LAPORAN PRATIKUM FISIKA DASAR I PENGUKURAN KONSTANTA PEGAS DENGAN METODE PEGAS DINAMIK M.6

(1)

LAPORAN PRATIKUM FISIKA DASAR I

PENGUKURAN KONSTANTA PEGAS DENGAN METODE PEGAS DINAMIK M.6

Nama : I Dewa Gede Sastra Buwana

NIM : 1314511046

Dosen : I Wayan Supardi, S.Si, M.Si, MM.Kom Asisten Dosen : 1. Ananda Dewita (1008205019)

2. Wahyulianti (1008205014) 3. Putu Arnawa (1008205015)

JURUSAN ILMU KELAUTAN

FAKULTAS KELAUTAN DAN PERIKANAN UNIVERSITAS UDAYANA

2013

I. TUJUAN

Menentukan konstanta pegas

(2)

II. DASAR TEORI

Elastisitas adalah sifat benda yang setelah diberi gaya dan kemudian gaya dihilangkan tetap dapat kembali ke bentuk semula. Suatu benda dikatakan memiliki sifat elastisitas jika benda itu diberi gaya kemudian gaya itu dihilangkan, benda akan kembali ke bentuk semula. Jika suatu benda tidak dapat kembali lagi ke bentuk semula setelah gaya yang bekerja padanya dihilangkan, benda itu dikatakan plastis.

Pegas merupakan suatu benda yang memiliki sifat elastis atau lentur. Dalam ilmu teknik, sifat elastis dari suatu pegas sangatlah penting. Misalnya, dalam dunia otomotif kenyamanan berkendaraan sangatlah dipengaruhi oleh pegas yang berupa shocbreaker. Pegas dapat dibedakan menjadi dua macam pegas yaitu:

1. Pegas spiral yang dapat meregang memanjang karena gaya tarik, misalnya pegas spiral pada neraca pegas.

2. Pegas spiral yang dapat meregang memendek karena gaya dorong, misalnya pada jok tempat duduk dalam mobil.

Timbulnya gaya regang pada pegas spiral sebagai reaksi adanya pengaruh gaya tarik atau gaya dorong sebagai aksi suatu gaya diletakkan bekerja jika gaya itu dapat menyebabkan perubahan pada benda. Misalnya gaya berat dari suatu benda yang digantungkan pada ujung bawah pegas spiral, menyebabkan pegas spiral berubah meregang memanjang dan sekaligus timbul gaya regang yang besarnya sama dengan berat benda yang digantung. Hukum dasar tentang pegas disebut dengan Hukum Hooke.

Hukum Hooke

Hukum Hooke untuk pegas yang bergerak secara vertikal

Hukum Hooke adalah hukum atau ketentuan mengenai gaya dalam bidang ilmu fisika yang terjadi karena sifat elastisitas dari sebuah pir atau pegas. Besarnya gaya Hooke ini secara proporsional akan berbanding lurus dengan jarak pergerakan pegas dari posisi normalnya, atau lewat rumus matematis dapat digambarkan sebagai berikut:

F adalah gaya (dalam unit newton)

k adalah konstante pegas (dalam newton per meter)

x adalah jarak pergerakan pegas dari posisi normalnya (dalam unit meter).

Hukum Hooke menyatakan hubungan antara gaya F yang meregangkan pegas danpertambahan panjang (X), didaerah yang ada dalam batas kelentingan pegas.F

= k.Δx Atau : F = k (tetap) xk adalah suatu tetapan perbandingan yang disebut tetapan pegas yang nilainyaberbeda untuk pegas yang berbeda.Tetapan pegas adalah gaya per satuan tambahan panjang. Satuannya dalam SI adalah N/m

(3)

Hukum Hooke.

Salah satu prinsip dasar dari analisa struktur adalah hukum Hooke yang

menyatakan bahwa pada suatu struktur : hubungan tegangan (stress) dan regangan (strain) adalah proporsional atau hubungan beban (load) dan deformasi

(deformations) adalah proporsional. Struktur yang mengikuti hukum Hooke dikatakan elastis linier dimana hubungan F dan y berupa garis lurus.

Elastis Ditemukan lewat percobaan bahwa jika sebuah pegas diberi

gangguan sehingga pegas merenggang (berarti pegas ditarik) atau merapat (berarti pegas ditekan) pada pegas akan bekerja gaya pemulih yang arahnya selalu menuju titik asal. Dengan kata lain besar gaya pemulih pada pegas ini sebanding dengan gangguan atau simpangan yang diberikan pada pegas. Pernyataan tersebut

kemudian dikenal dengan hukum Hooke. Secara matematis, hukum Hooke ditulis sebagai berikut:

Dengan: besar gaya pemulih pegas (N) Konstanta pegas ( )

panjang pegas mula-mula (m)

simpangan pegas setelah diisi beban (m)

Tanda negatif (-) pada rumus (2.1) meunjukkan gaya pemulih arahnya selalu berlawanan dengan simpangan.

