Laporan Osilasi Batang [PDF]

Citation preview

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR I OSILASI BATANG



Nama



: Putu Yuliantari



NIM



: 1108105040



Kelompok



:V



Dosen



: Ida Bagus Alit Paramarta, S.Si., M.Si



Asisten Dosen : Ni made Indah Suwandewi



0908205006



I Gede Astina



0908205008



Declarossy Natalia Sinaga



0908205012



Gelys Annisa Nindri



0908205019



JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM



I.



TUJUAN PERCOBAAN Menentukan momen inersia batang



II.



TINJAUAN TEORI Gerak osilasi adalah variasi periodik terhadap waktu dari suatu hasil pengukuran, contohnya pada ayunan bandul. Istilah vibrasi sering digunakan sebagai sinonim osilasi, walaupun sebenarnya vibrasi merujuk pada jenis spesifik osilasi, yaitu osilasi mekanis. Osilasi tidak hanya terjadi pada suatu sistem fisik. Osilasi terbagi menjadi 2 yaitu osilasi harmonis sederhana dan osilasi harmonis kompleks.



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 periodik adalah gerak berulang atau berosilasi melalui titik setimbang dalam interval waktu tetap. Gerak Harmonik sederhana dapat dibedakan menjadi dua yaitu : -



Gerak Harmonik Sederhana (GHS) Linier, misalnya penghisap dalam silinder gas, gerak osilasi air raksa atau air dalam pipa U, gerak horizontal atau vertikal dari pegas, dan sebagainya.



-



Gerak Harmonik Sederhana (GHS) Angular, misalnya gerak bandul atau bandul fisis, osilasi ayunan torsi, dan sebagainya.



Energi mekanik terdisipasi (berkurang) karena adanya gaya gesek. Maka jika dibiarkan, osilasi akan berhenti, yang artinya Gerak Harmonik Sederhana teredam. Gaya gesekan biasanya dinyatakan sebagai arah berlawanan dan b adalah konstanta menyatakan besarnya redaman. Maka persamaan Gerak Harmonik Sederhana teredam adalah dimana merupakan faktor redaman Osilasi adalah variasi periodik umumnya terhadap waktu dari suatu hasil pengukuran, contohnya pada ayunan bandul.Osilasi



terbagi menjadi 2 yaitu osilasi harmonis sederhana dan osilasi harmonis kompleks. Gerak periodik adalah gerak berulang atau berosilasi melalui titik setimbang dalam interval waktu tetap. Amplitudo gerak (A), merupakan besar perpindahan maksimum dari posisi kesetimbangan, yaitu nilai maksimum dari |x|, dengan satuan m. Perioda (T), merupakan waktu untuk satu siklus, dengan satuan s. Frekuensi (f), merupakan banyaknya siklus pada suatu satuan waktu, dengan satuan Hz. Frekuensi sudut (f) yang merupakan w = 2πf atau 2π/T. resistan yaitu suatu benda yang memiliki massa untuk bergetar gerak osilasi: gerak bolak balik yang mengacu pada titik kedudukan resonansi: apabila pada frekuensi eksitan simpangan = frekuensi pribadi. contoh : derajat kebebasan dan sistem yang dapat kita kehendaki dari sistem 1 derajat kebebasan, mesin jahit, eskalator, lift, benda bergerak karena memiliki percepatan. ∑F=ma mg-KX=ma Pegas bergerak karena ada massa yang membebaninya menyebabkan terjadinya osilasi. gaya benda turun karena dipengaruhi oleh massa dan grafitasi.dan gaya benda naik karena dipengaruhi oleh konstanta pegas dan jarak simpang pegas.



Momen inersia (Satuan SI : kg m2) adalah ukuran kelembaman suatu benda untuk berotasi terhadap porosnya. Besaran ini adalah analog rotasi daripada massa. Dibawah ini merupakan daftar momen inersia dari beberapa benda tegar yang digunakan dalam perhitungan. Keterangan : I adalah momen inersia benda m adalah massa benda L adalah panjang benda



Benda



Poros



Batang silinder



Pusat



Gambar



Momen Inersia



Batang silinder



Melalui sumbu Melalui sumbu Silinder berongga



Ujung



Silinder pejal Silinder pejal



Bola pejal



Melintang sumbu



Melalui diameter



Bola pejal



III.



PERALATAN



Melalui salahsatu garis singgung



I = mR2



1. Batang yang telah siap digantungkan dengan tali 2. Mistar 3. Stopwatch 4. timbangan



IV.



PROSEDUR PERCOBAAN 1. Batang digantungkan pada tali yang telah disediakan. 2. Dengan jarak antar tali (d) dan panjang tali (L) tertentu, batang disimpangkan dengan sudut simpangan kecil dan kemudian dilepaskan sehingga batang melakukan osilasi (berosilasi). 3. Waktu osilasi batang dicatat untuk 15 kali ayunan. 4. Panjang tali L divariasikan dan langkah 1, 2, dan 3 diulangi.



