut gerak periodik. Karena gerak ini terjadi secara teratur, maka gerak ini pun disebut sebagai gerak harmonik. Periode T dari getaranharmonik adalah waktu yang dibutuhkan untuk menempuh suatu lintasan dari geraknya, yaitu satu getaran penuh atau satu putaran sehingga dapat di tulis dalam rumus: 𝑡



T𝑛



(2)



Keterangan: T = periode (s) t = waktu (s) n = jumlah getaran Pada elastisitas ini terdapat tiga jenis perubahan bentuk yaitu tegangan, regangan, dan mampatan. Tegangan adalah besarnya gaya yang bekerja pada permukaan benda persatuan luas. Regangan adalah bagian dari deformasi, yang dideskripsikan sebagai perubahan relatif dari partikel-partikel di dalam benda yang bukan merupakan benda kaku. Mampatan adalah perubahan bentuk yang dialami sebuah benda jika dua buah gaya yang berlawanan arah (menuju pusat benda) dikenakan pada ujung-ujung benda (Rohandi, 2018: 2). B. Gerak Harmonik Bentuk yang sederhana dari gerak periodik adalah gerak harmonik sederhana. Gerak harmonik sederhana adalah gerak bolak-balik suatu benda melalui titik keseimbangannya. Beberapa benda yang melakukan gerak harmonik sederhana antara lain gerak benda pada ayunan sederhana, gerak benda pada lintasan licin yang berbentuk busur lingkaran dan gerak benda yang digetarkan pada pegas. Ayat yangb berhubungan dengan percobaan ini yaitu QS. Ar-Rahman ayat 7 yang berbunyi:











   Terjemahannya:



“Dan Allah telah meninggikan langit dan Dia meletakkan neraca (keadilan)”.



Ayat di atas tersirat makna yang memiliki hubungan dengan suatu hal yang telah diketahui oleh manusia dan berbagai gejala yang telah terlihat atau telah dilakukan percobaan beserta pengukurannya. Dalam kaitan masalah yang akan



di



bahas



di



sini



bukan



hanya



peristiwa



pemuaian



atau



pum



keseimbangannya. Namun juga sifat yang ikut menyertai peristiwa tersebut yaitu sifat elastis.



BAB III METODE PERCOBAAN



A. Waktu dan Tempat



Pengamatan dilakukan pada hari Senin, 11 November 2019 di Laboratorium Fisika Jurusan Fisika Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri Alauddin Makassar. B. Alat dan Bahan Alat dan bahan yang digunakan dalam percobaan ini yaitu pegas spiral 2 buah, mistar biasa 100 cm, statif dan klem 1 set, Pengait bandul 1 buah, beberapa beban 10 buah, stopwatch dan berfungsi. C. Prosedur Kerja a. Hubungan antara T2 dengan massa beban m Prosedur kerja untuk hubunga T2 dengan massa beban m yaitu: 1. Menggantungkan



pegas



besar



pada



sebuah



statif



kemudian



menggantungkan beban pada ujung bawah pegas. 2. Mencatatlah hasilnya pada tabel hasil pengamatan. 3. Menarik pegas itu ke bawah sedikit kemudian melepaskan sehingga pegas itu bergetar. 4. Mengukur waktu ayun 10 pegas dengan menggunakan stopwatch. Mencatat hasilnya ke dalam hasil pengamatan. 5. Ulangi lang 1-4 dengan setiap pengulangan ditambah 10 gram pada beban. 6. Tentukan periode ayun T dengan rumus perbandingan waktu ayun dengan banyaknya ayunan. 7. Membuat grafik T2 terhadap m (beban), kemudian hitung konstanta gaya pegas dari grafik tersebut. b. Hubungan antara gaya pegas dengan pertambahan gaya pegas Prosedur kerja untuk hubungan antara gaya pegas dengan pertambahan panjang pegas adalah sebagai berikut:



1. Memiilih salah satu pegas yang telah disediakan, kemudin menggantung penggaris bersama pegas pada statif. Usahakan pegas tidak bersinggungan dengan penggaris. 2. Mwngkur dan catat panjang awalnya X0 ketika belum dibebani, usahakan hindari kesalahan paralaks. 3. Membebani pegas dengan beban gantung yang telah diketahui massanya, kemudia ukur dan catat massa beban gantung dan panjang pegas pada keadaan itu. 4. Menglangi langkah no.3 sebanyak 6 kali dengan penambahan beban gantung (usahakan) penambahan beban gantung dengan massa beban gantung lebih kurang 5 gram, 10 gram, dan seterusnya. 5. Menghitung besar gaya pegas dengan manggunakan g = 980 cm.s-2. 6. Membuat grafik hubungan antara gaya pegas F dengan pertambahan panjang pegas ∆x, kemudian menghitung besarnya konstanta pegas dari grafik yang dibuat. 7. Membandingkan hasil antara nilai konstanta pegas menurut perhitungan rumus k̅rata-rata dengan nilai konstanta pegas menurut grafik yang diperoleh.



BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Analisis Data



a.



Analisis data tanpa ketidakpastian Kegiatan 1: Hubungan antara T2 dengan massa beban m. No. 1. 2. 3. 4. 5. 6.



Tabel 1. Hubungan anatra T2 dengan massa beban m. Massa beban Waktu 10 ayunan Periode T (s) (Kg) (s) 0,05 kg 8,4 s 0,84 s 0,06 kg 9,3 s 0,93 s 0,07 kg 9,9 s 0, 99 s 0,08 kg 10, 8 s 1,08 s 0,09 kg 11, 3 s 1,13 s 0,1 kg 12, 3 s 1,23 s



T2 0,7056 0,8649 0,9801 1,1664 1,2769 1,5129



Kegiatan 2: Hubungan antara gaya pegas dengan pertambahan panjang pegas (∆x). Tabel 2. Hubungan antara gaya pegas dengan pertambahan panjang pegas (∆x). Panjang mula (X0) = 0,146 m g = 9,8 m/s 𝐹 No. Massa Xakhir (m) F = m.g ∆X (m) k = ∆𝑋 beban m (dyne) (kg) 1. 0,01 kg 0,17 m 0,24 m 9,08 37,9 2. 0,02 kg 0,185 m 0,39 m 0,196 0.50 3. 0,03 kg 0,196 m 0,5 m 0,294 1,84 4. 0,04 kg 0,212 m 0,66 m 0,392 0,59 5. 0,05 kg 0,224 m 0,78 m 0,49 0.62 6. 0,06 kg 0,242 m 0,96 m 0,588 0,61 7. 0,07 kg 0,254 m 0,108 m 0,686 6,35 8. 0,08 kg 0,265 m 0,119 m 0,784 6,58 9. 0,09 kg 0,283 m 0,137 m 0,882 6,43 10. 0,1 kg 0,296 m 0,15 m 0,98 6,53



b. Analisis data dengan ketidakpastian Tabel 3. Hasil analisis data dengan ketidakpastian ∆∆X = 0,0975 ∆F = 0,852



No. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.



∆K (N/m) 18,878 2,307 3,092 1,367 1,16 0,939 13,60 12,53 10,788 4,808



KR (%) 49,898% 4,595% 1,81% 2,31% 1,863% 1,539% 2,072% 1,904% 1,675% 73,595%



DK (%) 50,102% 95,405% 98,19% 97,69% 98,137% 98,461% 97,928% 98,096% 98,325% 26,405%



AB 1 2 2 2 1 1 1 1 1 1



PF (N/m) 18,8 + 37,8 2,30 + 0,50 3,09 + 0,58 1,36 + 0,59 1,16 + 0,62 0,93 + 0,61 13,6 + 6,35 12,5 + 6,58 10,7 + 6,43 4,80 + 6,53



c. Grafik Grafik 1. Hubungan antara T2 dengan massa benda.



Grafik 2. Hubungan antara gaya pegas dengan pertambahan gaya pegas.



Pembahasan Pegas adalah benda elastis yang digunakan untuk menyimpan energi mekanis. Konstanta pegas menurut hukum Hooke bahwa besar pertambahan panjang pegas akan sebanding dengan gaya yang diberikan pada pegas asalkan



gayanya tidak melebihi batas kemampuan pegas tersebut. Berdasarkan rumusan tersebut, berarti batas kemampuan yang dinaksud yaitu K yang dikenal sebagai konstanta pegas. Pada percobaan ini dilakukan dua kegiatan yaitu untuk mengetahui hubungan antara T2 dengan massa beban m dan hubungan antara gaya pegas dengan pertambahan panjang pegas (∆x). Pada hubungan periode T2 dengan massa beban m diperoleh hasil bahwa semakin besar massa beban yang diberikan kepada pegas, maka semakin besar periodenya dan semakin renggang pula pegasnya. Pada hubungan antara antara gaya pegas dengan pertambahan panjang pegas (∆x) diperoleh hasil bahwa semakin besar massa beban yang diberikan, maka semakin kecil gaya pegas dan semakin besar perpanjangannya dan konstanta pegas yang dihasilkan semakin besar. Berdasarkan percobaan di atas, maka diperoleh hasil bahwa dalam percobaan tetapan pegas ini, hukum Hooke terbukti benar, di mana hubungan antara gaya yang diberikan pada pegas sebanding dengan pertambahan panjang pegas ( F = k.x ). Pada saat massa beban ditambah maka panjang pegas semakin bertambah dan apabila massa beban ditambah, maka waktu yang dibutuhkan untuk menghitung periode semakin lama. Artinya, hubungan antar gaya yang diberikan pada pegas dengan massa beban m dan T2 adalah berbanding lurus. Hasil penentuan antara pegas pada grafik hubungan T2 dengan massa beban m sebesar ( 18,8 + 37,8 ) dengan derajat kepercayaan yaitu sebesar 50,102%. Dari hasil percobaan diperoleh nilai konstanta pegas yang berbeda, hal ini disebabkan karena beberapa faktor antara lain kurang telitinya praktikan dalam membaca hasil pengukuran dan juga dipengaruhi oleh faktor keelastisan pegas.



