Tanggal Revisi Nilai Tanggal Terima LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR BANDUL REVERSIBEL HALAMAN JUDUL Disusun Oleh: Nama Praktikan : ALDA ADELIA SUPRIATNA NIM : 3334200089 Jurusan : TEKNIK METALURGI Grup : D2 Rekan : 1. ADHITIYA BAGAS DHANYSWARA[3334200044] 2. ANGGELLIA CENDAYANA[3334200113] 3. NUR ALIVIA ZAHRA[3334200055] Tgl. Percobaan : 12 MARET 2021 Asisten : ALDI SYAHRIL ANWAR LABORATORIUM FISIKA TERAPAN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SULTAN AGENG TIRTAYASA CILEGON – BANTEN 2021 Jl. Jenderal Sudirman Km. 03 Cilegon 42435 Telp. (0254) 385502, 376712 Fax. (0254) 395540 Website: http://fisdas.untirta.ac.id Email: [email protected] ii ABSTRAK Kejadian-kejadian maupun fenomena-fenomena alam yang terjadi dalam kehidupan sehari-hari sangat erat kaitannya dengan ilmu fisika. Untuk membuktikan hakikat fenomena yang terjadi tersebut, fisika menggunakan patokan teori dan hasil eksperimen sebagai bukti untuk pembuktian akan fenomena yang terjadi. Oleh sebab itu dari dasar penjabaran penjelasan tersebut dalam percobaan ini pula ingin membuktikan seberapa besar percepatan gravitasi yang didapat di suatu tempat dengan menggunakan bandul reversibel. Dalam percobaan bandul reversibel ini, bandul diosilasikan pada kedua titik tumpu, dalam hal ini titik tumpu A dan B. Saat osilasi waktu dihitung dengan alat time counter, dan di set ke mode cycle dan osilasi 10 kali. Osilasi dihitung pada saat titik tumpu berada di a dan titik tumpu berada di b. Tujuan dari percobaan ini yaitu untuk memahami konsep dari bandul reversible dan dapat menentukan nilai percepatan gravitasi bumi. Hasil percepaatan gravitasi yang didapat dari percobaan ini adalah 10,1143 m/s2 dan 10,0567 m/s2 Dengan nilai eror yang di peroleh adalah 2,5% dan 3,1%. Percepatan gravitasi sendiri dalam ilmu metalurgi salah satunya dalam metalurgi ekstatif. Contoh pemanfaatannya dengan proses pemisahan mineral dengan cara pemisahan gravitasi. kata kunci: bandul fisis, bandul reversibel, osilasi, percepatan gravitasi. DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL ................................................................................................................. 1 ABSTRAK ................................................................................................................................. ii DAFTAR ISI ............................................................................................................................ iii DAFTAR TABEL ..................................................................................................................... v DAFTAR GAMBAR ............................................................................................................... vi BAB I ......................................................................................................................................... 1 PENDAHULUAN ..................................................................................................................... 1 1.1 Latar Belakang ............................................................................................................. 1 1.2 Tujuan percobaan ......................................................................................................... 1 1.3 Batasan masalah ........................................................................................................... 2 BAB II ........................................................................................................................................ 3 TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................................................... 3 2.1 Gerak harmonik sederhana .......................................................................................... 3 2.2 variable dalam Gerak Harmoni Sederhana .................................................................. 3 2.3 Bandul Sederhana ........................................................................................................ 4 2.4 Osilasi .......................................................................................................................... 5 2.5 gravitasi ........................................................................................................................ 6 2.6 Percepatan gravitasi ..................................................................................................... 6 2.7 Bandul fisis .................................................................................................................. 7 2.8 Bandul reversibel ......................................................................................................... 9 BAB III .................................................................................................................................... 10 iii METODE PERCOBAAN ...................................................................................................... 