Penuntun Praktikum Fisika Dasar : Perc.3
GERAK OSILASI I. Tujuan Umum Percobaan Mahasiswa akan dapat memahami dinamika sistem yang bersifat bolak-balik khususnya sistem yang bergetar secara selaras.
II Tujuan Khusus Percobaan 1. Mengungkapkan Hukum Hooke 2. Menentukan tetapan pegas dengan menggunakan Hukum Hooke 3. Menentukan percepatan gravitasi dengan mengukur perpanjangan pegas yang dibebani 4. Menentukan percepatan gravitasi dengan bandul sederhana
III. Teori Ringkas A. Gerak Harmonik Sedehana Getaran yang terjadi dipengaruhi gaya yang arahnya menuju satu titik dan besarnya seimbang dengan
simpangannya.
Suatu
benda
yang
digantungkan pada sebuah pegas dan disusun seperti bandul matematis. Benda tersebut akan bergerak dari simpangan P kemudian bergerak ke Q melalui O (titik setimbang) dan kembali lagi ke P. Jika beban dilepas, maka beban akan bergerak bolak balik di sekitar titik kesetimbangan O.
Gambar. 1
1. Hal serupa dengan pegas dalam bidang datar seperti pada gambar (2) di bawah ini. Setiap sistem yang bergetar dengan harmonik sederhana akan memenuhi Hukum Hooke, yaitu : 26
Penuntun Praktikum Fisika Dasar : Perc.3
F kx
(1)
dengan F adalah gaya luar yang akan menimbulkan perubahan x dan k adalah konstanta pegas. Tanda negatif menyatakan bahwa aksi gaya F senantiasa berlawanan dengan reaksi pegas kx.
Gambar 2
Bila beban di tarik dan dilepaskan, maka pegas akan melakukan gerak osilasi (bolak-balik) dengan perioda getaran sebesar :
T 2
m k
(2)
Persamaan gerak pegas dapat diperoleh dengan memasukkan hukum Hooke ke dalam hukum Newton kedua, yakni: d 2x o2 x 0 2 dt
dengan o
(3)
k adalah frekuensi sudut. m
Bandul Sederhana Bandul sederhana adalah benda ideal yang terdiri dari sebuah titik massa yang digantungkan pada tali ringan yang massanya dapat diabaikan. Jika bandul ditarik ke samping dari posisi setimbang dan dilepas, maka bandul akan berayun dalam bidang vertikal karena pengaruh gravitasi. Geraknya merupakan gerak osilasi dan periodik.
27
Penuntun Praktikum Fisika Dasar : Perc.3
Periode gerak osilasi dari bandul sederhana ini dapat dituliskan dalam bentuk matematika sebagai : T 2
g l
…(4)
Jika gaya-gaya bekerja pada m diuraikan di atas komponen radial tangensial, maka resultan gaya radial bertindak sebagai gaya yang dubutuhkan beban agar tetap bergerak melingkar. Dan resultan gaya tangensial bertindak sebagai pemulih yang bekerja pada m untuk mengembalikan ke titik setimbang.
Gambar 2 IV. Alat dan Bahan 1. Stopwatch
5. Statif
2. Meteran
6. Tempat meletakkan beban
3. Pegas spiral
7. Beban tambahan
4. Bandul sederhana
8. Kertas grafik (sediakan dari rumah)
V. Tugas Pendahuluan 5. Tuliskan bunyi Hukum Hooke! 6. Apa yang dimaksud dengan tetapan pegas dan apa satuanya dala SI? 7. Definisikan periode sistem (T) dan frekuensi getaran (f)! 8. Tuliskan hubungan antara T dengan f! 9. Jelaskan apa yang dimaksud satu ayunan (perhatikan gb. 2)!
VI. Prosedur Percobaan A. Pegas 1. Ukurlah panjang mula-mula pegas sebelum diberi beban 2. Gantungkanlah pegas pada statif, kemudian berikan beban di bawahnya sesuai instruksi asisten 3. Ukur panjang pegas sekarang, kemudian kurangkan dengan panjang pegas mula-mula dan catat hasilnya 4. Tariklah beban sedikit ke bawah dan lepaskan agar bergerak periodik. Catatlah waktu yang dibutuhakn untuk 15 getaran (sesuai petunjuk asisten)
28
Penuntun Praktikum Fisika Dasar : Perc.3
5. Ulangi poin (2) sampai (4) dengan menambahkan kepingan
B. Bandul sederhana 1. Aturlah peralatan seperti pada gambar 2. Ukur panjang tali yang digunakan sebagaimana diinstruksikan asisten 3. Berikan simpangan pada bandul (beban) ≤ 15o kemudian lepas agar bergerak periodik. Catatlah waktu yang dibutuhkan untuk 15 osilasi (getaran)
VII. Pertanyaan 1. Bagaimana dengan periode T, apakah dipengaruhi oleh: (a) amplitudo, (b) massa beban. 2. Buatlah grafik T2 terhadap m. Bagaimana bentuk grafiknya ? 3. Tentukan konstanta gaya pegas dari grafik yang anda buat tersebut. 4. Coba anda lakukan analisa terhadap hasil yang anda dapatkan, kemudian bandingkan dengan (hasil) teori yang ada.
DAFTAR PUSTAKA 1. Renreng, H.A.:Asas-asas Ilmu Alam Universitas Jilid I,
BKS-PTN Intim
(Lephas-Unhas), Makassar, 1985. 2. Halliday, D and Resnick, R,: Fisika Jilid I terjemahan oleh P. Silaban, Edisi.ke-3, Erlangga, Jakarta, 1992.
29
Penuntun Praktikum Fisika Dasar : Perc.3
A. Tabel Pengamatan : Pegas dan Bandul
Tabel 1. Amplitudo (cm)
15 x T (sekon)
T (sekon)
Tabel.2 Massa beban (gram)
15 x T (sekon)
T (sekon)
T2
30
