Laporan Lengkap Tetapan Pegas - Fix

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Bila suatu benda dikenai sebuah gaya dan kemudian gaya tersebut dihilangkan,maka benda akan kembali ke bentuk semula, berarti benda itu adalah benda elastis sedangkan benda yang bila dikenai gaya tidak dapat kembali ke bentuk semula walaupun gaya yang bekerja sudah hilang disebut benda plastis. Namun, perlu diketahui pula bahwa gaya yang diberikan juga memiliki batas- batas tertentu. Misalnya, sebuah pegas tidak akan kembali ke bentuk semula jika diberi gaya atau beban yang lebih besar dari gaya pemulihnya. Hal tersebut dikarenakan pegas memiliki batas elastisitas yang tergantung tetapan pegasnya. Pegas memiliki sistem gerak satu derajat kebebasan karena gerakannya hanya satu sumbu bebas yaitu 90 derajat dan gerakan itu diasumsikan tidak bergerak ke kanan dan ke kiri sedangkan gerakan pegas sangat dipengaruhi oleh gaya gravitasi dan gaya berat benda itu sendiri karena tanpa adanya gaya itu benda tidak akan jatuh ke bawah (Tim Penyusun, 2019).

Dalam kehidupan sehari-hari pegas digunakan dalam pembuatan spring bed. Spring bed merupakan salah satu jenis kasur yang memanfaatkan pegas untuk membantu meningkatkan kenyamanan. Di dalam kasur tersebut terdapat banyak sekali konstruksi pegas atau per yang dapat menahan beban yang sangat berat dan tetap nyaman untuk digunakan. Berdasarkan uraian tersebut, maka yang melatarbelakangi percobaan ini yaitu untuk mengetahui nilai tetapan pegas dan pengaruh massa terhadap frekuensi.

1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang di atas, yang menjadi rumusan masalah dalam percobaan ini adalah sebagai berikut: 1. Bagaimana nilai tetapan pegas? 2. Bagaimana pengaruh massa terhadap frekuensi? 1.3 Tujuan Penelitian Tujuan dari percobaan ini adalah sebagai berikut: 1. Mengetahui nilai tetapan pegas. 2. Mengetahui pengaruh massa terhadap frekuensi. 1.4 Manfaat Penelitian Manfaat dari percobaan ini adalah sebagai berikut: 1. Mahasiswa dapat mengetahui nilai tetapan pegas. 2. Mahasiswa dapat mengetahui pengaruh massa terhadap frekuensi.

2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pegas Pegas adalah benda elastis yang digunakan untuk menyimpan energi mekanis. Pegas biasanya terbuat dari baja. Pegas juga ditemukan di sistem suspensi mobil. Pada mobil pegas memiliki fungsi agar getaran roda agar tidak diteruskan ke bodi kendaraan secara langsung. Selain itu, pegas juga berguna untuk menambah daya cengkram ban terhadap permukaan jalan (Giancoli, 2001). Jika sebuah pegas ditarik dengan gaya tertentu, maka panjangnya akan berubah. Semakin besar gaya tarik yang bekerja, semakin besar pertambahan panjang pegas tersebut. Ketika gaya tarik dihilangkan, pegas akan kembali ke keadaan semula. Jika beberapa pegas ditarik dengan gaya yang sama, pertambahan panjang setiap pegas akan berbeda. Perbedaan ini disebabkan oleh karakteristik setiap pegas. Karateristik suatu pegas dinyatakan dengan konstanta pegas (k) (Tipler, 1991). Apabila suatu pegas ditarik gaya sebesar F maka pegas tersebut akan bertambah besar, panjang. Namun pada keadaan tertentu dimana gaya yang diberikan melebihi batas kemampuan dari pegas, maka pegas tidak dapat bertambah panjang lagi. Artinya hukum hooke tidak berlaku lagi. Dalam keadaan seperti ini pegas dikatakan sudah rusak. Apabila gaya yang dikenakan pada pegas dihilangkan, maka pegas akan bergerak secara berosilasi menuju titik keseimbangan atau keadaan awalnya (Hanafi, 1988).