V.



HASIL PERCOBAAN 5.1



Data 1



L (cm)



d (cm)



N



Massa (gr)



t (sekon)



T (sekon)



(cm)



60 cm 60 cm 60 cm 60 cm 60 cm



43,5 43,5 43,5 43,5 43,5



15 15 15 15 15



261,1 261,1 261,1 261,1 261,1



22,47 22,46 22,19 22,56 22,61



1,50 1,49 1,47 1,50 1,50



7,74 7,74 7,74 7,74 7,74



L (cm)



d (cm)



N



Massa (gr)



t (sekon)



T (sekon)



(cm)



55 cm 55 cm 55 cm 55 cm



43,5 43,5 43,5 43,5 43,5



15 15 15 15 15



261,1 261,1 261,1 261,1 261,1



21,90 21,71 21,71 21,66 21,81



1,50 1,44 1,44 1,44 1,45



7,41 7,41 7,41 7,41 7,41



5.2



Data 2



d



(cm)NM assa (gr)t (sekon)T (sekon)



(cm)55 cm 50 cm



43,5



15



261,1



21,17



1,41



7,07



43,5 43,5 43,5 43,5



15 15 15 15



261,1 261,1 261,1 261,1



21,03 21,61 21,33 21,28



1,40 1,41 1,42 1,42



7,07 7,07 7,07 7,07



43,5



15



261,1



19,67



1,31



6,70



43,5 43,5 43,5 43,5



15 15 15 15



261,1 261,1 261,1 261,1



19,43 19,77 19,95 19,56



1,23 1,32 1,33 1,30



6,70 6,70 6,70 6,70



V.3 D



V.4 L (cm) 50 cm 50 cm 50 cm d (cm)NM assa (gr)t (sekon)T (sekon)



(cm)50 cm 45 cm V.5 D



V.6 L (cm) 45 cm 45 cm 45 cm 45 cm



V.7 Data 5 L (cm)



d (cm)



N



Massa (gr)



t (sekon)



T (sekon)



(cm)



40 cm



43,5



15



261,1



18,38



1,22



6,32



40 cm



43,5



15



261,1



18,49



1,23



6,32



40 cm



43,5



15



261,1



18,74



1,24



6,32



40 cm



43,5



15



261,1



18,48



1,23



6,32



T (s) gradienI (kg m2)15261,118,591,246,3240 cm VI.



HASIL DAN ANALISA 6.1 Perhitungan data a. Data 1 b. Diketahui : T = 1,50 s c.



L = 60 cm = 0,6 m



d.



= 7,74 cm = 0,0774 m



e.



m = 261,1 gr



f.



g = 9,8



g.



d = 43,5 cm = 0,435 m



h. Ditanyai : Momen Inersia ( I ) = ......? i. Jawaban : j.



k. l.



→



Sehingga



m.



→



n.



Menghitung I



o.



p.



11,51 kg m2



q. r.



1,47



0,6 m 0,6 m



L (m)



7,7419,3711,510,6 m43,5 7,7418,2511,370,6 m1,50 7,7418,9911,060,6 m1,49 1,50 7,74 19,37 1,50



7,74



19,37



11,51 11,51



gradienI (kg m2)



T s. D



D ik et a h ui : T = 1, 5



(s)



0 s



L = 5 5 c m = 0, 5 5 m



= 7, 4 1 c m = 0, 0 7 4 1 m



m



= 2 6 1, 1 gr



g = 9, 8



d = 4 3, 5 c m = 0, 4 3 5 m D i t a



n y a i : M o m e n I n e r s i a ( I ) = . .. .. . ? J a w a b a n



:



→ T = g r a d i e n .



S e h i n g g a :



g



r a d i e n =



g r a d i e n =



→ g r a d i e n = 2 0



, 2 9



M e n g h i t u n g I



1 2 , 5 7 k



g m 2



T (s) gradienI



(kg m2)



t. D



u. Di ke ta hu i: T = 1, 41 s v. L = 50 c m



0,55 m



1,50



7,41



20,24



L (m) 12,57



0,55 m



1,44



7,41



19,43



11,58



0,55 m



1,44



7,41



19,43



11,58



0,55 m



1,44



7,41



19,43



11,58



0,55 m



1,45



7,41



19,56



11,74



= 0, 5 m w.



= 7, 07 c m = 0, 07 07 m x. m = 26 1, 1 gr y. g = 9, 8



z. d



= 43 ,5 c m = 0, 43 5 m aa. D it a n y ai : M o m e n I n er si a ( I ) = ... ...



? bb. J a w a b a n : cc.



