1. Menentukan momen kelembaman benda dengan mengukur massa serta. 2. Menghitung momen kelembaman dengan mencari waktu getar ayunan torsi

2

A.Tujuan Percobaan 1. Menentukan momen kelembaman benda dengan mengukur massa serta ukuran geometrinya. 2. Menghitung momen kelembaman dengan mencari waktu getar ayunan torsi.

B. Teori Dasar Definisi momen kelembaman:  Untuk sebuah titik: Momen kelembaman (momen inersia) sebuah titik terhadap suatu poros tertentu adalah hasil kali masa titik itu dengan pangkat dua dari jarak titik ke poros, seperti pada gambar A. Dengan Rumus:

I =m . r2 Dimana : I = Momen Kelembaman m terhadap poros I

Gambar A

Laboratorium Fisika Dasar FT.UNTIRTA

(1)

3

 Untuk sebuah benda: Anggap benda itu sebagai jumlah dari bagian-bagian kecil benda m seperti pada gambar B, dengan rumus:

m=i  m

(2)

Gambar B Momen kelembaman (momen Inersia) sebuah benda terhadap suatu poros yang tertentu adalah jumlah hasil kali dari tiap-tiap unsur m dan panbgkat dua jarak denagn rumus:

I = i ri2  m

(3)

Dalam bentu analitik dapat ditulis:

I =  r2 dm

(4)

Dimana : r = jarak elemen massa dm ke poros.

a) Untuk keping logam yang berbentuk persegi panjang dengan sisi-sisi a, b, c dan massanya m. 1) Momen Inersia terhadap poros melelui titik berat dan sejajar dengan sisi a:


4

m(b 2  c 2 ) Ia  12 2) Poros melalui titik berat dan sejajar dengan sisi b:

m(a 2  c 2 ) Ib  12 3) Poros melalui titik berat dan sejajar dengan sisi a:

m(a 2  b 2 ) Ic  12 b) Untuk keping berbentuk silinder dengan massa m, jari-jari R dan tebal d. 1) Momen Inersia terhadap poros melalui titik berat dan sejajar poros silinder :

mR2 Id  2

(8)

2) Poros melelui titik berat dan sejajar diameter keping:

d 2 R2 Ir  m  12 4

(9)

c) Jika sebuah benda digantung pada kawat atau tali torsi, maka waktu getar ayunan torsi benda tersebut:

T  2

Ii M

(10)

Dengan :

I = Ikawat + Ibeban M : momen yang diperlukan untuk memutarkawat itu sebesar sudut 1radial.


5

Apabila dua buah benda (dengan momen inersia I1 dan I2) digantung berturutturut pada sebuah kawat penggantung Ik maka :

T1  2

I k  I1 M

T2  2

Ik  I2 M

(11)

(12)

C. Alat-alat yang Digunakan 1) Keping dari logam berbentu bulat, persegi panjang dan bujur sangkar. 2) Statif dengan tali kawat. 3) Jangka sorong. 4) Busur derajat 5) Stopwatch. 6) Neraca Teknis.

D. Prosedur Percobaan 1) Ukurlah panjang,lebar dan tebal masing-masing tiga kali keping persegi panjang dan bujur sangkar. 2) Ukur diamater dam tebal silinder masing-masing tiga kali. 3) Timbanglah masa tiap-tiap keping dengan neraca teknis sebanyak tiga kali. 4) Gantung keping persegi panjang sehingga panjangnya sejajar dengan tali torsi. 5) Berilah perputaran sudut kira-kira 30 derajat dan lepaskan. Ukurlah T1 sebanyak 3 kali. 6) Kemudian gantunglah keping itu sehingga lebarnya sejajar dengan tali torsi. Ukurlah T2 seperti pada no. 5


6

7) Kemudian gantung pula keping itu sehingga tebalnya sejajar dengan tali torsi. Ukurlah T3 seperti pada no. 5 8) Gantunglah silinder dengan poros sejajar tali torsi. Ukurlah T4 seperti pada no. 5 9) Kemudian gantung pula silinder dengan jari-jari sejajar dengan tali torsi. Ukurlah T5 seperti pada no. 5 10) Lakukan pula untuk keping bujur sangkar untuk sejajar panjang dan tebal.

Hal – hal yang perlu diperhatikan : 1) Perhatikan pemakaian mikrometer sekrup dan jangka sorong. 2) Pada percobaan ini tali penggantung harus tetap (tidak berubah panjang dan bentuknya).

