PENDULUM
(Laporan Praktikum Fisika Dasar Pertanian) Oleh:
Kelompok 5
1. A Refaldi Fayza Alamsyah (2054071014) 2. Daffa Chairunissa Aldama (2014071046) 3. Dimas Ardi Kurnia (2054071006) 4. Galih Kuncoro Jati (2014071036)
5. Jeny Safitri (2014071048)
6. Pamagara Tegar Anugrah (2014071042)
LABORATORIUM FISIKA DASAR PERTANIAN JURUSAN TEKNIK PERTANIAN
FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS LAMPUNG
2020
I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Fenomena fisis yaitu kejadian-kejadian yang didalamnya terdapat variabel fisis.
Yang dimaksud variabel fisis adalah variable - variabel yang dapat dinyatakan secara kuantitatif atau dinyatakan dalam angka-angka. Fenomena fisis dipelajari dalam ilmu fisika. Pada pembelajaran ilmu fisika kita mempelajari variabel fisis yang terdapat pada kejadian alam. Maka dari itu ilmu fisika sangatlah penting bagi kita serta bermanfaat bagi kehidupan manusia. Hal ini sesuai dengan prinsip fisika itu ada dimana-mana dan kapan saja. Salah satu contohnya didalam kehidupan- kehidupan kita yaitu gravitasi. Gravitasi ialah sifat percepaan pada bumi yang menghasilkan benda jatuh secara bebas (Sunardi,2007).
Seperti yang kita ketahui aktifitas manusia dalam kehidupan tidak lepas dari gejala atau fenomen alam. Disadari maupun tidak disadari dalam aktifitas manusia selalu berhadapan dengan fenomena alam. Kebanyakan manusia dalam
melakukan aktifitas nya tidak memperhatikan gejala alam yang terjadi. Manusia memperhatikan hal-hal yang berkaitan dengan tujuan yang hendak dicapai. Pada fenomena alam terdapat fenomena fisis. Manusia kurang memperhatikan
fenomena fisis yang terjadi dalam aktifitasnya kecuali fenomena fisis yang sesuai dengan tujuan kegiatan atau fenomena fisis itu langka bagimereka (Surya, Y.
2009).
Percepatan gravitasi pada setiap tempat di permukaan bumi tidaklah sama . terdapat tiga faktor yang mempengaruhi hal tersebut. Pertama bumi kita tidak benar-benar percepatan gravitasi bergantung pada jaraknya dari pusat bumi.
Kedua percepatan gravitasi tergantung dari jaraknya terhadap permukaan bumi Ketiga kepadatan massa bumi yang berbeda-beda. Mengukur besarnya percepatan gravitasi dapat menggunakan beberapa metode salah satunya yaitu dengan
menggunakan metode bandul sederhana. Karena metode ini dapat diterapkan dimanapun dan kapanpun. Hal inilah yang merupakan latar belakang
dikalukannya praktikum ini (Sunardi, 2007).
1.2 Tujuan
Tujuan dilakukannya praktikum ini adalah:
1 Mahasiswa dapat menghitung periode dengan variasi Panjang tali, berat benda, dan sudut pelepasan.
2 Mahasiswa dapat memahami hubungan Panjang tali, berat benda, sudut pelepasan dan periode pada pendulum sederhana.
II. TINJAUAN PUSTAKA
Pendulum fisik adalah suatu benda yang digantungkan dari sebuah sumbu putar dengan jarak d dari pusat gravitasinya. Jika momen inersia di seputar sumbu putar adalah l, frekuensi (F) adalah banyaknya getaran yang dilakukan benda selama satu detik. Periode ayunan (T) adalah waktu yang diperlukan benda untuk melakukan suatu getaran. Benda dikatakan melakukan suatu getaran atau satu getaran jika benda bergrak dari titik dimana benda tersebut mulai bergerak dan kembali lagi ke titik tersebut. Pendulum sederhana terdiri dari suatu massa titik m pada ujung tali tak bermassa dengan Panjang L. Gerakannya mendekati harmonik sederhana untuk amplitude yang cukup kecil dimana frekuensi sudut, frekuensi dan periode dapat ditentukan dengan :
Ω = √(g/L).
