praktikum fisika
industri
GAYA PEGAS
Suatu pegas jika diberi beban dan diberi
simpangan akan menciptakan suatu gerak harmonis. Gerakan harmonis itu terjadi
karena dipengaruhi oleh gaya yang berasal dari pegas. Gaya tersebut juga
dipengaruhi oleh beberapa faktor , yaitu faktor dari besarnya jarak simpangan
yang diberikan pada pegas dan oleh faktor nilai tetapan pegas itu sendiri. Jika
suatu bahan dapat meregang atau menyusut karena pengaruh gaya dari luar dan
dapat kembali ke keadaan semula jika gaya yang bekerja padanya dihilangkan maka keadaan tersebut
dikatakan mempunyai sifat elastis (misalnya pegas). Jika suatu bahan dapat
meregang atau menyusut karena pengaruh gaya dari luar dan dapat kembali ke
keadaan semula jika gaya yang bekerja padanya dihilangkan,maka keadaan tersebut
dikatakan mempunyai sifat elastis (misalnya pegas). Hukum Hooke merumuskan hubungan antara tegangan
dan regangan. Hooke mengemukakan bahwa jika tegangan bekerja pada sebuah benda
dan menimbulkan regangan cukup kecil, maka terdapat hubungan secara linier
antara tegangan dan regangan. Tanpa memperhitungkan komponen arah atas kedua
variabel tersebut, pada medium yang bersifat homogen isotropik –Dalam
seismologi, medium elastik yang bersifat homogen isotropik didefinisikan
sebagai sifat medium dimana tidak terdapat variasi densitas didalam medium
sehingga gelombang menjalar dengan kecepatan yang sama dalam medium–, Hooke
mendefinisikan.
bab I
Pendahuluan
1.1.
Latar Belakang
Gerakan yang terjadi apabila
sebuah pegas diberi beban dan diberi simpangan disebut gerak harmonis. Gerakan
harmonis itu terjadi karena dipengaruhi oleh gaya yang berasal dari pegas. Gaya
tersebut dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu faktor dari besarnya jarak
simpangan yang diberikan pada pegas dan oleh faktor nilai tetapan pegas itu
sendiri.
Faktor nilai tetapan pegas ini
juga dapat mempengaruhi periode yang dialami oleh pegas tersebut sehingga juga
dapat mempengaruhi frekuensi dari pegas tersebut. Untuk menentukan nilai dari
tetapan pegas tersebut dapat dilakukan dengan 2 cara yaitu cara statis dan cara
dinamis.
Dalam praktikum ini cara yang
dipakai untuk mencari harga tetapan pegas itu adalah cara statis.
1.2.
Tujuan Percobaan
Adapun tujuan dilaksanakannya
percobaan ini adalah untuk menentukan besarnya tetapan pegas (k) . dan mengungkapkan hukum
hooke untuk sebuah pegas.
1.3.
Permasalahan
Permasalahan yang akan kita
bahas dalam percobaan ini antara lain :
1.Menghitung tetapan pegas k
dengan cara statis menurut persamaan
mg = kx.
2.Membuat grafik dengan w
sebagai ordinat dan x sebagai absis.
3.Menghitung tetapan pegas k
dengan cara dinamis dengan persamaan
1.4.
Sistematika Laporan
Laporan ini disusun dengan sistematika laporan sebagai berikut:
Bab I Pendahuluan berisikan tentang latar belakang, tujuan percobaan,
permasalahan dan sistematika laporan. Bab II berisikan tentang dasar teori dari
serangkaian percobaan yang akan kami lakukan. Bab III berisikan tentang
peralatan dan cara kerja yang dilakukan selama kami melaksanakan dalam
praktikum . Bab IV berisikan tentang analisa data yang diperoleh dari percobaan
yang telah kami lakukan dan pembahasan dari permasalahan yang ada. Bab V
berisikan tentang kesimpulan dari serangkaian percobaan .
Bab II
Dasar Teori
Getaran
yaitu gerakan bolak-balik di sekitar titik kesetimbangan. Sebagai salah satu
contohnya adalah pegas yang salah satu ujungnya ditarik kemudian dilepaskan
maka pegas tersebut akan bergetar dan bandul jam dinding mengayun terhadap
suatu kedudukan setimbang yang vertikal. Ada satu jenis getaran yang lebih
khusus lagi yang disebut getaran selaras atau getaran harmonis sederhana yaitu
getaran yang setelah selang waktu tertentu selalu kembali ke kedudukan yang
sama yang biasa disebut getaran periodik. Selang waktu tersebut dinamakan
periode.
Periode adalah
selang waktu yang diperlukan untuk melakukan satu getaran lengkap. Sedangkan kebalikan dari periode
(seper periode) disebut frekuensi. Jadi frekuensi adalah banyaknya getaran per
satuan waktu.
