PRAKTIKUM FISIKA 1
(LABORATORIUM PERANCANGAN MEKANIK) TKM1173
DRAFT LAPORAN
PRAKTIKUM BANDUL MATEMATIS
Oleh:
Muhammad Kaka Gabriel Ilah (221910101009)
PROGRAM STUDI S1 TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS JEMBER
2022
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Sebuah pendulum adalah tubuh tergantung dari dukungan tetap sehingga ayunan bebas bolak-balik di bawah pengaruh gravitasi. Ketika pendulum dipindahkan ke samping dari posisi diamnya, keseimbangan, itu tunduk pada gaya pemulih karena gravitasi yang akan mempercepatnya kembali ke posisi setimbang. Ketika dilepaskan, gaya pemulih yang bekerja pada massa pendulum yang menyebabkan berosilasi pada posisi setimbang, mengayunkannya ke depan dan ke belakang. Matematika pendulum pada umumnya cukup rumit. Penyederhanaan asumsi dapat dibuat, yang dalam kasus bandul sederhana memungkinkan persamaan gerak diselesaikan secara analitik untuk osilasi sudut kecil.
Sebuah pendulum gravitasi sederhana adalah model matematika ideal dari pendulum nyata. Ini adalah beban pada ujung tali tak bermassa yang digantungkan pada sebuah poros, tanpa gesekan. Karena dalam model ini tidak ada kehilangan energi gesekan, ketika diberikan perpindahan awal, ia akan berayun bolak-balik pada amplitudo konstan. Bandul adalah benda yang terikat pada sebuah tali dan dapat berayun secara bebas dan periodik yang menjadi dasar kerja dari sebuah jam dinding kuno yang mempunyai ayunan.
Dalam bidang fisika, prinsip ini pertama kali ditemukan pada tahun 1602 oleh Galileo Galilei, bahwa periode (lama gerak osilasi satu ayunan T) dipengaruhi oleh panjang tali dan percepatan gravitasi.
Periode berayun sebuah bandul ditentukan oleh panjang bandul, kekuatan gravitasi dan amplitudo θ = 0 (lebar ayunan). Periode tidak tergantung kepada massa bandul. Jika amplitudo terbatas oleh ayunan yang kecil, periode T bandul sederhana, waktu yang diperlukan untuk satu siklus lengkap. bandul matematis merupakan benda ideal yang terdiri dari sebuah titik massa yang digantungkan pada tali ringan yang tidak bermassa. (Awrejcewicz, Jan, 2012)
1.2 Rumusan Masalah
1. Bagaimana memahami asas kerja bandul matematis?
2. Bagaimana cara menentukan percepatan gravitasi dengan metode ayunan sederhana?
3. Mengukur periode dan frekuensi dari ayunan / bandul sistematis.
1.3 Tujuan dan Manfaat 1.3.1 Tujuan
a. Memahami asas kerja bandul matematis.
b. Menentukan percepatan gravitasi dengan metode ayunan sederhana.
c. Mampu mengukur periode dan frekuensi dari ayunan / bandul sistematis.
1.3.2 Manfaat
a. Mampu menggunakan alat-alat ukur dengan benar.
b. Untuk mengetahui cara kerja ayunan / bandul matematis.
c. Mengetahui cara pengungkapan hasil pengukuran.
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian Bandul
Bandul adalah benda yang terikat pada sebuah tali dan dapat berayun secara bebas dan periode yang menjadi dasar kerja dari sebuah jam dinding kuno yang mempunyai ayunan. Gerak bandul merupakan gerak harmonik sederhana yang terdiri dari tali dengan panjang L dan beban bermassa m. Gaya yang bekerja pada beban adalah beratnya mg dan tegangangan T pada tali.
Gerak harmonik sederhana adalah gerak periodik dengan lintasan yang ditempuh selalu sama / tetap. Gerak harmonik sederhana mempunyai persamaan gerak dalam bentuk sinusoidal dan digunakan untuk menganalisis suatu gerak periodik tertentu. Gerak periodik adalah gerak berulang atau berosilasi melalui titik setimbang dalam interval waktu tetap.
