BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Berbagai macam prinsip dan hukum yang ada pada fisika dapat dilihat secara langsung penerapannya pada kehidupan sehari-hari. Salah satu contohnya adalah gerak. Beberapa di antaranya adalah gerak lurus, gerak melingkar, gerak parabola, dan gerak periodik. Gerak periodik adalah gerak yang terjadi secara berulang-ulang dalam jangka waktu yang sama. Disebabkan oleh sifatnya yang teratur, gerak periodic juga dapat disebut sebagai gerak harmonis. Salah satu bentuk gerak harmonis adalah gerak harmonis sederhana, yaitu gerakan bolak-balik suatu benda melalui titik keseimbangan dengan jumlah getaran tiap satuan waktu selalu konstan.
Bandul matematis termasuk gerak harmonis sederhana karena saat bandul diayunkan dengan sudut simpangan kecil, bandul tersebut akan bergerak bolak-balik melalui titik keseimbangan menyerupai gerak harmonik. Berdasarkan gerakan tersebut, dapat dihitung frekuensi serta periodenya. Frekuensi dan periode yang telah didapatkan dapat digunakan sebagai salah satu metode dalam penentuan percepatan gravitasi Bumi. Oleh karena itu, percobaan ini dilakukan dengan tujuan menentukan percepatan gravitasi Bumi dengan menggunakan Bandul Matematis 1.2 Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam praktikum ini adalah bagaimana cara menentukan percepatan gravitasi bumi dengan menggunakan bandul matematis?
1.3 Tujuan
Tujuan dilakukanya praktikum ini adalah untuk menentukan percepatan gravitasi bumi dengan menggunakan bandul matematis.
BAB II DASAR TEORI
2.1 Getaran dan Gelombang 2.1.1 Getaran
Getanan adalah salah satu bentuk gerak yang khusus. Yanng ditinjau hanyalah getaran atau osilasi yang sederhana. Untuk tu ditinjaulah energi potensial yang dimiliki sebuah partikel bermassa m yang berada dalam keadaan kesetimbangan stabil di sekitar titik nol. Secara umum bentuk energi potensialnya adalah:
RUMUS
Dengan o(x³) adalah suku suku energi potensial dengan variable x berpangkat 3atau lebih. (Mirza s, 2017).
2.1.2 Gelombang
Gelombang adalah getaran yang merambat. Jadi di setiap titik yang dilalui gelombang terjadi getaran, dan getaran tersebut berubah fasenya sehingga tampak sebagai getaran yang merambat.
Terkait dengan arah getar dan arah rambatnya, gelombang dibagi menjadi dua kelompok, gelombang transversal dan gelombang longitudinal. Gelombang transversal arah rambatnya tegak lurus dengan arah getarannya, sedangkan gelombang longitudinal arah rambatnya searah dengan arah getarannya. Persamaan gelombang memenuhi bentuk
RUMUS
(Mirza S , 2017).
2.2 Frekuensi dan Periode 2.2.1 Frekuensi
Frekuensi merupakan salah satu besaran yang berkaitan erat dengan getaran. Satuan dari frekuensi dinyatakan dengan Hertz. Hertz menjadi salah satu satuan yang paling umum yang kita kenal dalam kehidupan sehari-hari. Karena satuan ini digunakan untuk menyatakan frekuensi radio, salah satu teknologi yang berdampingan dengan perkembangan umat manusia.
secara matematis. (Crowel, 2006)
2.2.2 PeriodePeriode adalah waktu yang diperlukan oleh satu titik pada medium kembali ke keadaan osilasi semula. Misalkan suatu titik berada pada simpangan nol kemudian simpangannya membesar dan mencapai maksimum. Terus mengecil menjadi nol. Lalu bergerak menuju simpangan maksimum negatif. Kemudian kembali menjadi nol. Selang waktu inilah yang disebut dengan satu periode.
(Dainaty, 2018).
