Laporan Praktikum Percobaan Pengukuran P

Laporan Praktikum Fisika Dasar 2

Percepatan Gravitasi Bumi

Diajukan untuk memenuhi tugas Ujian Akhir Semester Praktikum Fisika Dasar 2 yang diberikan Dosen Pengampu

Disusun Oleh :

Nama : Yedija Yosua

NIM : 14/366738/PA/16249

PROGRAM STUDI FISIKA JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS GADJAH MADA

YOGYAKARTA 2015

PENDAHULUAN

1.1)Latar Belakang

Dalam kehidupan sehari-hari, kita sering menjumpai beberapa benda yang jatuh dari suatu ketinggian tertentu, tekanan udara suatu daerah yang memiiliki nilai yang bervariasi tergantung ketinggian suatu permukaan hingga nilai titik didih air yang memiliki nilai yang tidak sama dengan nilai titik didih air pada tekanan atmosfer standar (1 Atm). Suatu benda yang dilepaskan dari ketinggian tertentu di atas permukaan tanah, pasti akan jatuh ke tanah. Benda tersebut akan jatuh dengan percepatan yang disebabkan oleh adanya gaya gravitasi bumi atau gaya tarik bumi.

Gaya tarik bumi ini menyebabkan suatu benda jatuh dari ketinggian tertentu dengan percepatan yang disebut sebagai percepatan gravitasi bumi. Percepatan gravitasi ini dipengaruhi oleh jarak suatu benda dari pusat bumi dan struktur susunan bumi di tempat tersebut. Gaya gravitasi merupakan gaya tarik-menarik yang terjadi antara semua partikel yang mempunyai massa di alam semesta.Semakin besar massa/berat benda tersebut, semakin besar pula gaya gravitasi yang ditimbulkannya. Hal ini berarti gaya gravitasi merupakan gaya tarik menarik antar partikel yang dipengaruhi oleh massa/berat benda dan juga jarak antar benda/partikel.

metode tersebut dengan percepatan gravitasi dari referensi (percobaan akurat mengenai percepatan gravitasi yang telah dilakukan).

1.2)Tujuan Praktikum

Tujuan praktikum percepatan gravitasi adalah sebagai berikut : A. Menerapkan dan menginterpretasikan grafk

B. Menentukan nilai percepatan gravitasi dari ketiga metode percobaan tersebut

C. Membandingkan tingkat keakuratan nilai percepatan gravitasi dari ketiga metode tersebut.

BAB 2

DASAR TEORI

Dalam penelitiannya, Newton menyimpulkan, bahwa gaya gravitasi atau gaya tarik-menarik dapat berlaku secara universal dan sebanding oleh massa masing-masing benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak kedua benda dan dirumuskan:

r = jarak antara kedua pusat benda (m)

G = tetapan gravitasi universal (6,67 x 1011 _Nm2_/kg2₎

Gambar 2.1 : Diagram gravitasi antara dua benda yang terpisah sejauh r

Gaya restorasi atau gaya pemulih dari pegas di samping mengarah ke atas,

sebagai detik per getaran dengan rumus T=_nt. Artinya, nilai periode dapat

dihitung dengan menghitung waktu pegas (t) dalam melakukan osilasi sebanyak n.

BAB 3

METODE EKSPERIMEN

3.1.Alat dan Bahan

1. 5 massa beban dengan ukuran masing-masing yaitu 500 gram, 600 gram, 700 gram, 800 gram dan 900 gram.

2. 1 Pegas 3. 1 Mistar 4. 1 Stopwatch 5. 1 Statif 6. Tali 7. 1 Bandul

8. 1 Penggaris busur 9. Pipa U

10.Pipet

11.Air secukupnya (Minimal 200 ml)

3.2.Skema Percobaan

3.3.Tata Laksana Percobaan

3.3.1.) Percobaan 1 (Percobaan dengan menggunakan bandul

matematis).

