Laporan Praktikum
Fisika Dasar 1
BANDUL
SEDERHANA
Dosen pengasuh : Suhadi,M.Si
Oleh :
Syarifah
Nur Hikmah (1522240003)
Program Studi
Pendidikan Fisika
Fakultas Tarbiyah Dan
Keguruan
Universitas Islam
Negeri Raden Fatah Palembang
2015
BAB
I
PENDAHULUAN
A.
Latar belakang
Ilmu
fisika selalu ada di kehidupan sehari-hari, dimulai dari yang ada pada diri
kita seperti gerak yang kita lakukan setiap saat, energi yang kita pergunakan
setiap hari sampai pada sesuatu yang berada diluar diri kita, salah satu
contohnya adalah permainan yang ada di taman kanak-kanak yaitu ayunan. Ayunan
juga dibahas dalam ilmu fisika. Dimana dari ayunan tersebut kita
dapat menghitung perioda yaitu selang waktu yang diperlukan beban untuk
melakukan suatu getaran lengkap dan juga kita dapat menghitung berapa besar
gravitasi bumi di suatu tempat.
Pada percobaan
ini, ayunan yang dipergunakan adalah ayunan yang dibuat sedemikian rupa dengan
bebannya adalah bandul fisis.
Pada
dasarnya percobaan dengan bandul ini tadak terlepas dari getaran, dimana
pengertian getaran itu sendiri adalah gerak bolak balik secara periodia melalui
titik kesetimbangan. Getaran dapat bersifat sederhana dan dapat bersifat
kompleks. Getaran yang dibahas tentang bandul adalah getaran harmonik sederhana
yaitu suatu getaran dimana resultan gaya yang bekerja pada titik sembarangan
selalu mengarah ke titik kesetimbangan dan besar resultan gaya sebanding dengan
jarak titik sembarang ketitik kesetimbangan tersebut.
Bandul
sederhana atau ayunan matematis merupakan sebuah partikel yang
bermassa m yang
tergantung pada suatu titik tetap dari seutas tali yang massanya diabaikan dan
tali ini tidak dapat bertambah panjang.
Bila ayunan itu
bergerak dari partikel dan sehingga membuat sudut θ, maka gaya pemulih ialah mg
sin θ dan sin panjang s dari posisi kesetimbangannya sama dengan Lθ dimana L
adalah panjang tali dan θ diukur dalam radian, karena itu geraknya bukan
harmonic karenan gaya pemulih itu proposional dengan sin θ sedangkan
simpanganya proporsionalnya dengan θ, akan tetapi jika sudut θ kecil, sin θ
dapat kita samakan dengan θ, & gaya pemulih.
B.
Tujuan
1. Dapat
memahami teori bandul sederhana secara lebih mendalam
2. Menentukan
periode osiasi sebagai fungsi panjang tali untuk simpangan yang lebih kecil
3. Menentukan
harga percepatan gravitasi pada suatu tempat dengan cara bandul sederhana
BAB
II
TINJAUAN
PUSTAKA
A.
Osilasi
Jika
suatu partikel dalam gerak periodik bergerak bolak-balik melalui lintasan yang
sama, geraknya disebut gerak osilasi atau vibrasi(getaran). Bumi penuh dengan
gerak osilasi misalnya osilasi roda keseimbangan arloji,dawai bola,massa yang
diikatkan pada pegas , atom dalam molekul atau dalam kisi zat padat, molekul
udara ketika ada gelombang buyi dan sebagainya.
Banyak
benda berosilasi yang gerak bolak-baliknya tidak tepat sama karena gaya gesekan
melesapkan tenaga geraknya. Dawai bola akhirnya berhenti bergetar dan bandul
akhirnya berhenti berayun. Gerak semacam ini kita sebut gerak harmonik
teredam(damped). Walaupun pada kebanyakan benda kita tidak dapat menghindari
gesekan, kita selalu dapat meniadakan efek redamannya dengan menambahkan tenaga
ke dalam sistem yang berosilasi untuk mengisi kembali tenaga yang terdisipasi
oleh gesekan. Pegas utama dalam arloji dan beban yang berayun pada bandul jam
memberikan tenaga eksternal untuk maksud di atas sehingga sistem yang beosilsi,
yaitu roda keseimbanga atau bandul, seolah-olah bergerak tanpa redam.