F = ω/2π = 1/2π √(g/L) T = 2π/ω = 1/f=2π√(L/g) (Young dan Freedman, 2002).
Getaran atau gerak yang membahas tentang ayunan atau bandul sederhana adalah getaran atau gerak harmonik sederhana, dimana resultan gaya yang bekerja pada titik sembarang selalu mengarah ke titik kesetimbangan tersebut, dan fenomena ini dinamakan resonansi. Suatu benda dapat dikatakan resonan dengan impuls yang bekerja padanya. Ayunan adalah bandul yang hanya mempunyai satu frekuensi
alam yang bergantung pada panjang talinya, dan tidak bergantung pada massa bandul atau massa talinya. Gerak harmonik sederhana yang banyak dijumpai dalam kehidupan sehari-hari adalah ayunan sederhana dan gerak pada pegas. Pada gerak harmonik sederhana terdapat besaran besaran –besaran fiika, yaitu periode (T), frekuensi (f) (Putri dan Fadhlani, 2015).
Periode adalah waktu bandul dalam bergerak dari posisi A-B-C-B-A ( Gambar 1.). Dari posisi A kembali lagi ke A desebut dengan satu getaran. Satuan periode dalam SI dinyatakan dalam sekon (s). Jika simpangan diperbesar maka
simpangan ke titik setimbang dan titik simpangan maksimum di sisi lain akan lebih besar. Dibutuhkan waktu yang lebih lama jika sudut diperbesar untuk satu kali priode. Periode juga akan berubah jika Panjang tali dan massa bandul berubah (Mundilarto dan Istiyono, 2008).
Periode bandul sederhana dapat ditentukan dengan rumus T=2π√(L/g)
Dari persamaan diatas dapat diketahui bahwa bandul sederhana bergantung pada besarnya percepatan gravitasi g dan panjang tali L. Periode bandul sebanding dengan akar kuadrat panjang tali dan berbanding terbalik dengan akar kuadrat percepatan gravitasi. Badul ini tidak dipengaruhi oleh massa namun dipengaruhi oleh panjang tali. Panjang tali didefinisikan sebagai jarak anatar pusat massa benda dengan titik ayun (Yaz, 2007).
Gerak harmonik sederhana (GHS) merupakan salah satu contoh gerak periodik apabila osilasi dalam sistemnya mempunyai amplitudo yang cukup kecil yaitu dengan simpangan kurang dari 15o . Eksperimen atau percobaan yang dapat dilakukan dalam mengapliksikan gerak harmonik sederhana salah satunya yaitu pembuatan bandul matematis atau pendulum sederhana. Pendulum sederhana (simple pendulum) merupakan model yang disempurnakan yang terdiri dari sebuah massa titik yang ditahan oleh benang kaku tak bermasa (massa diabaikan).
Apabila bandul dilepaskan diberi simpangan dari posisi setimbangnya maka
bandul tersebut akan berosilasi bergerak secara bolak balik melewati posisi setimbangnya. Selama berosilasi, sebuah bandul akan mempunyai periode, frekuensi, dan frekuensi sudut. Periode menyatakan banyaknya waktu yang dibutuhkan untuk melakukan satu kali getaran penuh, frekuensi menyatakan banyaknya getaran yang terjadi tiap satuan detik, dan frekuensi sudut menyatakan besarnya kecepatan rotasi. Dalam rumus periode bandul T = 2π √ terdapat tiga hal yang mempengaruhi besarnya periode yaitu besarnya nilai 2π yang konstan, panjang tali dan percepatan gravitasi . Pada penelitian ini bertujuan untuk membuktikan rumus tersebut dengan melakukan ekperimen alat peraga bandul sederhana dan mengamati pengaruh massa bandul, diameter bandul, panjang tali, dan simpangan sudut terhadap nilai periode bandul. (Yuli Yanti1 , Neng Nenden Mulyaningsih2 , Dandan Luhur Saraswati. 2020)
III. METODOLOGI
3.1 Waktu dan Tempat
Praktikum ini dilaksanakan pada hari Kamis, 19 November 2020 pukul 15.00 sampai dengan pukul 17.00 WIB. Praktikum ini di lakukan secara daring di rumah mahasiswa masing masing.
