LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA KONSTANTA PEGAS

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA KONSTANTA PEGAS

Nama : Eva Nur’Azizah

NPM : 22420019

Kelas/Kode : K1/1K-1 Dosen : Ria W, S.ST.

POLITEKNIK STTT BANDUNG KOTA BANDUNG

2022

ABSTRAK

Pada praktikum konstanta pegas ini akan membahas tentang getaran harmonis sederhana. Dari getaran sederhana kita dapat menentukan percepatan gravitasi serta menentukan konstanta pegas, pada praktikum ini juga digunakan persamaan hukum newton untuk memperlihatkan konstanta gravitasi dan juga untuk menentukan konstanta pegas.

Teori ralat juga digunakan dalam praktikum Konstanta Pegas ini yang miliki tujuan agar teori ralat dapat diaplikasikan dipenulisan karya ilmiah, tujuan lain dari teori ralat di gunakan pada praktikum Konstanta Pegas adalah agar dapat menghitung dan membedakan antara pengukuran tunggal dan berulang.

Untuk menentukan nilai percepatan gravitasiyaitu dengan mengetahui terlebih dahulu periode dan panjang tali pada bandul yang akan nilai gravitasinya dari rumus g=I2π2T2, Setelah memperoleh nilai gravitasi, kemudian kita , mencari nilai M gradien yang memiliki rumus y2-y1/x2-x1. Sehingga kita dapat mencari nilai dari konstanta pegas dari bandul.

Berdasarkan hasil praktikum kita dapat mengetahui apakah nilai percepatan gravitasi pada saat eksperimen dan literatur memiliki nilai yang tidak jauh berbeda.

Karena ketidaktelitian padaa saat eksperimen dapat menyebabkan perbedaan nilai koefisien.

BAB I

PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Dalam kehidupan sehari-hari, kita tidak terlepas dengan ilmu fisika. Salah satunya adalah pegas yg biasanya terdapat pada bandul jam, getaran pada gitar,gerak naik turun perahu di laut, dan gerakan ayunan tangan pada saat berjalan. Dari pegas tersebut kita dapat menghitung pertambahan Panjang pegas berdasarkan berat beban yang diberikan.

1.2 Tujuan

a. Dapat mengaplikasikan teori ralat dalam melakukan praktikum.

b. Menentukan pertambahan Panjang pegas dari berat beban yang diberikan c. Dapat menentukan konstanta pegas dan percepatan gravitasi (g).

BAB II DASAR TEORI

Getaran adalah suatu gerak bolak-balik di sekitar kesetimbangan.

Kesetimbangan di sini maksudnya adalah keadaan dimana suatu benda berada pada posisi diam jika tidak ada gaya yang bekerja pada benda tersebut. Getaran mempunyai amplitudo (jarak simpangan terjauh dengan titik tengah) yang sama.

Getaran bebas terjadi bila sistem mekanis dimulai dengan gaya awal, lalu dibiarkan bergetar secara bebas. Contoh getaran seperti ini adalah memukul garpu tala dan membiarkannya bergetar, atau bandul yang ditarik dari keadaan setimbang lalu dilepaskan.

2.1. Hukum Hook untuk Pegas

Hubungan linier antara gaya dengan pertambahan panjang menurut Hooke tidak hanya perlaku pada benda padat saja melainkan juga berlaku pada pegas.

Hubungan ini dapat dituliskan sebagai berikut :

F=k . x

Keterangan F = Gaya (N)

k = konstanta pegas (N/m) x = jarak

Jika pada awalnya pegas berada pada posisi normal (tidak teregang) memiliki panjang pegas x sama dengan nol karena dianggap sebagai titik acuan, kemudian pegas direntangkan oleh tangan seseorang yang memberikan gaya Fp ke kanan (arah positif), maka pegas akan menarik ke belakang dengan gaya Fs, jika tangan seseorang menekan pegas (x<0) maka pegas akan mendorong kembali denga gaya Fs dimana Fs > 0 karena x< 0. (Riani, 2008)

Jika gaya yang diberikan melampaui batas elastisitas, maka benda tidak dapat kembali ke bentuk semula dan apabila gaya yang diberikan jumlahnya terus

bertambah maka benda dapat rusak. Dengan kata lain, hukum Hooke hanya berlaku hingga batas elastisitas.

