Selasa, 31 Januari 2012

LAPORAN FISIKA GERAK HARMONIK PEGAS


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.





 
Waktu yang dibutuhkan untuk menempuh satu lintasan bolak-balik disebut Periode, sedangkan banyaknya getaran tiap satuan waktu disebut Frekwensi. Hubungan antara periode (T) dan frekwensi (f) menurut pernyataan ini adalah :


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.

http://3.bp.blogspot.com/__wKSIY9nq2Q/Sc9J0UZA7eI/AAAAAAAAAII/Wk4hh2WwHU8/s200/4ii.jpgPada 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

http://2.bp.blogspot.com/__wKSIY9nq2Q/Sc9J0iqG6NI/AAAAAAAAAIQ/tTVaM8IF8Gs/s200/4kk.jpg
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).

http://3.bp.blogspot.com/__wKSIY9nq2Q/Sc9J0sfrEHI/AAAAAAAAAIY/rIAAS4O8i00/s200/4ll.jpg
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.
http://1.bp.blogspot.com/__wKSIY9nq2Q/Sc9J0rht2kI/AAAAAAAAAIg/Qz96q4GR0wY/s200/4mm.jpg
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


f =

 
Dalam 1 detik dilakukan 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     à   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 =
    =                                               =   
    = 0                                                = 40
2.      F = m.g                                    7. F = m.g
   = 0,02.10                                     = 0,12.10
   = 0,2 N                                        = 1,2 N
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 =
       =                                         =  
         = 40                                              = 40

4.      F = m.g                                    9. F = m.g
   = 0,06.10                                     = 0,15.10
   = 0,6 N                                        = 1,5 N
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.





Tidak ada komentar:

Poskan Komentar