3.2 Alat dan Bahan
Alat yang digunakan dalam praktikum ini antara lain yaitu neraca Ohaus (nst = 0,01 gr), mistar 100 cm dengan (nst = 0,5 cm), busur derajat (nst = 10), stopwatch (nst = 0,2 sekon), gunting. Bahan yang digunakan yaitu tiga buah beban dengan berbagai variasi massa dan benang
3.3 Cara Kerja
Berikut merupakan cara kerja pada praktikum ini sebagai berikut:
Disiapkan alat dan bahan yang akan digunakan dalam praktikum serta mengecek keadaan alat apakah dalam keadaan baik, kemudian mengkalibrasi
alat seperti neraca ohaus (timbangan) dan stopwatch.
Ditimbang massa masing masing beban dengan menggunakan neraca ohaus (timbangan) kemudian mencatat hasil
Diikat masing masing beban dengan benang kemudian benang dipotong dengan mengunakan gunting sesuai dengan kebutuhan masing masing beban
Dirangkai Peralatan seperti pada gambar dibawah:
Dari keadaan yang setimbang bandul ditarik sehinga menyimpang dengan sudut yang ditentukan ( untuk variasi L dan m sudut 30 derajat) terhadagp titik kesetimbangan ( dengan menjaga agar tali bandul tidak kendor saat
ditarik) dan menayapkan stopwatch yang talah menunjukan titik nol.
Bandul kemudian dilepaskan, secara bersamaan, stopwatch juga ditekan. Dan selanjutnya mengamati waktu yang diperluhkan oleh bandul untuk melakukan 10 kali ayunan, 1 kali ayunan adalah dari : B- A- B- A- B.
Hasil
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 HASIL
Tabel 1. Data Hasil Pengamatan Variasi Panjang Tali, θ = 30° , m = 275 gram Panjang Tali
(cm) Percobaan Waktu untuk
10 kali ayunan
Periode (T) T = 2π √L
g
50 cm
1 14 : 90 1,41
2 15 : 01 1,41
3 13 : 00 1,41
80 cm
1 19 : 24 1,79
2 19 : 03 1,79
3 19 : 59 1,79
100 cm
1 20 : 63 2
2 20 : 75 2
3 20 : 89 2
Tabel 2. Data Hasil Pengamatan Variasi Berat Bandul, panjang tali = 100 cm, θ=30°
Berat Bandul
(gr) Percobaan
Waktu untuk 10 kali ayunan
(detik)
Periode (T) T = 2π √ L
g
269,31 gr
1 16 : 17 1,38
2 15 : 20 1,38
3 16 : 12 1,38
153,88 gr
1 15 : 86 1,38
2 15 : 87 1,38
3 15 : 71 1,38
143,70 gr
1 15 : 65 1,38
2 16 : 24 1,38
3 15 : 64 1,38
Tabel 3. Data Hasil Pengamatan Variasi Sudut (θ) dengan panjang tali 100 cm dan m = 275 gram
Sudut (derajat) Percobaan
Waktu untuk 10 kali ayunan
(detik)
Periode (T) T = 2π
√ L g 30
1 15,84 1,38
2 15,22 1,38
3 15,62 1,38
60
1 16,30 1,38
2 15,40 1,38
3 15,71 1,38
4.2 PEMBAHASAN
Pada praktikum ini menggunakan tiga jenis variasi yaitu variasi panjang tali, variasi berat bandul dan variasi sudut.
Variasi panjang tali dengan sudut 30° dan massa 275 gram,
Variasi panjang tali 75 cm waktu untuk 10 kali ayunan pada percobaan 1, 2 dan 3 mendapatkan hasil (14:90, 15:01, 13:00) dengan periode 1,41.
Variasi panjang tali 80 cm, waktu untuk 10 kali ayunan pada percobaan 1, 2 dan 3 mendapatkan hasil (19:24, 19:03, 19:59) dengan periode 1,79.