Dari gagasan tersebut dapat disimpulkan bahwa konsep hukum Hooke ini menjelaskan mengenai hubungan antara gaya yang diberikan pada sebuah pegas ditinjau dari pertambahan panjang yang dialami oleh pegas tersebut. Besarnya perbandingan antara gaya dengan pertambahan panjang pegas adalah konstan.

Fenomena ini dapat lebih mudah dipahami dengan memperhatikan gambar grafik berikut ini.

Gambar 2.1

Gambar 1, menjelaskan bahwasanya jika pegas ditarik ke kanan maka pegas akan merenggang dan berubah panjang. Jika gaya tarik yang diberikan pada pegas tidak terlalu besar, maka pertambahan panjang pegas sebanding dengn besarnya gaya tarik. Dengan kata lain, semakin besar gaya tarik, semakin besar pertambahan panjang pegas.

Pada Gambar 2, digambarkan bahwa kemiringan grafik sama besar yang menunjukkan perbandingan besar gaya tarik terhadap pertambahan panjang pegas bernilai konstan. Hal ini menggambarkan sifat kekakuan dari sebuah pegas yang dikenal sebagai ketetapan pegas. Secara matematis hukum Hooke dapat dituliskan sebagai berikut:

Fs = -k . ΔL

Keterangan : Fs = Gaya (N)

k = Konstanta pegas (N/m) ΔL = Pertambahan panjang

dengan k adalah konstanta yang berhubungan dengan sifat kekakuan pegas.Tanda negatif pada persamaan menunjukkan bahwa gaya pemulih berlawanan arah dengan simpangan pegas. (Yohanes, 2010)

Untuk benda dalam keadaan setimbang maka berlaku : kx = mg

x =^𝑔

𝑘 m → y = Mgradien x

2.2. Tetapan Pegas

Pegas akan selalu memiliki sifat keelastisan. Sifat elastis diartikan sebagai kemampuan suatu benda untuk kembali ke kedudukan semula setelah diberi gaya dari luar. Apabila kita meninjau pegas, andai panjang pegas pada keadaan seimbang adalah lo. Salah satu ujung pegas dihubungkan pada suatu neraca pegas dan ujung yang lain ditarik sedemikian rupa sehingga pegas tersebut akan bertambah panjang.

Besar atau kecilnya pertambahan panjang pegas bergantung pada besar kecilnya gaya yang digunakan untuk menarik pada pegas. Artinya semakin besar gaya yang dipakai untuk menarik suatu pegas, maka akan semakin besar pula pertambahan panjang yang dialami pegas, begitu pula sebaliknya.(Riani, 2008)

Apabila digambarkan pada grafik, maka grafik antara beban dan pertambahan panjang yang dialami pegas akan membentuk grafik linier yang naik ke atas. Dengan menggunakan grafik antara beban dan pertambahan panjang pegas, konstanta atau tetapan pegas dapat ditentukan dengan menghitung gradien grafik tersebut. Setiap pegas akan memiliki tetapan pegas yang berbeda-beda antara yang satu dengan yang lainnya. Tetapan pegas diartikan sebagai ukuran kekakuan yang dimiliki oleh suatu pegas yang biasanya dilambangkan dengan huruf k dan memiliki satuan N/m.

Tentu saja nilai tetapan pegas dari setiap pegas berbeda-beda yang disebabkan oleh berbagai faktor :

1. Luas permukaan pegas,semakin besar luas permukaan suatu pegas maka akan semakin besar pula nilai tetapannya, begitu pula sebaliknya.