θ

₌

₃₀o

_{;n = 5 kali ;}

_h

0=40cm

a. Alat dan bahan sesuai skema percobaan 1 disiapkan

b. Sudut simpangan tali pada bandul dibuat tetap selama percobaan tersebut yaitu sebesar 30o

c. Kemudian, tinggi bandul pada titik awal tersebut dari titik acuan lantai pada ketinggian tertentu.

d. Bandul disimpangkan sebesar 30o _{dengan banyaknya osilasi pada bandul}

berjumlah 5 kali

e. Waktu osilasi bandul dicatat selama berosilasi hingga berjumlah 5 kali dan dilakukan pengambilan data waktu osilasi bandul sebanyak dua kali.

g. Data-data yang didapatkan kemudian ditulis di dalam tabel kemudian dianalisa di perhitungan dan grafk.

3.3.2.) Percobaan 2 (Percobaan dengan menggunakan pegas ).

n = 10 kali ;

L0=13,5cm

a. Alat dan bahan sesuai skema percobaan 2 disiapkan

b. Panjang awal pegas diukur terlebih dahulu kemudian dicatat

c. Kemudian, pegas tersebut diberikan massa beban awal sebesar 500 gram. d. Perubahan panjang pegas diukur melalui perhitungan panjang akhir pegas pada

saat dibebani massa tersebut kemudian dicatat.

e. Massa beban tersebut divariasikan sebanyak 5 kali dengan pertambahan setiap massa yang digunakan adalah 100 gram.

f. Kemudian, diukur waktu osilasi pegas tersebut pada saat berosilasi sebanyak 10 kali dengan pengambilan data waktu osilasi pegas sebanyak dua kali.

g. Data-data yang didapatkan kemudian ditulis di dalam tabel kemudian dianalisa di perhitungan dan grafk.

3.3.3.) Percobaan 3 (Percobaan dengan menggunakan cairan

berosilasi ).

n = 5 kali ;

L0=20cm

a. Alat dan bahan sesuai skema percobaan 3 disiapkan.

b. Tabung U kemudian diisi air kemudian ditentukan panjang awal air pada tabung U

c. Posisi pipa U disimpangkan/dimiringkan supaya panjang air lebih mudah ditentukan

d. Panjang awal air diukur dengan cara menutup salah satu lubang pipa U sehingga air di dalam pipa U tidak memiliki ketinggian yang sama.

e. Kemudian, lubang pipa U tersebut dibuka sehingga air di dalam pipa U tersebut berosilasi.

g. Waktu osilasi air tersebut dicatat dengan pengambilan data waktu osilasi air tersebut untuk setiap panjang air tertentu adalah 2 kali.

h. Panjangnya air pada tabung U kemudian divariasikan sebanyak 5 kali dengan pertambahan panjang adalah sebesar 2 cm.

i. Data-data yang didapatkan kemudian ditulis di dalam tabel kemudian dianalisa di perhitungan dan grafk.

3.4.

Analisa Data

3.4.1.) Percobaan 1, 2 dan 3 (Menentukan percepatan gravitasi

melalui beberapa metode)

L t1 t2 t T T2

Gambar 3. Tabel Percobaan 1 dan 3 (Metode Bandul dan cairan berosilasi)

m t1 t2 T T T2 ∆ L

Gambar 3. Tabel Percobaan 2 (Metode Pegas)

t =

t1+t2

2 …………..(1)

T =

_nt …………...(2)

g

=

4π_T2∆ L2

…………...(3)

T2

=

4_{g ∆ L}π2

…………...(4) (Metode Pegas)

T2

₌

4π2

Dimana variabel-variabel tersebut adalah : T2 _{= y (sumbu y)}

∆ L dan L = x (sumbu x)

4π2

g

=

m (gradien)

g =

4_mπ2 ……….. (6)

|∆ g|=

|

4π 2

m2 ∆ m

|

……….. (7)

g

± ∆

_{g = …….}

±

_…….