10 3.1 Diagram alir ............................................................................................................... 10 3.2 Prosedur Percobaan.................................................................................................... 10 3.3 Alat-alat yang digunakan ........................................................................................... 11 BAB IV .................................................................................................................................... 12 HASIL DAN PEMBAHSAN ................................................................................................. 12 4.1 Hasil Percobaan ......................................................................................................... 12 4.2 Pembahasan ............................................................................................................... 12 BAB V ...................................................................................................................................... 14 KESIMPULAN DAN SARAN............................................................................................... 14 5.1 Kesimpulan ................................................................................................................ 14 5.2 Saran .......................................................................................................................... 14 DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................................. 15 LAMPIRAN A ........................................................................................................................ 16 PERHITUNGAN .................................................................................................................... 16 LAMPIRAN B ........................................................................................................................ 20 JAWABAN PERTANYAAN DAN TUGAS KHUSUS ....................................................... 20 LAMPIRAN C ........................................................................................................................ 24 GAMBAR ALAT DAN BAHAN ........................................................................................... 24 LAMPIRAN D ........................................................................................................................ 27 BLANGKO PERCOBAAN ................................................................................................... 27 iv DAFTAR TABEL Tabel Halaman Tabel 4.1 Hasil percobaan………………………………………………………......................12 v DAFTAR GAMBAR Gambar Halaman Gambar 2.1 bandul sederhana......................................................................................................4 Gambar 2.2 Skema analisis gaya-gaya yang bekerja pada bandul fisis........................................7 Gambar 2.3 Percobaan bandul reversibel.....................................................................................9 Gambar 3.1 Diagram Alir percobaan .........................................................................................10 Gambar 4.1 Grafik Periode TA dan TB terhadap y.....................................................................10 vi DAFTAR LAMPIRAN Gambar Halaman Lampiran A. Perhitungan ......................................................................................................... 16 Lampiran B. Jawaban Pertanyaan dan Tugas Khusus .............................................................. 20 Lampiran C. Gambar Alat yang Digunakan ............................................................................. 24 Lampiran D. Blanko Percobaan ................................................................................................27 vii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Kejadian-kejadian maupun fenomena-fenomena alam yang terjadi dalam kehidupan seharihari sangat erat kaitannya dengan ilmu fisika. Untuk membuktikan hakikat fenomena yang terjadi tersebut, fisika menggunakan patokan teori dan hasil eksperimen sebagai bukti untuk pembuktian akan fenomena yang terjadi. Dengan menggunakan metode ilmiah, fenomena di alam melalui proses percobaan yang kemudian menghasilkan teori. Teori ini selanjutnya dapat diuji lagi melalui percobaanpercobaan selanjutnya. Dalam melakukan uji coba terhadap teori yang sudah ada percobaan fisika dapat dilakukan di laboratorium. Namun ketika melakukan percobaan di laboratorium pengaruh dari keadaan lingkungan di sekelilingnya pastinya akan menemukan sedikit perbedaan. Sehingga tidak mudah bagi seseorang yang melakukan percobaan di laboratorium atau di lapangan untuk mendapatkan data yang diharapkan benar-benar sesuai dengan teori. Berbagai faktor mempengaruhi percobaan seperti: gaya gravitasi, suhu, kelembaman, kebisingan, ketinggian, dan lain sebagainya. Oleh sebab itu dari dasar penjabaran penjelasan tersebut dalam percobaan ini pula ingin