AYUNAN SEDERHANA (GERAK SELARAS) Kata Pengantar

Puji dan syukur kmai panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas terlesaikannya hasil laporan percobaan dalam pelajaran Fisika dalam bentuk makalah penelitian. Tak lupa kami berterimakasih kepada orang tua kami yang mendukung kami dalam pembuatan laporan ini, juga teman-teman maupun pihak-pihak yang secara tidak langsung juga membantu kami dalam menyelesaikan tugas ini. Kami juga mengucapkan terima kasih kepada guru pelajaran Fisika kami; Bapak M. Khalid yang telah memberikan tugas dalam pembelajaran BAB III sehingga kami dapat mengerti pelajaran dalam BAB ini. Hasil laporan yang kami buat ini merupakan hasil percobaan kami terhadap pegas, karet serta tali untuk mengertahui elastisitas dan gerak harmonik pada bandul. Kiranya makalah yang kmai buat dapat berguna bagi generasi berikut yang membaca hasil penelitian ini. Tiada gading yang tak retak begitu pula kami sebagai manusia tidaklah sempurna, maka kritik dan saran dari pembaca pun tetap kami perlukan. Karena kiranya makalah ini belum seluruhnya sempurna.

BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Dalam kehidupan sehari-hari kita tidak terlepas dari ilmu fisika, dimulai dari yang ada dari diri kita sendiri seperti gerak yang kita lakukan setiap saat, energi yang kita pergunakansetiap hari sampai pada sesuatu yang berada diluar diri kita, salah satu contohnya adalah permainan ditaman kanak-kanak, yaitu ayunan. Sebenarnya ayunan ini juga dibahas dalam ilmu fisika, dimana dari ayunan tersebut kita dapat menghitung perioda yaitu selang waktu yang diperlukan beban untuk melakukan suatu getaran lengkap dan juga kita dapat menghitung berapa besar gravitasi bumi di suatu tempat. Pada percobaan ini, ayunan yang dipergunakan adalah ayunan yang dibuat sedemikian rupa dengan bebannya adalah bandul fisis. Pada dasarnya percobaan dengan bandul ini tadak terlepas dari getaran, dimana pengertian getaran itu sendiri adalah gerak bolak balik secara periodia melalui titik kesetimbangan. Getaran dapat bersifat sederhana dan dapat bersifat kompleks. Getaran yang dibahas tentang bandul adalah getaran harmonik sederhana yaitu suatu getaran dimana resultan gaya yang bekerja pada

titik sembarangan selalu mengarah ke titik kesetimbangan dan besar resultan gaya sebanding dengan jarak titik sembarang ketitik kesetimbangan tersebut.

B. Rumusan Masalah Bagaimanakah hubungan antara panjang tali dengan periode?

C. Tujuan Menuliskan hubungan antara panjang tali dengan periode dan menggambarkan grafik hubungan antara panjang tali dengan periode.

BAB II TINJAUAN PUSTAKASetiap gerak yang terjadi secara berulang dalam selang waktu yang sama disebut gerak periodik. Karena gerak ini terjadi secara teratur maka disebut juga sebagai gerak harmonik/harmonis. Apabila suatu partikel melakukan gerak periodik pada lintasan yang sama maka geraknya disebut gerak osilasi/getaran. Bentuk yang sederhana dari gerak periodik adalah benda yang berosilasi pada ujung pegas. Karenanya kita menyebutnya gerak harmonis sederhana. Banyak jenis gerak lain (osilasi dawai, roda keseimbangan arloji, atom dalam molekul, dan sebagainya) yang mirip dengan jenis gerakan ini, sehingga pada kesempatan ini kita akan membahasnya secara mendetail. Dalam kehidupan sehari-hari, gerak bolak balik benda yang bergetar terjadi tidak tepat sama karena pengaruh gaya gesekan. Ketika kita memainkan gitar, senar gitar tersebut akan berhenti bergetar apabila kita menghentikan petikan. Demikian juga bandul yang berhenti berayun jika tidak digerakan secara berulang. Hal ini disebabkan karena adanya gaya gesekan. Gaya gesekan menyebabkan benda-benda tersebut berhenti berosilasi. Jenis getaran seperti ini disebut getaran harmonik teredam. Walaupun kita tidak dapat menghindari gesekan, kita dapat meniadakan efek redaman dengan menambahkan energi ke dalam sistem yang berosilasi untuk mengisi kembali energi yang hilang akibat gesekan, salah satu contohnya adalah pegas dalam arloji yang sering kita pakai. Pada kesempatan ini kita hanya membahas gerak harmonik

sederhana secara mendetail, karena dalam kehidupan sehari-hari terdapat banyak jenis gerak yang menyerupai sistem ini.

