PENGUKURAN GAYA BERAT (Laporan Praktikum Gaya Berat)
Oleh
Mutiara Aprillia Ayu 2015051077
LABORATORIUM TEKNIK GEOFISIKA JURUSAN TEKNIK GEOFISIKA
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG
2022
i
LEMBAR PENGESAHAN
Judul Praktikum : Pengukuran Gaya Berat Tanggal Praktikum : 8 Maret 2022
Tempat Praktikum : Adi Jaya, Kec. Terbanggi Besar, Kab. Lampung Tengah Nama : Mutiara Aprillia Ayu
NPM : 2015051077
Jurusan : Teknik Geofisika
Fakultas : Teknik
Kelompok : 4 (Empat)
Bandar Lampung, 21 Maret 2022 Mengetahui,
Asisten
Muhammad Nurul NPM. 1815051031
ii
PENGUKURAN GAYA BERAT
Oleh:
Mutiara Aprillia Ayu
ABSTRAK
Telah dilaksanakan praktikum metode gaya berat mengenai “Pengukuran Gaya Berat” pada hari Selasa, 8 Maret 2022 secara online via google meet. Sebelum praktikum dimulai, dilakukan pretest terlebih dahulu kemudian praktikum diawali dengan pembahasan mengenai pretest lalu pemaparan materi oleh asisten praktikum. Pada praktikum ini membahas mengenai macam pengukuran berdasarkan cara pelaksanaannya beserta pengaplikasiannya, diantaranya ada pengukuran absolut yang biasanya dilakukan di laboratorium. Pada pengukuran ini, sukar untuk mendapatkan nilai gaya berat absolut dikarenakan banyak kendala yang sangat mempengaruhi hasil pengukuran. Oleh karena itu, pengukuran absolut jarang sekali dilakukan sedangkan pengukuran relatif lebih umum dilakukan pada penelitian gaya berat dikarenakan pengukuran relatif dilakukan dengan membandingkan hasil pengukuran titik yang tidak diketahui nilai gaya beratnya dengan titik yang sudah diketahui yang telah diikat kepada titik-titik referensi. Pada praktikum ini dilakukan pengukuran gaya berat absolut dengan metode gerak jatuh bebas dengan tiga ketinggian yang berbeda yaitu 1 meter, 2 meter dan 3 meter. Metode gaya berat digunakan untuk bermacam keperluan seperti keilmuan, eksplorasi dan sebagainya, salah satunya digunakan untuk menyelidiki keadaan bawah permukaan bedasarkan perbedaan rapat masa fenomena geologi seperti cebakan mineral, cekungan sedimen, intrusi dan lain-lain.
iii DAFTAR ISI
Halaman
LEMBAR PENGESAHAN ... i
ABSTRAK ... ii
DAFTAR ISI ... iii
DAFTAR GAMBAR ... iv
I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang ... 1
B. Tujuan Praktikum ... 1
II. TEORI DASAR III. METODOLOGI PRAKTIKUM A. Alat dan Bahan ... 4
B. Diagram Alir ... 5
IV. HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN A. Hasil Pengamatan ... 6
B. Pembahasan ... 6 V. KESIMPULAN
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
iv
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1. Alat Ukur Meteran ... 4
Gambar 2. Kelereng ... 4
Gambar 3. Modul Praktikum ... 4
Gambar 4. Stopwatch ... 4
Gambar 5. Diagram Alir ... 5
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Pada dasarnya terdapat beberapa metode untuk dapat mendefinisikan struktur bawah permukaan, salah satunya adalah metode gaya berat. Metode gaya berat merupakan metode geofisika yang didasarkan pada pengukuran variasi medan gravitasi. Medan gravitasi bumi memiliki perbedaan densitas sehingga memiliki variasi yang cukup banyak terutama pada batuan bawah permukaan. Gaya berat merupakan salah satu metode geofisika dimana pada prinsipnya metode ini didasarkan pada anomaly gayaberat yang muncul karena adanya variasi rapat-massa batuan yang menggambarkan adanya struktur geologi dibawah permukaan bumi. Adanya variasi rapat-massa batuan di suatu tempat dengan tempat lain akan menimbulkan medan gayaberat yang tidak merata, perbedaan inilah yang terukur di permukaan bumi.