Variasi panjang tali 100 cm , waktu untuk 10 kali ayunan pada percobaan 1, 2 dan 3 mendapatkan hasil (20:63, 20:75, 20:89 ) dengan periode 2
Variasi berat bandul dengan panjang tali 100 cm dan sudut 30 °.
Berat bandul 269,31 gram, waktu untuk 10 kali ayunan percobaan 1, 2 dan 3 mendapatkan hasil (16:17, 15:20, 16:12) dengan periode 1,38
Berat bandul 153,88 gram, waktu untuk 10 kali ayunan pada percobaan 1, 2 dan 3 mendapatkan hasil (15:86, 15:87, 15:71) dengan periode 1,38
Berat bandul 143,70 gram, waktu untuk 10 kali ayunan pada percobaan 1, 2 dan 3 mendapatkan hasil (15:65, 16:24, 15:64) dengan periode 1,38.
Variasi sudut dengan panjang tali 100 cm dan massa 275 gram.
Sudut 30 ° waktu untuk 10 kali ayunan pada percobaan 1, 2 dan 3 mendapatkan hasil (15,84, 15,22, 15,62) dengan periode 1,38
Sudut 60 ° waktu untuk 10 kali ayunan pada percobaan 1, 2 dan 3 mendapatkan hasil (16,30, 15,40, 15,71) dengan periode 1,38
Bandul sederhana adalah sebuah benda kecil, biasanya benda berupa bola pejal, digantungkan pada seutas tali yang massanya dapat diabaikan dibandingkan dengan massa bola dan panjang bandul sangat besar dibandingkan dengan jari jari bola . ujung lain tali digantungkan pada suatu penggantung yang tetap , jika bandul diberi simpangan kecil dan kemudian dilepaskan, bandul akan berisolasi (bergetar) diantara dua titik, misalnya titik A dan B, dengan periode T yang tetap.
Seperti sudah dipeljari pada percobaan mengenai getaran , satu getaran ( 1osilasi) didefinisikan sebagai gerak bola dari A ke B dan kembali ke A, atau dari B ke A
dan kembali ke B, atau gerak di titik A ke A ke B dan kembali ke titik O, Ada beberapa parameter (atau variabel) pada bandul, yaitu periodenya (T), massa bandul (m), dan simpangan sudut (O), panjang (l) (Glancoli. 2001).
Bandul fisis merupakan perluasan dari bandul sederhana, yang hanya terdiri dari tali tak bermassa yang digantungi sebuah partikel tunggal. Pada kenyataannya semuabenda yang berayun adalah bandul fisis (Halliday, 1991).
Faktor – faktor yang mempengaruhi periode adalah panjang tali, semakin panjang tali yang digunakan, semakin besar periode bendanya dan waktu yang dibutuhkan untuk mencapai 1 getaran semakin panjang.Percepatan gravitasi, semakin besar percepatan gravitasi, maka frekuensi semakin besar sehingga waktu yang dibutuhkan singkat atau periode semakin kecil. Massa benda tidak berpengaruh terhadap periode, massa yang berbeda dengan panjang tali yang sama, hanya terdapat sedikit perbedaan waktu. Sudut, semakin besar sudut, maka frekuensi semakin besar sehingga waktu yang dibutuhkan semakin besar(Ramli, dkk, 2014).
Untuk menghitung sebuah periode (T) dapat dihitung dengan 2 cara yaitu:
T=2π
√
Lg ……..(1)T=t
n ………….(2).
Pada persamaan yang pertama (1) Panjang tali dan gravitasi dangat berpengaruh dalam menentukan periode. Ini dikarenakan penurunan hukum-hukum newton berlaku. Menurut teori benda bergerak hanya dipengaruhi oleh gravitasi bumi.
Untuk persamaan kedua (2) waktu dan jumlah ayunan yang digunakan dalam menentukan besarnya periode. Maka perbedaan pada perhitungan akan terjadi dikarenakan faktor yang memengaruhi pun berbeda (Fayanto, Yanti dkk, 2016).
Gerak harmonik sederhana adalah gerak dimana sebuah benda akan selalu bergerak bolak-balik disekitar titik keseimbangannya secara terus-menerus.