Bukan
saja sistem mekanis yang dapat berosilasi. Gelombang radio, gelombang mikro,
dan cahaya tampak adalah osilai dari erktor meda magnetik dan medan elektrik.
Jadi rangkaian yang ditala (diselaraskan -tuned) dalam radio dan rongga
tertutup yang mengandung tenaga gelombang mikro dapat berosilasi secara
elektromagnetik. Analoginya sangat dekat,
keduanya didasarkan atas kenyataan bahwa osilasi mekanik maupun elektromagnetik
digambarkan oleh persamaan matematis dasar yang sama.
Frekuensi
gerak
dalah banyaknya getaran (atau putaran) tiap
satuan waktu. Jadi frekuensi adalah kebalikan dari pada periode,yaitu:
Satuann
SI untuk frekuensi adalah putaran (cycle) perdetik atau herz (Hz).posisi pada
saat tidak ada gaya netto yang bekerja pada partikel yang berosilasi disebut
posisi seimbang.
Simpangan
(pergeseran), linear atau sudut adalah jarak, linear atau sudut, partikel yang
berosilasi dari posisi seimbangnya pada sembarang saat.
Partikel
yang mengalami gerak harmonik bergerak bolak-balik memalalui titik yang tenaga
potensialnya minimum (titik seimbang). Bandul berayun adalah contoh yang baik,
tenaga potensialnya mencapai harga minimum di titik terendah ayunan, yaitu
titik seimbangnya (Haliday,1985).
B.
Bandul Sederhana
Bandul
sederhana adalah benda ideal yang terdiri dari sebuah titik massa, yang
digantungkan pada tali ringan yang tidak dapat mulur. Jika bandul ditarik ke
samping dari posisi seimbangnya dan dilepaskan, maka bandul akan berayun dalam
bidang vertikal karena pengaruh gravitasi. Geraknya merupakan gerak osilasi dan
periodik.
Pada
sebuah bandul yang panjangnya
dengan massa partikelnya
membentuk sudut
dengan vartikel. Gaya yang bekerja pada
adalah
yaitu gaya gravitasi, dan
,
tegangan tali. Pilihlah sumbu-sumbu yang menyinggung lingkaran gerak dan yang
berarah sepanjang jari-jari. Uraikan
atas komponen radial, dengan besar
dan komponen tangensial, dengan besar
.komponen radial dari gaya tersebut
memberi sumbangan pada gaya sentripetal yang dibutuhkan agar benda tetap
bergerak pada busur lingkaran. Komponen tangensialnya bertindak sebagai gaya
pemulih yangbekerja pada
untuk mengembalikannya ke titik seimbang. Jadi
gaya pemulihnya adalah :
Perhatikan
bhwa gaya pemulih ini tidaklah sebanding dengan simpangan sudut
, melainkan dengan
; karena itu gerak yang terjadi bukanlah
gerak harmonik sederhana. Tetapijika sudut
kecil, maka
hampir sama dengan
bila diyatakan dalam radian (Haliday,1985).
Bandul
sederhana hampir mengalami Gerak Harmonik Sederhana jika sudut ayunannya tidak
terlalu besar. Periode getaran bandul dengan panjang L pada suatu lokasi dengan
percepatan gravitasi g ditentukan oleh:
Ciri
utama gerak harmonik sederhana adalah bahwa sistem
tersebut berosilasi pada satu frekuensi tunggal yang konstan. Hal tersebut yang
membuatnya disebut harmonik”sederhana” (Bueche dan Hecht,2010).
Periode
suatu gerak harmonik adalah waktu yang
dibutuhkan untuk menempuh satu lintasan lengkap dari geraknya, yaitu satu
getaran penuh atau satu putaran (Haliday,1978 dan
1985). Periode dari osilator harmonik sederhana
telah disimpulkan tergantung pada massa
yang berosilasi. Periode itu tidak tergantung pada amplitudo (Giancoli,2014).