E. Pertanyaan dan Tugas 1) Hitunglah Ia , Ib , Ic dengan cara A. 2) Hitunglah Id dan IR dengan cara B. 3) Hitung M dan Ik dengan menggunakan T1 dan T2 (Ia dan Ib diambil dari pertanyaan No.1) 4) Hitunglah Ib ,Id dan IR dengan cara C.(Ik dan M diambil dari pertanyaan No.3) 5) Dapatkah Ik diabaikan ditinjau dari keseksamaan percobaan ini. 6) Bandingkan Ib , Id dan IR dari pertanyaan No.1 dan 2 dengan pertanyaan No.4 Manakah yang lebih baik Jelaskan Hitung persen kesalahannya


7

A. Tujuan Percobaan Menentukan nilai konstanta pegas.

B. Alat-alat yang diperlukan 1. Pegas 2. Statip penggantung 3. Bejana pemberat beban 4. Beban pemberat 5. Mistar 6. Stopwatch 7. Neraca teknis 8. Anak timbangan

C. Teori Dasar 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). Selama batas elastisitasnya belum terlampaui maka pepanjangan pegas sebanding dengan gaya yang digunakan

untuk memperpanjangkannnya, yang

menurut Hukum Hooke sebagai berikut :

F  k  x


(1)

8

Dimana : k = konstanta gaya pegas.

Gambar Pembebanan pegas Disamping cara pembebanan konstanta pegas k dapat dicari dengan cara getaran, benda yang mempunyai berat W digantung pada pegas mengalami osilasi maka periode getarannya adalah :

T  2

m k

Gambar Osilasi Pegas D. Prosedur Percobaan  Metode Pembebanan 1. Timbang bejana pemberat beban selama tiga kali. 2. Letakkan pegas pada statip. 3. Ukur panjang pegas tanpa pemberat. 4. Ukur panjang pegas setelah diberi pemberat. 5. Ulangi prosedur diatas sebanyak tiga.


(2)

9

 Metode osilasi 1. Timbang bejana pemberat beserta dua buah keping yang berbeda selama tiga kali. 2. Letakan bejana pemberat beserta kepingnya pada pegas yang tergantung pada statip. 3. Tarik pemberat kebawah kemudian lepaskan supaya pegas dapat berosilasi. 4. Catat besarnya perioda yang terjadi selama n detik. 5. Ulangi cara kerja untuk keping pemberat yang berbeda. 6. Lakukan masing-masing prosedur sebanyak tiga kali.

E. Pertanyaan dan Tugas 1. Hitunglah besar gaya tarik dari percobaan dengan metode pembebanan (dengan g = 9.78 m/s2)! 2. Buatlah grafik gaya tarik F terhadap pertambahan panjang pegas ∆X! 3. Bagaimana kesimpulan Anda tentang grafik F terhadap ∆X yang telah Anda peroleh tersebut! Kemudian hitung nilai k 4. Buktikan rumus (2)! 5. Buatlah grafik hubungan antara kuadrat periode T2 dari osilasi pegas terhadap massa bebannya m ! 6. Hitung nilai k dari grafik tersebut! 7. Hitung nilai k dari kedua metode percobaan yang dilakukan? 8. Bagaimana kesimpulan anda tentang nilai k dari kedua metode yang dilakukan? 9. Cara manakah yang lebih baik untuk menetukan nilai k? 10. Bila percepatan gravitasi tidak diketahui bagaimana anda mendapatkan nilai g dari percobaan diatas?


10

A. Tujuan Percobaan 1) Mengenal besaran fisis momen inersia. 2) Mengenal Hk. Newton melalui sistem katrol (Pesawat Atwood) 3) Mengamati gerak dipercepat dan gerak dengan kecepatan tetap pada Pesawat Atwood. 4) Memeriksa apakah Hukum Newton barlaku baik terhadap sistem katrol ini. 5) Menghitung harga momen inersia katrol, bila kecepatan gravitasi diketahui. 6) Menghitung percepatan disuatu tempat bila momen inersia katrol diketahui.

B. Teori Dasar

1. Hukum Newton I Jika suatu sistem (benda) tidak mendapat gaya dari luar, maka sistem itu akan tetap dalam keadaannya.

2. Hukum Newton II Ditulis secara matematis :

F  ma Dimana

F : Gaya yang bekerja pada sistem (N) m : Massa benda (Kg) a : Percepatan yang dialami benda (m/det2)


(1)

11

3. Kesimpulan dari persamaan diatas a) Arah percepatan benda sama dengan arah gaya yang bekerja pada benda tersebut. b) Besarnya percepatan sebanding dengan gayanya. Jadi bila gayanya konstan, maka percepatan yang timbul juga akan konstan. c) Bila pada benda bekerja gaya, maka benda akan mengalami percepatan, sebaliknya bila kenyataan dari pengamatan benda mengalami percepatan maka tentu akan ada gaya yang menyebabkannya.

