Laporan Praktikum Tetapan Pegas Indonesia

(1)

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR I

PENGUKURAN KONSTANTA PEGAS DENGAN METODE PEGAS DINAMIK

Nama : Husnul Hatimah

NIM : 1308205019

Dosen : Drs. Ida Bagus Alit Paramarta, M.Si. Asisten Dosen : I Gede Cahya Pradhana

Mega Wahyu

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS UDAYANA

(2)

I. TUJUAN PERCOBAAN

1. Menentukan konstanta pegas.

2. Menentukan hubungan antara konstanta gaya pegas dengan panjang pegas.

3. Memahami osilasi pegas.

4. Mengetahui tentang gaya pemulih.

5. Mempelajari hukum Hooke.

6. Mempelajari faktor-faktor yang mempengaruhi osilasi pegas.

II. DASAR TEORI

Bila suatu benda dikenai sebuah gaya dan kemudian gaya tersebut

dihilangkan, maka benda akan kembali ke bentuk semula, berarti benda itu adalah

benda elastis. Namun pada umumnya benda bila dikenai gaya tidak dapat kembali

ke bentuk semula walaupun gaya yang bekerja sudah hilang. Benda seperti ini

disebut benda elastis. Contoh benda elastis adalah karet ataupun pegas. Pegas

merupakan gulungan lingkaran kawat, yang digulung sedemikian rupa agar

memiliki kelenturan. Pegas ini biasanya terbuat dari besi, tembaga dan lainnya.

Kelenturannya juga disebut dengan elastisitas pegas.

Jika pegas dikaitkan dengan sebuah beban yang memiliki massa kemudian

pegas digantung atau ditarik, pegas akan mengalami perpanjangan.

Perpanjangannya ini sebanding dengan gaya yang bekerja pada pegas. Pada saat

pegas ditarik atau di tekan (pada pegas bekerja gaya F) pegas bertambah panjang

atau mungkin bertambah pendek. Pegas tersebut juga memberikan gaya

perlawanan terhadap gaya yang bekerja pada pegas yang dinamakan gaya lenting

pulih (Fp). Besarnya gaya lenting pulih sama dengan gaya penyebabnya tetapi

arahnya belawanan dengan gaya penyebabnya. Sehingga hukum hooke juga

disebut sebagai keelastisan suatu benda. Bila pegas ditarik melebihi batasan

tertentu maka benda itu tidak akan elastis lagi. Bagaimanakah hubungan

pertambahan panjang dengan gaya tarik ? karena besarnya gaya pemulih

sebanding besarnya pertambahan panjang, maka dapat dirumuskan bahwa :

(3)

Gambar 2.1. Gaya pada pegas (www.scribd.com/doc/14849008)

= − ∙ (2.1)

Keterangan:

k : konstanta pegas (N/m)

F : Gaya Pemulih (N)

x : Perpanjangan Pegas (m)

Persamaan inilah yang disebut dengan Hukum Hooke. Tanda negatif (-) dalam

persamaan menunjukkan berarti gaya pemulih berlawanan arah dengan arah

perpanjangan.

Jika gaya tarik tidak melampaui batas elastis pegas, pertambahan panjang

pegas berbanding lurus (sebanding) dengan gaya tariknya.

Pernyataan ini dikemukakan oleh Robert Hooke, oleh karena itu, pernyataan di

atas dikenal sebagai Hukum Hooke.Untuk menyelidiki berlakunya hukum hooke,

dapat dilakukan percobaan pada pegas. Selisih panjang pegas ketika diberi gaya

tarik dengan panjang awalnya disebut pertambahan panjang (l).

(4)

Elastisitas suatu benda itu hanya dialami oleh benda yang tidak terbuat dari

plastik. Sifat elastisitas bagi suatu benda sangat penting. Suatu benda masih dapat

dikatakan elastis jika saat gaya yang bekerja pada benda tersebut ditiadakan dan

benda kembali pada keadaan semula. Sifat elastis suatu benda memiliki batas.

Jika suatu pegas ditekan atau ditarik maka pegas itu akan memberikan gaya yang

berlawanan dengan arah gaya tekan.

Setelah menyelidiki sifat elastisitas bahan, maka akan diukur pertambahan

panjang pegas dan besarnya gaya yang diberikan. Dalam hal ini, gaya yang

diberikan sama dengan berat benda = massa × percepatan gravitasi bumi. Dari

pengertian ini, dapat diturunkan rumus hubungan antara massa benda, konstanta

pegas, dan periode osilasi, yaitu :

= 2 (2.2)

Dengan∶

= (2.3)

Pegas ada disusun tunggal, ada juga yang disusun seri ataupun paralel.