Dapat
menentukan periode gerak harmonik sederhana dengan waktu untuk objek berputar
dalam lingkaran dan membuat satu revolusi lengkap. Pertama perhatikan bahwa
kecepatan
adalah sama dengan keliling lingkaran(jarak)
dibagi dengan periode
:
Menyelesaikan
untuk periode
dalam suku
:
(Giancoli,2014).
Periode
bandul sederhana jika amplitudonya kecil adalah:
Percepatan dalam gerak harmonik
sederhana ditentukan melalui hukum hooke,
dan
segera dipindahkan dan dilepaskan gaya pemulih
mengendalikan sistem tersebut.
Menyetarakan kedua peryataan bagi
menghasilkan:
Amplitudo
adalah perpindahan maksimum dari posisi kesetimbangan (Bueche dan Hecht,2010).
BAB
III
METODOLOGI
PRAKTIKUM
A.
Waktu dan Tempat
Praktikum fisika dasar 1 mengenai
Bandul Sederhana dilaksanakan pada sabtu, 14 november 2015 pukul 10.00-12.00 WIB
di Laboratorium Fisika Universitas Islam Negeri Raden Fatah.
B.
Alat dan Bahan
1) Statif
atau penyangga berfungsi untuk menyangga beban
2) Stopwatch
berfungsi untuk menghitung lamanya waktu pada saat beban berayun, berhenti dan
kembali ke sudut awal
3) Mistar
berfungsi untuk menahan beban pada posisi awal
4) Tali
berfungsi untuk menyambungkan beban dengan penyangga.
Menggunakan 3
Jenis Tali :
1. Tali
75 cm
2. Tali
50 cm
3. Tali
25 cm
5) Beban
berfungsi untuk menentukan periode
Menggunakan 2
Beban :
1. Beban
20 gram
2. Beban
50 gram
6) Busur
berfungsi untuk membentuk sudut. Menggunakan Busur 60⁰
C.
Cara kerja
1. Membaca
basmalah sebelum melakukan praktikum
2. Menyiapkan
peralatan yang akan digunakan
3. Merangkai
peralatannya dengan mengkaitkan beban ke statif yang sudah diikat dengan tali
yang sudah ditentukan.
4. Untuk
percobaan yang pertama dilakukan dengan beban 20 gr dan tali 25 cm
5. Bandul ditarik sehingga menyimpang dengan sudut sejauh 60
terhadap
titik kesetimbangan dan menyiapkan stopwatch yang telah menunjukkan titik nol
6.
Bandul
kemudian dilepaskan dan stopwatch juga ditekan secara bersamaan.
7.
Dan
selanjutnya mengamati waktu yang diperlukan oleh bandul untuk
melakukan 2,4,6,8,10,12 kali
ayunan
8.
Mengulangi
langkah 5, 6, 7 sebanyak 5 kali percobaan dengan beban 20 gr dan tali 50 cm,
beban 20 gr dan tali 75 cm, beban 50 gr dan tali 25 cm, beban 50 gr dan tali 50
cm, beban 50 gr dan tali 75 cm
9.
Catat data
hasil pengamatan sebagai data laporan sementara
10. Akhiri dengan membaca hamdallah
BAB
IV
HASIL
DAN PEMBAHASAN
A.
