LAPORAN FISIKA
GERAK HARMONIK PEGAS
Disusun Oleh
:
NUR AINI IKASAKTI (23/ XI IPA 1)
SEKOLAH MENENGAH ATAS NEGERI 1 JETIS BANTUL
YOGYAKARTA
2011
KATA
PENGANTAR
Alhamdulillah
dengan segala puji bagi Allah SWT yang telah
memberikan rahmat, hidayah dan
inayahnya pada kita semua sehingga saya dapat menyelesaikan makalah/laporan
yang berjudul “PENGAMATAN GERAK HARMONIK PEGAS” ini tepat pada waktunya.
Laporan ini disusun sebagai pemenuhan tugas
mata pelajaran Fisika. Tidak lupa saya ucapkan terimakasih kepada Bapak
Mukijan S.Pd yang telah membimbing saya dalam
penyelesaian makalah ini.
Ibarat “TAK
ADA GADING YANG TAK RETAK” ,dengan
segala kerendahan hati, saya menyadari akan segala kekurangan dan kelebihan isi
maupun sistematikanya sehingga penyusun mengharap kritik dan saran yang
bersifat membangun dari pembaca.
Akhirnya
harapan penyusun ,semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi mereka yang mempelajari. Semoga Allah
SWT memberikan taufik dan hidayah-Nya kepada kita semua di dalam mengembangkan dan meningkatkan ilmu
pengetahuan dan tekhnologi.
Bantul, 2011
Penyusun
DAFTAR ISI
HALAMAN
JUDUL
KATA
PENGANTAR……………………………………………………………………….
DAFTAR
ISI…………………………………………………………………………………
I.
PENDAHULUAN
A. Latar
Belakang Masalah……………………………………………………...
A. Rumusan
Masalah……………………………………………………………
B. Tujuan
Penelitian…………………………….……………………………….
C. Manfaat
Penelitian……………………………………………………………
II.
TINJUAN PUSTAKA
A. Kajian
Teori…………………………………………………………………..
III.
METODE PENELITIAN
A. Alat
dan Bahan………………………….…………………………………...
B. Cara
Kerja…………………….………….…………………………………..
C. Jadwal
Penelitian…………………………………………………………….
IV.
HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN
A. Data
Pengamatan……………………………………………………………..
B. Pembahasan…………………………………………………………………..
V.
KESIMPULAN DAN SARAN
A.Kesimpulan…………………………………………………………………….
B. Saran…………………………………………………………………………..
DAFTAR
PUSTAKA………………………………………………………………………..
LAMPIRAN…………………………………………………………………….....................
BAB I
PENDAHULUAN
A.
Latar Belakang
Getaran adalah suatu gerak bolak-balik disekitar
kesetimbangan. Kesetimbangan disini maksudnya adalah keadaan dimana suatu benda
berada pada posisi diam jika tidak ada gaya yang berkerja pada benda tersebut.
Getaran mempunyai amplitude (jarak simpangan terjauh dengan titik tengah) yang
sama.
Perkembangan ilmu pengetahuan dan
tekhnologi sudah semakin maju dan berkembang dengan pesat sehingga menimbulkan
persaingan yang ketat. Secara otomatis ada tuntutan agar selalu berkreatifitas
dan terus mengikuti perkembangan tersebut, dengan ilmu pengetahuan dan
tekhnologi yang memadahi, manusia dapat
mengembangan potensi-potensi disekelilingnya.
Karena dirasa penting bagi kita
untuk mengetahui dan menguasainya, dilakukanlah praktikum untuk memperdalam
materi fisika tentang getaran pegas selanjutnya, untuk melengkapi praktikum
tersebut disusunlah laporan praktikum. Isi dari laporan ini tak lain adalah
tinjauan pustaka yang berisi teori-teori getaran pegas, hasil-hasil pengamatan
dan pembahasan hal-hal yang telah terjadi dalam praktikum.
B.
Rumusan Masalah
1. Percobaan I :
a. Buatlah grafik antara F(= mg) dan ∆y
b. Hitunglah nilai k pada analisa data anda !
c. Hitunglah nilai rata-rata k !