membuktikan seberapa besar percepatan gravitasi yang didapat di suatu tempat. ada percobaan kali ini dilakukan di dalam laboratorium dengan menggunakan alat bandul reversibel sebagai alat peragaan untuk mendapatkan besarnya harga percepatan gravitasi. Kemudian yang nantinya akan dibandingkan hasilnya dengan hasil yang sudah tertera dalam teori sebagai salah satu cara untuk menguji hasil teori. Semua benda tegar yang digantungkan sehingga benda dapat berayun dalam bidang vertikal terhadap sumbu yang melalui benda tersebut, dinamakan bandul fisis. Bandul fisis merupakan perluasan dari bandul sederhana, yang hanya terdiri dari tali tak bermassa yang digantungi sebuah partikel tunggal. Pada kenyataannya semua benda yang berayun adalah bandul fisis (Halliday, 1991). . Pada percobaaan ini bandul diosilasikan dengan ukuran tertentu. Osilasi adalah gerak bolak-balik benda yang melalui titik keseimbangan pada sIstem tersebut bekerja gaya balik atau pemulih (restoring force) yang besarnya sebanding dengan jarak dari posisi setimbangnya menentukan periodenya, dimana periode adalah waktu yang dibutuhkan bandul untuk melakukan satu kali getaran. Selanjutnya menentukan titik perpotongan dari beberapa data periode dari percobaan A dan percobaan B dengan jarak beban B dengan mata pisau yang berbeda-beda guna menentukan nilai percepatan gravitasinya. 1.2 Tujuan percobaan Adapun tujuan percobaan dari praktikum fisika dasar dengan modul bandul reversibel yaitu: 1. Memahami konsep dari bandul reversible 2 2. Dapat menentukan nilai percepatan gravitasi bumi 1.3 Batasan masalah Karena keterbatasan waktu, data-data, pengetahuan serta kemampuan dan agar permasalahan lebih terfokus, maka perlu adanya pembatasan masalah. Batasan masalah yang pada percobaan ini adalah Melakukan percobaan dengan memperhatikan variable bebas yaitu Jarak antara beban B dengan mata pisau pertama dan melakukan osilasi dengan menggunakan mata pisau pertama dan mata pisau kedua. Mencari hasil dari variable terikatnya yaitu waktu untuk sepuluh osilasi, nilai periode dan nilai percepatan bumi. BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Gerak harmonik sederhana Gerak harmonik sederhana adalah gerak bolak-balik benda melalui suatu titik kesetimbangan tertentu dengan banyaknya getaran benda dalam setiap sekon selalu konstan. Gerak harmonik dapat dinyatakan dengan grafik posisi partikel sebagai fungsi waktu berupa sinus atau kosinus. Contoh gerak harmonik antara lain adalah gerakan benda yang tergantung pada sebuah pegas, dan gerakan sebuah bandul. Gerak harmoni sederhana disusun oleh empat variable yaitu, amplitudo, frekuensi sudut, pergeseran horizontal dan pergeseran vertikal. Sebuah bandul adalah massa (m), yang digunakan pada ujung penggantung lalu disimpangkan. Bandul berayun dan melakukan osilasi maka dari osilasi dapat ditentukan nilai frekuensinya. Besar atau kecilnya simpangan yang dialami sebuah bandul juga mempengaruhi dari frekuensi nya. 2.2 variable dalam Gerak Harmoni Sederhana Dalam Gerak Harmoni Sederhana terdapat besaran-besaran yang mempengaruhi gerak bandul itu sendiri, besaran besaran dalam ayunan bandul diantaranya variable amplitudo, frekuensi, periode. 1. Amplitudo Dalam sebuah ayunan bandul sederhana terdapat sebuah besaran yang disebut Amplitudo. Amplitudo adalah sebuah pengukuran skala yang non negatif dari besar osilasi suatu gelombang. Amplitudo juga dapat didefinisikan sebagai jarak/simpangan terjauh dari titik kesetimbangan. Amplitudo disimbolkan dalam sistem internasional (A) dan satuannya meter (m). Sedangkan amplitudo pada musik adalah volume sebuah sinyal audio. Sebuah gelombang amplitudo yang diukur dari dari jarak garis tengah dan ukuran ini disebut dalam satuan desibel. Terdapat tiga jenis utama dari amplitudo yaitu: • Mempunyai pengukuran skala yang non negative dari besar osilasi gelombang. • Mempunyai jarak terjauh dari titik kesetimbangan dalam gelombang sinus. • Mempunyai simpangan terbesar dan terjauh dari titik kesetimbangan dalam gelombang dan getaran 2. Frekuensi 4 Frekuensi (F) adalah banyak getaran yang terjadi dalam satu detik, frekuensi juga bisa disebut jumlah putaran ulang per peristiwa. Satuan dari frekuensi adalah Hertz atau bisa dilambangkan dengan Hz yang diambil dara nama pakar fisika asal Jerman, Heinrich Rudolf Hertz ialah yang pertama kali menemukan fenomena frekuensi. Frekuensi dalam gerak osilasi bandul dapat ditentukan dengan rumus yang sederhana yaitu: ππ Ket: F = π‘π‘ …….....…………………………..........................…(2.1) n = Jumlah osilasi t = waktu benda berosilasi 3. Periode Periode (T) adalah waktu yang diperlukan suatu bandul untuk melakukan satu kali getaran. Bandul akan dikatakan melakukan satu getaran ketika bandul itu bergerak dari titik awal dan akan kembali lagi ke titik awal. Periode memiliki satuan (s)/detik. 