Gravitasi adalah mempunyai massa di alam menggunakan Teori

gaya tarik-menarik semesta.

yang

terjadi modern

antara

semua partikel yang gravitasi gravitasi

Fisika

mendeskripsikan namun hukum

Relativitas

Umum dari

Einstein,

universal Newton yang lebih sederhana merupakan hampiran yang cukup akurat dalam kebanyakan kasus. Sebagai contoh, bumi yang memiliki massa yang sangat besar menghasilkan gaya gravitasi yang sangat besar untuk menarik benda-benda di sekitarnya, termasuk makhluk hidup, dan benda-benda yang ada di bumi. Gaya gravitasi ini juga menarik benda-benda yang ada di luar angkasa, seperti bulan, meteor, dan benda angkasa lainnya, termasuk satelit buatan manusia. Beberapa teori yang belum dapat dibuktikan menyebutkan bahwa gaya gravitasi timbul karena adanya partikel gravitron dalam setiap atom.

Hukum gravitasi universal Newton dirumuskan sebagai berikut: Setiap massa menarik massa titik lainnya dengan gaya segaris dengan garis yang menghubungkan kedua titik. Besar gaya tersebut berbanding lurus dengan perkalian kedua massa tersebut dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua massa titik tersebut.

GERAK HARMONIS SEDERHANA Gerak harmonis sederhana yang dapat dijumpai dalam kehidupan sehari-hari adalah getaran benda pada pegas dan getaran benda pada ayunan sederhana. Kita akan mempelajarinya satu persatu. Gerak Harmonis Sederhana pada Ayunan Ketika beban digantungkan pada ayunan dan tidak diberikan gaya maka benda akan diam di titik kesetimbangan 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. Besaran fisika pada Gerak Harmonik Sederhana pada ayunan sederhana Periode (T) Benda yang bergerak harmonis sederhana pada ayunan sederhana memiliki periode alias waktu yang dibutuhkan benda untuk melakukan satu getaran secara lengkap. Benda melakukan

getaran secara lengkap apabila benda mulai bergerak dari titik di mana benda tersebut dilepaskan dan kembali lagi ke titik tersebut. Pada contoh di atas, benda mulai bergerak dari titik A lalu ke titik B, titik C dan kembali lagi ke B dan A. Urutannya adalah A-B-C-B-A. Seandainya benda dilepaskan dari titik C maka urutan gerakannya adalah C-B-A-B-C.

I. GETARAN 1. Pengertian Getaran Getaran adalah gerak bolak-balik atau gerak periodik disekitar titik tertentu secara periodik. Gerak Periodik adalah suatu getaran atau gerakan yang dilakukan benda secara bolak-balik melalui jalan tertentu yang kembali lagi ke tiap kedudukan dan kecepatan setelah selang waktu tertentu. Simpangan adalah jarak antara kedudukan benda yang bergetar pada suatu saat sampai kembali pada kedudukan seimbangnya. Amplitudo adalah simpangan maksimum yang dilakukan pada peristiwa getaran. Perioda adalah waktu yang diperlukan untuk melakukan satu kali getaran penuh. Frekuensi adalah banyaknya getaran penuh yang dapat dilakukan dalam waktu satu detik.

2. Ayunan Sederhana Ayunan sederhana atau disebut bandul melakukan gerakan bolak balik sepanjang busur AB. Waktu yang diperlukan oleh benda untuk bergerak dari titik A ke titik A lagi disebut Satu Perioda. Sedangkan banyaknya getaran atau gerak bolak-balik yang dapat dilakukan dalam waktu satu detik disebut Frekuensi. Frekuensi yang dihasilkan bandul disebut Frekuensi Alamiah. Frekuensi Alamiah adalah frekuensi yang ditimbulkan dari ayunan tanpa adanya pengaruh luar.

Gb. Gaya pd Ayunan Sederhana

Untuk Mengetahui besarnya gaya yang mempengaruhi gerak ayunan dapat digunakan persamaan berikut ini :

Dimana : F : Gaya (N) m : Massa benda (Kg) g : Percepatan gravitasi (ms-2) : Sudut simpangan (o) l : Panjang tali (m) x : Simpangan getar (m) Simpangan getar (A) dapat diketahui besarnya melalui persamaan sebagai berikut :

Dimana : A : Simpangan getar (Amplitudo) (m) : Sudut deviasi (o) l : Panjang tali (m) Sedangkan perioda getaran pada ayunan sederhana dapat diketahui melalui persamaan sebagai berikut :

Dimana : T : Perioda getaran (S) phi : 3,14 ( 22/7) l : Panjang tali (m) g : Percepatan gravitasi (ms-2)

Frekuensi getaran dapat dicari dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :

Dimana : phi : 3,14 (22/7) g : Percepatan gravitasi (ms-2) l : Panjang tali (m) T : Periode getaran (s)

f : Frekuensi getaran (Hz)

3. Pegas

Getaran pada pegas memiliki frekuensi alamiah sendiri. Waktu yang diperlukan oleh benda untuk bergerak dari titik A kembali lagi ke titik A lagi disebut satu perioda dimana besarnya tergantung pada massa beban dan konstanta gaya pegas.