4. Persamaan gerak untuk percepatan yang tetap

Vt  V0  a  t

(2)

X t  X 0  V0 t  1 2 at 2

(3)

V 2  V02  2a X t  X 0 

(4)

5. Benda yang bergerak melingkar melalui poros Jika sebuah benda dapat bergerak melingkar melalui porosnya, maka pada gerak melingkar ini akan berlaku persamaan gerak yang ekivalen dengan persamaan gerak linear. Dalam hal ini ada besaran fisis momen inersia (momen kelembaman) I yang ekivalen dengan besaran fisis massa (m) pada gerak linear. Momen inersia (I) suatu benda pada poros tertentu harganya sebanding dengan massa benda terhadap porosnya.

I ~ m I ~ r2 Dimana harga tersebut adalah harga yang tetap.


12

6. Sebuah katrol dengan beban Untuk sebuah katrol dengan beban-beban seperti pada gambar dibawah, maka berlaku persamaan seperti berikut, Bila dianggap M1 = M2 = M

a

mg 2M  m 

I

r2

(5)

Pada saat M1 berada diklem S maka gerak dipercepat dengan persamaan (5). Pada saat melalui lubang A, benda m akan tertinggal dan M2 lolos melalui lubang A dan menuju titik B dengan kecepatan konstan. Karena M1 = M2, maka M2 + m berada dititik C, jika M1 dilepas dari klem maka M2 + m akan turun dari titik C ke B melewati titik A dengan gerak dipercepat.

Hal yang perlu diperhatikan : 1) Sebelum melakukan percobaan, apakah batang R sudah berdiri vertikal. 2) Jaga agar seluruh alat jangan bergoyang pada waktu menekan klem S. 3) Jangan mengubah kedudukan katrol. Untuk katrol yang padat r = 6,2 ± 0,1 cm Untuk katrol yang berlubang r = 6,19 ± 0,02 cm 4) Perhatikan betul-betul cara mengukur jarak XCA dan XAB, karena benda m akan terlepas pada waktu ujung atas M2 melewati A. Sedangkan M2 berhenti pada saat ujung bawahnya mengenai titik B.


13

5) Pada saat mengukur t1 (gerak dari C ke A) harus dimulai pada saat klem ditekan.

C. Alat-alat yang digunakan 1) Tiang berskala R (dibagian atas terdapat katrol) 2) Katrol P (dengan menganggap bahwa tidak ada gesekan dengan porosnya) 3) Tali penggantung 4) Massa berbentuk silinder M1 dan M2 yang diikat pada tali 5) Beban masa m1 dan m2 yang berbeda massanya 6) Stopwatch 7) Neraca Teknis 8) Pada tiang berskala terdapat genggaman G dengan pegas S, penahan masa B serta penahan masa yang berlubang A.

D. Prosedur Percobaan 1) Pasang tali pada katrol dengan benar, gantungkan masa M1 dan M2 kemudian selidiki apakah benar hanya dengan M1 dan M2 tidak ada gerak dipercepatnya. 2) Pasang G, A dan B dimana cara kerja pesawat atwood sebagai berikut : a) Pasang M1 pada pegangan G dengan klem S b) Tambahkan beban m pada M2 c) Tekan S, dimana M1 akan terlepas dan naik, sedangkan M2 + m akan turun d) Sampai di A, masa m akan menyangkut sedangkan M2 terus lolos melewati lubang dan bergerak dengan kecepatan tetap sampai di B 3) Catatlah kedudukan C dan B pada skala R 4) Amati dan catatlah besarnya t1 yakni waktu yang diperlukan oleh M2 + m1 dari titik C ke A.


14

5) Amati dan catatlah besarnya t2 yakni waktu yang diperlukan oleh M2 dari titik A ke B, dimana jarak CA tetap seperti point 4. Bila mungkin, lakukan pengamatan t1 dan t2 bersama-sama. 6) Ulangi pengamatan t1 dan t2 (jumlah ditentukan asisten). 7) Gantilah m1 dengan m2, dan lakukan pengamatan seperti pada poin 4, 5 dan 6. 8) Ulangi percobaan poin 3, 4, 5, 6 dan 7 dengan merubah jarak AB beberapa kali sedangkan jarak CA tetap. 9) Ulangi percobaan poin 3, 4, 5, 6 dan 7 dengan merubah jarak CA beberapa kali sedangkan jarak AB tetap. 10) Timbang M1, M2, m1 dan m2 sebanyak tiga kali.