Menurut Kanginan(2006), hukum Hooke menyatakan bahwa jika pada sebuah pegas bekerja sebuah gaya, maka pegas tersebut akan bertambah panjang sebanding dengan besar gaya yang bekerja padanya. Secara matematis,

3

hubungan antara besar gaya yang bekerja dengan pertambahan panjang pegas dapat dituliskan sebagai berikut: F = −kx

(2.1)

Keterangan: F = Gaya yang bekerja (N) k = Konstanta Pegas (N/m) x = Perubahan Panjang Pegas (m) Besarnya gaya yang diperlukan untuk kembali ke titik keseimbangan pegas dinamakan sebagai gaya pemulih. Berdasarkan hukum III Newton, maka besarnya gaya pemulih sama dengan gaya yang diberikan untuk menarik pegas, hanya tandanya berlawanan.tanda (-) menunjukan bahwa gaya pemulih berlawanan dengan gaya penyebabnya.Simpangan terjauh dari titik keseimbangannya dinamakan seaagai amplitudo (Giancoli, 2001). Menurut Tim Penyusun (2019), cara untuk menentukan konstanta pegas ada dua cara yaitu: A. Cara Statis Apabila suatu pegas dengan tetapan pegas k diberi beban w, maka ujung pegas akan bergeser sepanjang x sesuai dengan persamaan: mg = kx

(2.2)

Keterangan: m= Massa benda (Kg) g = Percepatan gravitasi (9,8 m/s2) k = Konstanta pegas (N/m) x = perubahan panjang pegas (m)

4

B. Cara Dinamis Apabila pegas yang telah diberi beban tadi dihilangkan bebannya maka pegas akan mengalami getaran selaras dengan periode: m

T = 2π√ k

(2.3)

Keterangan: T = Periode (s) m = Massa benda (Kg) k = Konstanta pegas (N/m)

2.2 Getaran Getaran adalah gerak bolak- balik secara periodik yang selalu melalui titik keseimbangan. Satu getaran adalah gerakan dari titik mula- mula dan kembali ke titik tersebut. Periode (waktu getar) adalah waktu yang digunakan untuk mencapai satu getaran penuh, dilambangkan T (sekon atau detik). Frekuensi adalah banyaknya getaran tiap detik, dilambangkan f (Hertz atau Hz). Amplitudo adalah simpangan maskimum dari suatu getaran, dilambangkan A (meter atau m). Simpangan adalah jarak besarnya perpindahan dari titik keseimbangan ke suatu posisi, dilambangkan Y (meter atau m). Sudut fase getaran adalah sudut tempuh getaran dalam waktu tertentu, dilambangkan radian. Kecepatan sudut adalah sudut yang diempuh tiap satuan waktu, dilambangkan ω (Sani, 2011). Getaran selaras (harmonik) adalah gerak proyeksi sebuah titik yang bergerak melingkar beraturan, yang setiap saat diproyeksikan pada salah satu garis tengah lingkaran. Gaya yang bekerja pada gerak ini berbanding lurus dengan simpangan benda dan arahnya menuju ke titik setimbangnya. Dan getaran selaras sederhana adalah gerak harmonis yang grafiknya merupakan sinusoidal dengan frekuensi dan amplitudo tetap (Nurachmandani, 2009). Menurut Sears (1994), persamaan simpangan getaran selaras dapat dirumuskan sebagai berikut:

Y = A sin ωt

(2.4)

Ymaksimum = A

(2.5)

2.3 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).

Tentu saja nilai tetapan pegas dari setiap pegas berbeda-beda yang disebabkan oleh berbagai faktor diantaranya adalah faktor yang pertama yakni luas permukaan pegas, semakin besar luas permukaan suatu pegas maka akan semakin besar pula nilai tetapannya, begitu pula sebaliknya. Faktor yang kedua yakni suhu, semakin tinggi suhu yang diterima oleh suatu pegas maka akan semakin kecil nilai tetapannya, begitu pula sebaliknya. Saat suhu tinggi, partikel-partikel penyusun pegas mendapat energi dari luar sehingga memberikan energi pula kepada prtikel penyusun pegas untuk bergerak sehingga ikatan antar partikel merenggang. Faktor yang ketiga yakni diameter pegas, semakin besar diameter yang dimiliki suatu pegas maka akan semakin kecil nilai tetapannya, begitu pula sebaliknya. Faktor yang keempat yakni jumlah lilitan pegas, semakin banyak jumlah lilitan yang dimiliki suatu pegas maka akan semakin besar nilai tetapannya, begitu pula sebaliknya. Halhal tersebutlah yang menyebabkan nilai tetapan setiap pegas tidak sama,

6

tergantung pada kondisi yang dialami oleh setiap pegas masing-masing (Bejamin, 2006).