Energi Potensial pada Pegas

Energi Potensial Pegas adalah energi yang tersimpan dalam pegas Hooke apabila panjangnya berubah sebanyak x dari panjang keseimbangan. Dapat dirumuskan sebagai berikut:

Dengan: energi potensia (Joule) konstanta pegas ( ) simpangan (m)

Energi Kinetik pada Pegas

(4)

Dapat diketahui bahwa Energi Potensial (EP) tidak memiliki suatu persamaan umum yang mewakili semua jenis gerakan. Energi potensial elastis telah diturunkan pada pembahasan sebelumnya. Energi kinetik berbeda dengan energi potensial, persamaan energi kinetik bersifat umum untuk semua jenis gerakan. Energi Kinetik (EK) dimiliki benda ketika bergerak. Rumus besarnya energi kinetik adalah : Dengan: energi kinetik (Joule)

massa (kg)

kecepatan ( )

Periode osilator harmonis sederhana bergantung pada kekakuan pegas dan juga pada massa yang berosilasi. Tetapi periode tidak bergantung pada amplitudo. Rumus untuk periode gerak harmonis sedrhana (GHS) dapat diturunkan dengan membandingkan GHS dengan benda yang berotasi membentuk lingkaran. Tentu saja, tidak ada yang berotasi dalam lingkaran ketika sebuah pegas berosilasi linier, tetapi kesamaan matematisnya yang dapat digunakan.

Periode GHS dapat ditentukan karena sama dengan benda berputar yang

membentuk satu lingkaran penuh. Kecepatan sama dengan keliling linkaran

Dengan demikian Periode bergantung pada dan konstanta pegas, tetapi bukan pada amplitudo.

III. ALAT DAN BAHAN

1. Pegas

(5)

2. Mistar

3. Statif dan penjepitnya

4. Stopwatch

5. Beban

IV. PROSEDUR PERCOBAAN

Pegas digantungkan pada tempat yang telah disediakan. Beban m ditempatkan pada ujung pegas, dimulai dari massa beban yang paling kecil. Beban disimpangkan dari posisi setimbangnya dan kemudian dilepaskan, maka sistem massa pegas akan berosilasi. Dicatat waktu yang diperlukan untuk 15 kali osilasi. Kemudian lakukan hal yang sama untuk beban yang berbeda.

V. DATA PERCOBAAN

5.1 Data Percobaan Panjang Pegas Sebelum Osilasi

No

Panjang pegas tanpa beban (cm)

Ditambahka n beban 50

gr (cm)

1 22,5 24,5 25,2 28,5 32,6

2 22,6 24,5 25,2 28,6 32,5

3 22,4 24,4 25,2 28,7 32,7

4 22,5 24,5 25,3 28,5 32,6

5 22,5 24,6 25,3 28,7 32,6

No. 50 gram 70 gram 170 gram 270 gram

t (s) l (cm) t (s) l (cm) t (s) l (cm) t (s) l (cm)

1 4,63 27,0 4,94 27,0 7,41 30,0

9,4

0 34,0

2 4,57 27,0 5,16 27,1 7,48 30,1

9,4

6 34,1

3 4,65 27,0 5,19 27,0 7,37 30,0

9,3

7 34,0

4 4,71 27,1 5,97 27,0 7,47 30,1

9,4

8 34,1

(6)

5 4,69 27,0 4,98 27,1 7,66 30,0

9,4

2 34,0

VI. Analisa

6. 1 Ralat A. Panjang pegas

1. Pengukuran 1 (tanpa beban)

l₀(cm) ´l(cm) l−´l(cm) (l−´l)²(cm)²

22,5 22.5 0 0

22,6 22.5 0,1 0,01

22,4 22.5 -0,1 0,01

22,5 22.5 0 0

Σ(l−´l)²=0 ,0 2

∆ l=

√

^{∑(m− ´m)}ⁿ⁽ⁿ⁻¹⁾²⁼

^√

⁵⁽⁵⁻¹⁾^0,02 ^{=0,001 cm}

´l± ∆ l=(22,5±0,001)cm Ralat nisbi=∆ l

´l ×100=0,001

22,5 ×100=0,0044 Kebenaran praktikum=100 −0,0044 =99,9956

2. Pengukuran 2 (menggunakan beban 50 gr)

l(cm) ´l(cm) l−´l(cm) (l−´l)²(cm)²

24,5 24.5 0 0

24,4 24.5 -0,1 0,01

24,5 24.5 0 0

(7)

24,6 24.5 0,1 0,01 Σ(l−´l)²=0 ,0

2

∆ l=

√

^{∑(m− ´m)}ⁿ⁽ⁿ⁻¹⁾²⁼

^√

⁵⁽⁵⁻¹⁾^0,02 ^{=0,001 cm}

´l± ∆ l=(24,5±0,001)cm

Ralat nisbi=∆ l

´l ×100=0,001

l(cm) ´l(cm) l−´l(cm) (l−´l)²(cm)²

25.20 25.24 -0.04 0.0016

25.30 25.24 0.06 0.0036

Σ(l−´l)²=¿

0.0120

∆ l=

√

^{∑(m− ´m)}ⁿ⁽ⁿ⁻¹⁾²⁼

^√

⁵^0,0120⁽⁵⁻¹⁾^{=0,0006 cm}

´l± ∆ l=(25,24 ±0,0006)cm

Ralat nisbi=∆ l

´l ×100=0,0006

25,24 × 100=0,0024 Kebenaran praktikum=100 −0,0024 =99,9976

l(cm) ´l(cm) l−´l(cm) (l−´l)²(cm)²

28.50 28.60 -0.10 0.0100

28.60 28.60 0.00 0.0000

(8)