Penjelasan Analisa data (Rumus Analisa Data) :

Metode analisa data praktikum percepatan gravitasi bumi dititikberatkan pada perhitungan waktu osilasi, periode osilasi dan perubahan panjang pada pegas. Praktikum percepatan gravitasi bumi juga menitikberatkan pada perhitungan m dan ∆

_m

_{yang kemudian besaran tersebut digunakan untuk} menentukan nilai dari besaran di atas.

m

=

N xy_NƩ_Ʃx−2Ʃ Ʃx y

−¿ ¿

…………(8)

S

y2

=

_N1₋₂

[

Ʃ y2

-

Ʃx2¿¿

]

……..(9)

∆m = Sy

√

N

BAB 4

HASIL EKSPERIMEN DAN PEMBAHASAN

4.1. Data, Grafk, dan Pembahasan Percobaan 1

4.1.1.) Data Percobaan 1 (Percobaan dengan menggunakan

bandul matematis).

θ

₌

₃₀o

_{;n = 5 kali ;}

_h

0=40cm

No L (cm)

t1

(s)

t2

(s)

t (s)

T (s)

T2

1

40 6.53 6.5 6.515 1.303 1.697809 2

50 7.28 7.19 7.235 1.447 2.093809 3

60 7.94 7.97 7.955 1.591 2.531281 4

70 8.62 8.54 8.58 1.716 2.944656 5

80 9.07 9.12 9.095 1.819 3.308761

Tabel 4.1. Percobaan menggunakan bandul matematis

ketinggian, variasi massa beban dan variasi panjang air yang akan digunakan untuk menentukan nilai percepatan gravitasi berdasarkan data-data yang didapatkan dari hasil eksperimen berikut. Waktu t1 dan t2 didapatkan dari pengukuran osilasi bandul,

pegas dan air pada pipa U . Kemudian, T didapatkan dari hasil perhitungan waktu rerata osilasi dari ketiga metode tersebut dengan banyaknya osilasi-nya. L pada metode bandul matematis dan cairan berosilasi serta ∆ L _{pada metode pegas} dinyatakan sebagai sumbu x dan T2 _{dari ketiga metode tersebut dinyatakan sebagai}

sumbu y. Kemudian data-data tersebut dilakukan plot ke dalam grafk untuk dapat memvisualisasikan hasil data yang didapatkan tersebut.

4.1.3.) Pembahasan Percobaan 1 (Percobaan dengan

menggunakan bandul matematis).

Pada praktikum percepatan gravitasi bumi dengan menggunakan bandul matematis ini, metode yang digunakan adalah regresi linear. Metode ini digunakan untuk mencari nilai m dan ∆ m dari data-data percobaan yang telah dilakukan. Nilai m dan ∆ m kemudian digunakan untuk menghitung nilai g dan ∆ g. Kelebihan menggunakan metode ini yaitu dapat menentukan persamaan gradient garis lurus secara cepat karena perhitungannya melibatkan titik-titik yang telah diperiksa sebelumnya terhadap gradien garis.

Pada praktikum pertama ini, praktikan akan menghitung nilai percepatan gravitasi bumi (g) dan ∆ g. Berdasarkan grafk percobaan tersebut didapatkan bahwa jika nilai L semakin besar maka nilai T yang terukur juga akan semakin bertambah besar pula nilainya. Praktikan dapat menyimpulkan bahwa hubungan dari persamaan tersebut terhadap grafk yang digambarkan tersebut adalah berbanding lurus. Kemudian, dari percobaan tersebut didapatkan nilai g dan ∆ gyaitu g ± ∆g = (9.70 ± 0.16) m/s2 melalui perhitungan dari data-data percobaan yang didapatkan melalui nilai m dan ∆ m.

Kemudian, praktikan juga akan membahas mengenai faktor-faktor luar yang mempengaruhi data-data yang didapatkan pada percobaan tersebut antara lain bandul yang terbentur dinding, penggaris busur yang sering bergerak dan nilai ketinggian yang ditentukan dari praktikum tersebut sehingga menyebabkan pengamatan waktu osilasi bandul menjadi tidak teliti, adanya kesalahan paralaks pada saat menentukan ketinggian bandul dan pengukuran nilai t yang wajib memiliki ketelitian yang sangat bagus sehingga data yang didapatkan semakin baik. Kemudian, praktikan juga akan membandingkan nilai percepatan gravitasi bumi dari metode tersebut dengan nilai percepatan gravitasi bumi yang didapatkan dari referensi adalah 9,799088 m/s2_{. Jika diamati terlihat bahwa nilai percepatan gravitasi}

bumi dari metode tersebut hampir mendekati nilai dari referensi dengan perbedaan yang tidak terlalu jauh. Setelah itu, praktikan juga menganalisa hasil data yang diinterpretasikan dalam bentuk grafk.