2. Percobaan II :
a. Buatlah grafik hubungan antara massa beban (m) dengan kwadrat periode (T2)
b. Hitung nilai g rata-ratanya !
c. Hitunglah nilai grafitasi dari percobaan ini, berdasarkan grafik dan
perhitungan !
C.
Tujuan
1. Menentukan Konstanta pegas
2. Menentukan nilai grafitasi bumi
D.
Manfaat
1. Siswa dapat menentukan konstanta pegas
2. Siswa mampu menentukan nilai grafitasi bumi
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
A.
Dasar Teori
Gerak harmonik merupakan gerak sebuah benda dimana grafik posisi partikel
sebagai fungsi waktu berupa sinus (dapat dinyatakan dalam bentuk sinus atau
kosinus). Gerak semacam ini disebut gerak osilasi atau getaran harmonik. Contoh
lain sistem yang melakukan getaran harmonik, antaralain, dawai pada alat musik,
gelombang radio, arus listrik AC, dan denyut jantung. Galileo di duga telah
mempergunakan denyut jantungnya untuk pengukuran waktu dalam pengamatan gerak.
Benda yang melakukan gerak lurus berubah beraturan, mempunyai percepatan
yang tetap, Ini berarti pada benda senantiasa bekerja gaya yang tetap baik
arahnya maupun besarnya. Bila gayanya selalu berubah-ubah, percepatannyapun
berubah-ubah pula.
Gerak yang berulang dalam selang waktu yang sama disebut Gerak
Periodik. Gerak periodik ini selalu dapat dinyatakan dalam fungsi sinus
atau cosinus, oleh sebab itu gerak periodik disebut Gerak Harmonik. Jika
gerak yang periodik ini bergerak bolak-balik melalui lintasan yang sama disebut
Getaran
atau Osilasi.
|
Satuan frekwensi dalam SI adalah putaran per detik atau Hertz (Hz). Posisi
pada saat resultan gaya bekerja pada partikel yang bergetar sama dengan nol
disebut posisi seimbang.
Perhatikan sebuah benda massanya m digantungkan pada ujung pegas, pegas
bertambah panjang. Dalam keadaan seimbang, gaya berat w sama dengan gaya pegas
F, resultan gaya sama dengan nol, beban diam.
Dari kesimbangannya beban diberi simpangan y, pada beban
bekerja gaya F, gaya ini cenderung menggerakkan beban keatas. Gaya pegas merupakan gaya penggerak,
padahal gaya pegas sebanding dengan simpangan pegas.
F
= - k y
k
: tetapan pegas.
Mudah dipahami bahwa makin kecil simpangan makin kecil pula
gaya penggerak. Gerakan yang gaya penggeraknya sebanding dengan simpangan
disebut Gerak Harmonis ( Selaras ).
Bila beban dilepas dari kedudukan terbawah (A), beban akan
bergerak bolak balik sepanjang garis A-O-B. Gerak bolak-balik disebut getaran
dan getaran yang gaya penggeraknya sebanding dengan simpangannya disebut Gerak
Harmonis.
Gerak harmonik sederhana adalah
gerak bolak - balik benda melalui suatu titik keseimbangan tertentu dengan
banyaknya getaran benda dalam setiap sekon selalu konstan.Gerak Harmonik
Sederhana dapat dibedakan menjadi 2 bagian, yaitu:
a)
Gerak Harmonik Sederhana (GHS)
Linier, misalnya penghisap dalam silinder gas, gerak osilasi air raksa / air
dalam pipa U, gerak horizontal / vertikal dari pegas, dan sebagainya.
b)
Gerak Harmonik Sederhana (GHS)
Angular, misalnya gerak bandul/ bandul fisis, osilasi ayunan torsi, dan
sebagainya.
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 (gravitasi hanya
bekerja pada arah vertikal, tidak pada arah horisontal). Mari kita tinjau lebih
jauh getaran pada pegas yang digantungkan secara vertical.
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). Nah, 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.