T = 1
f
1 0 F = -kx 2
Gambar 2.1 Gerak Harmonis Sederhana
Gambar di atas
menunjukkan sebuah benda yang sedang bergetar. Titik 1 dan 2 adalah titik
terjauh dari kesetimbangan yang disebut amplitudo (A). Sedangkan jarak benda
yang bergetar dari titik kesetimbangan disebut simpangan (x), yang berubah
secara periodik dalam besar dan arahnya. Kecepatan (V) dan percepatan (a) benda
juga berubah dalam besar dan arah. Selama benda bergetar, ada kecenderungan
untuk kembali ke posisi setimbang. Untuk itu ada gaya yang bekerja pada benda
untuk mengembalikan benda ke posisi setimbang. Gaya (F) ini disebut gaya
pemulih (restoring force) dan arahnya menuju posisi setimbang.
Menurut Hukum Hooke maka gaya pemulih sebanding
dengan simpangan atau dirumuskan:
F = - k . x dimana x
= simpangan massa m
k = tetapan
Sesuai
dengan Hukum Newton tentang gerak maka:
Gambar 2.2 Gerak Harmonis
Sederhana Melingkar
Pada gambar 2.2 amplitudo (A) adalah simpangan maksimum
dan q adalah
sudut yang dibuat oleh titik OQ terhadap
garis diameter horizontal. Karena geraknya berputar beraturan maka besarnya
sudut q setiap saat
dirumuskan qt = w t + q0 . w adalah
kecepatan sudut atau kecepatan angular yang besarnya w = 2 p f ,
sedang q0 adalah besarnya q pada saat
t = 0. Sehingga :
x =
A cos ( 2 p f t + q0 )
V = - 2 p f A sin (
2 p f t + q0 )
A = - 4 p2 f2 A cos (
2 p f t + q0 )
Dari
persamaan F = m . a
= - k . x maka
Percobaan ini
adalah untuk mencari besarnya koefisien pada pegas
Untuk mencari nilai ketetapan
pegas dapat dilakukan dengan 2 cara :
1.
Cara Statis
Apabila suatu pegas dengan tetapan pegas k diberi beban W, maka ujung
pegas akan bergeser sepanjang x sesuai dengan persamaan : mg = kx
2.
Cara Dinamis
Apabila pegas yang telah diberi beban tadi dihilangkan bebannya maka
pegas akan mengalami getaran selaras dengan periode :
|
T = 2p
|
Dimana :
m = massa beban
k = koefesien pegas
T
= Periode
·
Catatan : bila tanpa beban persamaan periode tetap berlaku karena
embe dapat dianggap sbg beban.
Teknik untuk menurunkan rumus
periode pegas adalah sederhana, yaitu hanya dengan menyamakan gaya pemulih dan
gaya dari hukum II Newton F = m.ay dengan ay = -w2y adalah percepatan gerak
harmonik.
Gaya pemulih pada pegas adalah F = -ky sehingga kita
peroleh :
-ky = m.ay
-ky
= m(-w2y)
w2 =
atau w =
Kecepatan sudut w =
sehingga kita peroleh :
|
T = 2p
|
dengan : m = massa beban (kg),
k = tetapan pegas ( N/m)
T = Periode pegas (s)
Sedangkan frekuensi pegas
adalah kebalikan dari periode :
|
.f =
|
Definisi untuk periode adalah waktu yang diperlukan
beban untuk menempuh satu getaran, sedangkan frekuensi adalah banyaknya getaran
yang dilakukan beban dalam satu sekon.
Untuk menentukan tetapan pegas
k yang jumlahnya lebih dari satu dan dihubungkan satu dengan yang lainnya, maka
harga k total dapat dicari dengan :
-
|
kparalel
= k1 + k2 + … + kn
|
-
Untuk pegas yang dipasang secara seri :
|
kseri =
|
Bab III
Peralatan dan cara kerja
3.1. Peralatan
Peralatan yg digunakan dalam percobaan ini
antara lain :
1. Ember kecil 1 buah dengan
massa.
2. Anak timbangan.
3. Pegas 1 buah.
4. Stop watch 1 buah.
5. Statip 1 buah
3.2. Cara kerja
Langkah-langkah yang
dilaksanakan dalam melakukan percobaan ini sebagai berikut:
1.
Cara
Statis
a. Ukurlah panjang pegas sebelum
mendapatkan beban (Xo).
b. Menggantungkan beban pada pegas (menggunakan
statip) sehingga menunjukkan skala
nol.
c. Menambahkan satu
persatu beban yang
ada, kita catat
massa beban dan kedudukan ember
setiap penambahan
beban.(Dilakukan untuk 5 macam beban).
d. Mengeluarkan beban satu persatu,
dicatat massa beban dan kedudukan ember setiap terjadi pengurangan beban.
2.
Cara
dinamis
a.
Kita gantungkan ember pada pegas, kita beri simpangan lalu dilepaskan. Kita catat waktu untuk 20 getaran.
b. Kita tambahkan
sebuah beban pada
ember, alu kita catat unuk 20 getaran.