500 2.5 4.25 4.28 4.265 0.4265 0.181902 2

600 3.5 4.78 4.56 4.67 0.467 0.218089 3

700 4.5 5.19 5.38 5.285 0.5285 0.279312 4

800 5.5 5.41 5.53 5.47 0.547 0.299209 5

Tabel 4.2. Percobaan menggunakan pegas

Pada praktikum percepatan gravitasi bumi, skema dan tata laksana percobaan dari ketiga metode tersebut cukup sederhana. Praktikum ini dilakukan dengan variasi ketinggian, variasi massa beban dan variasi panjang air yang akan digunakan untuk menentukan nilai percepatan gravitasi berdasarkan data-data yang didapatkan dari hasil eksperimen berikut. Waktu t1 dan t2 didapatkan dari pengukuran osilasi bandul,

pegas dan air pada pipa U . Kemudian, T didapatkan dari hasil perhitungan waktu rerata osilasi dari ketiga metode tersebut dengan banyaknya osilasi-nya. L pada metode bandul matematis dan cairan berosilasi serta ∆ L _{pada metode pegas} dinyatakan sebagai sumbu x dan T2 _{dari ketiga metode tersebut dinyatakan sebagai}

sumbu y. Kemudian data-data tersebut dilakukan plot ke dalam grafk untuk dapat memvisualisasikan hasil data yang didapatkan tersebut.

4.2.3.) Pembahasan Percobaan 2 (Percobaan dengan

menggunakan Pegas).

Pada praktikum percepatan gravitasi bumi dengan menggunakan bandul pegas ini, metode yang digunakan adalah regresi linear. Metode ini digunakan untuk mencari nilai m dan ∆ m _{dari data-data percobaan yang telah dilakukan. Nilai m dan} ∆ m kemudian digunakan untuk menghitung nilai g dan ∆ g. Kelebihan menggunakan metode ini yaitu dapat menentukan persamaan gradien garis lurus secara cepat karena perhitungannya melibatkan titik-titik yang telah diperiksa sebelumnya terhadap gradien garis.

Pada praktikum kedua ini, praktikan akan menghitung nilai percepatan gravitasi bumi (g) dan ∆ g. Berdasarkan grafk percobaan tersebut didapatkan bahwa jika nilai ∆ L semakin besar maka nilai T yang terukur juga akan semakin bertambah besar pula nilainya. Praktikan dapat menyimpulkan bahwa hubungan dari persamaan tersebut terhadap grafk yang digambarkan tersebut adalah berbanding lurus. Kemudian, dari percobaan tersebut didapatkan nilai g dan ∆ gyaitu g ± ∆g = (10,0 ± 1.50) m/s2

melalui perhitungan dari data-data percobaan yang didapatkan melalui nilai m dan ∆ m.

yang diberikan pada pegas dan waktu yang terukur pada pegas saat berosilasi.

Kemudian, praktikan juga akan membahas mengenai faktor-faktor luar yang mempengaruhi data-data yang didapatkan pada percobaan tersebut antara lain pengukuran perubahan panjang pegas yang kurang teliti sehingga menyebabkan data-data yang didapatkan kurang akurat, adanya kesalahan paralaks pada saat mengukur panjang akhir pegas saat diberikan massa beban dan pengukuran nilai t yang wajib memiliki ketelitian yang sangat bagus sehingga data yang didapatkan semakin baik. Kemudian, praktikan juga akan membandingkan nilai percepatan gravitasi bumi dari metode tersebut dengan nilai percepatan gravitasi bumi yang didapatkan dari referensi adalah 9,799088 m/s2_{. Jika diamati terlihat bahwa nilai}

percepatan gravitasi bumi dari metode tersebut cukup jauh dari nilai referensi dimana memiliki perbedaan yang lebih besat daripada metode sebelumnya. Selain itu juga, nilai ketidakpastian dari metode tersebut juga lebih besar sehingga menunjukkan bahwa percobaan dengan menggunakan metode tersebut membutuhkan tingkat ketelitian yang tinggi dalam melakukan pengukuran variabel-variabel yang dicari. Setelah itu, praktikan juga menganalisa hasil data yang diinterpretasikan dalam bentuk grafk.