Besarnya gaya yang menyebabkan getaran dapat di ketahui melalui persamaan sebagai berikut :

Dimana : F : Gaya (N) k : Konstanta gaya pegas (N/m) x : Simpangan (m) Konstanta gaya pegas dapat diketahui melalui persamaan sebagai berikut :

Dimana : k : Konstanta pegas (N/m) m : Massa benda (Kg) : Kecepatan sudut dari gerak pegas Sedangkan untuk mengetahui besarnya frekuensi getarannya melalui persamaan sebagai berikut :

Dimana : f : Frekuensi getaran (Hz) phi: 3,14 (22/7) k : Konstanta gaya pegas m : Massa beban Dan besarnya perioda getar dapat diketahui melalui persamaan sebagai berikut :

Dimana : T : Perioda getar phi : 3,14 (22/7) m : Massa beban k : Konstanta gaya pegas

BAB III METODE PRAKTIKUM A. 1. 2. 3. 4. 5. 6. Alat dan Bahan Beban 50 gram dan 100 gram Benang 120 cm Mistar panjang Stopwatch Kertas Grafik Statip

Langkah Langkah :

1. 2. 3. 4.

Menyusun praktikum seperti gambar diatas Kemudian menyimpangkan bandul ke kiri atau kanan mengukur sudutnya jangan melebihi 100 kemudian melepaskan mencatat waktu yang diperlukan untuk 10, 20, 30 ayunan (dalam sekon)

Isilah hasil percobaan ke dalam table CATATAN : t = waktu yang diperlukan untuk 10, 20, 30 ayunan (dalam sekon) T = Periode untuk 10, 20, 30 ayunan (dalam sekon) l = Panjang tali (dalam meter)

Massa benda = 50 gram No 1 2 3 Jumlah Ayunan (n) 10 20 30 l = 41 cm t (s) 14,3 27,9 43,8 T (s) 1,43 1,395 1,46 l= 31 cm t (s) 13 26,1 38,8 T (s) 1,3 1,305 1,293 l = 24,5 cm t (s) 12 23,9 35,5 T (s) 1,2 1,195 1,183

Massa benda = 100 gram No 1 2 3 Jumlah Ayunan (n) 10 20 30 l = 41 cm t (s) 14 28 43,6 T (s) 1,4 1,4 1,45 l= 31 cm t (s) 12,9 25,9 38,8 T (s) 1,29 1,295 1,293 l = 24,5 cm t (s) 12 23,9 35,1 T (s) 1,2 1,195 1,17

PERTANYAAN1) Pada percobaan benda bermassa 50 gram dan 100 gram untuk jumlah ayunan yang sama , semakin panjang tali benda maka besar periode semakin besar 2) Apakah dari percobaan di atas hasil yang diperoleh, massa mempengaruhi besar periode? Berdasarkan data yang diperoleh massa relative tidak mempengaruhi besar periode Grafik Hubungan panjang tali dan waktu (t) dengan massa beban 50 gram.50 45 40 35 30 n = 10 25 20 15 10 5 0 l = 24,5 l = 31 l = 41 n = 20 n = 30

Grafik Hubungan panjang tali dan waktu (t) dengan massa beban 100 gram.

50 45 40 35 30 n = 10 25 20 15 10 5 0 l = 24,5 l = 31 l = 41 n = 20 n = 30

KESIMPULANPada percobaan diperoleh kesimpulan mengenai hubungan antara massa benda dengan besarnya periode dan hubungan antara panjang tali dengan besarnya periode . Percobaan ini dilakukan dengan menggunakan massa benda yaitu 50 gr dan 100 gram dengan panjang tali yang berbeda sebanyak 3 variasi beban disetiap tahapnya yaitu 24,5 cm, 31 cm, dan 41cm. Dari hasil percobaan tersebut diperoleh besar periode pada tiap tahapnya. Disimpulkan : 1) Ternyata besarnya periode pada semua beban yang bervariasi tersebut relatif sama besar. Sehingga dapat disimpulkan bahwa massa benda tidak mempengaruhi besarnya periode. 2) Ternyata besarnya periode pada semua panjang tali yang bervariasi tersebut berbedabeda, semakin panjang tali, semakin besar periodenya. Sehingga dapat disimpulkan bahwa panjang tali me mpengaruhi besarnya periode.