Makalah Bandul

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR ABSTRAK Fisika didasarkan atas pengukuran, kita berkenalan pada fisika untuk mempelajari bagaimana caranya mengukur besaran-besaran yang terlibat pada fisika. Dengan besaran-besarannya seperti panjang, waktu, massa, suhu, dll. Untuk mengetahui besaran-besaran dalam fisika digunakanlah alat-alat yang disebut alat ukur. Yang akan kita bahas dalam bab ini adalah periode pada ayunan sebuah bandul yang dari percobaan tersebut kita akan mengetahui seberapa besar percepatan gravitasi bumi.

i bandul dan percepatan gravitasi

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR DAFTAR ISI

ABSTRAK............................................................................................................................... i DAFTAR ISI........................................................................................................................... ii BAB I PENDAHULUAN ......................................................................................................... 1 1.1

LATAR BELAKANG................................................................................................ 1

1.2

PERMASALAHAN ................................................................................................. 1

1.3

SISTEMATIKA LAPRAN ......................................................................................... 2

BAB II DASAR TEORI ............................................................................................................ 3 BAB III PERALATAN DAN CARA KERJA ............................................................................... 10 1.1

PERALATAN ....................................................................................................... 10

1.2

CARA KERJA ....................................................................................................... 10

BAB IV ANALISA DATA DAN CARA KERJA .......................................................................... 12 1.1

ANALISA DATA................................................................................................... 12

1.2

TUGAS PENDAHULUAN ..................................................................................... 16

BAB V TUGAS AKHIR.......................................................................................................... 17 BAB VI KESIMPULAN ......................................................................................................... 19

ii bandul dan percepatan gravitasi

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR BAB I PENDAHULUAN 1.1

LATAR BELAKANG

Dalam kehidupan sehari-hari kita tidak lepas dari ilmu fisika, dimulai dari yang ada pada diri kita sendiri, seperti gerakan yang kita lakukan, energi yang kita gunakan untuk beraktifitas dan juga ada yang di luar dari pada diri kita. Contohnya adalah permainan di taman kanak-kanak seperti sebuah ayunan. Sebenarnya ayunan ini juga dibahas dalam ilmu fisika, dimana pada ayunan tersebut kita dapat menghitung periode yaitu selang waktu yang diperlukan beban untuk melakukan suatu getaran maksimal yang dapat dilakuakn oleh sebuah benda dan juga kita dapat menghitung percepatan gravitasi dari peristiwa ayunan tersebut. Bandul matematis adalah salah satu benda matematis yang bergerak mengikuti gerak harmonic sederhana. Bandul matematis merupakan benda ideal yang terdiri dari sebuah titik massa yang digantungkan pada seutas tali. Jika bandul disimpangkan pada sudut

dari posisi seimbangnyalalu dilepaskan maka

bandul akan berayun secara bolak-balik karena adanya gaya gravitasi. Pada percobaan ini ayunan yang digunakan adalah ayunan yang dibuat sedemikian rupa yang dengan bebannya adalah pendulum ( bandul ).

1.2

PERMASALAHAN

suatu percobaan tidak lepas dari permasalahan-permasalahan yang mungkin terjadi. permasalahan yang dihadapi pada percobaan bandul matematis ini tentang percepatan gravitasi bumi. kerelitian setiap individu dalam melakukan percobaan adalah salah satu permasalahan dalam percobaan ini, dengan penghitungan panjang tali maupun ketepatan dalam penggunaan stopwatch

1 bandul dan percepatan gravitasi

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR

1.3

SISTEMATIKA LAPRAN

Laporan ini tersusun atas beberapa bab yang saling keterkaitan satu sama lain. Selain itu laporan ini juga dilengkapi dengan abstrak, daftar isi, dan lampiran. Adapun bab-bab tersebut adalah :  Bab 1 yaitu pendahuluan yang terdiri dari latar belakang, maksud dan tujuan, permasalahan, dan sidtematika laporan.  Bab 2 dasar teori yang menunjang percobaan.  Bab 3 menjelaskan tentang peralatan-peralatan yang digunakan dalam percobaan dan cara pengerjaan percobaan dengan alat-alat tersebut.  Bab 4 merupakan analisa data dan pembahasan tugas.  Bab 5 mengerjakan tugas akhir.  Bab 6 merupakan kesimpulan percobaan yang telah dilakukan

2 bandul dan percepatan gravitasi

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR BAB II DASAR TEORI I.