E. Pertanyaan dan Tugas 1) Apakah pada percobaan No. 1 benar-benar Hukum Newton I berlaku? Kalau tidak apakah sebabnya? Berikan penjelasan! 2) Dari percobaan No. 1 dan 2, apakah syarat-syarat tidak ada gesekan pada poros katrol dan massa tali diabaikan betul-betul dapat dipenuhi? Jelaskan! 3) Dari hasil percobaan No. 8, buatlah grafik I antara XAB (=AB) dan t2. Buatlah pula Grafik II antara Va (=XAB/t2) dan t2! 4) Jika pada percobaan No. 8 XCA tetap, maka apa yang diharapkan pada grafik I! Bagaimana dengan grafik II! Bagaimana kebenaran Hukum Newton I tentang hal tersebut? Berikan penjelasan! 5) Buatlah grafik III antara XCA (=CA) dan t12 dari percobaan No. 9, Buatlah grafik IV antara XCA dan t1/t2 dari percobaan No. 9 (dengan XAB tetap) 6) Buatlah pembahasan tentang grafik III dan IV a. Bagaimana seharusnya serta bagaimana hasil-hasilnya? b. Bagaimana dengan Hukum Newton II? c. Apa saja sumber kesalahannya?


15

7) Dari grafik I yang diperoleh, hitunglah VA kemudian hitung a! Dari grafik III hitunglah harga a! Bandingkan kedua harga ini, mana yang lebih teliti dan berikan penjelasannya! 8) Dari hasil perhitungan harga a pada pertanyaan No. 7 hitunglah I, masingmasing untuk m1 dan m2 (gravitasi = 9,78 m/det2) 9) Berikan ulasan tentang harga a dibandingkan dengan harga m! 10) Jika harga I diketahui, dapatkah percobaan ini dipergunakan untuk mengukur harga gravitasi! Mengapa? Jelaskan!


16

A. Tujuan Percobaan Menentukan nilai panas jenis tembaga dan gelas dengan pertolongan kalorimeter tembaga.

B. Teori Dasar Menurut Azas Black, bila dua buah benda berlainan temperaturnya

bersentuhan satu sama lain, maka benda yang temperaturnya lebih tinggi akan memberikan kalor pada benda yang temperaturnya lebih rerndah, sehingga akan tercapai keseimbangan temperatur kedua benda tersebut. Jika kalorimeter terbuat dari tembaga diisi oleh air, dimana temperatur mula-mula adalah t1, kemudian kedalam kalorimeter itu dimasukkan kepingkeping tembaga yang temperaturnya t2, dan bila temperatur akhirnya adalah t3, maka panas jenis tembaga dicari dengan persamaan berikut:

C1 

(m1c1  m2 c2  k )(t 3  t1 ) m3 (t 2  t 3 )  m4 (t 3  t1 )

(1)

Dengan diketahui panas jenis tembaga, maka panas jenis gelas dapat dicari dengan persamaan berikut:

Cg 

(m1c1  m2 c2  m4 c1  k )(t 3  t1 ) m5 (t 2  t 3 )

Dimana : m1 = masa air dalam kalorimeter (gr) M2 = masa pengaduk terbuat dari besi (gr) M3 = masa keping-keping tembaga (gr)


(2)

17

M4 = masa kalorimeter kosong (gr) M5 = masa keping-keping gelas (gr) C1 = panas jenis air (cal groC) C2 = panas jenis pengaduk = 0,107 cal/groC Ct = panas jenis tembaga (cal/groC) Cg = panas jenis gelas ( cal/groC) K

= harga air thermometer yang tercelup dalam air. = volume thermometer yang tercelup x panas thermometer.

Panas jenis thermometer

= 0,46 cal/ccoC.

Panas jenis Alumunium

= 0,217 cal/groC

Bila temperatur kalorimeter tidak berbeda jauh dengan temperatur sekelilingnya, maka pengaruh temperatur luar itu dapat dinyatakan dalam rumus Newton.

t = - K ( tc – tr ) T Dimana: t = koreksi kelebihan atau kekurangan temperatur (terhadap tr) (oC) K = konstanta pertukaran panas. tr = temperatur kalorimeter rata-rata (oC) tc = temperatur kalorimeter rata-rata (oC) T = lamanya percobaan (dt)

C. Alat-alat yang Digunakan 1) Kalorimeter dan pengaduknya 2) Dua buah thermometer. 3) Keping tembaga dan gelas. 4) Gelas pengukur. 5) Neraca teknis 6) Anak timbangan.


(3)

18

7) Stopwatch. 8) Pemanas tembaga dan gelas. 9) Kompor listrik. D. Prosedur Percobaan 1) Timbang kalorimeter kosong dan juga pengaduknya 2) Isi ¾ bagian kalorimeter dengan air, lalu timbang. 3) Timbang keping-keping tembaga dan gelas. 4) Tentukan volume dari thermometer yang tercelup dalam air (kalorimeter) dengan menggunakan sebuah gelas ukur. 5) Catat suhu ruang dan suhu air mula-mula didalam kalorimeter. 6) Panaskan keping-keping tembaga dengan memasukkan keping tembaga ke dalam tabung pemanas. Tunggu sampai uap air keluar cukup lama sehingga temperatur tembaga sama dengan temperatur uap air. Catat temperatur uap air. 7) Masukan keping tembaga ke dalam kalorimeter, kemudian aduk dan catat kenaikan temperatur air setiap 15 detik, sampai temperatur maksimum. 8) Setelah temperatur air maksimum, catat penurunan temperaturnya setiap 30 detik selama 5 menit. Percobaan ini digunakan untuk menentukan konstanta pertukaran kalor antara kalorimeter dengan udara sekelilingnya. 9) Ulangi percobaan di atas untuk menentukan panas jenis gelas dengan catatan bahwa kalorimeter cukup diisi air ½ bagian saja.