2.3 Bandul Sederhana Sebuah bandul sederhana terdiri atas sebuah beban bermassa m yang digantung di ujung tali ringan (massanya dapat diabaikan) yang panjangnya l. Jika beban ditarik ke satu sisi dan dilepaskan, maka beban berayun melalui titik keseimbangan menuju ke sisi yang lain. Jika amplitudo ayunan kecil, maka bandul melakukan getaran harmonik. Perhatikanlah Gambar berikut gambar 2.1 bandul sederhana Sebuah beban bermassa m tergantung pada seutas kawat halus kaku sepanjang A dan massanya dapat diabaikan. Apabila bandul itu bergerak vertikal dengan membentuk sudut θ, seperti terlihat pada Gambar b, gaya pemulih bandul tersebut adalah mg sin θ. Secara matematis dapat dituliskan F=-mg sin ππ...........................................................................(2.2) 5 Oleh karena maka persamaan di atas dapat dituliskan sebagai berikut. π¦π¦ F=-mg ππ .....................................................................(2.3) Periode dan Frekuensi Bandul Sederhana π¦π¦ Persamaan gaya pemulih pada bandul sederhana adalah F = -mg sin θ. Oleh karena sin θ = ππ , π¦π¦ maka persamaannya dapat ditulis F = -mg ππ Karena persamaan gaya sentripetal adalah F = - 4ππ 2 ππππ 2 π¦π¦, maka diperoleh persamaan sebagai berikut. Fsentripetal = Fpemulih -4ππ 2 ππππ 2 π¦π¦ = -mg 4ππ 2 ππ 2 = g 1 1 ππ π¦π¦ ππ ππ f = 2ππ οΏ½ ππ ..................................................................(2.4) atau ππ T = 2πποΏ½ππ...................................................................(2.5) 2.4 Osilasi Osilasi terjadi bila sebuah sistem diganggu dari posisi kesetimbangan stabilnya Karakteristik gerak osilasi yang paling dikenal adalah gerak tersebut bersifat periodik, yaitu berulang-ulang[3]. Adapun penelitian yang dilakukan yaitu tentang Bandul Fisis merupakan bagian dari Osilasi dan Gelombang. Karena mempunyai sifat gerak yang periodik, bandul dapat dipergunakan sebagai alat pengukur gravitasi, maupun sebagai penggerak jam mekanis. Osilasi adalah gerak bolak-balik benda yang melalui titik keseimbangan pada sistem tersebut bekerja gaya balik atau pemulih (restoring force) yang besarnya sebanding dengan jarak dari posisi setimbangnya. Gaya pemulih cenderung mengembalikan sistem pada posisi kesetimbangan panjang busur adalah kesetimbangan gayanya. Dan bukan hanya bandul yang dapat berosilasi, Pegas juga bisa mengalami osilasi. Dalam hukum Newton II dikatakan, percepatan sebuah benda berbandinglurus dengan gaya total yang bekerja padanya dan berbanding terbalik dengan masanya. Arah percepatan sama dengan gaya total yang bekerja padanya. Jika arah gaya total yang diberikan pada benda tersebut berlawanan dengan arah gerak benda maka gaya tersebut memperkecil percepatan atau bahkan memberhentikannya. Hukum newton II tentu berlaku untuk gerak osilasi Karena pada osilasi terdapat massa (m) dan mendapatkan gaya percepatan bolak balik atau berlawanan arah maka benda yang 6 berosilasi percepatannya diperkecil bahkan diberhentikan. Dan bukan hanya bandul yang dapat berosilasi, pegas juga bisa mengalami osilasi. 2.5 gravitasi Gravitasi adalah gaya tarik-menarik yang terjadi antara semua partikel yang mempunyai massa di alam semesta. Fisika modern mendeskripsikan gravitasi menggunakan Teori Relativitas Umum dari Einstein, namun hukum gravitasi 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 asteroid, meteor, dan benda angkasa lainnya, termasuk satelit buatan manusia. Matahari, bumi dan bulan merupakan tiga dari jutaan objek astronomi yang ada di alam semesta. Matahari, bumi dan bulan masing masing memiliki gaya gravitasi yang akan menimbulkan gaya tarikan antara benda langit tersebut. Ketika posisi ketiga benda langit ini berada pada satu garis lurus maka akan mengakibatkan vektor antara bumi, bulan dan matahari. Akibatnya akan terjadi perubahan pada besar medan gravitasi bumi. Fenomena gerhana matahari merupakan fenomena yang jarang terjadi yang akan mengakibatkan perubahan mendadak pada bumi. Gravitasi bumi juga dipengaruhi oleh gerakan bumi, apabila terjadi peningkatan permukaan bumi dapat mengakibatkan penurunan kecil pada gravitasi dan begitu pula sebaliknya. Penelitian tentang perubahan gravitasi bumi pada saat terjadi fenomena gerhana matahari telah banyak dilakukan oleh para ilmuwan. Dan diantara penelitian tersebut menyatakan bahwa terjadi peningkatan medan gravitasi permukaan bumi ketika terjadi gerhana matahari total. Massa menunjukan jumlah materi pada suatu materi, sementara berat adalah mengukur gaya yang diakibatkan oleh pengaruh gravitasi terhadap massa. Itulah sebabnya berat adalah jumlah massa dikalikan dengan gaya gravitasi. Gaya gravitasi bumi dan bulan memiliki besar yang berbeda, yaitu bumi memiliki besar gaya gravitasi sebesar 9.8 m/π π 2 , sedangkan bulan memiliki besar gaya gravitasi sebesar 1.6 m/π π 2 . Artinya berat suatu benda atau materi di bumi akan berbeda dengan beratnya ketika ada dibulan, hal ini dikarenakan adanya perbedaan gaya gravitasi antara bumi dan bulan, tetapi massa dari suatu materi akan tetap. 