Praktikum ini dikerjakan dengan
menambahkan beban, Usahakan 1-2 dengan simpangan yang sama
BAB IV
ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
Dari
percobaan yang telah dilakukan dan data-data yang diperoleh untuk tetapan gaya pegas dan percepatan gravitas maupun
fisis kemudian dilakukan analisa data sebagai berikut :
Percobaan I
(Hukum Hooke)
Panjang awal Pegas (Lo) = 7,5
NO
|
Massa
(gr)
|
Panjang
Pegas
|
X (L-Lo)
|
Y
(F=m.g)
|
X.Y
|
X2
|
1
|
50
|
10
|
2,5
|
490
|
1225
|
6,25
|
2
|
100
|
12
|
4,5
|
980
|
4410
|
20,25
|
3
|
150
|
14,5
|
7
|
1470
|
10290
|
49
|
4
|
170
|
15
|
7,5
|
1666
|
12495
|
56,25
|
5
|
200
|
16
|
8,5
|
1960
|
16660
|
72,25
|
S
|
30
|
6566
|
45080
|
204
|
Penggambaran grafik menggunakan regresi
linear sebagai berikut :
Misalkan persamaan
garis y = bx
+ a, koefisien-koefisien b dan a dapat ditentukan:
b =
a =
b =
a =
b =
a
=
b = 236,83 a = -107,78
maka persamaan garisnya adalah : y = bx + a
y = 236,83x – 107,78
Gravitasi Pada Percobaan I
g = 4
2b
= 4 (3,14)2 (236,83)
= 9340,2
Percobaan II
(Getaran Pegas)
Percobaan dilakukan dengan 20 kali getaran
NO
|
Massa
(gr)
|
Waktu/t
(dtk)
|
Periode/T
|
X
(Massa)
|
Y (T2)
|
X.Y
|
X2
|
1
|
50
|
8,8
|
0,44
|
50
|
0,1936
|
9,68
|
2500
|
2
|
100
|
10,4
|
0,52
|
100
|
0,2704
|
27,04
|
10000
|
3
|
150
|
12,5
|
0,625
|
150
|
0,390625
|
58,59375
|
22500
|
4
|
170
|
13,3
|
0,665
|
170
|
0,442225
|
75,17825
|
28900
|
5
|
200
|
14,5
|
0,725
|
200
|
0,525625
|
105,125
|
40000
|
S
|
670
|
1,822475
|
275,617
|
103900
|
Penggambaran grafik menggunakan regresi
linear sebagai berikut :
Misalkan persamaan
garis y = bx
+ a, koefisien-koefisien b dan a dapat ditentukan:
b =
a =
b =
a =
b =
a =
b = 9,49 a
= -1271,3
maka persamaan garisnya adalah : y = bx + a
y = 9,49x – 1271,3
Gravitasi pada Percobaan II
g = 4
2b
= 4 (3,14)2 (9,49)
= 374,3
BAB V
TUGAS AKHIR
1.
Gambarlah grafik
antara F (Gaya) dan X (perpanjangan) !
2.
Hitunglah k pada
Grafik ini !
3.
Gambarlah grafik
antara T2 dan M beban !
4.
Bandingkan antara
harga k (point 2) dan k (point 4). Cara mana yang lebih baik !
5.
Hitunglah harga g pada
percobaan II !
6.
Berikan kesimpulan
dari percobaan ini !
JAWAB :
1.
Grafik antara F dan X
2.
Dik : F = 6566
x = 30
Dit : k ..... ?
F
= k . x
6565 = k . 30
k
= 218,9
3.
Grafik antara T2
dan M beban
4.
Dik : T = 2,975
M = 670
Dit : k ..... ?
T2 =
(Mbeban
+ f Mpegas)
(2,975)2 =
(670
+ 0)
8,85 =
(670)
K = 2982,8
Lebih baik memakai grafik perbandingan antara F (newton)
dan perpanjangan, karena untuk grafik perbandingan T2 dan Massa ada
kemungkinan perbedaan penarikan pegas dan kesalahan dalam hitungan yang berbeda
setiap percobaannya.
5.
Harga G pada percobaan
II
Dik : T = 2,975
l =
0,075
Dit : g ..... ?
T2 = 4
2
(2,975)2 = 4
(3,14)2
8,85 = (39,4)
8,85 =
g = 0,334 m/s2
6.
Kesimpulan :
Dari hasil percobaan yang telah kami peroleh maka dapat
di ambil kesimpulan bahwa semakin berat beban yang digantungkan pada pegas,
maka panjang pegas akan semakin bertambah dan waktu yang digunakan untuk 20
kali getaran akan semakin lama.
BAB VI
KESIMPULAN
Dari percobaan dan analisa
diatas dapat disimpulkan :
Bahwa semakin berat beban yang digantungkan pada pegas,
maka panjang pegas akan semakin bertambah dan waktu yang digunakan untuk 20
kali getaran akan semakin lama.
setiap pegas memiliki tetapan
yang berbeda yang menunjukan tingkat kekakuan dari pegas tersebut.
Tapi ada perbedaan antar kita
mencari nilai k dari rumus yang data dengan k yang kita cari denga menggunakan
persamaan grafik.
Dari percobaan tersebut dapat
juga disimpulkan bahwa penambahan beban sebanding dengan pertambahan panjang
Sumber:
Praktikum Fisika Industri-Rudini Mulya (Industrial Engineering2010)
Praktikum Fisika Industri-Rudini Mulya (Industrial Engineering2010)
Tidak ada komentar:
Posting Komentar