2. Yang kedua adalah suhu, semakin tinggi suhu yang diterima oleh suatu pegas maka akan semakin kecil nilai tetapannya, begitu pula sebaliknya.

3. Diameter pegas, semakin besar diameter yang dimiliki suatu pegas maka akan semakin kecil nilai tetapannya, begitu pula sebaliknya.

4. Jumlah lilitan pegas, semakin banyak jumlah lilitan yang dimiliki suatu pegas maka akan semakin besar nilai tetapannya, begitu pula sebaliknya.

Hal-hal tersebutlah yang menyebabkan nilai tetapan setiap pegas tidak sama, tergantung pada kondisi yang dialami oleh setiap pegas masing-masing.(Benjamin, 2006)

2.3. Elastisitas Pegas

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 :

T = ¹

2π

√

^m_k

Keterangan : T = Periode (s) m = Massa (kg) k = Konstanta (N/m)

2.4. Gerak Osilasi pada Bandul

Gambar 2.2 Bandul

Gerak pada bandul adalah salah satu contoh getaran selaras sederhana yang merupakan gerak bolak balik suatu benda yang digantungkan pada seutas tali dengan panjang l, kemudian benda tersebut diputar dengan sudut 𝜃. Persamaan gerak osilasi pada bandul adalah:

l = ¹

2 mx (x² + y² + z²)-(my) Besar periode untuk bandul adalah memenuhi persamaan:

T = 2π√

^l

g

BAB III

METODE EKSPERIMEN

3.1 Alat dan Bahan

Alat dan bahan yang dipakai pada eksperimen ini adalah :

 5 buah beban dengan massayang berbeda

 Sistem bandul

 Penggaris (alat ukur)

 Stopwatch

 Neraca ohauss

 Ember

 Alat tulis

3.2 Cara Kerja

 Dihitung Panjang awal sebelum diberi tambahan beban

 Tentukan pertambahan panjang pegas setiap pertambahan massa

 Kurva y-x dibuat dengan massa sebagai sumbu-x dan pertambahan Panjang sebagai sumbu-y

 Besar konstanta pegas dapat ditentukan dari besar gradient Mg

 Diukur terlebih dahulu besar konstanta percepatan grafitasi g menggunakan persamaan T=2πlg

 Diukur konstanta pegas menggunakan persamaan x= gkm -> y= M gradien (x)

 Ditentukan besar ralat konstanta pegas

\

BAB IV

DATA DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Hasil Pengamatan

1) Timbangan Massa Ember : (40+9+0,12 ±0,005) gram Timbangan Massa Pegas : (10+3+0,1 ±0,005) gram

Timbangan Massa Beban 1 : (6+0,2 ±0,005) gram Timbangan Massa Beban 2 : (6+0,05 ±0,005) gram Timbangan Massa Beban 3 : (8+0,0 ±0,005) gram Timbangan Massa Beban 4 : (7+0,01 ±0,005) gram Timbangan Massa Beban 5 : (5+0,25 ±0,005) gram 2) Panjang Tali 1 : (21,5±0,05) cm

Panjang Tali 2 : (12±0,05) cm 3) Periode Tali 1 ke-1 : (9,78±0,005) s

ke-2 : (10,09±0,005) s ke-3 : (9,91±0,005) s Periode Tali 2 ke-1 : (7,44±0,005) s ke-2 : (7,57±0,005) s ke-3 : (7,51±0,005) s

4) Kedudukan pegas saat dimasukkan beban

1. Awal : (16 ± 0,05) cm

2. Masuk beban 1 : (17 ± 0,05) cm 3. Masuk beban 1+2 : (18,2 ± 0,05) cm 4. Masuk beban 1+2+3 : (19,3± 0,05) cm 5. Masuk beban 1+2+3+4 : (20,1 ± 0,05) cm 6. Masuk beban 1+2+3+4+5 : (21 ± 0,05) cm 5) Kedudukan pegas saat dikeluarkan beban satu-satu