BAB V PENUTUP



A. Kesimpulan Kesimpulan dari percobaan ini yaitu faktor-faktor yang mempengaruhi untuk menghasilkan getaran selaras yaitu amplitudo, frekuensi, massa dan periode. Menentukan konstanta pegs grafik hubungan antara periode dan massa beban m adalah makin besar beban yang diegerakkan maka semakin besar periode yang dibutuhkan. B. Saran Saran pada percobaan ini yaitu sebaiknya pada percoban berikutnya menggunakan jenis pegas yang berbeda agar dapat membandingkan hasil dari pegas yang satu dengan pegas yan lain.



DAFTAR PUSTAKA Halliday Resnick, Dasar-Dasar Pengukuran Jilid 1. Jakarta: Erlangga, 1989. Giancoly, Dauglas C, Fisiska Edisi Kelima. Jakarta: Erlangga, 2001.



Tim Fisika Dasar, Panduan Praktikum Fisika Dasar1. Surabaya: Unpress Unesa, 2015. Rohandi, Pendalaman Materi Fisika. Jakarta: Kementrian Pendidikan dan Kebudayaa,2018.



LAMPIRAN



1. Analisis data



∆∆x = 0,097 𝜕K



𝜕𝐾



∆K = |𝜕F ∆𝐹| + | 𝜕X ∆∆𝑥| 𝜕 (𝐹∆𝑥 −1 )



∆𝑘 = |



∆𝐹| + |



𝜕𝐹



𝜕 (𝐹∆𝑥 −1 𝜕𝑥



∆∆𝑥|



∆𝑘 = |∆𝑥 −1 ∙ ∆𝐹| + |𝐹∆𝑋 −2 ∙ ∆∆𝑥| ∆𝑘 𝑘 ∆𝑘 𝑘 ∆𝑘 𝑘



∆𝑥 −1



𝐹∆𝑥 −2



= |𝐹∆𝑥 −1 | + |𝐹∆𝑥 −1 | ∆𝐹



= | 𝐹 | + |∆∆𝑥 ∙ 𝑥 −1 | ∆𝐹



∆∆𝑥



=|𝐹 + ∆𝐹



∆𝑘 = | 𝐹 +



|



𝑥 ∆∆𝑥 𝑥



|k



i. Analisis data dengan ketidakpastian 1) Hubungan antara periode T2 dengan massa beban benda  Kesalahan relatif (KR) KR =



∆m T2



× 100%



0,45



KR = 0,705 × 100% KR = 0,638 × 100% KR = 63,829% 



Derajat kepercayaan (DK) DK = 100% - KR DK = 100% - 63,829% DK = 36,171%







Angka berarti (AB) AB = 1 – log



∆m T2



AB = 1 – ( - 0,195) 



AB = 1,195 Pelaporan fisika (PF) PF = |∆m ± T2| PF = |0,45 ± 7,05|



2) Hubungan antara gaya pegas dengan pertambahan pamjang pegas  ∆𝑘 ∆𝐹 ∆∆𝑥 ∆k = | 𝐹 + 𝑥 |k 22,4







0,097



∆𝑘 = |9,08 + 0,17 |37,9 ∆𝑘 = |2,46 + 0,57|37,9 ∆𝑘 = 144,837 Kesalahan relatif (KR) ∆k



KR = ∆x × 100% =



144,837 0,24



× 100%



= 603,487 × 100% = 60,348 



Derajat kepercayaan (DK) DK = 100% - KR = 100% - 60,348 = 39,652%  Angka berarti (AB) ∆k



AB = 1 – log ∆x



= 1 – (- 2,78) = 3,78  Pelaporan fisika (PF) PF = |∆k ± ∆x| = |144,837 ± 0,24|