Arti Gerak Harmoni Sederhana

Gerak harmoni sederhana adalah gerak bolak - balik benda melalui suatu titik keseimbangan tertentu dengan banyaknya getaran benda dalam setiap sekon selalu konstan. Jenis gerak harmonik sederhana 2, yaitu : -

Gerak Harmonik Sederhana (GHS) Linier, misalnya gerak horizontal / vertikal dari pegas.

-

Gerak Harmonik Sederhana (GHS) Angular, misalnya gerak bandul.

II.

Gerak Harmoni Sederhana Pada Bandul

Ketika beban digantungkan pada ayunan dan tidak diberikan gaya, maka benda akan dian di titik keseimbangan B. Jika beban ditarik ke titik A dan dilepaskan,

maka

beban

akan

bergerak ke B, C, lalu kembali lagi ke A.

Gerakan

beban

akan

terjadi

berulang secara periodik, dengan kata lain beban pada ayunan di atas melakukan gerak harmonik sederhana.

3 bandul dan percepatan gravitasi

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR

Besaran-besaran pada bandul :

Periode (T)

Benda yang bergerak harmonis sederhana pada ayunan sederhana memiliki periode. Periode ayunan (T) adalah waktu yang diperlukan benda untuk melakukan satu getaran. Benda dikatakan melakukan satu getaran jika benda bergerak dari titik di mana benda tersebut mulai bergerak dan kembali lagi ke titik tersebut. Satuan periode adalah sekon atau detik.

Frekuensi (f) Frekuensi adalah banyaknya getaran yang dilakukan oleh benda selama satu detik, yang dimaksudkan dengan getaran di sini adalah getaran lengkap. Satuan frekuensi adalah hertz.

Hubungan antara Periode dan Frekuensi

Frekuensi adalah banyaknya getaran yang terjadi selama satu detik. Dengan demikian selang waktu yang dibutuhkan untuk melakukan satu getaran adalah T=

F=

Amplitudo

Pada ayunan sederhana, selain periode dan frekuensi, terdapat juga amplitudo. Amplitudo adalah perpindahan maksimum dari titik kesetimbangan.

4 bandul dan percepatan gravitasi

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR

Gaya Pemulih pada Ayunan Bandul Matematis

Ayunan

matematis

merupakan

suatu

partikel

massa

yang

tergantung pada suatu titik tetap pada seutas tali, di mana massa tali dapat diabaikan dan tali tidak dapat bertambah panjang. Dari gambar tersebut, terdapat sebuah beban bermassa

tergantung pada seutas

kawat halus sepanjang dan massanya dapat diabaikan. Apabila bandul itu bergerak vertikal dengan membentuk sudut , gaya pemulih bandul tersebut adalah

. Secara matematis dapat dituliskan :

Oleh karena

, maka :

.

III.

Persamaan Posisi, Kecepatan dan Percepatan

-

Persamaan Gerak Harmonik Sederhana adalah :

Keterangan : Y = simpangan (m) A = simpangan maksimum (amplitudo) F = frekuensi (hz)

5 bandul dan percepatan gravitasi

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR t = waktu (s)

Jika posisi sudut awal adalah

, maka persamaan gerak

harmonik sederhana menjadi : (

Y=

-

)

Kecepatan gerak harmonik sederhana : (

)

Kecepatan maksimum diperoleh jika nilai atau

, sehingga :

Kecepatan untuk Berbagai Simpangan

Persamaan tersebut dikuadratkan , maka :

...(1)

Dari persamaan :

...(2) Persamaan (1) dan (2) dikalikan, sehingga didapatkan : 6 bandul dan percepatan gravitasi

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR

Keterangan : v =kecepatan benda pada simpangan tertentu = kecepatan sudut A = amplitudo Y = simpangan Percepatan Gerak Harmonik Sederhana Dari persamaan kecepatan :

Percepatan maksimum jika

, maka :

atau

= 900 =

Keterangan : a maks = percepatan maksimum A = amplitudo = kecepatan sudut

IV.