Hasil
Diketahui:
m = 20 gr dan 50 gr
= 25 cm, 50 cm, 15 cm
= 60⁰
Tabel
1. Hasil pengamatan Bandul Sederhana dengan ℓ= 25 cm ,m= 20gr ,
=60⁰
|
No
|
n
|
t(s)
|
f(hz)
|
f2(hz)
|
|
1
|
2
|
2,0
|
1
|
1
|
|
2
|
4
|
4,2
|
0,95
|
0,9025
|
|
3
|
6
|
6,1
|
0,98
|
0,9604
|
|
4
|
8
|
8,2
|
0,97
|
0,9409
|
|
5
|
10
|
10,3
|
0,97
|
0,9409
|
|
6
|
12
|
12,2
|
0,98
|
0,9604
|
|
|
Σ
5,85
|
Σ
5,7051
|
||
Tabel
2. Hasil pengamatan Bandul Sederhana dengan
= 50 cm, m= 20 gr,
=60⁰
|
No
|
n
|
t(s)
|
f(hz)
|
f2(hz)
|
|
1
|
2
|
2,7
|
0,74
|
0,5476
|
|
2
|
4
|
5,7
|
0,70
|
0,49
|
|
3
|
6
|
8,7
|
0,68
|
0,4624
|
|
4
|
8
|
11,7
|
0,68
|
0,4624
|
|
5
|
10
|
14,7
|
0,68
|
0,4624
|
|
6
|
12
|
17,7
|
0,67
|
0,4489
|
|
|
Σ
4,15
|
Σ
2,8737
|
||
Tabel
3. Hasil pengamatan Bandul Sederhana dengan ℓ= 75 cm, m= 20 gr,
=60⁰
|
No
|
n
|
t(s)
|
f(hz)
|
f2(hz)
|
|
1
|
2
|
3,4
|
0,58
|
0,3364
|
|
2
|
4
|
7,1
|
0,56
|
0,3136
|
|
3
|
6
|
10,7
|
0,56
|
0,3136
|
|
4
|
8
|
14,3
|
0,55
|
0,3025
|
|
5
|
10
|
17,9
|
0,55
|
0,3025
|
|
6
|
12
|
21,7
|
0,55
|
0,3025
|
|
|
Σ
|
Σ
|
||
Tabel
4. Hasil pengamatan Bandul Sederhana dengan ℓ= 25 cm, m= 50 gr,
=60⁰
|
No
|
n
|
t(s)
|
f(hz)
|
f2(hz)
|
|
1
|
2
|
2,2
|
0,90
|
0,81
|
|
2
|
4
|
4,1
|
0,97
|
0,9409
|
|
3
|
6
|
6,5
|
0,92
|
0,8464
|
|
4
|
8
|
8,5
|
0,94
|
0,88
|
|
5
|
10
|
10,6
|
0,94
|
0,88
|
|
6
|
12
|
12,6
|
0,95
|
0,9025
|
|
|
Σ
|
Σ
|
||
Tabel
5. Hasil pengamatan Bandul Sederhana dengan ℓ= 50 cm, m= 50 gr,
=60⁰
|
No
|
n
|
t(s)
|
f(hz)
|
f2(hz)
|
|
1
|
2
|
2,5
|
0,8
|
0,64
|
|
2
|
4
|
5,7
|
0,70
|
0,49
|
|
3
|
6
|
9,2
|
0,65
|
0,4225
|
|
4
|
8
|
12,1
|
0,66
|
0,4356
|
|
5
|
10
|
15
|
0,66
|
0,4356
|
|
6
|
12
|
18,5
|
0,64
|
0,4096
|
|
|
Σ
|
Σ
|
||
Tabel
6. Hasil pengamatan Bandul Sederhana dengan ℓ= 75 cm, m= 50 gr,
=
60⁰
|
No
|
n
|
t(s)
|
f(hz)
|
f2(hz)
|
|
1
|
2
|
3,5
|
0,57
|
0,3249
|
|
2
|
4
|
7,3
|
0,54
|
0,2916
|
|
3
|
6
|
10,4
|
0,57
|
0,3249
|
|
4
|
8
|
14,7
|
0,54
|
0,2916
|
|
5
|
10
|
18,4
|
0,54
|
0,2916
|
|
6
|
12
|
21,4
|
0,96
|
0,9216
|
|
|
Σ
|
Σ
|
||
B.