7

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat Adapun waktu dan tempat pelaksanaan percobaan ini yaitu : Hari/tanggal

: Kamis, 14 Maret 2019

Pukul

: 13.15 WITA – Selesai

Tempat

: Laboratorium Fisika Eksperimen, Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Tadulako

3.2 Alat dan Bahan Adapun alat dan bahan yang digunakan dalam percobaan ini yaitu : 1. Anak timbangan 5 buah berfungsi sebagai beban 2. Pegas 2 buah berfungsi sebagai pemberi simpangan 3. Stopwatch berfungsi untuk megukur waktu 4. Mistar 100 cm berfungsi untuk mengukur panjang pegas 5. Penggantung beban berfungsi sebagai penggantung beban pada pegas 6. Statif berfungsi untuk menggantung rangkaian pegas dan beban 7. Neraca berfungsi untuk mengukur berat beban 3.3 Prosedur Kerja Adapun Prosedur kerja pada percobaan ini yaitu : A. Cara statis 1. Menyiapkan alat dan bahan. 2. Mengukur panjang mula-mula pegas. 3. Mengantungkan penggantung pada pada pegas dengan menggunakan statif sehingga menunjuk skala nol. 4. Menambahkan satu persatu beban kemudian mencatat massa beban dan kedudukan penggantung setiap penambahan beban serta mengulangi perlakuan ini sebanyak 5 kali.

8

5. Melakukan langkah 1- 4 untuk pegas yang lain. B. Cara dinamis 1. Menyiapkan alat dan bahan 2. Menggantungkan beban pada pegas dan memberi simpangan sebesar 3 cm. 3. Melepaskan pegas dan mencatat waktu untuk 15 getaran. 4. Menambahkan beban pada penggantung kemudian mencatat waktu untuk 15 getaran dan mengulangi langkah ini sebanyak 5 kali. 5. Melakukan langkah 1- 4 untuk pegas yang lain.

9

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Pengamatan Adapun hasil pengamatan yang diperoleh percobaan ini yaitu : A. Cara statis Tabel 4.1 Hasil pengamatan pada rangkaian seri No m (gr) 𝑙1 (𝑐𝑚) 𝑙2 (𝑐𝑚) 1 250 4,5 7,5 2 350 4,5 7,5 3 400 4,5 7,5 4 500 4,5 7,5 5 700 4,5 7,5

∆𝑙1 (𝑐𝑚) 5,4 6,9 6,9 7,7 9,5

∆𝑙2 (𝑐𝑚) 8,7 8,9 8,9 9,2 9,7

Tabel 4.2 Hasil pengamatan pada rangkaian paralel No. m (gr) 𝑙1 (𝑐𝑚) 𝑙2 (𝑐𝑚) ∆𝑙1 (𝑐𝑚) 1 250 4,5 7,5 4,6 2 450 4,5 7,5 5 3 550 4,5 7,5 5,4 4 650 4,5 7,5 5,6 5 750 4,5 7,5 5,5

∆𝑙2 (𝑐𝑚) 7,5 7,8 8 8,4 8,1

B. Cara dinamis Tabel 4.3 Hasil pengamatan pada rangkaian seri No. m (gr) 𝑙1 (𝑐𝑚) 𝑙2 (𝑐𝑚) ∆𝑙1 (𝑐𝑚) 1 250 4,5 7,5 5,3 2 350 4,5 7,5 6,5 3 450 4,5 7,5 7,3 4 550 4,5 7,5 8,1 5 600 4,5 7,5 8,2

∆𝑙2 (𝑐𝑚) 7,5 8,4 8,4 8,9 8,7

t (s) 5,6 6,8 7,2 8,3 8,4

10

Tabel 4.4 Hasil pengamatan pada rangkaian paralel No. m (gr) 𝑙1 (𝑐𝑚) 𝑙2 (𝑐𝑚) ∆𝑙1 (𝑐𝑚) 1 355 4,5 7,5 4,8 2 450 4,5 7,5 5,5 3 500 4,5 7,5 5,4 4 600 4,5 7,5 5,5 5 650 4,5 7,5 5,6

∆𝑙2 (𝑐𝑚) 7,4 7,6 7,8 7,9 8

t (s) 4,1 4,2 5,7 5,1 4,7

11

4.2 Pembahasan Metode yang digunakan dalam percobaan ini ada dua, metode pertama yaitu cara statis dilakukan dengan menggantungkan pegas pada sebuah statif dan mengukur perubahan panjang pegas pada setiap pertambahan massa. Pada metode statis juga terbagi dua rangkaian, yaitu rangkaian seri dan paralel. Kedua cara dinamis, dilakukan dengan menggantungkan beban, dan memberikan simpangan sebesar 3 cm kemudian melepaskan pegas selama 15 kali getaran, serta mencatat waktu yang terbaca pada stopwatch. Juga menggunakan rangkaian seri dan rangkaian paralel.