Energi Pada Gerak Harmoni Sederhana Energi pada GHS ada energi potensial, energi kinetik, dan energi mekanik atau energi total : 1. Energi Potensial 7

bandul dan percepatan gravitasi

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR (

Ep =

)=

Ep = Energi potensial (Joule) K = Konstanta A = Amplitudo Y = posisi simpangan (m) = kecepatan sudut (rad/s) M = massa benda (kg) Simpangan max = energi potensial max Jika simpangan 0 maka energi potensialnya juga 0

2. Energi Kinetik Ek = ( =

)

( (

(

))

Atau =

(

)

M = Massa benda (kg)

A = Amplitudo Y = posisi simpangan (m)

3. Energi Total 8 bandul dan percepatan gravitasi

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR E = E k + Ep E= E=

(

) (

)

E=

9 bandul dan percepatan gravitasi

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR BAB III PERALATAN DAN CARA KERJA 1.1 PERALATAN

Beberapa peralatan yang digunakan dalam percobaan tentang bandul matematis untuk menentukan percepatan gaya gravitasi adalah :

1. Dua buah bandul ( besar dan kecil ) 2. Statif ( stand untuk tali dan bandul ) 3. Tali atau benang 4. Mistar 5. Busur 6. Stopwatch

1.2 CARA KERJA

Langkah-langkah yang ditempuh dalam percobaan ini adalah : 1. Bandul Matematis

10 bandul dan percepatan gravitasi

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR

 Mengatur alat seperti gambar dimana panjamg tali yang di gunakan adalah 30 cm.  Pengambilan data dilakukan sebanyak 5 kali percobaan dengan panjang tali 30, 27, 24, 21, dan 18.  Pasangkan tali pada ujung penyangga bandul kemudian memasang beban yang disediakan dengan panjang tali yang sesuai percobaan.  Memberi simpangan kecil pada bandul sebesar 45 (menggunakan busur derajat)  Kemudian lepaskan beban dan biarkan berayun sebanyak 20 kali ayunan  Catat waktu yang ditempuh selama 20 kali ayunan tersebut kedalam form pengumpulsn dsts yang sudah disediakan.  Catat waktu yang telah terukur dalam form pengambilan data  Melakukan langkah 3 s/d langkah 7 sampai percobaan yang terakhir yaitu dengan panjang tali 18 cm  Melakukan hal yang sama yaitu langkah awal sampai langkah 7 dengan mengganti beban yang lebih keci

11 bandul dan percepatan gravitasi

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR BAB IV ANALISA DATA DAN CARA KERJA 1.1

ANALISA DATA

Dari percobaan yang telah dilakukan dan data-data yang diperoleh untuk bandul matematis, kemudian dilakukan analisa data sebagai berikut :

1.

Bagan pengambilan data bandul kecil A.. Table bandul kecil

no 1 2 3 4 5

Panjang tali / l ( cm ) 30 27 24 21 18

Waktu / t ( detik ) 21,426 20,259 19,980 19,510 18,700

Periode / T ( detik )

X

Y

l ( cm )

T2

x.y

X2

1,07130 1,01295 0,99999 0,97550 0,95500

30 27 24 21 18

1,14 1,02 0,99 0,95 0,87

34,20 27,54 23,76 19,95 15,66

900 729 576 441 324

∑

∑

∑

∑

Penggambaran grafik menggunakan regrensi liner sebagai berikut : ) ∑ ∑

∑( ∑(

(

) ( (

) (

∑

dan

) (∑ )

)(

)

(

)

(∑ )

(

)

)

Msks persamaan garisnya adalah

12 bandul dan percepatan gravitasi

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR

X

y = 0,0203x + 0,5065

Koordinat

30 27 24 21 18

1,1155 1,0546 0,9937 0,9328 0,8719

{ 30 ; 1,1155 } { 27 ; 1,0546 } { 24 ; 0,9937 } { 21 ; 0,9328 ) ( 18 ; 0,8719 )

Maka peercepatan gravitasi pada grafik adalah :

(

) (

) ⁄

Grafik Bandul Kecil 1.2

0,27;1,05

1.1

0,21;0,93

1

0,24;0,99

0.9

Periode

0,30;1,11

0.8

0,18;0,87

0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

Panjang tali ( m )

13 bandul dan percepatan gravitasi

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR 2. Bagan pengambilan data bandul besar A.. Table bandul besar

no 1 2 3 4 5

Panjang tali / l ( cm ) 30 27 24 21 18

Waktu / t ( detik ) 22,043 22,560 20,448 19,871 18,338

Periode /T ( detik ) 1,10200 1,12800 1,02240 0,99355 0,91690

X

Y

l ( cm )

T2

x.y

X2

30 27 24 21 18

1,21 1,27 1,04 0,98 0,84

36,30 34,29 24,96 20,58 15,12

900 729 576 441 324

∑

∑

∑

∑

Penggambaran grafik menggunakan regrensi liner sebagai berikut : ) ∑ ∑

∑( ∑(

(

) ( (

) (

∑

dan

) (∑ )