3

26 4.1 4.15 4.125 0.825 0.680625 4

28 4.79 4.93 4.86 0.972 0.944784 5

30 5.25 4.88 5.065 1.013 1.026169

Tabel 4.3. Percobaan menggunakan cairan berosilasi

Pada praktikum percepatan gravitasi bumi, skema dan tata laksana percobaan dari ketiga metode tersebut cukup sederhana. Praktikum ini dilakukan dengan variasi ketinggian, variasi massa beban dan variasi panjang air yang akan digunakan untuk menentukan nilai percepatan gravitasi berdasarkan data-data yang didapatkan dari hasil eksperimen berikut. Waktu t1 dan t2 didapatkan dari pengukuran

osilasi bandul, pegas dan air pada pipa U . Kemudian, T didapatkan dari hasil perhitungan waktu rerata osilasi dari ketiga metode tersebut dengan banyaknya osilasi-nya. L pada metode bandul matematis dan cairan berosilasi serta ∆ L pada metode pegas dinyatakan sebagai sumbu x dan T2 _{dari ketiga metode tersebut}

dinyatakan sebagai sumbu y. Kemudian data-data tersebut dilakukan plot ke dalam grafk untuk dapat memvisualisasikan hasil data yang didapatkan tersebut.

4.3.3.) Pembahasan Percobaan 3 (Percobaan dengan

menggunakan Cairan berosilasi).

Pada praktikum percepatan gravitasi bumi dengan menggunakan cairan berosilasi ini, metode yang digunakan adalah regresi linear. Metode ini digunakan untuk mencari nilai m dan ∆ m _{dari data-data percobaan yang telah dilakukan. Nilai m dan} ∆ m kemudian digunakan untuk menghitung nilai g dan ∆ g. Kelebihan menggunakan metode ini yaitu dapat menentukan persamaan gradien garis lurus secara cepat karena perhitungannya melibatkan titik-titik yang telah diperiksa sebelumnya terhadap gradien garis.

Pada praktikum ketiga ini, praktikan akan menghitung nilai percepatan gravitasi bumi (g) dan ∆ g. Berdasarkan grafk percobaan tersebut didapatkan bahwa jika nilai L semakin besar maka nilai T yang terukur juga akan semakin bertambah besar pula nilainya. Praktikan dapat menyimpulkan bahwa hubungan dari persamaan tersebut terhadap grafk yang digambarkan tersebut adalah berbanding lurus. Kemudian, dari percobaan tersebut didapatkan nilai g dan ∆ gyaitu g ± ∆g = (8,70 ± 0.20) m/s2

melalui perhitungan dari data-data percobaan yang didapatkan melalui nilai m dan ∆ m.

pada pipa U yang divariasikan dan periode osilasi air pada pipa U yang terukur.

Kemudian, praktikan juga akan membahas mengenai faktor-faktor luar yang mempengaruhi data-data yang didapatkan pada percobaan tersebut antara lain pengukuran perubahan panjang air di dalam tabung U yang cukup sulit untuk diukur dengan teliti sehingga menyebabkan data-data yang didapatkan kurang akurat, adanya kesalahan paralaks pada saat mengukur panjang air pada pipa U dan pengukuran nilai t pada pipa U yang kurang akurat sehingga menyebabkan periode osilasi yang didapatkan juga menjadi kurang akurat. Kemudian, praktikan juga akan membandingkan nilai percepatan gravitasi bumi dari metode tersebut dengan nilai percepatan gravitasi bumi yang didapatkan dari referensi adalah 9,799088 m/s2_{. Jika}

diamati terlihat bahwa nilai percepatan gravitasi bumi dari metode tersebut menyimpang terlalu jauh dari nilai referensi dimana nilai tersebut memiliki perbedaan yang lebih besar daripada kedua metode sebelumnya. Hal ini mungkin saja dipengaruhi oleh pengamatan waktu osilasi air yang tidak akurat dan adanya kesalahan dari praktikan dalam melakukan percobaan tersebut sehingga membuat nilai percepatan gravitasi tersebut menyimpang cukup jauh dari nilai referensi. Setelah itu, praktikan juga menganalisa hasil data yang diinterpretasikan dalam bentuk grafk.