E. Pertanyaan Dan Tugas 1) Buktikan rumus (1)! 2) Berdasarkan pengamatan tiap 30 detik selama 5 menit sesudah suhu maksimum, hitunglah konstanta pertukaran kalor dari kalorimeter yang


19

dipakai (baik pada percobaan dengan keping tembaga maupun dengan keping gelas)! 3) Dari hasil pertanyaan no. 2, hitunglah koreksi temperatur (t) pada percobaan dimana temperatur air naik sampai temperatur maksimum! 4) Dengan menambahkan koreksi temperatur (t) pada temperatur akhir, hitunglah panas jenis tembaga dengan rumus (1)! 5) Dengan menambahkan koreksi temperatur (t) pada temperatur akhir, hitunglah panas jenis gelas dengan rumus (2)! 6) Berapa persen besar perbedaan harga panas jenis yang anda peroleh dari hasil percobaan dengan semestinya! (Panas jenis tembaga = 0,095 dan panas jenis gelas = 0,199). 7) Faktor-faktor apa saja yang menyebabkan adanya selisih harga tersebut di atas. Jelaskan! 8) Sebutkan jenis-jenis kalorimeter?Jelaskan prinsip kerja dari kalorimeter pada percobaan ini! 9) Sebuah ruang (AC) memiliki kaca jendela yang luasnya 2m x 1.5m dan tebelnya 3.2mm,jika suhu pada permukaan dalam kaca 25 oC dan suhu pada permukaan luar kaca 30 oC ,berapa laju konduksi kalor yang masuk kedalam ruang tersebut! 10) Sebutkan dasar pembuatan termometer sehingga dapat digunakan untuk mengukur suhu suatu benda!


20

A. Tujuan Percobaan Menentukan modulus Elastisitas (E) dari berbagai zat padat dengan cara pelenturan. Dalam percobaan ini zat padatnya adalah besi dan alumunium.

B. Teori Dasar Bila Batang Balok kita galang pada kedua ujungnya dan kita berikan beban melintang di tengah-tengah batang balok tersebut , maka batang balok itu akan melentur (gambar 1). Besarnya lenturan tergantung dari besarnya beban, modulus elastisitas kayu, jarak kedua tumpuan dan sikap peletakan batang balok tersebut.

Gambar 1 Keterangan gambar : l

= jarak kedua tumpuan ( cm )

B = beban ( kg ) H = lenturan batang ( cm )


21

Besarnya lenturan batang dapat ditentukan dengan rumus :

- Peletakan 1

- Peletakan II Gambar 2

Rumus untuk peletakan I :

h

Bl  3

4Ebt  3

Dimana : b = lebar batang (cm) t

= tebal batang (cm)

E = modulus elastisitas (kg/cm2)

C. Alat – Alat Yang Digunakan 1) Jangka Sorong 2) Mistar 3) Spherometer 4) Beban 5) Satu buah batang besi 6) Tumpuan 7) Lampu indikator 8) Ampelas


22

D. Jalannya Percobaan 1) Ukur lebar (b) dan tebal (t) dari batang-batang logam tersebut dengan memakai jangka sorong dan mikrometer sekrup sebanyak lima kali pada tempat yang berlainan. 2) Letakkan spherometer sekrup pada pegangan yang telah disediakan dan diatur sehingga spherometer benar-benar dalam keadaan tegak. 3) Pasanglah kedua klem penumpu pada sisi meja sehingga spherometer terletak di tengah-tengah kedua tumpuan tadi. Jarak kedua tumpuan diambil sebesar 90 cm. 4) Letakkan batang tersebut di atas tumpuan dengan sikap peletakkan 1 dan 2. Gantung kaitan dan beban pada tengah-tengah batang. 5) Pasang lampu indikator dengan memasang jepitan dari indikator pada spherometer dan kaitan k. 6) Putarlah spherometer sekrup sehingga batang spherometer menyentuh pelat datar pada kaitan. Ini ditunjukkan dengan nyala lampu indikator. Catat kedudukan spherometer sekrup pada keadaan ini. 7) Lakukan seperti diatas untuk beban: 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5 dan 3,0 kg, baik pada penambahan maupun pada pengurangan beban. 8) Lakukan point No. 5 sampai dengan No. 7 untuk batang logam yang lain.