Berdasarkan hukum II Newton, benda berada dalam
keadaan setimbang jika gaya total = 0. Gaya yang bekerja pada benda yang
digantung adalah gaya pegas (F0 = -kx0) yang arahnya ke atas dan gaya berat (w
= mg) yang arahnya ke bawah. Total kedua gaya ini sama dengan nol. Mari kita
analisis secara matematis
Kita akan tetap menggunakan lambang x agar anda bisa
membandingkan dengan pegas yang diletakan horisontal. Dirimu dapat menggantikan
x dengan y. Resultan gaya yang bekerja pada titik kesetimbangan = 0. Hal ini
berarti benda diam alias tidak bergerak.
Jika kita meregangkan pegas (menarik pegas ke bawah)
sejauh x, maka pada keadaan ini bekerja gaya pegas yang nilainya lebih besar
dari pada gaya berat, sehingga benda tidak lagi berada pada keadaan setimbang
(perhatikan gambar c di bawah).
Pada titik setimbang, besar gaya total = 0, tetapi
laju gerak benda bernilai maksimum (v maks). Pada posisi ini, EK bernilai
maksimum, sedangkan EP = 0. EK maksimum karena v maks, sedangkan EP = 0, karena
benda berada pada titik setimbang (x = 0).
Karena pada posisi setimbang kecepatan gerak benda
maksimum, maka 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. Ketika benda berada pada simpangan sejauh -x, EP
bernilai maksimum sedangkan EK = 0.
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.
Selama benda bergerak, selalu terjadi perubahan energi antara EP dan EK. Energi
Mekanik bernilai tetap. Pada benda berada pada titik kesetimbangan (x = 0), EM
= EK. Ketika benda berada pada simpangan sejauh -x atau +x, EM = EP.
Simpangan
yang terbesar disebut Amplitudo getaran (A). Saat simpangan benda y,
percepatannya :
A = 
Besar energi potensialnya : Ep = ½ ky2
Ketika simpangannya terbesar energi kinetiknya Ek = 0,
sedangkan energi potensialnya Ep = ½ kA2 ….. Jadi energi
getarannya E = Ep + Ek = ½ kA2
+ 0
E
= ½ kA2
Energi kinetik saat simpangannya y dapat dicari dengan hukum
kekekalan energy : E = Ep + Ek
Ek = E – Ep = ½ kA2
– ½ ky2
a. Frekuensi (f)
Gerakan dari A-)-B-O-A disebut satu getaran, waktu yang
diperlukan untuk melakukan satu getaran disebut PERIODE (T) dan banyaknya
getaran yang dilakukan dalam satu detik disebut bilangan getar atau FREKWENSI
Dalam T detik dilakukan 1 getaran
|
getaran
maka
:
Satuan
T dalam detik, f dalam Hertz atau cps (cycles per sekon) atau rps (rotasi per
sekon)
b.
Periode Gerak
Harmonik
k = m w2
k = m 
Ã
T = 
Ã
T =
m : massa benda dalam kg,
k : tetapan pegas dalam N/m dan T
: periode getaran dalam detik.
BAB III
METODE PENELITIAN
A.
Alat dan Bahan
1. Statif
2. Mistar
3. Pegas
4. Stopwatch
B.
Cara Kerja
1. Susunlah
alat-alat seperti gambar.
2. Ukur
panjang pegas tanpa beban catat hasilnya pada tabel.
3. Gantungkan
beban massa 20 gram pada pegas.
4. Ukurlah
panjang pegas setelah diberi beban.
5. Ulangi
langkah 3 dan 4 untuk beban yang berbeda seperti tabel :
No
|
Massa beban (kg)
|
Panjang pegas l (m)
|
Pertambahan panjang ∆y (m)
|
Nilai konstanta pegas k (N.m-1)
|
1
|
Tanpa beban
|
|||
2
|
20.10-3
|
|||
3
|
40.10-3
|
|||
4
|
60.10-3
|
|||
5
|
80.10-3
|
|||
6
|
100.10-3
|
|||
7
|
120.10-3
|
|||
8
|
140.10-3
|
|||
9
|
150.10-3
|
Percobaan II
No
|
Massa beban (kg)
|
Waktu 10x getaran t (sekon)
|
Periode T (sekon)
|
T2 (sekon)2
|
Nilai gravitasi g (m.s-2)
|
1
|
50.10-3
|
||||
2
|
100.10-3
|
||||
3
|
150.10-3
|
||||
4
|
200.10-3
|
C. Jadwal Penelitian
Praktikum dilaksanakan pada hari Selasa tanggal 22 November
2011 bertempat di Laboratorium Fisika SMA N 1 Jetis.