2.6 Percepatan gravitasi Percepatan gravitasi Bumi adalah percepatan yang dialami oleh benda yang jatuh bebas dari ketinggian tertentu menuju permukaan Bumi. Berdasarkan literatur, nilai rata-rata percepatan gravitasi 7 Bumi adalah 9,8 m/s. Arah percepatan gravitasi adalah menuju pusat Bumi atau tegak lurus menuju permukaan tanah. Besar percepatan gravitasi di beberapa tempat yang berbeda bisa saja tidak tepat sama dengan 9,81 m/s [3]. Hal ini disebabkan adanya perbedaan kerapatan massa dan jarak suatu tempat dari pusat Bumi. 2.7 Bandul fisis Bandul fisis atau bisa juga disebut ayunan fisis adalah ayunan yang paling tinggi sering dijumpai, karena pada ayunan ini massa batang penggantung tidak diabaikan seperti halnya pada ayunan matematis[1]. Bandul fisis terdiri dari 1 batang logam sebagai penggantung dan beban logam yang berbentuk silinder. Semua benda tegar yang digantungkan sehingga benda dapat berayun dalam bidang vertikal terhadap sumbu yang melalui benda tersebut, dinamakan bandul fisis. Bandul fisis merupakan perluasan dari bandul sederhana, yang hanya terdiri dari tali tak bermassa yang digantungi sebuah partikel tunggal. Pada kenyataannya semua benda yang berayun adalah bandul fisis. Selanjutnya, pada dinosaurus nilai momen inersia ditentukan oleh penampilan teropod yang bergantung pada punggung dan ekor sehingga dapat lari cepat Penelitian inersia juga dilakukan oleh Moon, menyatakan bahwa penambahan momen inersia pada leher ular menentukan kecepatan bergerak dan memiliki daerah kerja tetap pada temperatur dan frekuensi tertentu[2]. Gambar 2.2 Skema analisis gaya-gaya yang bekerja pada bandul fisis yang berupa benda pipih dengan pusat massa Seperti ditunjukkan pada Gambar 2.1, yang dipilih sebagai bandul fisis adalah benda pipih dengan bentuk tak beraturan, misal papan tripleks yang digergaji, kemudian dipasak pada sumbu tanpa gesekan, yang melalui P. Benda dalam posisi seimbang, jika dalam keadaan pusat massa benda C terletak vertikal di bawah P. Jarak dari pasak ke pusat massa adalah d, momen kelembaman (momen inersia) benda terhadap sumbu yang melalui pasak adalah I dan massa benda adalah M. Jika benda 8 disimpangkan dari posisi seimbangnya sebesar sudut, maka torsi pemulih dalam keadaan simpangan sudut yang disebabkan oleh komponen tangensial gaya gravitasi adalah τ=−Mgd sinθ .........................................................................(2.6) Jika I adalah momen inersia dan adalah ππ 2 θ πππ‘π‘ 2 ππ2 θ πππ‘π‘ 2 percepatan sudut, maka berlaku persamaan gerak + ππ πΌπΌ ππ ..........................................................................(2.7) Persamaan 2.2 adalah persamaan getaran harmonis sudut sederhana dengan penyelesaian ππ = ππ0 sin(ππ + ππ)...............................................................(2.8) Atau Besarnya frekuensi sudut adalah ππ = ππ0 cos(ππ + ππ)...............................................................(2.9) ππ ππ = οΏ½ πΌπΌ ................................................................................(2.10) Jadi periode bandul fisis yang berosilasi dengan amplitudo kecil adalah πΌπΌ πΌπΌ ππ = 2πποΏ½ππ = 2πποΏ½ππππππ ....................................................................(2.11) dengan T, I, M, dan g secara berurutan adalah periode, momen inersia, massa benda, percepatan gravitasi bumi, dan jarak dari pusat massa sampai pasak (P). Penelitian lain terkait dengan pendulum fisis gabungan juga pernah dilakukan oleh Rafat, Wheatland, dan Bedding (2009). Mereka menggunakan dua buah lempeng logam yang berbentuk persegi empat, di mana kedua lempengan tersebut kemudian digabungkan dengan menggunakan laber Penelitian ini terkhusus membahas persamaan gerak dari pendulum fisis gabungan yang mereka teliti. Pada penelitian ini mereka mempertimbangkan adanya faktor distribusi massa yang mempengaruhi gerak pendulum Penelitian ini berhasil menyelesaikan persamaan gerak untuk pedulum fisis gabungan yang mereka gunakan. Penelitian Rafat, Wheatland, dan Bedding seperti yang telah disebutkan tidak hanya membahas pendulum fisis gabungan. Namun penelitian ini bertujuan untuk menemukan persamaan gerak dari 9 pendulum fisis gabungan yang mereka gunakan. Dalam kehidupan sehari-hari persamaan gerak memang penting. Salah satu penerapan persamaan gerak dalam kehidupan sehari-hari adalah perkiraan kedatangan kereta api yang di selesaikan menggunakan persamaan Gerak Lurus Beraturan (GLB) dan Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB). 2.8 Bandul reversibel Bandul reversibel merupakan bandul fisis yang memiliki pasangan titik tumpu dengan jarak tertentu. Bandul tersebut dapat diosilasikan pada kedua titik tumpu tersebut, dalam hal ini titik tumpu A dan B, seperti pada Gambar 4.1. Ketika bandul digerakan melewati titik keseimbangannya, maka terdapat gaya pemulih yang disebabkan oleh gravitasi sehingga terbentuklah gerakan osilasi yang beraturan sehingga membentuk gerak harmoni sederhana. Periode bandul pada kedua titik tumpu itu dapat dibuat sama dengan mengatur letak beban B di sepanjang batang bandul. Jika bandul ditumpu pada titik tumpu A, maka periodenya (TA) dapat dituliskan πΌπΌ ππππ=2πποΏ½πππ¦π¦π΄π΄ ππ........................................................ (2.12) π΄π΄ dengan IA adalah momen inersia pendulum terhadap titik tumpu A, m massa pendulum, yA adalah jarak antara titik tumpu A dan pusat gravitasi. Gambar 2.3 Percobaan bandul reversibel Bandul reversible termasuk Gerak Harmoni Sederhana (GHS) yaitu gerak bolak-balik benda melalui suatu titik keseimbangan tertentu dengan getaran benda dalam setiap sekon yang selalu konstan. Gerak harmoni sederhana dibagi menjadi dua jenis yaitu Gerak Harmoni Sederhana Linier dimana beda bergerak horizontal atau vertical (pegas dan sebagainya). Dan Gerak Harmoni Sederhana Angular yaitu osilasi, ayunan torsi dan lain sebagainya. Bandul reversible termasuk kedalam gerak harmoni sederhana angular, dimana bandul berosilasi juga berayun. BAB III METODE PERCOBAAN 3.1 Diagram alir Berikut adalah diagram alir untuk percobaan bandul reversibel: Mengosilasikan Bandul titik tumpu A Menghitung Osilasi Mengosilasikan Bandul titik Menghitung Osilasi Gambar 3.1 Diagram Alir percobaan 3.2 Prosedur Percobaan Berikut ini adalah prosedur percobaan dalam melakukan praktikum dengan modul Bandul Reversibel: 1. Dipastikan jarak antara mata pisau pertama dengan mata pisau kedua berjarak 50 cm. Catatlah sebagai l. 11 2. Dipastikan beban A sehingga berjarak 11 cm dari mata pisau pertama! Catatlah sebagai π¦π¦0 . 3. Di atur beban B sehingga berjarak 5 cm dari mata pisau pertama. Catatlah sebagai y. 4. Disimpangkan bandul sejauh kira kira 3 cm kemudian lepaskan sehingga bandul berosilasi. Ukurlah waktu untuk 10 osilasi dengan menggunakan time counter. Catatlah sebagai tA1. 5. Dibalikan bandul sehingga mata pisau kedua berada di atas bantalan pisau. 6. Disimpangkan bandul sejauh kira kira 3 cm kemudian lepaskan sehingga bandul berosilasi. Ukurlah waktu untuk 10 osilasi dengan menggunakan jam henti. Catatlah sebagai tB1. Hitunglah periodenya, TB1. 7. Dibalikan kembali bandul ke posisi semula. 8. Digeser beban B sehingga jaraknya menjadi 10 cm. Catatlah sebagai y2. Lakukan langkah 4 s/d 7. 9. Dilakukan langkah 4 s/d 7 untuk jarak beban B selanjutnya dengan jarak y3, y4 dan seterusnya hingga pada jarak 45 cm, dengan pergeseran beban 5 cm. 3.3 Alat-alat yang digunakan Adapun Alat-alat yang digunakan untuk melakukan praktikum Bandul Reversibel adalah: 1. Bandul Reversibel; 2. Beban A dan beban B; 3. Mata pisau pertama; 4. Mata pisau kedua; 5. Penggaris 50 cm; 6. Kunci L; 7. Time counter; 8. Gerbang cahaya; 9. Bantalan bandul. BAB IV HASIL DAN PEMBAHSAN 4.1 Hasil Percobaan Hasil dari melakukan praktikum dengan Modul Bandul Reversibel dapat dilihat pada tabel 4.1. No. T (s) 1. 1,397 2. 1,401 g literatur (m/s2) 9.8 g percobaan (m/s2) 10,1143 persen kesalahan (%) 2,556 10,0567 3,144 Tabel 4.1 hasil percobaan periode Grafik Periode TA dan TB terhadap y jarak beban B ke pisau gambar 4.1 Grafik Periode TA dan TB terhadap y 4.2 Pembahasan Bandul adalah salah satu contoh dari gerak harmonik sederhana. Bandul adalah semua benda yang digantungkan sehingga benda dapat berayun pada bidang vertikal terhadap sumbu yang dilalui benda tersebut. Bandul reversibel adalah salah satu dari contoh bandul. Bandul reversibel merupakan bandul fisis yang memiliki pasangan titik tumpu dengan jarak tertentu. Bandul fisis merupakan perluasan dari bandul sederhana yang hanya terdiri dari tali yang tak bermasa yang digantungkan oleh partikel tunggal bandul sederhana dapat juga disebut dengan bandul matematis. Sedangkan bandul fisis penggantungnya merupakan benda tegar. Dalam percobaan bandul reversibel ini, bandul diosilasikan pada kedua titik tumpu, dalam hal ini titik tumpu A dan B. Sebelum nya titik tumpu dan beban telah diatur jaraknya dan dipersiapkan alat-alat lainnya yaitu bantalan bandul, time counter dan gerbang cahaya. Saat osilasi waktu dihitung dengan alat time counter, dan di set ke mode cycle dan osilasi 10 kali. Osilasi dihitung pada saat titik tumpu berada di a dan titik tumpu berada di b. 13 Dari percobaan ayunan bandul reversibel diperoleh waktu-waktu (ta) dan (tb). Jika divisualisasi kan dengan grafik terlihat titik-titik perpotongan waktu (ta) dan (tb) yaitu 13,97 s dan 14,01 s. Dengan waktu itu dapat ditentukan periode. Periode yang berhasil dihitung adalah 1,397 s dan 1,401 s. Setelah itu dapat di lakukan perhitungan percepaatan gravitasi. Percepaatan gravitasi yang di dapat adalah 10,1143 m/s2 dan 10,0567 m/s2 Hasil percepatan gravitasi percobaan yang didapat tidaklah berbeda jauh dengan percepatan gravitasi literatur. Nilai eror yang diperoleh adalah 2,5% dan 3,1%. Adanya perbedaan antara percepatan gravitasi percobaan dan literatur dapat terjadi karena beberapa faktor lingkungan maupun faktor alat serta faktor manusia itu sendiri yang dapat membedakan hasil tersebut walau hasil perbedaannya tidak terlalu signifikan. Uji coba Bandul reversible ini merupakan implementasi hukum Newton II. Dalam hk. Newton II ini