Penerapan metode gayaberat dalam hal untuk mengidentifikasi sumber anomali dekat permukaan yang berhubungan dengan dinamika lingkungan pada umumnya memiliki respon anomali yang kecil. Mengingat anomali gayaberat kecil tersebut, maka diperlukan alat ukur gayaberat dengan resolusi dan akurasi yang tinggi, dan untuk studi tersebut dapat digunakan alat gravimeter absolut. Namun karena cakupan area survey yang luas dan sebaran titik yang banyak, maka diperlukan alat yang lebih mudah dalam transportasi yaitu dengan menggunakan alat gravimeter relatif.
B. Tujuan Praktikum
Adapun tujuan praktikum adalah sebagai barikut
1. Praktikan mampu menentukan nilai gaya berat absolut
2. Praktikan mengetahui kesalahan pengukuran gayaberat dengan menggunakan metode jatuh bebas
II. TEORI DASAR
Metode gravitasi merupakan salah satu metode geofisika yang cukup popular. Metode gravitasi termasuk kedalam metode geofisika pasif. Disebut pasif karena sumbernya berasal dari alam dan bukan buatan. Metode gravitasi prinsip dasarnya yaitu memanfaatkan variasi nilai densitas yang terdistribusi kedalam setiap lapisan bumi. Setiap lapisan pasti tersusun atas batuan serta mineral yang berbeda-beda hal itu menyebabkan pula nilai densitasnya berbeda-beda dan hal tersebut dapat mempengaruhi variasi medan gravitasi bumi. Sehingga akan terjadi suatu anomali gravitasi. Parameter yang diukur dalam metode ini yaitu nilai percepatan gravitasi pada lokasi survey. Adanya anomali gravitasi menandakan bahwa terdapat perbedaan striuktur lapisan maupun jenis batuan dan mineralnya. Batuan yang memiliki nilai densitas yang rendah maka nilai porositasnya tinggi. Porositas juga berbanding lurus dengan permeabilitas (Dinni, 2020).
Metode gayaberat merupakan salah satu metode geofisika yang memanfaatkan disribusi parameter percepatan gayaberat di permukaan bumi. Banyak faktor yang mempengaruhi variasi percepatan gayaberat bumi seperti pasang surut, kondisi morfologi, udara bebas, bentuk bumi, densitas batuan dan seterusnya. Variasi densitas batuan bawah permukaan merupakan faktor yang sangat penting dalam rangka mendapatkan penyebaran anomali gayaberat untuk prospeksi geofisika. Anomali Gayaberat Bouguer (ABL) merupakan peta anomali gayaberat yang sudah dilakukan berbagai proses reduksi sehingga variasi nilai anomali percepatan gayaberat yang dihasilkan hanya dipengaruhi oleh variasi rapat massa dari batuan di bawah permukaan. Nilai ABL ini adalah nilai total anomali yang ditimbulkan oleh pengaruh rapat massa batuan dari inti sampai permukaan bumi yang selanjutnya akan dipisahkan menjadi anomali regional dan residual. Interpretasi secara kualitatif dilakukan terhadap penyebaran daerah anomali residual di daerah penelitian yang dihubungkan dengan kondisi geologi dekat permukaan (Andhika dkk, 2017).
Gaya berat relatif adalah gaya berat yang diperoleh dari hasil pengukuran gaya berat di suatu tempat. Untuk memperoleh nilai gayaberat absolut dilakukan pengukuran gayaberat yang diikatkan dengan sistem yang sudah ada yang dikenal sebagai Sistem Postdam. Sistem ini merupakan jaringan stasiun gayaberat yang dapat dimanfaatkan untuk keperluan pengkuran gayaberat relatif di suatu tempat di permukaan bumi ini. Pengukuran secara absolut untuk keperluan survei telah dilakukan di berbagai negara dengan memakai cara pendulum dan jatuh bebas. Pengukuran gayaberat dengan pendulum dilakukan di Postdam, Viena, Paris, Roma. Sedangkan pengukuran dengan jatuh bebas dilakukan di Teddington, Washington dan Ottawa (Supriyadi, 2009).