Pembahasan
Frekuensi
tidak berpengaruh pada masa beban karena frekuensi bergantung pada panjang tali
dan percepatan gravitasi. Semakin panjang tali maka frekuensi semakin kecil dan semakin pendek tali
yang digunakan maka frekuensi akan semakin besar. Semakin panjang tali serta
beban yang semakin besar dan sudut simpangan yang besar maka akan berpengaruh
pada nilai waktu ayunan, periode, frekuensi, dan percepatan gravitasi yang
nilainya juga semakin besar. Adapun pengaruh percepatan gravitasi terhadap
frekuensi adalah jika frekuensinya semakin besar maka
gravitasinya semakin lambat dan apabila frekuensi getaran tersebut semakin
kecil maka percepatan gravitasinya semakin besar. Sehingga dapat diketahui
bahwa panjang tali dan percepatan gravitasi sangat berpengaruh terhadap
frekuensi.
Faktor-faktor yang mempengaruhi
terjadinya kesalahan pada praktikum bandul sederhana adalah beban yang di
ayunkan dengan tali maka benda lain dan kurangnya kerja sama antara menekan stopwatch dengan pengayun beban. Selain itu, kurang kuat mengikat
beban pada tali akan mengakibatkan beban jatuh. Hal ini juga dapat mengakibatkan kesalahan pada
praktikum. Kurang tepat mengukur sudut dan lepasnya tali yang di gantung pada
penyangga juga membuat kekeliruan pada praktikum dan saat menghentikan waktu di stopwatch sehingga terjadi kesalahan saat
mengukurnya.
BAB
V
PENUTUP
A.
Kesimpulan
Dari
praktikum fisika dasar 1 mengenai bandul sederhana dapat disimpulkan bahwa:
1. Jika
sudut besar maka waktu yang diperlukan sedikit dan frekuensinya akan semakin
besar, jika sudut kecil maka waktu yang diperlukan semakin banyak dan
frekuensinya semakin sedikit.
2. Frekuensi
tidak berpengaruh pada massa benda karena frekuensi bergantung pada panjang
tali dan percepatan gravitasi. Semakin panjang tali maka frekuansi semakin
besar.
B.
Saran
1. Dalam
melakukan percobaan tersebut, saat menggunakan alat kita harus hati-hati serta
teliti
2. harus
cermat dalam menentukan waktu pada stopwatch.
3. Kita
juga harus melakukan percobaan itu berulang-ulang untuk mendapatkan hasil yang
akurat. Karena jika tidak teliti maka akan berpengaruh terhadap hasil praktikum
itu sendiri.
LAMPIRAN
Soal
Evaluasi
1. Buktikan
persamaan berikut
2. Apa
yang dimaksud dengan simpangan, amplitudo, frekuensi dan periode dari seluruh
sistem bandul sederhana
3. Sebuah
bandul sederhana mempunyai periode 1,6 sekon di bumi. Tentukan periode bandul
tersebut pada permukaan planet mars dimana percepatan gravitasi di mars 3,71
m/s2
Jawaban:
1.
Lintasan gerak dari
bandul tidak berupa garis lurus, tetapi berupa busur dan suatu lingkaran dengan
jari-jari yang sama dengan panjang tali. Gaya pemulihnya
adalah komponen tangensial dari gaya total.
Maka gaya pemulih
sebanding dengan koordinat untuk perpindahan yang kecil dan konstanta gaya:
Sehingga:
Fekunsi sudut dari
bandul sederhana dengan amplitudo kecil:
Hubungan antara
frekuensi dan periode untuk bandul sederhana adalah:
2. Simpangan
merupakan lintasan gerak dari bandul
Amplitudo merupakan
jarak maksimum atau simpangan maksium dari titik seimbangnya.
Periode merupakan waktu
yang dibutuhkan benda untuk mengalami satu getaran.
Frekuensi merupakan
banyaknya getaran setiap satu detik, frekuensi menunjukan kecepatan osilasi
dari sistem.
Gambar
Alat-Alat Praktikum
Statif
atau penyangga
Busur
Mistar
Beban 50 gram
Beban
20 gram
Stopwatch
DAFTAR PUSTAKA
Giancoli,D.C.2014.Fisika.Erlangga:Jakarta
Bueche,Frederick
J.,Hect,Eugene.2006.Fisika Universitas.Erlangga:Jakarta
Resnick,H.1985.Fisika.Erlangga:Bandung
Tidak ada komentar:
Posting Komentar