1. Beban 1+2+3+4 : (20 ± 0,05) cm 2. Beban 1+2+3 : (19 ± 0,05) cm 3. Beban 1+2 : (17,7 ± 0,05) cm 4. Beban 1 : (16,7 ± 0,05) cm 5. Tanpa beban : (15,5 ± 0,05) cm

Tabel massa dan pertambahan Panjang

No. Keterangan Massa (± 0,005)

gram

Pertambahan panjang (± 0,05) cm 1 Massa pegas + ember (62,22 ± 0,005)

gram

(0 ± 0,05) cm

2 Massa pegas + ember + beban 1 (68,42 ± 0,005) gram

(1 ± 0,05) cm

3 Massa pegas + ember + beban 1 + 2

(74,47 ± 0,005) gram

(2,2 ± 0,05) cm

4 Massa pegas + ember + beban 1 + 2 + 3

(82,47 ± 0,005) gram

(3,3 ± 0,05) cm

5 Massa pegas + ember + beban 1 + 2 + 3 + 4

(89,48 ± 0,005) gram

(4,1 ± 0,05) cm

6 Massa pegas + ember + beban 1 + 2 + 3 + 4 + 5

(94,73 ± 0,005) gram

(5 ± 0,05) cm

 Bandul Tali Panjang

Panjang Tali = (21,5 ± 0,05) cm

Pengukuran

Ke- Waktu (t) Getaran (n) 𝒕

𝑻 = 𝒏 𝑻^𝟐

Ke-1. 9,78 s 10 0.978 s 0,956484 s

Ke-2. 10,09 s 10 1,009 s 1,018081s

Ke-3. 9,91 s 10 0,991 s 0,982081 s

Jumlah ∑𝑇𝑖 = 2,978 s ∑𝑇² = 2,956646 s

0

1

2.2

3.3

4.1

5

y = 1.0114x - 0.94 R² = 0.9957 0

1 2 3 4 5 6

62.22 68.42 74.47 82.47 89.48 94.73

Pertambahan panjang (cm)

Massa (gram)

Grafik pertambahan Panjang (cm) vs massa (gram)

Rata-rata 0,9926 s 0,98597 s

 Bandul Tali Pendek Panjang Tali = (12 ± 0,05) cm Pengukuran

Ke- Waktu (t) Getaran (n) 𝒕

𝑻 = 𝒏 𝑻^𝟐

Ke-1. 7,44 s 10 0.744 s 0,553536 s

Ke-2. 7,57 s 10 0,757 s 0,573049 s

Ke-3. 7,51 s 10 0,751 s 0, 564001 s

Jumlah ∑𝑇𝑖 = 2,252 s ∑𝑇² = 1,6905 s

Rata-rata 0,7506 s 0,5634 s

4.1, Menentukan Percepatan Gravitasi Bandul Panjang

Perhitungan Tunggal

(𝒍_{𝒕𝒂𝒍𝒊}± ∆𝒍_{𝒕𝒂𝒍𝒊}) = (𝟐𝟏, 𝟓 ± 𝟎, 𝟎𝟓)𝒄𝒎

= (𝟎. 𝟐𝟏𝟓 ± 𝟎, 𝟎𝟓)𝒎

(𝑻 ± ∆𝑻) = (𝟎, 𝟗𝟗𝟐𝟔 ± 𝟎, 𝟎𝟓)𝒔𝒆𝒌𝒐𝒏 Percepatan Gravitasi

𝒈 = 𝑙 (𝑇

2𝜋)

2

𝑔 = 0,215𝑚 (0,9926

2.3,14 )

2

𝑔 = 0,215𝑚 (0,9926

6,28 )

2

𝑔 = 0,215𝑚 0,98597 39,4384 𝑔 = 8,59991 𝑚

𝑠²

∆𝒈 = | 𝟏 ( 𝑻

𝟐𝝅)

𝟐∆𝒍| + |𝒍(𝟐𝝅)^𝟐 𝟐 𝑻^𝟑∆𝑻|

∆𝒈 = | 𝟏 (0,9926

𝟔, 𝟐𝟖 )