BAB IV
HASIL
PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN
A. Data Pengamatan
1. Percobaan
I
No
|
Massa beban (kg)
|
Panjang pegas l (m)
|
Pertambahan panjang ∆y (m)
|
Nilai konstanta pegas k (N.m-1)
|
1
|
Tanpa beban
|
10.10-2
|
0
|
0
|
2
|
20.10-3
|
10,5.10-2
|
0,005
|
40
|
3
|
40.10-3
|
11.10-2
|
0,010
|
40
|
4
|
60.10-3
|
11,5.10-2
|
0,015
|
40
|
5
|
80.10-3
|
12.10-2
|
0,020
|
40
|
6
|
100.10-3
|
12,5.10-2
|
0,025
|
40
|
7
|
120.10-3
|
13.10-2
|
0,030
|
40
|
8
|
140.10-3
|
13,5.10-2
|
0,035
|
40
|
9
|
150.10-3
|
14.10-2
|
0,040
|
40
|
2. Percobaan
II
No
|
Massa beban (kg)
|
Waktu 10x getaran t (sekon)
|
Periode T (sekon)
|
T2 (sekon)2
|
Nilai gravitasi g (m.s-2)
|
1
|
50.10-3
|
3,8 s
|
0,38
|
0,1444
|
|
2
|
100.10-3
|
4,8 s
|
0,48
|
0,2304
|
|
3
|
150.10-3
|
5,4 s
|
0,54
|
0,2916
|
|
4
|
200.10-3
|
6 s
|
0,60
|
0,360
|
B. Pembahasan
1) Percobaan
I
1. F
= m.g 6.
F = m.g
= 0.10 = 0,1.10
= 0 = 1 N
k = 
k =
k =
= 
= 
=
= 0 = 40
2. F
= m.g 7.
F = m.g
= 0,02.10 = 0,12.10
= 0,2 N = 1,2 N
k = k = 
k =
= 
= 
=
= 40 = 40
3. F
= m.g 8.
F = m.g
= 0,04.10 = 0,14.10
= 0,4 N = 1,4 N
k = k =
k =
= 
=
=
= 40 = 40
4. F
= m.g 9. F = m.g
= 0,06.10 = 0,15.10
= 0,6 N = 1,5 N
k = k =
k =
= 
= 
=
= 40 =
40
5. F
= m.g
= 0,08.10
= 0,8 N
k =
= 
= 40
2) Percobaan II
1. 
= 4.3,142.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
A.
Kesimpulan
1.
Periode pegas berbanding lurus dengan massa beban,
artinya jika pegas massa beban semakin besar, maka periode/waktu yang
dibutuhkan semakin lama untuk mencapai 10 getaran.
2.
Periode dipengaruhi oleh massa sedangkan ayunan tidak
dipengaruhi oleh massa suatu benda.
3.
Konstanta gaya tetap karena ∆y dan beban satu sama
lain berbeda.
4.
Gravitasi nilainya sama, minimal sekitar 9,8 m/s2.
B.
Saran
Ketika praktikum
getaran pegas pengukuran hendaknya dilakukan dengan teliti, sehingga dapat
memperoleh hasil yang tepat. Selain itu ketika mengukur pertambahan panjang, ketepatan
dalam melihat satuan ukur pada mistar ukur. Serta, ketika menghitung pantulan
pegas diperlukan ketepan dalam menekan tombol stopwatch.
DAFTAR PUSTAKA
Supiyanto.2007.Fisika untuk kelas XI. Jakarta:Phibeta.
mengapa pada laporan terdapat beberapa data yang tidak terlampirkan?
BalasHapus