BAB 5

PENUTUP

5.1. Kesimpulan

Dari hasil eksperimen dan analisa yang dilakukan praktikan didapatkan beberapa kesimpulan yaitu sebagai berikut :

a. Praktikan dapat menerapkan dan menginterpretasikan data dalam bentuk grafk, yaitu T2 _terhadap

L (cm).

b. Percepatan gravitasi dari ketiga metode tersebut adalah sebagai berikut :

g1± ∆ g1

=

(9,70 ±0,16) m/s2 (Metode bandul matematis)

g2± ∆ g

=

(10,0 ±1.50) m/s2 (Metode pegas)

g3± ∆ g3

=

(8,70 ±0,20) m/s2 (Metode cairan berosilasi)

5.2. Saran

a.) Kalibrasi alat wajib diperhatikan terutama untuk cairan berosilasi dan bandul matematis

b.) Diusahakan agar praktikum bandul matematis tidak dekat dengan dinding

c.) Percobaan cairan berosilasi dilakukan dengan hati-hati agar air di dalam pipa U tidak keluar secara tiba-tiba

DAFTAR PUSTAKA

Resnick, Halliday. 2010. Fisika Edisi 7 Jilid 1 : Erlangga ; Jakarta

Resnick, Halliday, Walker 2011. Fundamental of Physics extended edition :John Wiley & Sons ; Cleveland

Staf Laboratorium Fisika Dasar. UGM. 2014 . Buku Panduan Praktikum Fisika Dasar Semester 2 ; Yogyakarta..

Serway, Jewett. 2010. Physics for Scientist and Engineers : Brooks and Cole ; Cencage learning ; Virginia, USA.

LEMBAR PENGESAHAN

Yogyakar ta, 05 Juni 2015

Asisten Praktikum Praktikan

Intan Paramudita Yedija Yosua

LAMPIRAN

Tabel 1.1. Tabel fungsi

T2

terhadap L

m

=

0.040728 ∆m = 0.000683

Jika dikonversikan menjadi m/s2_{, maka percepatan gravitasi bumi dengan metode}

bandul matematis

Tabel 1.2. Tabel fungsi

T2

_{terhadap ∆L}

S

y2

=

_N1₋₂

[

Ʃ y2

-

Ʃx2¿¿

]

S

y2

=

₄₋1₂

[0.333025-

105.¿ ¿

]

S

y

=

0.011997

m

=

N xy_NƩ_Ʃx−2Ʃ Ʃx y

−¿ ¿

∆m = 0.011997

√

4 4. 105−¿ ¿¿

m

=

4. 5,89794_{4. 105}−20.1,140006_{−¿ ¿}

∆_{m =} 0.011997_{. 0.5}

m

= 0.039582

∆m =

0.005998295

g = 4_mπ2

|∆ g|=

|

4π 2

0.03958220.005998295

|

g = _0.0395824π2

|∆ g|

=

_{151.1461 cm/s}2 ≅

151 cm/s2

g = 997.3888 cm/s2_{≅ 1000 cm/s}2

g ± ∆g = (1000 ± 151) cm/s2

Jika dikonversikan menjadi m/s2_{, maka percepatan gravitasi bumi dengan metode}

pegas tersebut adalah :

C. Percobaan 3 (Percobaan dengan menggunakan Cairan

Tabel 1.3. Tabel fungsi

T2

terhadap L

g ± ∆g = (870 ± 22) cm/s2

Jika dikonversikan menjadi m/s2_{, maka percepatan gravitasi bumi dengan metode}

cairan berosilasi tersebut adalah :

g

± ∆

_{g = (8,70}

±

_0.20)

_m/s2