2.3 Gerak Harmonik Sederhana (GHS)
Gerak harmonic sederhana merupakan salah satu dari jenis gerak osilasi, yaitu gerak bolak balik di sekitar posisi kesetimbangan benda. Gerak harmonic sederhana mempuyai
karakteristik berupa gaya yang bekerja pada benda tersebut besarnya seanding dengan perpindahannya tetapi dalam arah yang berlawanan. Pada fungsi perpindahan, gerak harmmonik sederhana merupakan fungsi sinusoidal
. (Giancoli, 2014).
2.
4 Tegangan TaliBesarnya tegangan tali terjadi Saat tali yang diikatkan pada suatu benda menarik benda tersebut, tali memberikan gaya T pada benda tersebut.Atau bisa dikatakan apabila benda digantungkan atau dihubungkan dengan tali, maka terdapat gaya tegangan yang bekerja pada tali.
Dalam hal ini, benda yang digantung secara vertikal atau ditarik secara horizontal akan menghasilkan suatu gaya.
RUMUS
Dengan ΣFadalah resultan gaya yang bekerja (N) pada benda lalu m adalah massa benda (kg) dan a adalah percepatan benda (m/s²). (Raymond et al).
2.5 Bandul Matematis
Bandul sederhana terdiri dari benda kecil (bom bandul) yang digantung di ujung tali yang ringan. Kita berasumsi bahwa tali tidak meregang dan massanya dapat diabaikan relatif terhadap massa bandul. Gerakan bandul sederhana yang bergerak maju mundur dengan gesekan yang dapat diabaikan menyerupai gerak harmonik sederhana, bandul berosilasi sepanjang busur lingkaran dengan amplitudo yang sama di kedua sisi titik kesetimbangannya, dan saat melewati titik kesetimbangan (di mana bandul akan tergantung vertikal) bandul memiliki kecepatan maksimum.
(GIancoli 2014).
2.6 Gaya Pemulih Pada Bandul Matematis
Gaya pemulih merupakan gaya yang timbul pada benda elastis yang berubah bentuk karena terkena gaya. Gaya ini akan menarik kembali benda yang melekat pada benda elastis tersebut atau bisa disebut memiliki gaya yang berlawanan arah. Dalam Pegas itu sendiri memberikan gaya dengan arah yang berlawanan, sebesar :
Fs = -kx
Gaya FS disebut sebagai gaya pemulihan karena pegas memberikan gayanya pada
arah yang berlawanan dengan perpindahan (sehingga bertanda minus) dan bekerja untuk mengembalikan dirinya ke panjang normalnya. (Lubis R, 2008).
DAFTAR PUSTAKA
Benjamin Crowel. 2006. “Conceptual Physics”. Fullerton : Light and matter.
Giancoli, D.C., 2014. “Physics: principles with application seventh edition”. London: Pearson Educación
Mirza Setiawan. 2007. “Getaran dan Gelombang”. Bulaksumur : Dept. Fisika UGM.
Nya Dainati Malau. 2018.” Modul Fisika Gelombang”. Jakarta Timur : Universitas Kristen Indonesia.
Raymond A. Serway and John W. Jewett. 2004. “Physics for Scientists and Engineers 6th eition”. Pomona : Thomson Brooks/Cole.
Riani Lubis.2008. “DIKTAT KULIAH FISIKADASAR 1”. Bandung : JURUSAN TEKNIK INFORMAtika FAKULTAS TEKNIK DAN ILMUKOMPUTER UNIKOM.
BAB III
METODOLOGI
3.1 Alat dan Bahan
Dalam melaksanakan praktikum, kita membutuhkan alat dan bahan yang digunakan untuk menunjang kelancaran proses praktikum. Alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum tetapan pegas ini antara lain satu set bandul matematis dan perlengkapanya sebagai obyek yang akan diteliti, sebuah rollmeter untuk mengukur panjangnya tali yang dibutuhkan saat mengayunkan bandul matematis, dan sebuah stopwatch untuk mengukur waktu yang dibutuhkan bandul untuk lima kali getaran.