Untuk pegas yang disusun seri, pertambahan panjang total sama dengan jumlah

masing-masing pertambahan panjang pegas sehingga pertambahan total x adalah:

= + (2.4)

Sedangkan untuk pegas yang disusun paralel, pertambahan panjang

masing-masing pegas sama (kita misalkan kedua pegas identik), yaitu :

= = (2.5)

Dengan demikian:

(5)

Nilai k untuk tiap bahan berbeda-beda dan merupakan ciri khusus dari tiap bahan.

Apabila suatu pegas ditarik gaya sebesar F maka pegas tersebut akan bertambah

besar sepanjang x. Namun pada keadaan tertentu dimana gaya yang diberikan

melebihi batas kemampuan dari pegas maka pegas tidak dapat bertambah panjang

lagi. Artinya hukum hooke tidak berlaku lagi dalam keadaan seperti ini pegas

dikatakan sudah rusak.

Apabila gaya yang dikenakan pada pegas dihilangkan, maka pegas akan

bergerak secara berosilasi menuju titik keseimbangan (keadaan awal). Besarnya

gaya yang diperlukan untuk kembali ke titik keseimbangan ini dinamakan sebagai

gaya pemulih. Berdasarkan hukum III Newton maka besarnya gaya pemulih sama

dengan gaya yang diberikan untuk menarik pegas (hanya tandanya berlawanan)

tanda (-) menunjukan bahwa gaya pemulih berlawanan dengan gaya penyebabnya.

Perlu selalu di ingat bahwa hukum Hooke hanya berlaku untuk daerah elastik,

tidak berlaku untuk daerah plastik maupun benda-benda plastik.

III. ALAT DAN BAHAN

Alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum ini antara lain :

1. Pegas

2. Mistar

3. Statif dan penjepitnya

4. Stopwatch

5. Beban

IV. PROSEDUR PERCOBAAN

Pegas digantung pada tempat yang telah dipersiapkan. Kemudian beban m

ditempatkan pada pegas, dimulai dari massa beban yang paling kecil. Lalu beban

disimpangkan dari posisi setimbangnya dan dilepaskan, maka sistem massa pegas

akan berosilasi. Setelah itu dicatat waktu untuk 15 kali osilasi dan diulang

sebanyak 5 kali. Terakhir percobaan diulangi dengan menggunakan 5 massa yang

(6)

V. DATA PENGAMATAN

5.1 Percobaan I

No. Massa beban (kg) Waktu untuk 15 osilasi (s)

1 0,05 4,48

2 0,05 4,04

3 0,05 4,50

5.2 Percobaan II

1 0,15 7,02

2 0,15 6,50

3 0,15 6,36

5.3 Percobaan III

1 0,25 8,89

2 0,25 8,88

3 0,25 8,75

5.4 Percobaan IV

1 0,27 9,69

2 0,27 9,34

(7)

(8)

c. Beban III

Ralat kebenar an = 100%−Ralat nisbi

(9)

6.1.2 Ralat Waktu danPeriode

(10)

c. Percobaan III

= 100%−0,51% = 99,49%

(11)

e. PercobaanV

(12)

± ∆ = ( 23,617) ± ( 23,617) ( 0,1 + 0,0687)

b. Dengan cara yang sama didapat :

Percobaan

 

(13)

6.3 Grafik

Dari grafik di atas dapat diketahui bahwa nilai massa (pada sumbu x)

sebanding dengan kuadrat periodenya (pada sumbu y). Bisa dibuktikan

bahwa semakin besar nilai massa, maka nilai kuadrat periodenya semakin

besar pula. Sebaliknya jika nilai massa semakin kecil, maka nilai kuadrat

periodenya semakin kecil.

Dari grafik di atas, dapat dihitung pula konstanta pegas melalui gradien

grafik T² sebagai fungsi m (gradien = 1.6551) tersebut yaitu :

= 2

= 4

= ( ) .

= 4

= 39.4784 1.6551

= 23.85258 N/m

y = 1.655x + 0.003

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35

(14)

6.4 Tugas.

1. Jelaskan tentang gaya pemulih !

Jawaban :

Gaya pemulih dimiliki oleh setiap benda elastis yang terkena gaya

sehingga benda elastis tersebut berubah bentuk. Gaya yang timbul pada

benda elastis untuk menarik kembali benda yang melekat padanya itulah

yang disebut gaya pemulih. Akibat gaya pemulih tersebut, benda akan

melakukan gerak harmonik sederhana. Dengan demikian, pada benda

yang melakukan gerak harmonik sederhana bekerja gaya pemulih yang

selalu mengarah pada titik kesetimbangan benda.

2. Turunkan dari persamaan gerak sistem sehingga diperoleh persamaan (1)

!

Jawaban :

= − . atau . = − .

Dimana : = − .