Hal-hal yang harus diperhatikan: 1) Spherometer sekrup harus benar-benar dalam keadaan diam dan tegak. 2) Pada setiap kali penambahan atau pengurangan beban, pencatatan skala dilakukan setelah stabil.


23

E. Pertanyaan dan Tugas 1) Buktikan rumus (1). 2) Perlukah kita mengukur panjang batang? Jelaskan! 3) Dengan mengambil nilai rata-rata dalam percobaan penambahan dan pengurangan beban, buatlah grafik h vs B untuk sikap peletakkan 1 dan 2 baik untuk logam besi maupun logam alumunium. 4) Catatan: Grafik dibuat dalam kertas milimeter blok dimana h sebagai ordinat dan B sebagai absis. 5) Skala h : 1 mm = 1 cm 6) Skala B : 0,5 kg = 1 cm 7) Dari grafik soal No. 3 dan dengan bantuan rumus, hitunglah modulus elastisitas logam besi dan alumunium, baik pada sikap peletakkan 1 dan 2 (perhatikan perbandingan skala antara h dan B adalah 1:5). 8) Dengan beban logam yang sama, apakah sikap peletakan batang logam mempengaruhi besarnya modulus elastisitas?


24

A.Tujuan Percobaan Menentukan percepatan grafitasi bumi dengan mempergunakan bandul fisis.

B. Teori Dasar 1. Jika sebuah benda kecil dan berat kita gantungkan pada sebuah tali penggantung (ringan dan tidak mulur) dan berayun dengan sudut simpangan kecil maka susunan ini disebut bandul matematis.

Periode dari bandul

matematis dapat ditentukan dengan rumus :

l T  2   g Dimana :

T = periode ayunan (detik) L = panjang tali (cm) g = percepatan gravitasi bumi (cm/dt2)

gambar 1. bandul matematis 2.Sebuah benda sembarang yang digantungkan pada proses horizontal dan berayun tanpa geseran dengan sudut simpangan kecil merupakan suatu bandul


25

fisis (lihat pada gambar 2). Periode dari bandul fisis dapat ditentukan dengan rumus sebagai berikut :

(k 2  a 2 ) T  2 ag Dimana : T = perioda ayunan (detik) k = radius girasi terhadap pusat massa (cm) a = jarak titik gantung terhadap pusat massa (cm) g = percepatan gravitasi bumi (cm/dt2)

Keterangan gambar : M

: Pusat massa

A1, A2

: Titik gantung



: Sudut simpangan

a1 = a2 gambar 2. bandul fisis 3. Dengan mengambil titik A1 sebagai titik gantung yang periode ayunannya T1 dan titik gantung A2 (pada bagian yang bersebrangan dengan titik A1) yang perioda ayunannya = T2, maka didapat hubungan:

2

(T  T2 ) (T1  T2 )  1  g 8( a1  a2 ) 8( a1  a2 ) 2

2

2

2

Dimana: a1  a2 ( titik a1 dan a2 disebut sepasang titik ).

C. Alat-alat Yang Digunakan 1) Tumpuan. 2) Batang homogen + beban 3) Stopwatch. 4) Mistar pengukur.


26

D. Jalannya Percobaan 1) Pilih suatu titik gantung A1 (pada salah satu lubang batang besi) dan ukur a1 yaitu jarak dari titik A1 ke pusat massa M. 2) Dengan A1 sebagai titik gantung : a) Catat waktu yang diperlukan untuk 50 ayunan. b) Hitung jumlah ayunan yang terjadi selama 300 detik Lakukan percobaan 2a dan 2b sebanyak 3 kali. 3) Pilih titik gantung A2 (A2 merupakan titik yang bersebrangan dengan A1, ukur jarak titik A2 terhadap pusat massa M = a2). Catatan a1  a 2 . 4) Dengan titik A2 sebagai titik gantung,ulangi percobaan No. 2. 5) Lakukan percobaan No. 1 s/d 4 untuk B1 dan B2 (b1  b2).

Hal-hal yang perlu diperhatikan : 1) Simpangan sudut ayun jangan terlalu besar. 2) Ayunan harus stabil (jangan oleng). 3) Perhatikan perhitungan satu periode.