Gravimeter absolut adalah alat yang mengukur nilai gayaberat sebenarnya secara langsung di titik pengukuran, sedangkan gravimeter relatif hanya mengukur perbedaan nilai gaya berat di suatu tempat relatif terhadap titik acuan yang nilai gayaberatnya telah diketahui.
3 Gravimeter relatif lebih banyak digunakan dalam kegiatan penelitian gayaberat karena lebih mudah dioperasikan (portable), namun mempunyai efek apungan (drift) akibat sistem pada pegas yang sulit untuk diprediksi nilai koreksinya dan besarannya cukup signifikan sehingga perlu dihilangkan. Sedangkan Gravimeter absolut memiliki akurasi yang tinggi dan tidak ada efek drift. Karena masalah drift alat pada gravimeter relatif memberikan kontribusi yang cukup besar pada ketidakpastian pengukuran, maka perlu dikembangkan teknik pengukuran untuk mengurangi faktor drift sehingga dapat menghasilkan hasil pengukuran yang lebih akurat (Mahmud Yusuf, 2015).
Metode pengukurannya dapat dikategorikan menjadi dua, yaitu metode absolut dan relatif.
Metode pengkuran gayaberat absolut dilakukan dengan cara mengukur nilai gayaberat di suatu lokasi secara langsung dengan menggunakan prinsip unting-unting maupun benda jatuh bebas. Sedangkan pengukuran gayaberat relatif pada prinsipnya adalah mengukur selisih nilai gayaberat di suatu titik dengan titik lain yang telah diketahui nilai g nya (titik ikat) (Prayudha, 2019).
Nilai gaya berat di suatu titik di permukaan bumi dapat ditentukan dengan pengukuran gaya berat. Terdapat dua metode pengukuran gaya berat, yaitu absolut dan relatif. Pengukuran gaya berat absolut adalah pengukuran yang dilakukan untuk menentukan besar nilai gaya berat secara langsung di suatu titik pengukuran. Umumnya digunakan untuk penetapan referensi jaringan gaya berat untuk wilayah yang luas dan penyelidikan mengenai konstanta fisika. Pengukuran gaya berat relatif adalah pengukuran gaya berat yang dilakukan di lebih dari satu titik pengukuran. Salah satu titik pengukuran dijadikan sebagai titik referensi atau titik kontrol dan telah didefinisikan nilai gaya beratnya (Awaluddin, dkk., 2015).
Prinsip dasar gaya berat mengacu pada gaya tarik menarik antara benda satu dengan benda lainnya akibat massa benda keduanya. Hal ini didasarkan pada hukum Newton tentang gaya berat. Besarnya nilai gayaberat antara dua benda tersebut sebanding dengan massa kedua benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya. Medan gravitasi bekerja berdasarkan kontras densitas dari batuan bumi. Jika ada anomaly di bawah permukaan, maka nilai medan gravitasi akan menyimpang dari normal yang diukur. Nilai gravitasi juga dapat diukur dipengaruhi oleh pasang bumi-bulan, keuntungan dan kerugian dari massa karena topografi bumi, dan referansi. Maka dari itu harus dilakukan koreksi untuk menghilangkan pengaruh-pengaruh ini (Winda, Sunaryo dan Wasis, 2016).
III. METODOLOGI PRAKTIKUM
A. Alat dan Bahan
Adapun alat dan bahan dalam praktikum ini adalah sebagai berikut:
Gambar 1. Alat Ukur Meteran
Gambar 2. Kelereng
Gambar 3. Modul Praktikum
Gambar 4. Stopwatch
5 B. Diagram Alir
Adapun diagram alir pada praktikum ini adalah sebagai berikut:
Gambar 5. Diagram Alir Mulai
Menyiapkan Stopwatch, Kelereng, dan Meteran Melakukan Pengukuran Absolut pada Tiga Titik Berbeda
Data Hasil Pengamatan
Mencatat Waktu Jatuh Bebas pada Setiap Ketinggian
Selesai
Menghitung Nilai Gravitasi dan Nilai Error
IV. HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN
A. Hasil Pengamatan
Adapun hasil pengamatan terdapat pada lampiran.