𝟐𝟎, 𝟎𝟓| + |𝟎, 𝟐𝟏𝟓 (𝟔, 𝟐𝟖)^𝟐 𝟐

(0,9926)^𝟑𝟎, 𝟎𝟓|

∆𝒈 = | 𝟎, 𝟎𝟓

𝟎, 𝟎𝟐𝟒𝟗𝟖| + |𝟎, 𝟐𝟏𝟓 (𝟑𝟗, 𝟒𝟒) 2

0,9779. 0,05|

∆𝒈 = |𝟐, 𝟎𝟎𝟏𝟔| + |𝟎, 𝟖𝟔𝟕𝟏|

∆𝒈 = 𝟐, 𝟖𝟔𝟖𝟕𝒎 𝒔^𝟐

∴ (𝒈 ± ∆𝒈) = (𝟖, 𝟓𝟗𝟗𝟗𝟏 ± 𝟐, 𝟖𝟔𝟖𝟕)𝒎/𝒔^𝟐 Bandul Pendek

Perhitungan Tunggal

(𝒍_{𝒕𝒂𝒍𝒊}± ∆𝒍_{𝒕𝒂𝒍𝒊}) = (𝟏𝟐 ± 𝟎, 𝟎𝟓)𝒄𝒎 = (𝟎. 𝟏𝟐𝟎 ± 𝟎, 𝟎𝟓)𝒎 (𝑻 ± ∆𝑻) = (𝟎, 𝟕𝟓𝟎𝟔 ± 𝟎, 𝟎𝟓)𝒔𝒆𝒌𝒐𝒏 Percepatan Grafitasi

𝒈 = 𝑙 (𝑇

2𝜋)

2

𝑔 = 0,120𝑚 (^0,7506 2.3,14)² 𝑔 = 0,120𝑚

(0,7506 6,28 )

2

𝑔 = 0,120𝑚 0,5634 39,4384 𝑔 = 8,40009𝑚

𝑠²

∆𝒈 = | 𝟏 (𝑻

𝟐𝝅)

𝟐∆𝒍| + |𝒍(𝟐𝝅)^𝟐 𝟐 𝑻^𝟑∆𝑻|

∆𝒈 = | 𝟏 (^{𝟎, 𝟕𝟓𝟎𝟔}𝟔, 𝟐𝟖 )

𝟐𝟎, 𝟎𝟓| + |𝟎. 𝟏𝟐𝟎 (𝟔, 𝟐𝟖)^𝟐 𝟐

(𝟎, 𝟕𝟓𝟎𝟔)^𝟑𝟎, 𝟎𝟓|

∆𝒈 = | 𝟎, 𝟎𝟓

𝟎, 𝟎𝟏𝟒𝟐| + |𝟎, 𝟏𝟐𝟎 (𝟑𝟗, 𝟒𝟒) 𝟐

𝟎, 𝟒𝟐𝟐𝟖. 𝟎, 𝟎𝟓|

∆𝒈 = |𝟑, 𝟓𝟐𝟏| + |𝟏, 𝟏𝟏𝟗𝟑|

∆𝒈 = 𝟒, 𝟔𝟒𝟎𝟑𝒎 𝒔^𝟐

∴ (𝒈 ± ∆𝒈) = (8,40009 ± 𝟒, 𝟔𝟒𝟎𝟑)𝒎/𝒔^𝟐

4.3. Menentukan Pertambahan Pertambahan Panjang Pegas

𝑀_{𝑔𝑟𝑎𝑑𝑖𝑒𝑛} = (𝑦2 − 𝑦1) 𝑥2 − 𝑥1

= (2,2 − 1) 74,47 − 68,42

= 1,2 6,05

= 0,198𝑐𝑚 𝑔𝑟

= 1,98 𝑚 𝑘𝑔

𝑀_{𝑔𝑟𝑎𝑑𝑖𝑒𝑛 1} = (𝑦2 − 𝑦1) + 1 (𝑥2 − 𝑥1)