Berdasarkan hasil pengamatan yang telah dilakukan, diperoleh nilai tetapan pegas untuk cara statis pada pegas I secara berturut-turut yaitu N

N

N

N

N

0,74 m ; 1,72 m ; 1,96 m ; 3,267 m ; dan 34,3 m , dengan ketelitian 99,992 % %. Sedangkan pada pegas II diperoleh nilai tetapan pegas secara berturutN

N

N

N

N

turut sebesar 0,845 m ; 1,575 m ; 2,073 m ; 2,275 m ; dan 2,83 m , dengan tingkat ketelitian 99,981 %. Cara dinamis pada pegas I diperoleh nilai tetapan 𝑁

𝑁

𝑁

pegas secara berturut-turut yaitu sebesar 70,935 𝑚 ; 67,337 𝑚 ;77,03 𝑚 ; 70,89 N

/; dan 75,363 m dengan tingkat ketelitian 99,66% sedangkan pada pegas II nilai tetapan pegas yang diperoleh secara berturut-turut yaitu sebesar N

N

N

186,683 m ; 226,38 m ; 136,57 m ; 204,706 ketelitian 99,97%.

N m

; dan 261,592

N m

; dengan tingkat

Berdasarkan hasil tersebut dapat dilihat bahwa untuk cara statis semakin besar pertambahan panjang pegas maka tetapan pegas akan membesar atau berbanding lurus. Hal yang menyebabkan peristiwa tersebut karena pegas mengalami gaya elastis ketika pegas tersebut mengalami peregangan akibat penambahan beban maka keadaan pegas atau tetapan pegas mula-mula akan mengalami perubahan. Sedangkan untuk cara dinamis diperoleh semakin besar massa yang diberikan maka waktu yang diperlukan untuk 15 getaran semakin lama. Adapun massa dalam percobaan ini sangat berpengaruh terhadap pertambahan panjang dan waktu karena semakin besar massa suatu benda maka pertambahan panjang dan waktu getaran dari suatu benda akan semakin besar akibat pegas mengalami gerak harmonik atau elastis.

12

Berdasarkan literatur menurut Tipler (1991), yang menyatakan bahwa apabila suatu pegas mengalami pertambahan panjang akibat adanya pengaruh dari massa benda maka pegas akan mengalami peregangan dan tetapan pegasnya akan membesar. Sedangkan hubungan massa berbanding terbalik dengan frekuensi dimana semakin besar massa maka semakin kecil frekuensinya. Hal ini menunjukkan bahwa hasil percobaan yang diperoleh sesuai dengan literatur yang ada.

13

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan Adapun kesimpulan pada praktikum kali ini yaitu: 1. Nilai rata-rata tetapan pegas untuk cara statis pada pegas I sebesar 8,397 N/m dan pegas II sebesar 1,929 N/m. Cara dinamis pada pegas I diperoleh nilai rata-rata tetapan pegas ialah 72.311 N/m, sedangkan pada pegas II diperoleh nilai rata-rata tetapan pegas ialah 203,186 N/m. Tingkat ketelitian berkisar antara 99,66 % - 99,992%. 2. Grafik hubungan antara gaya berat dengan pertambahan panjang yaitu berbanding lurus, dimana semakin besar gaya berat suatu benda, maka akan semakin besar pertambahan panjang dari suatu pegas. Sedangkan hubungan antara gaya berat dan frekuensi yaitu berbanding terbalik, dimana semakin besar gaya berat suatu benda maka semakin kecil frekuensinya.

5.2 Saran Adapun saran yang dapat diberikan pada percobaan ini ialah sebelum melakukan praktikum sebaiknya praktikan memahami prosedur kerja yang akan dilakukan agar hasil yang diperoleh lebih akurat.

14

DAFTAR PUSTAKA

Bejamin., C. 2006. Conceptual Physics. New York. Creative Comons Giancoli. 2001. Fisika. Erlangga: Jakarta. Hanafi.1988. Tetapan Pegas. Universitas Padjadjaran: Bandung. Kanginan. 2006. FISIKA untuk SMA kelas XI. Erlangga: Jakarta. Nurachmandani. 2009. Fisika 1 Untuk SMA Kelas X. Erlangga: Jakarta Pusat. Riani., L. 2008. Diktat Fisika Dasar I. Jogjakarta. Unikom. Sani. 2011. Fisika Untuk SMA/ MA Kelas X. Cipta Buku: Bandung. Sears. 1994. Fisika Jilid Iuntuk Universitas. Erlangga: Jakarta. Tim Penyusun. 2019. Penuntun Praktikum Gelombang. FMIPA UNTAD: Palu. Tipler.1991. Fisika Untuk Sains dan Teknik. Erlangga: Jakarta.

15