B. Pembahasan
Praktikum dilakukan pada hari Selasa, 8 Maret 2022 secara online via google meet.
Sebelum praktikum dimulai, dilakukan pretest terlebih dahulu kemudian praktikum diawali dengan pembahasan mengenai pretest lalu pemaparan materi oleh asisten praktikum. Praktikum ini membahas mengenai “Pengukuran Gaya Berat”. Pengukuran ini dapat dilakukan dengan pengukuran secara absolut dan pengukuran secara relatif.
Pengukuran absolut merupakan pengukuran yang dilakukan di laboratorium dan biasanya sukar untuk mendapatkan harga gayaberat absolut yang akurat, karena banyak kendala-kendala yang sangat mempengaruhi hasil pengukuran. Oleh karena itu, pengukuran secara absolut jarang sekali dilakukan karena melibatkan banyak faktor maupun alat. Contoh pengukuran secara absolut adalah postdam, viena, paris, roma, teddington, washington dan Ottawa dengan cara pendulum, jatuh bebas dan gravimeter.
Selain itu terdapat pula terdapat pengukuran relatif dimana pengukuran ini lebih mudah dan umum dilakukan, yaitu dengan membandingkan hasil pengukuran titik yang tidak diketahui nilai gaya beratnya dengan titik yang sudah diketahui yang telah diikat kepada titik-titik referensi.
Pengukuran absolut (mutlak) yaitu pengamatan gayaberat (g) secara langsung misalnya dengan mengamati benda jatuh bebas atau ayunan. Cara ini biasanya dipergunakan untuk menentukan nilai gayaberat titik acuan absolut. Nilai titik acuan absolut ini kemudian akan digunakan untuk menetukan nilai gayaberat titik lainnya, dengan cara melakukan pengamatan relatif terhadap titik acuan absolut tersebut. Untuk mendapatkan nilai gayaberat absolut digunakan cara penghitungan gerak jatuh bebas atau biasa disebut falling body di mana prinsip benda jatuh bebas ini adalah dengan mengukur jarak yang dilalui sebuah benda jatuh dalam selang waktu yang tertentu. Sedangkan pengukuran relatif yaitu merupakan suatu cara untuk mendapatkan nilai g secara tidak langsung dengan mengukur perbedaan nilai gayaberat di suatu tempat relatif terhadap titik acuan yang nilai gaya beratnya telah diketahui. Pengukuran relatif biasanya digunakan dengan alat sistem pegas. Perubahan gaya berat dapat dibaca dari perubahan simpangan pegas.
Namun, variasi nilai gaya berat yang diukur biasanya sangat kecil sehingga diperlukan suatu alat yang memiliki kepekaan dalam pengukuran, nilai simpangan pegas kemudian dikonversi dalam satuan gaya berat dalam cm/dt2 atau dalam Gal, namun karena kecilnya nilai variasi gaya berat maka suatu alat dirancang untuk dapat mengukur sampai besaran mGal. Prinsip gravimeter pegas ini mulai digunakan pada tahun 1930-an. Pada banyak pengukuran gaya berat metode gaya berat relatif lebih banyak digunakan karena peralatannya lebih sederhana.
7 Untuk memperoleh nilai gaya berat absolut, dilakukan pengukuran gaya berat yang diikatkan dengan sistem yang sudah ada yang dikenal sebagai Sis-tem Postdam. Sistem ini merupakan jaringan stasiun gaya berat yang dapat dimanfaatkan untuk keperluan pengkuran gaya berat relatif di suatu tempat di permukaan bumi ini karena untuk mendapatkan harga gravity absolut di tiap tempat di dunia, orang melakukan dengan pengukuran relatif dari suatu tempat pengamatan yang dianggap paling teliti dan paling stabil di dunia, maka dipilih letak pengukuran standar di ruang pendulum dari Institute of Geodesy in Postdam. Harga gaya berat ini diukur oleh Kuhnen, Furt Wan-gler pada tahun 1906, dengan alat pendulum Kater. Postdam system dapat dibagi menjadi dua, yaitu untuk skala dunia biasanya untuk Geodesi dan un-tuk skala yang lebih kecil untuk struktur geologi atau eksplorasi.