28.70 28.60 0.10 0.0100

28.50 28.60 -0.10 0.0100

28.70 28.60 0.10 0.0100

Σ(l−´l)²=¿

0.0400

∆ l=

√

^{∑(m− ´m)}ⁿ⁽ⁿ⁻¹⁾²⁼

^√

⁵⁽⁵⁻¹⁾^0,0400 ^{=0,002 cm}

´l± ∆ l=(28,60±0,002)cm

Ralat nisbi=∆ l

´l ×100=0,002

28,60×100=0,0070 Kebenaran praktikum=100 −0,0070 =99,9930

l(cm) ´l(cm) l−´l(cm) (l−´l)²(cm)²

32.60 32.60 0.00 0.0000

32.50 32.60 -0.10 0.0100

32.70 32.60 0.10 0.0100

32.60 32.60 0.00 0.0000

Σ(l−´l)²=¿

0.0200

∆ l=

√

^{∑(m− ´m)}ⁿ⁽ⁿ⁻¹⁾²⁼

^√

⁵⁽⁵⁻¹⁾^0,0400 ^{=0,02 cm}

´l± ∆ l=(32,60±0,02)cm

Ralat nisbi=∆ l

´l ×100= 0,02

32,60×100=0,061 Kebenaran praktikum=100 −0,061 =99,939 B. Ralat setelah 15 kali osilasi

1. Beban 50 gram

(9)

t (s) ´t (s)

t−´t

¿ ) (s)

(t−´t )² (s)²

l (cm)

´l ^l

l−´¿

¿

(l−´l)²

4.63 4.6

5 -0.02 0.0004 27 27.02 -0.02 0.0004

4.57 4.6

5 -0.08 0.0064 27 27.02 -0.02 0.0004

4.65 4.6

5 0 0 27 27.02 -0.02 0.0004

4.71 4.6

5 0.06 0.0036 27 27.02 -0.02 0.0004

4.69 4.6

5 0.04 0.0016 27.1 27.02 0.08 0.0064

4.63 4.6

5 -0.02 0.0004 27 27.02 -0.02 0.0004

(t−´t )=¿

∑

^¿

0.012

Σ(l−´l)²=¿

0.008

∆ t=

√

^∑(t−´t)ⁿ⁽ⁿ⁻¹⁾²⁼

√

⁵^0,012⁽⁵⁻¹⁾^{=0,024 s}

´t± ∆ t=(4,65 ± 0,024)s Ralat nisbi=∆ t

×100=0,024

4.65 × 100=0,52 Kebenaran praktikum=100 −0,52 =99,48

∆ l=

√

^∑(l−´l)ⁿ⁽ⁿ⁻¹⁾²⁼

√

⁵^0.008⁽⁵⁻¹⁾^{=0,0004 s}

´l± ∆ l=(27,02±0,0004)s Ralat nisbi=∆ t

×100=0,0004

27,02 × 100=0,0015 Kebenaran praktikum=100 −0,0015 =99,9985 2. Beban 70 gram

(10)

t (s) ´t ( s)

t−´t

¿ ) (s)

(t−´t )² (s)²

l (cm) ´l ^l

l−´¿

¿

(l−´l)²

4.94 5.248 -

0.308 0.09486 27 27.04 -0.04 0.0016

5.16 5.248 -

0.088 0.00774 27.1 27.04 0.06 0.0036

5.19 5.248 -

0.058 0.00336 27 27.04 -0.04 0.0016

5.97 5.248 0.722 0.52128 27 27.04 -0.04 0.0016

4.98 5.248 -

0.268 0.07182 27.1 27.04 0.06 0.0036

4.94 5.248 -

0.308 0.09486 27 27.04 -0.04 0.0016

(t−´t )=¿

∑

^¿

0.69908

Σ(l−´l)²=¿

0.012

∆ t=

√

^∑(t−´t)ⁿ⁽ⁿ⁻¹⁾²⁼

^√

^0,69908⁵⁽⁵⁻¹⁾^{=0,035 s}

´t± ∆ t=(5,25 ±0,035)s Ralat nisbi=∆ t

×100=0,035

∆ l=

√

^∑(l−´l)ⁿ⁽ⁿ⁻¹⁾²⁼

√

⁵^0.008⁽⁵⁻¹⁾^{=0,0004 s}

´l± ∆ l=(27,04± 0,012)s Ralat nisbi=∆ t

×100=0,012

27,04× 100=0,0044 Kebenaran praktikum=100 −0,0044 =99,9956