− . . = −

= ; = ; =

Sehingga diperoleh persamaan periode getar ( ) yaitu :

2 =

T = 2

3. Jelaskan hukum Hooke !

Jawaban :

Hukum Hooke adalah pertambahan panjang pegas berbanding lurus

dengan gaya tarik atau gaya tekan yang diberikan. Keadaan ini berlaku

dengan syarat gaya yang diberikan tidak melebihi batas elastisitas

(15)

VII. PEMBAHASAN

Percobaan pengukuran konstanta pegas dengan metode pegas dinamik ini

masing-masing percobaan dilakukan sebanyak lima kali dengan menggunakan

massa beban yang berbeda–beda yaitu 0.05 kg, 0.15 kg, 0.25 kg, 0,27 kg, dan

0.277 kg. Dari hasil ralat, didapatkan bahwa ralat massa beban yang digunakan

adalah 0 karena pada masing–masing percobaan digunakan massa beban yang

sama. Selain massa beban, hal yang diamati dalam praktikum kali ini adalah

waktu yang diperlukan sistem untuk berosilasi sebanyak 15 kali. Pada percobaan

I dengan menggunakan massa 0.05 kg, waktu yang diperlukan adalah ( 0,289 ±

0,00993) . Pada percobaan II dengan menggunakan massa 0.15 kg, waktu yang

diperlukan adalah ( 0,442 ± 0,01339) . Pada percobaan III dengan menggunakan

massa 0.25 kg, waktu yang diperlukan adalah ( 0,589 ± 0,003007) . Pada

percobaan IV dengan menggunakan massa 0.27 kg, waktu yang diperlukan adalah

( 0,631 ± 0,007367) . Pada percobaan V dengan menggunakan massa 0.277 kg,

waktu yang diperlukan adalah ( 0,618 ± 0,00684) . Dari data–data yang

diperoleh selanjutnya dapat ditentukan besarnya konstanta pegas.

Besarnya konstanta pegas yang diperoleh dari hasil perhitungan yaitu pada

percobaan I sebesar ( 23,617 ± 3,984) / , pada percobaan II sebesar ( 30,276 ±

2,8426) / , pada percobaan III sebesar ( 28,423 ± 0,8584) / , pada

percobaan IV sebesar ( 26,745 ± 1,1198) / , dan pada percobaan V sebesar

( 28,594 ± 0,6847) / . Dari konstanta pegas dari percobaan I sampai dengan

percobaan V, didapatkan konstanta pegas rata–rata sebesar ( 27,531 ±

0,07172) ⁄ . Sedangkan, dengan perhitungan konstanta pegas melalui gradien grafik kuadrat periode sebagai fungsi massa beban, didapatkan konstanta pegas

sebesar 23.85258 N/m. Perbedaan besarnya nilai konstanta pegas yang diperoleh

dapat disebabkan oleh beberapa faktor antara lain:

a. Alat yang sudah berumur cukup lama dan agak rusak (pegas yang berkarat)

sehingga tidak bekerja baik pada saat percobaan.

b. Kurang tepatnya memulai stopwatch yang seharusnya bersamaan dengan

(16)

c. Gerak pegas yang tidak hanya naik turun dari posisi awal beban dilepaskan,

tetapi juga menyamping dikarenakan sudut pelepasan yang terlalu besar

dengan posisi setimbang pegas.

VIII. KESIMPULAN

1. Pegas merupakan gulungan lingkaran kawat, yang digulung sedemikian

rupa agar memiliki kelenturan. Kelenturan atau konstanta pegas dirumuskan

sebagai perkalian antara 4 dengan massa beban dibagi kuadrat periode.

2. Pertambahan panjang berbanding lurus dengan gaya yang diberikan pada

benda. Oleh beban bermasa ( ) pegas akan bertambah panjang sebesar .

3. Nilai konstanta pegas rata–rata yang didapat dari hasil perhitungan adalah

sebesar ( 27,531 ± 0,07172) ⁄ .

4. Nilai konstanta pegas yang didapat dari hasil perhitungan melalui gradient

(17)

DAFTAR PUSTAKA

Paramarta, Ida Bagus Alit dan I Gede Cahya Pradhana.2013. Penuntun Praktikum

Fisika Dasar 1. Bukit Jimbaran : Fakultas Mipa Universitas Udayana

Giancoli, Douglas C.2001.Fisika Jilid I (terjemahan), Jakarta : Penerbit Erlangga

Alo nso, Finn.1980.Fundamental University Physics Second Edition.Addison-Wesley

Publishing Company, Inc: Canada.

http://id.wikipedia.org/wiki/Gaya_(fisika) (Diakses tangal 19 Desember 2013)

http://www.scribd.com/doc/14849008/GAYA-PEGAS (Diakses tanggal 19 Desember 2013)

http://d.shvoong.com/exact-sciences/.../2120333-pengertian-konstanta/

(Diakses tanggal 19 Desember 2013)

http://id.answers.yahoo.com/question_hukumhooke (Diakses tanggal 19 Desember 2013)

(18)