Mekanisme pengukuran gaya berat terbagi menjadi dua yakni absolut dan relatif. Pada pengukuran absolut terdapat konsep benda jatuh bebas dimana hal ini dilakukan dengan mengukur jarak sepanjang lintasan benda jatuh pada waktu yang telah ditentukan menghitung persamaan dari suatu massa (m) yang jatuh bebas pada medan gaya berat berdasarkan panjang waktu dan lintasan. Dengan asumsi medan gaya berat ialah homogen di lokasi terjadinya benda jatuh bebas, maka integrasi persamaan gerak akan diperoleh posisi benda jatuh dan kecepatan. Sedangkan dalam pengukuran relatif terdapat metode dinamik dengan pendulum matematik yang dilakukan dengan mengukur periode osilasi dari dua titik berlainan, yaitu periode osilasi titik 1 = (T1), dan periode osilasi titik 2 = (T2), dimana jika g1 diketahui maka δg yaitu beda gayaberat antara titik 1 dan titik 2 dan g2 dapat dihitung dari pengukuran T1 dan T2.
Di Indonesia pengukuran gayaberat yang diikat ke sistem Postdam telah dilakukan oleh pemerintah Hindia Belanda melalui Singapura. Meinesz (1932) melakukan pengukuran gaya berat di Indonesia di beberapa titik, yaitu di pelabuhan Tanjung Priok (Jakarta), Surabaya, Padang, Makasar dan di ruang Boscha Techniche Hooge School Bandung.
Akan tetapi titik–titik stasiun tersebut belum dapat dianggap sistem Postdam karena pengukurannya tidak dilakukan menurut persyaratan prosedur pendirian. Pada tahun 1970, Direktorat Geologi melakukan pengikatan ke sistem Postdam (London), dan hasilnya hanya digunakan untuk kalangan terbatas. Sedangkan pada tahun antara 1976- 1977 Direktorat Geologi Boscha Technische Hooge School base station mengikat lagi ke Australia (University of New England) dengan posisi lintang -6 53' 90,5'', bujur 107 37' 90'' dan ketinggian 718 m Data pada titik ini kemudian dibawa ke seluruh Indonesia.
Setelah kemerdekaan, sistem jaringan gayaberat didirikan di Bandung pada tahun 1967- 1970 oleh Direktorat Geologi (sekarang Pusat Survei Geologi). Sistem jaringan ini diikatkan melalui Singapura dan London (Adkins dkk., 1978). Jaringan gayaberat di Indonesia tersebut diukur ulang oleh Adkins dkk., (1978) dengan ikatan melalui Singapura, Sydney dengan menggunakan jaringan University of New England (UNE) sebagai pusat titik pengikat.
Pada praktikum ini, dilakukan pengukuran gayaberat absolut dengan metode jatuh bebas.