2.2 Periode dan Frekuensi
Periode dan frekuensi pada ayunan bandul dan pegas memiliki pengertian yang sama. Namun dalam perhitungannya, nilai periode dan frekuensi pada ayunan bandul dan pegas menggunakan rumus yang berbeda. Rumus periode dan frekuensi pada ayunan bandul dan pegas menyatakan hubungan antara banyak getaran (n) dan waktu (t). Periode (T) menyatakan waktu selama terjadi satu kali getaran, sedangkan frekuensi (f) menyatakan banyaknya getaran dalam satu sekon.
Secara umum, nilai periode dapat ditentukan melalui perbandingan nilai waktu dan banyak getaran . Sementara nilai frekuensi (f) dapat dihitung melalui perbandingan banyak getaran per waktu . Hubungan antara periode dan frekuensi adalah berbanding terbalik atau secara matematis dapat dinyatakan dalam persamaan dan .
2.3 Bandul Matematis
Sebuah benda yang massanya dianggap sebagai sebuah partikel yang terletak dipusat massanya, diikat dan digantung dengan tali lentur pada sebuah titik tetap. Bila benda itu diberi simpangan awal sehingga tali membentuk sudut yang cukup kecil terhadap arah vertikal dan kemudian benda dilepaskan, maka benda akan berayun disekitar titik setimbangnya pada sebuah bidang datar vertikal dengan frekuensi tetap. sistem yang demikian itu disebut bandul sederhana atau bandul matematis.
Gambar 2.1 Bandul Matematis
periode bandul sederhana itu adalah:
√ Dimana,
T = periode osilasi (s) l = panjang tali (m)
g = percepatan gravitasi( )
Sebuah pendulum sederhana atau suatu variasinya, juga merupakan alat yang tepat dan meyakinkan untuk pengukuran percepatan gravitasi g, karena L dan T dapat diukur dengan mudah dan tepat.
Gerak osilasi merupakan variasi periodik terhadap waktu dari suatu hasil pengukuran. Contoh gerak osilasi adalah gerak pada ayunan bandul sederhana.
Pada kata osilasi sering digunakan kata vibrasi atau getaran persamaan kata
atau sinonimnya, walaupun sebenarnya kata vibrasi atau getaran merujuk pada jenis spesifik dari osilasi mekanis. Osilasi tidak hanya terjadi pada suatu sistem fisik, tetapi juga bisa pada sistem biologi, dan bahkan dalam masyarakat (Widiyani, 2016).
Getaran merupakan gerak bolak-balik suatu partikel secara periode melalui suatu titik kesetimbangan. Getaran dapat bersifat harmonis sederhana dan kompleks. Gerak harmonis sederhana suatu getaran dimana resultan gaya yang bekerja pada titik sembarang selalu mengarah ke titik kesetimbangan dan besar resultan gaya sebanding dengan jarak titik sembarang ke titik keseimbangan tersebut. Beberapa contoh gerak harmonis sederhana adalah gerak harmonik pada bandul (Young dan Roger, 2002).
BAB 3 METODOLOGI
3.1 Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang diperlukan dalam praktikum ini antara lain:
1. Kait
Kait digunakan sebagai alat penahan agar bandul bisa bergerak dan membentuk periode.
Gambar 3.1 Kait 2. Benang Wol
Benang wol digunakan sebagai tali pengait beban dan juga memiliki ukuran panjang yang berbeda – beda.
Gambar 2.2 Benang Wol
3. Beban
Beban digunakan sebagai pemberat bandul. Beban ini diperkirakan seberat 50 gram dan pada penerapannya pada praktikum kali ini diberikan pada panjang tali yang berbeda.
Gambar 2.3 Beban 50 gram 4. Roll Meter
Roll meter digunakan sebagai alat ukur panjang. Penggunaan dalam praktikum yaitu mengukur panjang tali bandul untuk diletakkan beban.
Gambar 2.4 Roll Meter
5. Busur
Busur digunakan sebagai alat ukur sudut. Penggunaan dalam praktikum yaitu menentukan sudut sebesar untuk melakukan ayunan sebanyak 10 kali.
Gambar 2.5 Busur
3.2 Langkah Kerja
3.2.1 Langkah Kerja dalam praktikum ini adalah sebagai berikut.
a. Ukur panjang tali yang akan digunakan.
b. Gantungkan beban sebesar 100 gram.
c. Buat / ukur sudut sebesar d. Lepas hingga bandul mengayun
e. Ukur waktu ayunan hingga 10 ayunan menggunakan stopwatch handphone.
Catatan: Ulangi hingga 3 kali dan tambah bebannya