disebutkan percepatan sebuah benda berbandinglurus dengan gaya total yang bekerja padanya dan berbanding terbalik dengan masanya dan arah percepatan sama dengan gaya total yang bekerja padanya. Jika arah gaya total yang diberikan pada benda tersebut berlawanan dengan arah gerak benda maka gaya tersebut memperkecil percepatan atau bahkan memberhentikannya. Pengaruh Hukum Newton II terhadap Bandul reversible ini adalah jika bandul jika dibiarkan berosilasi terus menerus maka bandul lama kelamaan akan diam atau kembali ke titik setimbangnya dimana ini juga dapat diartikan sebagai gaya balik atau gaya pemulih (restoring force). Percobaan ayunan bandul reversibel bermanfaat untuk menghitung percepatan gravitasi di suatu tempat. Percepatan gravitasi sendiri dalam ilmu metalurgi salah satunya dalam metalurgi ekstatif. Contoh pemanfaatannya dengan proses pemisahan mineral dengan cara pemisahan gravitasi. Gravitasi amat memegang peranan penting dalam proses ini. Dalam hukum newton gravitasi dijelaskan bahwa setiap partikel yang memiliki massa dan dipisah kan oleh jarak ada gaya tarik menarik antar partikel. Tetapi hal itu tidak terasa saat 2 manusia yang memiliki massa dan terpisah oleh jarak. Sebenarnya manusia juga melakukan gaya tarik menarik itu dengan berbagai benda di sekitar, tetapi dengan nilai yang amat kecil sehingga tidak terasa. Manusia tidak merasa tarik menarik antar manusia atau benda lain nya di sebabkan massa manusia yang terlalu kecil dan jarak yang jauh. Tidak seperti bulan dan bumi yang terlihat gaya tarik menarik sehingga bulan berotasi di bumi, bulan dan bumi memiliki massa yang sanggat besar. Di dalam rumus gaya gravitasi juga terdapat koefisien gravitasi (G) yang besarnya 6,67.10−11 ππ. ππ2 /ππππ2 .sehingga dengan koefisien itu membutuhkan massa yang sangat besar untuk merasakan gaya tarik menarik ini. 14 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Pada percobaan bandul reversibel ini dapat ditarik kesimpulan: 1. Bandul reversibel merupakan bandul fisis yang memiliki pasangan titik tumpu dengan jarak tertentu. Bandul tersebut dapat diosilasikan pada kedua titik tumpu tersebut, dalam hal ini titik tumpu A dan B. Dari pengosilasian tersebut dapat diperoleh periode yang dapat dimanfaatkan untuk menghitung percepatan gravitasi. 2. Dalam percobaan bandul reversible kali ini dapat diketahui besar percepatan gravitasi percobaan yang didapat sebesar 10,11m/π π 2 dan 10,05 m/π π 2 dengan %Error-nya sebesar 2,6% dan 3,1 %. 5.2 Saran Berikut adalah saran penulis untuk percobaan ini selanjutnya: 1. Saat pengosilasian pastikan jarak peyimpangannya adalah 3cm dihitung dengan alat ukur yang tersedia agar lebih teliti. 2. pastikan tidak ada gangguan di meja tempat bandul berosilasi. 3. Diharapkan praktikum dapat dilakukan oleh praktikan secara langsung agar dapat pengalaman serta pengetahuan. DAFTAR PUSTAKA [1]. Maulana Imam, “BANDUL FISIS” 20016; [online]. Tersedia : https://www.scribd.com/document/374513337/BANDUL-FISIS-pdf [diakses 13 maret 2021] [2]. S. Khanafia, “Percobaan Osilasi Bandul Fisis Bentuk Sederhana Sebagai Tugas Proyek Penelitian Pada Materi Momen Inersia di SMA”, Researchgate, Januari 2012, [Online], Tersedia: https://www.researchgate.net/publication/307645462 [Diakses: 13 maret 2021] [3]. Banu Tri N, “Simulasi Percobaan Bandul Fisis Untuk Menentukan Periode Batang Silinder Pejal Menggunakan MACRO MEDIA FLAS MX” 2006, [online], tersedia: https://digilib.uns.ac.id/dokumen/detail/6139/Simulasipercobaan-bandul-fisis-untuk-menentukan-periode-batang-silinder-pejalmenggunakan-Macromedia-Flash-MX [Diakses: 13 maret 2021] [4]. Esmar Budi, “Kajian Fisis pada Gerak Osilasi Harmonis”, Researchgate, Desember 2015, [Online], Tersedia: https://www.researchgate.net/publication/314015056 [Diakses: 13 maret 2021] LAMPIRAN A PERHITUNGAN 17 Lampiran A Perhitungan A.1 Menghitung Periode π‘π‘ Rumus periode T = ππ Ket: t = waktu, n = Jumlah osilasi. Diketahui: Waktu yang dibutuhkan untuk 10 Osilasi. Ditanya: Periode. Dijawab: π‘π‘ 1) T1 =ππ T1 = 13,97 π‘π‘ 2) T2 =ππ T2 = 10 14,01 10 = 1,397s = 1,401s Periode dapat ditulis dengan T sehingga dengan rumus tersebut diperoleh hasil. Jarak beban B terhadap mata pisau pertama. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Waktu yang dibutuhkan untuk 10 Osilasi (ta). 14,52 14,17 14,05 13,97 14,01 14,15 14,41 14,62 14,52 Periode (Ta). 1,452 1,417 1,405 1,397 1,401 1,415 1,441 1,462 1,452 18 Jarak beban B terhadap mata pisau pertama. 45 40 35 30 25 20 15 10 5 A.2 Mencari g percobaan Rumus g percobaan adalah g= Ket: Waktu yang dibutuhkan untuk 10 Osilasi (ta). 13,49 13,74 14,04 14,01 13,97 14 14,08 14,22 14,4 4ππ ²(ππ) ππ² Periode (Tb). . l = jarak pada grafik perpotongan, T = titik perpotongan pada grafik perpotongan. Diketahui: T1 = 1,397s T2 = 1,401s l1 = l2 = l = 0,5 m Ditanya: g percobaan1. g percobaan2. Dijawab: g= g= 4ππ ²(0,5) 1,397² 4ππ ²(0,5) 1,401² . =10,1143 m/s². = 10,0567 m/s². A.3 Mencari %Error dari g percobaan. Rumus %Error dari g percobaan adalah : 1,349 1,374 1,404 1,401 1,397 1,4 1,408 1,422 1,44 19 ππ ππππππππππππππππππ−ππ ππππππππππππππππππ %Error = | ππππππππππππππππππππ |x100%. Ket: g literatur = 9.8m/s². Diketahui: g percobaan1 = 10,1143 m/s². g percobaan2 = 10,0567 m/s². Ditanya: %Error g percobaan1. %Error g percobaan2. 