3.2 Skema Alat
Berikut ini merupakan skema alat yang digunakan dalam praktikum bandul matematis : Gambar 3.1 Bandul Matematis
3.3 Langkah Kerja
Dalam percobaan ini, alat diatur sesuai dengan Gambar 3.1 dengan panjang tali sebesar 100 cm. Ujung bandul diatur agar berada tepat di tengah sehingga tali membentuk garis vertikal. Bandul kemudian disimpangkan dengan simpangan kecil, tidak lebih dari 15°, dan dilepaskan, dengan memastikan ayunan memiliki lintasan bidang yang tidak berputar. Lalu waktu yang dibutuhkan untuk lima kali getaran dicatat.
Untuk memastikan konsistensi data maka Langkah ini diulangi sebanyak lima kali.
Kemudian Langkah-langkah ini diulang dengan variasi panjang tali yang berbeda.
4.4 Pembahsan
Praktikum ini berjudul bandul matematis, Sesuai dengan judulnya, praktikum ini dilakukan menggunakan skema alat berupa sebuah system bandul dengan tali yang memiliki panjang tertentu dengan salah satu ujungnya terikat pada statis dan ujung lainnya memiliki beban berupa bola logam dengan massa tertentu. Dengan skema alat tersebut, dapat dilakukan analisis gejala fisis pada kerja bandul matematis. Analisis tersebut, dilakukan berdasarkan beberapa teori fisika. Teori teori tersebut antara lain getaran dan gelombang, frekuensi dan periode, gerak karmonik sederhana yang mencerminkan gerak bandul, tegangan tali yang disebabkan oleh massa beban, bandul matematis itu sendiri, serta gaya pemulih yang memberi gerak kebalikan dari arah simpangan sehingga terjadi gerak bolak balik. Dalam mengAnalisis data tersebut dilakukan dengan bantuan stopwatch untuk menghitung waktu getaran dan roll meter untuk menetukan variable panjang tali pada bandul sehingga kedua data tersebut dapat digunakan untuk menetukan percepatan gravitasi bumi sesuai dengan tujuan praktikum.
Sebuah praktikum dengan skema dan dasar teori yang lengkap tidak akan mendapatkan hasil yang akurat jika tidak memiliki prinsip kerja yang sesuai dengan teori teori yang ada. Oleh karena itu, harus ada prinsip kerja yang sesuai agar praktikum dapat berjalan dengan baik. Prinsip kerja yang digunakan dalam praktikum ini bermula saat disiapkannya skema alat sesuai dengan instruksi yang diberikan.
Kemudian, bandul harus diposisikan pada bidang lurus vertical segaris dengan tali yang tergantung pada statis. Pada bagian ini, panjang tali diatur dalam 3 macam panjang, yaitu 0.3, 0.5, dan 0.7meter dari statis. Pada setiap macam panjang tali, diberikan simpangan sebesar 10
0terhadap sumbu vertical. Setelah pemberian simpangan, dapat dilakukan pencatatan waktu yang dibutuhkan untuk 5 getaran. Prinsip kerja tersebut dilakukan berulang sebanyak 5 kali untuk 2 macam massa bandul.