→ T = g ra di e n . dd. S e hi n g g a :



ee.



g ra di e n =



ff. g ra di e n =



→ g ra di e n = 1 9, 9 4 gg.



M e n g hi tu n g I hh.



ii.



jj.



1 2, 2 0 k g m 2



kk. ll. mm.



nn. L (m)



T (s) gradienI



(kg m2) oo. D



pp. Di ke ta hu i: T = 1, 34 s qq. L = 45 c m = 0, 45



0,5 m



1,41



7,07



19,94



12,20



0,5 m



1,40



7,07



19,80



12,03



0,5 m



1,41



7,07



19,94



12,20



0,5 m



1,42



7,07



20,08



12,37



0,5 m



1,42



7,07



20,08



12,37



m rr.



= 6, 70 c m = 0, 06 70 m ss. m = 26 1, 1 gr tt. g = 9, 8



uu. d = 43 ,5



c m = 0, 43 5 m vv. D it a n y ai : M o m e n I n er si a ( I ) = ... ... ? ww. Jawa



b a n : xx.



→ T = g ra di e n . yy. S e hi n g g a : zz.



g ra di



e n =



aaa. g ra di e n =



→ g ra di e n = 1 9, 5 5 bbb. M e n g



hi tu n g I ccc.



ddd.



eee.



1 1, 7 3 k g m 2



fff. ggg.



L (m)



0,45 m



1,31



6,70



19,55



11,73



0,45 m



1,23



6,70



18,35



10,33



0,45 m



1,32



6,70



19,70



11,91



0,45 m T (s) gradienI



(kg m2)



hhh. D



iii. Di ke ta hu i: T = 1, 22 s jjj. L = 40 c m = 0, 40 m kkk.



0,45 m



1,33 1,30



6,70 6,70



19,85 19,40



12,09 11,55



= 6, 32 c m = 0, 06 32 m lll. m = 26 1, 1 gr mmm. g = 9, 8



nnn. d = 43 ,5 c m =



0, 43 5 m ooo. Ditan y ai : M o m e n I n er si a ( I ) = ... ... ? ppp. Jawa b a n :



qqq.



→ T = g ra di e n . rrr. S e hi n g g a : sss.



g ra di e n =



ttt. g ra di e n =



→ g ra di e n = 1 9, 3 0 uuu. M e n g hi tu n g



I vvv.



www.



xxx.



1 1, 4 3 k g m 2



yyy.



zzz.



L (m)



0,4 m



1,22



6,32



19,30



11,43



0,4 m



1,23



6,32



19,45



11,65



0,4 m



1,24



6,32



19,62



11,81



0,4 m



1,23



6,32



19,46



11,62



19,6211,81 6,32



0,4 m



1,24



6.2 Grafik hubungan antar T dengan



T 1,49



7,74



1,45



7,41



1,41



7,07



1,29



6,70 I 1,23



6.3 Jawaban soal-soal 1. Sudut osilasi batang harus kecil agar waktu osilasi yang dilakukan tidak terlalu lama, dan batang saat diosilasi tidak berayun kesamping. 2. Jika yang divariasikan jarak antar tali, maka cara mendapatkan I dengan rumus:



T



3. 6.4 Ralat keraguan I a. Data 1 b. L (m) 6,32



0,6 m



11,51



11,39



0,12



0,0144



0,6 m



11,37



11,39



-0,02



0,0004



0,6 m



11,06



11,39



-0,33



0,1089



0,6 m



11,51



11,39



0,12



0,0144



0,6 m



11,51



11,39



0,12



0,0144



I



Ralat Keraguan Data 1



Ralat nisbi = = x 100% = 0,3 % Ralat kebenaran = 100% - 0,3 % = 99,7%



c. Data 2 d. e. L (m) 0,0305



0,55 m



12,57



11,81



0,76



0,5776



0,55 m



11,58



11,81



-0,23



0,0529



0,55 m



11,58



11,81



-0,23



0,0529



0,55 m



11,58



11,81



-0,23



0,0529



0,55 m



11,74



11,81



-0,07



0,0049 0,1482



Ralat Keraguan Data 2



Ralat nisbi = = x 100% = 0,7 % Ralat kebenaran = 100% - 0,7 % = 99,3%



f. Data 3



0,0162



I



alat L (m)I 0,5



Ker



m12,212,230,030,00090,5



agu an Dat a3



at nisbi = = =



kebenaran = 100% =



a.



L (m) 0,45 m



11,73



11,52



0,21



0,0441



0,45 m



10,33



11,52



-1,19



1,4161



0,45 m



11,91



11,52



0,39



0,1521



0,45 m



12,09



11,52



0,57



0,3249



m12,0312,23-0,20,040,5 m12,212,23-0,030,00090,5 m12,3712,230,140,01960,5 m12,3712,230,140,0196



Melalui diameter Bola berongga