= (2,2 − 1) + 1 74,47 − 62,22

=1,2 + 1 6,05

= 2,2 6,05

= 0,363𝑐𝑚 𝑔𝑟

= 3,63 𝑚 𝑘𝑔

𝑀_{𝑔𝑟𝑎𝑑𝑖𝑒𝑛 2} = (𝑦2 − 𝑦1) − 1 (𝑥2 − 𝑥1)

= (2,2 − 1) − 1 74,47 − 62,22

=1,2 − 1 6,05

= 0,2 6,05

= 0,033𝑐𝑚 𝑔𝑟

= 0,33 𝑚 𝑘𝑔

∆𝑀_{𝑔𝑟𝑎𝑑} = (|𝑀_{𝑔𝑟𝑎𝑑1}− 𝑀_{𝑔𝑟𝑎𝑑}| + |𝑀_{𝑔𝑟𝑎𝑑2}− 𝑀_{𝑔𝑟𝑎𝑑}|) 2

= (|3,63 − 1,98| + |0,33 − 1,98|

2 )

=ǀ1,65ǀ + ǀ1,65ǀ 2 =3,3

2

= 1,65𝑐𝑚

𝑔𝑟 = 16,5𝑚 𝑘𝑔

∴ (𝑴 ± ∆𝑴) =(𝟏, 𝟗𝟖 ± 𝟏𝟔, 𝟓)𝒎 𝒌𝒈

4.4. Menentukan Konstanta Pegas Mencari Konstanta Pegas 1

𝑘 = 𝑔

𝑀_{𝑔𝑟𝑎𝑑𝑖𝑒𝑛}

=8,59991𝑚 𝑠² 1,98 𝑚

𝑘𝑔

= 4,34𝑘𝑔 𝑠²

∆𝑘 = ( 𝑔

(𝑀_{𝑔𝑟𝑎𝑑𝑖𝑒𝑛})²× ∆𝑀_{𝑔𝑟𝑎𝑑𝑖𝑒𝑛})

=8,59991

(1,98)² × 16,5

= 2,193 × 16,5

= 36,1845𝑘𝑔 𝑠²

∴ (𝒌 ± ∆𝒌) =(𝟒, 𝟒𝟑 ± 𝟑𝟔, 𝟏𝟖𝟒𝟓)𝒌𝒈 𝒔^𝟐

Mencari Konstanta Pegas 2

𝑘 = 𝑔

𝑀_{𝑔𝑟𝑎𝑑𝑖𝑒𝑛}

=8,40009𝑚 𝑠² 1,98 𝑚

𝑘𝑔

= 4,24𝑘𝑔 𝑠²

∆𝑘 = ( 𝑔

(𝑀_{𝑔𝑟𝑎𝑑𝑖𝑒𝑛})²× ∆𝑀_{𝑔𝑟𝑎𝑑𝑖𝑒𝑛})

=8,40009

(1,98)² × 16,5

= 2,142 × 16,5

= 35,34𝑘𝑔 𝑠²

∴ (𝒌 ± ∆𝒌) =(𝟒, 𝟐𝟒 ± 𝟑𝟓, 𝟑𝟒)𝒌𝒈 𝒔^𝟐

BAB V KESIMPULAN

Dengan demikian dapat dibuktikan bahwa dari getaran sederhana dapat menentukan percepatan gravitasi serta menentukan konstanta pegas, pada praktikum kali ini juga benar bahwa persamaan hukum newton untuk memperlihatkan konstanta grafitasi dan juga untuk menentukan konstanta pegas.

Ketelitian dan keuletan sangat dibutuhkan pada praktikum konstanta pegas ini.

DAFTAR PUSTAKA

Galih, Valentinus dan Endah Purnomosari. 2015.”Pengantar Eksperimen Fisika (untuk SMA/S1)”.Yogyakarta: CV. Mulia Jaya