Dimana alat baha yang di perlukan yaitu benda berbentuk bulat disini saya menggunakan
8 kelereng, stopwatch di smartphone dan buku catatan. Praktikum ini dilakukan dengan ketinggian metode jatuh bebas yaitu 1 meter, 2 meter dan 3 meter, dimana pada setiap ketinggian dilakukan 3 kali percobaan. Setelah dilakukan percobaan didapatkan waktu dengan ketinggian 1 meter yaitu 0,50; 0,53; 0,49 sekon. Ketinggian 2 meter didapatkan waktu 0,68; 0,63; 0,64 sekon dan dengan ketinggian 3 meter didapatkan waktu 0,79;
0,81; 0,78 sekon. Dari tiap ketinggian di rata-ratakan waktunya dan didapat pada ketinggian 1 meter menjadi 0,51 sekon, ketinggian 2 meter menjadi 0,65 sekon, dan ketinggian 3 meter menjadi 0,79 sekon. Setelah didapatkan waktu rata-rata tiap ketinggian lalu dicari nilai gravitasinya dengan rumus dua dikali jarak dibagi waktu kuadrat, didapatkan hasil gravitasi tiap ketinggian yaitu pada ketinggian 1 meter sebesar 7,68 m/s2, ketinggian 2 meter sebesar 9,47 m/s2 dan ketinggian 3 meter sebesar 9,61 m/s2. Dikarenakan nilai pengukuran gayaberat yang diikat telah digunakan maka digunakanlah nilai absolut pada Universitas Lampung yaitu sebesar 9,78. Didapatkan nilai kesalahan pada tiap-tiap ketinggian (selisih nilai yang telah didapatkan dari hasil pengukuran gayaberat absolut dengan metode gaya berat dengan nilai absolut Universitas Lampung) yaitu untuk ketinggian 1 meter sebesar -2,1 kemudian untuk ketinggian 2 meter sebesar -0,31 serta untuk ketinggian 3 meter sebesar -0,17. Berdasarkan pengukuran yang telah dilakukan maka dapat diambil kesimpulan bahwa semakin tinggi jarak yang digunakan maka semakin lama juga waktu yang dibutuhkan untuk benda dapat jatuh bebas dan semakin berat massa benda yang digunakan maka semakin cepat waktu yang diperlukan benda untuk jatuh bebas. Selain itu, semakin tinggi jarak yang digunakan maka semakin teliti nilai gravitasi yang didapatkan dengan nilai eror yang semakin kecil.
V. KESIMPULAN
Adapun kesimpulan pada praktikum ini adalah sebagai berikut:
1. Pengukuran absolut merupakan pengukuran gaya berat yang alat ukurnya menggunakan alat yang dapat mengukur langsung nilai gaya berat tepat di titik alat yang diinduksi.
2. Pengukuran relatif merupakan suatu cara untuk mendapatkan nilai g (gravitasi) secara tidak langsung dengan mengukur perbedaan nilai gaya berat di suatu tempat relatif terhadap titik acuan yang nilai gaya beratnya telah diketahui.
3. Pengukuran gaya berat menggunakan gerak jatuh bebas akan menghasilakan nilai percepatan gravitasi bumi dimana pemvariasian ketinggian benda yang jatuh akan bepengaruh terhadap waktu tempuhnya saat dijatuhkan.
DAFTAR PUSTAKA
Adhika, J., Dwi, Fajar dan Agus. 2017. Penentuan Anomali Gayaberat Regional dan Residual Menggunakan Filter Gaussian Daerah Mamuju, Sulawesi Barat.
Eksplorium. 38(02): 89 – 98.
Awaludin, dkk. Pemodelan Geoid Lokal Kota Semarang Bedasarkan Model Geopotensial Globalgrace. Jurnal Geodesi Undiv 4(2): 9-14.
Dinni, R.S. 2020. Metode Gravitasi dalam Analisis Cekungan Hidrokarbon. Blog.
Himpunan Mahasiswa Geofisika UGM: hmgf.fmipa.ugm.ac.id.
Mahmud, Y., 2015. Analisis Data Gayaberat Kombinasi Dengan Menggunakan Gravimeter Absolut (A10) dan Gravimeter Relatif (Lacoste Romberg). Jurnal Geofisika. 3(1): 14 – 22.
Supriyadi. 2009. Studi Gaya Berat Relatif di Semarang. Jurnal Pendidikan Fisika Indonesia.
4 (5): 54 – 61.
Winda, R. Sunaryo, Wasis. 2016. Identifikasi Struktur Bawah Permukaan Dengan Menggunakan Metode Gravity di Desa Sumbermajingwetan dan Desa Druju – Malang Selatan. Jurnal Fakultas MIPA. 11 (07): 122 –130.
LAMPIRAN
Lampiran 1. Pretest
Gambar 1. Pretest
Lampiran 2. Hasil Pengamatan
h(m) t(s) t rata-rata (s) g nilai absolut kesalahan 1 meter 0,50
0,53 0,49
0,51 7,68 9,78 -2,1
2 meter 0,68 0,63 0,64
0,65 9,47 9,78 -0,31
3 meter 0,79 0,81 0,78
0,79 9,61 9,78 -0,17
Tabel 1. Data Hasil Pengamatan
Lampiran 3. Dokumentasi
Gambar 2. Dokumentasi Pengukuran