)(

)

(

)

(∑ )

(

)

)

Maka persamaan garisnya adalah

14 bandul dan percepatan gravitasi

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR

X

y = 0,0343x + 0,2448

Koordinat

30 27 24 21 18

1,2738 1,1709 1,0680 0,9651 0,8622

{ 30 ; 1,2738 } { 27 ; 1,1709 } { 24 ; 1,0680 } { 21 ; 0,9651 ) ( 18 ; 0,8622 )

maka peercepatan gravitasi pada grafik adalah :

(

) (

) ⁄

Grafik Bandul Besar 1.3

0,27;1,17

1.2

0,30;1,27

1.1

0,21;0.96

1

0,24;1,06

0.9

periode

0.8

0,18;0.86

0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

panjang tali ( m )

15 bandul dan percepatan gravitasi

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR 1.2

TUGAS PENDAHULUAN

1. Turunkan rumus periode ayunan sederhana dapat ditulis √

⁄

Berapa besar gaya balik ini jawab :

( ( )

)

(

(

)(

(

) )

)

(

(

√

) (

)

)

2. Apa yang dimaksud gerak harmonic sedeehana jawab : Gerak harmoni sederhana adalah gerak bolak - balik benda melalui suatu titik keseimbangan tertentu dengan banyaknya getaran benda dalam setiap sekon selalu konstan. Jenis gerak harmonik sederhana 2, yaitu : -

Gerak Harmonik Sederhana (GHS) Linier, misalnya gerak horizontal / vertikal dari pegas.

-

Gerak Harmonik Sederhana (GHS) Angular, misalnya gerak bandul.

3. Secara matematis kesimpulan dari percobaan tersebut jawab : Jadi kesimpulan bandul besar dan kecil adalah semakin besar panjang tali maka periodenya akan semakin besar pula.

16 bandul dan percepatan gravitasi

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR BAB V TUGAS AKHIR 1. Dengan melihat grafik antar bandul kecil dan besar hitunglah percepatan gravitasinya di tempat percobaan tersebut ! 2. Bandingkanlah hasil yang diperoleh dari rumus Pers. 1 dengan g yang didapat dari rumus grafik ! 3. Mengapa simpangan yang diberikan harus kecil ! 4. Hal apa saja yang menyebabkan kesalahan pada percobaan ini ! 5. Berikanlah kesimpulan dari percobaan ini !

Jawab ; 1. Bandul kecil Rmus gravitasi

Percepatan gravitasi pada bandul keci dengan b = 0,0203 (

) (

) ⁄

Bandul besar Rumus gravitasi

Percepatan gravitasi pada bandul besar dengan b = 0,0343 (

) (

) ⁄

2. Dengan mengunakan rumus persamaan 1 √⁄

Pers. 1

17 bandul dan percepatan gravitasi

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR

3. Jika simpangan yang diberikan pada bandul kecil maka kekuatan bandul untuk berayun akan stabil., terbukti pada grafik dalam percobaan bila simpangan yang diberikan pada bandul besar maka akan menimbulkan perhitungan yang kurang akurat karena terpengaruh pada perioede yang ditimbulkan

4. Ada penyebab kesalahan pada percobaan antara lain; 

Saat penarikan simpangan yang kurang akurat



Saat mengatur panjang tali untuk tempat menggantungnya pendulum



Ketelitian setiap individu dalam melakukan percobaan

18 bandul dan percepatan gravitasi

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR BAB VI KESIMPULAN Dari hasil percobaan diatas disimpulkan bahwa semakin panjang tali yang digunakan untuk menggantungkan pendulu ( bandul ) maka semakin besar pula nilai periode dan waktunya. Selain itu, semakin berat beban pula yang digunakan maka semakin besar pula percepatan percepatan gaya gravitasinya dan begitu pula dengan periodenya. Karena beban dan gravitasi saling berhubungan.

Apabila bandul matematis diberikan simpangan kecil, maka bandul akan berayun dan melakukan gerakan harmonis sederhana. Dengan dasar gerak harmonis sederhana ini maka dapat dihitung besarnya percepatan gravitasi

bumi ini ditempat dimana percobaan dilakukan dengan cara

mengukur panjang tali dan periode pada bandul matematis.

19 bandul dan percepatan gravitasi