Dengan kata lain, gerak harmonik sederhanan adalah gerak dimana benda mengalami gerak bolak-balik melalui suatu titik keseimbangan tertentu dengan banyaknya getaran benda dalam setiap sekon selalu konstan. Contoh gerak
harmonic sederhana yaitu bandul pada jam dan benda yang digantungkan pada suatu pegas. Selain kedua contoh tersebut ayunan anak-anak juga termasuk kedalam contoh gerak harmonik sederhana (Saripudin, Rustiawan dan Suganda, 2009).
Spray boom merupakan penerapan teknologi pada bidang pertanian yang berfungsi untuk melakukan penyemprotan pestisida terhadap tanaman di ladang secara lebih efektif jika dibandingkan dengan cara manual. Dengan pemberian pestisida pada tanaman diharapkan tanaman akan terawat dan terhindar dari hama, sehingga jika dipanen akan menghasilkan kualitas yang terbaik dan secara tidak langsung juga akan meningkatkan harga jualnya. Teknologi ini diterapkan dengan dipasang pada bagian belakang traktor. Secara umum strukturnya terdiri dari pendulum yang berfungsi sebagai penghubung terhadap bingkai pengait pada traktor dengan spray boom, kemudian suspensi pasif berfungsi untuk meredam gerakan dari pendulum, dan spray boom sendiri berfungsi untuk melakukan penyemprotan. ( Fahmizal. 2020)
V. KESIMPULAN
Kesimpulan dari praktikum ini adalah:
1 Periode pada variasi panjang tali, berat benda, dan sudut pelepasan dapat dihitung dengan menggunakan dua rumus yaitu T=2π√(L/g).
2 Hubungan antara panjang tali, berat benda, sudut pelepasan dan periode pada pendulum sederhana adalah semakin panjang tali yang digunakan, semakin besar periode bendanya dan waktu yang dibutuhkan untuk mencapai 1 getaran semakin panjang.
DAFTAR PUSTAKA
Fahmizal. 2020. Simulasi Sistem Suspensi Semi Aktif untuk Double Pendulum Spray Boom dengan Kendali LQR. . Universitas Gadjah Mada. Yogjakarta
Fayanto, S., Yanti., dkk. 2016. Penentuan Gravitasi Bumi Dengan Metode Bandul. Sederhana. Universitas Halu Oleo. Kediri.
Glancoli. 2001. Fisika Edisi Kelima. Jilid 2. Erlangga
Halliday dan resnick 1991 fisika jilid i terjemahan jakarta penerbit erlangga Mulyaningsih Neng Nenden, Yuli Yanti, Dandan Luhur Saraswati. 2020.
Pengaruh Panjang Tali, Massa dan Diameter Bandul Terhadap Periode dengan Variasi Sudut. Universitas Indraprasta PGRI. Jakarta
Mundilarto dan Istitono, E. 2008. Fisika 2. Quadra. Jakarta.
Putri, S. dan Fadhlani, A.L. 2015. Laporan Pendulum. Universitas Jambi. Jambi.
Ramli, W., dkk. 2014. Bandul. Universitas Negeri Malan. Malang.
Saripudin, A., Rustiawan, D., dan Suganda, A. 2009. Praktis Belajar Fisika.
Visindo Media Persada. Jakarta.
Sunardi. 2007. Fisika Bilingual SMA/MA Kelas X. yrama Widya. Bandung Surya, Y. 2009. Persiapan Olimpiade Fisika. PT. Kandel. Tangerang.
Yaz, M.A. 2007. Fisika 2. Quadra. Jakata.
Young, H. dan Freedman, R. 2002. University Physics. Erlangga. Jakarta.
LAMPIRAN
Gambar 1.1 Perhitungan Panjang Tali ( T )
Gambar 1.2 Daffa Chairunissa Aldama saat mengerjakan laporan
Gambar 1.3 Galih Kuncoro Jati saat mengerjakan laporan
Gambar 1.4 Dimas Ardi Kurnia saat mengerjakan laporan
Gambar 1.5 Jeny Safitri saat mengerjakan laporan
Gambar 1.6 Pamaagra Tegar Anugrah saat mengerjakan laporan
Gambar 1.7 A Refaldi Fayza Alamsyah saat mengerjakan Laporan