9.8−10,1 Dijawab: %Error g percobaan1 = | %Error g percobaan2 = | 9.8 |x100% = 2,5%. 9.8−10,0 9.8 |x100% = 3,1%. LAMPIRAN B JAWABAN PERTANYAAN DAN TUGAS KHUSUS 21 Lampiran B. Jawaban dan Tugas Khusus B.1 Jawaban Pertanyaan 1. Jelaskan bagaimana bandul reversibel dapat digunakan untuk menentukan nilai percepatan gravitasi! Jawab: Uji coba Bandul reversible ini merupakan implementasi hukum Newton II. Dalam hk. Newton II ini disebutkan percepatan sebuah benda berbandinglurus dengan gaya total yang bekerja padanya dan berbanding terbalik dengan masanya dan arah percepatan sama dengan gaya total yang bekerja padanya. Jika arah gaya total yang diberikan pada benda tersebut berlawanan dengan arah gerak benda maka gaya tersebut memperkecil percepatan atau bahkan memberhentikannya. Pengaruh Hukum Newton II terhadap Bandul reversible ini adalah jika bandul jika dibiarkan berosilasi terus menerus maka bandul lama kelamaan akan diam atau kembali ke titik setimbangnya dimana ini juga dapat diartikan sebagai gaya balik atau gaya pemulih (restoring force). Periode yang didapat kan dati hasil osilasi tersebut dapat di manfaatkan untuk menghitung percepatan gravitasi 2. Cara apa saja yang dapat dilakukan untuk memperoleh harga percepatan gravitasi bumi selain menggunakan bandul reversible? Jawab: menghitung kecepatan benda jatuh bebas dari jarak tertentu, memanfaatkan konsep gerak parabola, Bisa dengan perumusan umum gaya antara dua objek (objek dan bumi). Mengukur percepatan bumi menggunakan pipa U. 2. Sebuah bandul matematis terdiri dari tali yang mempunyai panjang 30 cm dan pada ujung bawah tali digantungi beban bermassa 500 gram. Jika percepatan gravitasi 9.8 m/s2 maka berapakah periode dan frekuensi ayunan bandul sederhana? Jawab: 1 ππ F = 2ππ οΏ½ ππ 22 1 9,8 = 2(3,14) οΏ½0,3 1 = 6,28 √32,6 = 0,16(5,7) = 0,91 Hz. 3. Diketahui jari-jari bumi 3,7 kali jari-jari bulan, massa bumi 81,3 kali massa bulan dan percepatan gravitasi bumi sebesar 9,8 m/s2 . Jika berat seseorang dibumi adalah 500 N. Hitunglah percepatan gravitasi bulan dan berat orang tersebut saat di bulan! ππππππππππ πΉπΉπΉπΉπΉπΉπΉπΉπΉπΉ Jawab: ππππππππππππ= πΉπΉπΉπΉπΉπΉπΉπΉπΉπΉπΉπΉ πΊπΊ.ππ.ππππππππππ ππππππππππ² ππππππππππ ππππππππππ² 81.3 = πΊπΊ.ππ.ππππππππππππ ππππππππππππ² ππππππππππππ = ππππππππππππ² 1 = (3,7) 1 81,3 13,69 Wbulan = 13,69(500) = 6845 81,3 = 84,19 N. 4. Diketahui ada 2 planet dengan massa yang berbeda yaitu 4020 kg dan 1020 kg. Kedua planet ini memiliki jarak 105 km. Berapa besar gaya gravitasi antara dua planet? Jawab: F = G. ππ1.ππ2 = G. ππ² 4020.1020 105² 23 =G. 4100400 11025 =6,674.10−11(371,9) =2,48.10−8 N LAMPIRAN C GAMBAR ALAT DAN BAHAN 25 Lampiran C. Alat dan Bahan Gambar C.1 Bandul Reversibel Gambar C.2 Beban A Gambar C.3 Mata pisau pertama Gambar C.4 Mata pisau kedua dan Beban B Gambar C.5 Penggaris Gambar C.6 Kunci L 26 Gambar C.7 Time Counter Gambar C.8 Gerbang cahaya dan Statif Gambar C.9 Bantalan Bandul LAMPIRAN D BLANGKO PERCOBAAN KEMENTERIAN RISET, TEKNOLOGI, DAN PENDIDIKAN TINGGI 28 FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SULTAN AGENG TIRTAYASA LABORATORIUM FISIKA TERAPAN Jalan Jenderal Sudirman Km. 3 Cilegon 42435 Telp. (0254) 395502 Website: http://fisdas.ft-untirta.ac.id Email: [email protected] BLANGKO PERCOBAAN BANDUL REVERSIBEL NAMA NIM / GRUP JURUSAN REKAN TGL. PERCOBAAN DATA PRAKTIKAN ALDA ADDELIA SUPRIATNA 3334200089/D2 TEKNIK METALURGI ADHITYA BAGAS D[3334200044], ANGGELLIA CENDYANA [3334200113], NUR ALIVIA ZAHRA [3334200055] 12 MARET 21 A. PERCOBAAN 1 JARAK BEBAN B DARI MATA PISAU PERTAMA cm y1 5 y2 10 y3 15 y4 20 y5 25 y6 30 y7 35 y8 40 y9 45 WAKTU UNTUK 10 OSILASI (tA) detik 14,52 14,17 14,05 13,97 14,01 14,15 14,41 14,62 14,52 PERIODE (TA) detik 1,452 1,417 1,405 1,397 1,401 1,415 1,441 1,462 1,452 KEMENTERIAN RISET, TEKNOLOGI, DAN PENDIDIKAN TINGGI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SULTAN AGENG TIRTAYASA 29 LABORATORIUM FISIKA TERAPAN Jalan Jenderal Sudirman Km. 3 Cilegon 42435 Telp. (0254) 395502 Website: http://fisdas.ft-untirta.ac.id Email: [email protected] B. PERCOBAAN 2 JARAK BEBAN B DARI MATA PISAU KEDUA cm y1 45 y2 40 y3 35 y4 30 y5 25 y6 20 y7 15 y8 10 y9 5 No. T (s) 1. 1,397 2. 1,401 WAKTU UNTUK 10 OSILASI (tB) detik 13,49 13,74 14,04 14,01 13,97 14 14,08 14,22 14,4 g literatur (m/s2) 9.8 PERIODE (TB) detik 1,349 1,374 1,404 1,401 1,397 1,4 1,408 1,422 1,44 g percobaan (m/s2) 10,1143 persen kesalahan (%) 2,556 10,0567 3,144 Grafik Periode TA dan TB terhadap y periode Grafik Perpotongan periode A dan B jarak beban B ke pisau Suhu ruang awal Suhu ruang akhir Sikap barometer awal Sikap barometer akhir = = = = 26β 26β 760 mmHg 260 mmHg