E. Pertanyaan dan Tugas 1) Hitung percepatan gravitasi pada percobaan ini untuk titik gantung A dan B. 2) Hitung berapa persen kesalahan perhitungan percepatan gravitasi dari No.1 yang dibandingkan dengan percepatan gravitasi di Cilegon (978 cm/dt2). 3) Faktor-faktor apa saja yang menyebabkan terjadinya kesalahan tersebut. 4) Menurut Anda, adakah cara lain untuk memperoleh harga percepatan gravitasi bumi? Jelaskan! 5) Bagaimana hubungan percepatan gravitasi bumi pada suatu titik di atas permukaan bumi terhadap percepatan gravitasi bumi pada permukaan bumi


27

dalam R dan h? Di mana R = jari – jari bumi dan h = ketinggian suatu titik di atas permukan bumi. 6) Dengan menggunakan persamaan yang Anda peroleh pada soal no. 2, hitunglah percepatan gravitasi pada ketinggian 10 km, 100 km dan 1000 km di atas permukaan bumi disesuaikan dengan data yang Anda peroleh pada percobaan ini umtuk tiap – tiap titik! 7) Jika beban diletakkan tidak tepat di tengah batang homogen, hal – hal apa saja yang perlu ditinjau/diperhatikan? 8) Sebutkan kesimpulan yang dapat Anda peroleh dari percobaan ini!


28

A. Teori dasar dan Tujuan Gaya yang digunakan oleh pegas untuk massa m dapat ditulis F= - k x di mana X menunjukkan jarak dari obyek dalam hubungan dengan keseimbangan nya memposisikan dan k merupakan ketetapan pegas. Sensor gaya mengukur gaya yang digunakan oleh pegas yaitu. Fc= - F. Pertambahan panjang dari pegas akan diperlihatkan sacara manual. B.

Tujuan percobaan Untuk mempelajari hubungan antara pertambahan panjang dari pegas dan pemulihan gaya yang digunakan dengan alat tersebut.

C.

Alat – 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

alat Yang Digunakan VTT Console Force Sensore Vertical Elastic Pendulum Support and Lock – grip pliers Box of masses Ruler Generis Software 5++

Ruler

D. Pengaturan yang diperlukan sebelum percobaan Yang harus dilakukan : 1. Tampilkan Generis 2. Sensor gaya di set menjadi nol.


29

3. Tempatkan sensor gaya sebagai ordinat. Berilah nama pada jaraknya. -Sensor gaya pada saluran. - Pertambahan panjang dari pegas sebagai absis. 4. Mulai aqcuisition Gantungkan berbagai massa yang telah ditandai dengan pertambahan nilai pada pegas. 5. File yang sesuai dengan grafik ini Y= f ( t) diberi nama Hookeslaw.Lab. Bagaimana cara melakukan itu : 1. Start, Program, Ilmu pengetahuan Studio, Generis 5+ 2. Ikuti petunjuk sensor secara manual. 3. Drag dan letakkan sensor gaya

pada salah satu saluran sebagai

ordinat dan dinamakan gaya F. Satuan : N.Drag dan letakkan keyboard

pada absis. Besar x dalam m. Skala dari 0 sampai

0.15. 4. Klik tombol on Masukkan nilai pertambahan panjang dari pegas secara manual dan klik Ok. 5. Lalu ke file, save as… pilih nama direktori kemudian beri nama Hooke'S Hukum.


30

E.

Hasil analisis F (N) 1,6

1,4

1,2

1,0

0,8

0,6

0,4

0,2

x (mm) 20

40

60

80

100

120

140

Yang harus dilakukan : 1. Perbesar kurva, gunakan skala otomatis 2. Model F(X). 3. Simpan pekerjaan yang telah selesai. Bagaimana cara melakukan itu : 1. Klik icon 2. Klik icon modeling - Garis sebagai contoh : F(X) - Ukuran baru Fm (Bila memungkinkan namanya diganti) - Masukkan contoh F= k.x - Periksa kotak dari parameter yang akan dicari ( tinggalkan parameter yang salah, program akan mengkalkulasi nilai yang sesuai). -

Klik On Cari persamaan dari contoh : Tempatkan pointer mouse pada garis lurus yang diperoleh. Atau klik kanan pada besarnya Fm (sebagai ordinat) dan pilih properties.

3. Klik icon

atau menu file, lalu save


31

F.

G.

Penafsiran hasil - Apa yang merupakan hubungan antara pemulihan gaya yang oleh pegas dan pertambahan panjangnya? - Catat persamaan yang diperoleh. - Berapa nilai ketetapan pegas?

digunakan

Menyusun laporan Yang harus dilakukan : 1. Klik report yang telah ditandai 2. Tulis judul 3. Masukkan grafik yang diperoleh. 4. Jawab pertanyaan yang diberikan. 5. Perlihatkan tampilan sebelum di print dan perbaiki report jika diperlukan.

Bagaimana cara melakukan itu : 1. 2. Klik icon

dan cari bujur sangkar

3. Tulis judul Buka kotak dialog dan klik kurfa yang telah dimasukkan. Cari bujur sangkar yang berisi kurva 4. Klik icon

dan cari bujur untuk dijawab.