Dari percobaan yang dilakukan, didapatkan data berupa waktu terjadinya 5
getaran sebagai variable terikat sebagai hasil dari 3 macam panjang tali dan 2 macam
massa benda sebagai variable bebas. Kemudian, dari data variable waktu terjadinya 5
getaran, akan didapatkan data berupa nilai periode yang sangat beragam. Secara
keseluruhan dari data semua kelompok, nilai periode yang didapatkan dari praktikum
ini berkisar antara 0,95 sekon sampai 1.688 sekon, dengan rata rata periode pada
percobaan menggunakan beban bola besaar dan panjang tali 0.3m, 0.5m dan 0.7m
sebesar 1.0936 s,1,4264s, dan 1,6684s, serta rata rata periode pada percobaan
menggunakan beban bola kecil dan panjang tali 0.3m, 0.5m dan 0.7m sebesar 1.08,
1.4176s, dan 1.6632s. Hal tesebut menunjukkan bahwa pada kedua macam massa
beban, semakin besar panjang tali yang digunakan pada bandul matematis, maka akan
menghasilkan nilai periode yang semakin besar pula. Di sisi lain, perbedaan massa
benda pada variable panjang tali yang sama tidak akan memberikan pengaruh kepada
hasil periode getaran bandul. Setelah didapatkan nilai periode, akan didapatkan hasil
perhitungan berupa nilai percepatn gravitasi yang sama bervariasiny dengan nilai
periode yang didapatkan. Berdasarkan analisis perhitungan, didapatkan nilai rata rata
rata gravitasi pada percobaan menggunakan beban bola besaar dan panjang tali 0.3m,
0.5m dan 0.7m sebesar 9.89m/s
2, 9.69m/s
2, dan 9.91m/s
2, serta rata rata gravitasi pada
percobaan menggunakan beban bola kecil dan panjang tali 0.3m, 0.5m dan 0.7m sebesar 10,14m/s
2, 9.81m/s
2, dan 9.97m/s
2. Hal tersebut menunjukkan bahwa seiring dengan penambahan variable panjang tali, maka akan menghasilkan nilai gravitasi yang semakin besar. Dengan kata lain, nilai gravitasi bumi yang didapatkan berbanding lurus dengan kombinasi antara periode dengan panjang tali bandul, sesuai dengan hasil analisis yang didapatkan pada grafik 4.1 dan 4.2.
Dalam pengambilan data tersebut tidak terlepas dengan adanya factor error,
Karena factor error itulah sehingga dalam data praktikum ini terjadi perselisihan nilai
yang diapatkan antara pengulangan pertama sampe kelima maupun pengulangan
yang dilakukan oleh kelompok lain. Adapun factor error yang mempengaruhinya
antara lain Kesalahan pengukuran panjang tali yang menyebabkan ketidaksesuaian
dengan teori. Lalu Kesalahan pengamatan waktu seperti Keterlambatan dalam
memulai atau menghentikan stopwatch yang dapat memengaruhi akurasi data. Dan
Ayunan yang tidak sempurna yaiutu Jika ayunan bandul tidak mengikuti lintasan satu
bidang (misalnya, ayunan tidak simetris atau terjadi gerakan samping).Serta Sudut
simpangan awal yang terlalu besar yang mana harusnya Untuk teori bandul
matematis, simpangan sudut awal harus kecil yaitu 15° atau kalua dalam praktikum ini
menggunkan 10°. Simpangan yang terlalu besar akan menghasilkan periode yang
berbeda dari perhitungan data.
BAB V KESIMPULAN
Dalam praktikum ini dapat disumpulkan bahwa, semakin panjang tali bandul
maka semakin besar periode getaran yang dihasilkan, sementara perbedaan massa
beban sendiri tidak memengaruhi nilai periode. Hasil praktikum juga menunjukkan
bahwa nilai percepatan gravitasi bumi berbanding lurus dengan panjang tali bandul hal
tersebut sesuai dengan teori. Akhirnya dengan demikian tujuan dari praktikum ini
telah terlaksana dengan perolehan data hasil praktikum ini mendapatkan rata2 nilai
percepatan gravitasi secara keseluruhan sebesar 10,5m/s². Hasil tersebut tidak
terlepas dari beberapa faktor error yang memengaruhi, seperti kesalahan pengukuran
panjang tali, keterlambatan dalam pencatatan waktu, ayunan yang tidak sempurna,
dan sudut simpangan awal yang terlalu besar.
ABSTRAK
Praktikum ini berjudul Bandul Matematis yang bertujuan untuk menentukan percepatan grasitasi bumi Prinsip pada praktikum ini adalah getaran dan gelombang, frekuensi dan periode, gerak harmonic sederhana, tegangan tali, bandul matematis itu sendiri,dan gaya pemulih pada bandul matematis. Adapun alatl dan bahan yang digunakan pada praktikum ini adalah satu set bandul matematis (penggantung bandul dan tali )satu buah mistar, dan satu buah stopwatch. Praktikum ini dilakukan dengan cara menggerakan bola secara bolak balik melalui suatu titik kesetimbangan. Sehingga dari nilai periode tersebut dapat dicari nilai percepatan gravitasi.