5. Klik icon " Hukum Hooke – Lembar koreksi F, Fm (N) 1,6

1,4

1,2

1,0

0,8

0,6

0,4

0,2

x (mm) 20

40

60

80

100

120


140

Hubungan antara pemulihan gaya yang digunakan oleh pegas dan pertambahan panjangnya: F= - k x. Gaya yang digunakan adalah sebanding dengan pertambahan panjang dari pegas. Sensor gaya mengukur gaya tersebut Fc=- F= k x Diperoleh persamaan : Fm = 10.2. x. Nilai ketetapan pegas k= 10.2 N/m.

32

A.Landasan Teori dan Tujuan Ketika sebuah pegas yang belim diberi beban emiliki panjang l0, bila kita gantungkan sebuah beban dengan massa m pada pegas yang disusun secara vertikal, maka panjang pegas itu menjadi l . Maka pegas itu akan mengalami perpanjangan sepanjang x = l – lo . Maka akan didapat gaya(F) oleh pegas yang diberi massa m yang bisa pituliskan dengan persamaan F = -k. x dimana x adalah perpanjangan pegas dan k adalah konsatanta dari pegas itu sendiri. Dimana gaya itu sendiri berbanding lurus dengan perpanjangan x. B. Alat – Alat Yang digunakan 1 VTT Interface 2 VTT Force Sensore 3 Vertical Elastic Pendulum 4 Box of masses 5 Ruler 6 Support 7 Generis 5++ C. Prosedur Percobaan ( Menentukan periode osilasi) Ketika sistem berosilasi, gaya yang ditimbulkan oleh pegas sebanding dengan perpanjangannya dan perubahan waktu. Setiap gaya F yang terukur akan ditampilkan, sesuai dengan perubahan perpanjangan x dan massa : F = - F’ = k x , dengan k sebagai tetapan pegas D.Pemasangan Alat


33

E. Pengaturan Yang Dibutuhkan Sebelum Percobaan Pekerjaan yang dilakukan 1. Tampilkan generis 2. atur sensor gaya pada posisi nol 3. Menentukan periode osilasi. Tempatkan sensor gaya pada sumbu x, dan timer pada sumbu y. 4. Memulai osilasi untuk menyimpan gaya dalam fungsi waktu dan acquisition 5. Simpan hasil pekerjaan 6. Tunjukkan acquisition yang lain untuk massa selanjutnya. Bagaimana melakukannya 1. Klik start, programs, science studio, Generis 5+ 2. Drag sensor gaya namakan F 3. Drag timer

pada salah satu channel sebagai ordinat dan sebagai absis. Namakan t. Tentukan durasi 5 detik

4. Klik 5. Klik icon 6. Klik

atau menu file, lalu simpan

, dan pilih add a new acquisition.

F. Hasil Yang Diperoleh F, F1 (N) 0,5

0,4

0,3

0,2

0,1 t (s) -0,0

0,5

1,0

1,5

-0,1

-0,2

-0,3

-0,4

-0,5


2,0

2,5

3,0

3,5

34

G. Analisa Hasil Pekerjaan yang dilakukan 1. Perbesar kurva : gunakan skala otomatis 2. Untuk 2 kurva yang diperoleh, tentukan periode osilasi T Bagaimana melakukannya 1. Klik icon

, kilk kanan pada grafik dan pilih Pointer

H. Interpretasi Hasil Untuk 2 kurva yang diperoleh, catat periode osilasi T. Periode untuk F sama halnya dengan osilasi. Benarkah pernyataan ini. m k Texp T0

Bandingkan dengan nilai-nilai teoritis To = 2  m dengan menggunakan tabel k I. Merancang Laporan Pekerjaan yang dilakukan 1. Klik report 2. Tulis judul 3. Masukkan grafik yang diperoleh 4. Jawab pertanyaan yang diberikan 5. Tampilkan preview sebelum di print dan perbaiki report jika perlu Bagaimana melakukannya 1. Klik 2. Klik icon 3. Tulis judul

, dan buat sembarang kotak

4. Buka dialog box Buat kotak yang berisi kurva 5. Klik ikon

, klik kurva yang telah dimasukkan.

, dan buat kotak untuk jawaban

6. Klik ikon Untuk dua kurva yang dihasilkan, catat periode dari osilasi T m = 0.1 kg T = 0.63 s m = 0.15 kg T = 0.76 s


35

Periode untuk F adalah sama seperti pada Osilasi, periode intuk F sebanding

F = -k.x Tabel hasil perbandingan dengan teori To = 2  dengan perpanjangannya karena

m 0.1 kg 0.15 kg

k 10.2 N/m 10.2 N/m

Texp 0.63s 0.76s

m k T0 0.63s 0.76s

Nilai yang diperoleh dari experimen pada kenyataannya serupa dengan berdasarkan teori.


36


1. Menentukan momen kelembaman benda dengan mengukur massa serta. 2. Menghitung momen kelembaman dengan mencari waktu getar ayunan torsi

Recommend Documents