Sem I 2009/2010

MODUL XIII

PRAKTIKUM

TETAPAN GAYA PEGAS DAN GRAVITASI

1. Tujuan Percobaan

a. Menentukan tetapan pegas dengan menggunakan Hukum Hooke.

b. Menentukan besar percepatan gravitasi2. Alat-alat yang digunakan

a. Statif dilengkapi alat ukur

b. Pegas

c. Ember dan keeping-keping beban

d. Stopwatch

e. Neraca teknis3. Teori Dasar

a. Setiap system yang memenuhi hokum Hooke akan bergetar dengan cara yang unik dan sederhana yang disebut Gerak Harmoni sederhana. Setiap system yang melengkung, terpuntir atau mengalami perubahan bentuk yang elastic dikatan memenuhi hukumHooke.

b. Sebagai contoh kita tinjau perilaku pegas berikut :

Gambar 1a pegas dan benda berada dalam keadaan seimbang tanpa pengaruh gaya luar.

Gambar 1b jika gaya luar F dilakukan pada system maka keseimbangan akan dicapai bila pegas teregang sejauh x.

c. Bila pada sebuah pegas dikerjakan sebuah gaya, maka pertambahan panjang pegas akan sebanding dengan gaya itu (selama batas elastisitas belum dilampaui)

Menurut hokum Hooke :

F = - k.x

Dimana :

F: gaya luar (N)

k : tetapan / konstanta pegas (N/m)

x : Pertambahan panjang pegas (m)

Jika gaya F ditimbulkan oleh massa benda maka F = gaya berat = m.g

Dengan membuat grafik antara pertambahan beban m dengan perpanjangan pegas x, maka :

jika n = maka diperoleh

n = Dalam pengertian yang lebih umum hokum Hooke berlaku juga untuk system lain yang mengalami perubahan bentuk elastisitas.

Gaya luar yang menimbulkan perubahan bentuk yang dalam hal ini dinyatakan dengan x. Hampir semua bahan dan system yang irreversibel (tak dapat kembali pada keadaan semula) di bawah pengaruh gaya kecil akan memperlihatkan sifat elastic dan karenanya memenuhi hokum Hooke.

Jadi meskipun kita gunakan persamaan di atas dalam pembahasan tentang pegas, kesimpulannya dapat diterapkan pada berbagai system yang memenuhi hokum Hooke. Jika beban bermassa m digantungkan vertical, keseimbangan akan dicapai setelah pegas mengalami perpanjangan .

Jika beban ditarik dari kedudukan seimbangnya lalu dilepaskan, maka benda diujung pegas ini akan bergetar (berosilasi). Gerak tersebut Gerak periodic atau getaran.

d. Dari persamaan gerak harmonic sederhana dengan menerapkan hukum II Newton pada benda yang mengalami gerak harmonic sederhana maka kita peroleh ;

F = m.a

Persamaan ini menyatakan hubungan x dan t tetapi mengandung suku dalam bentuk diferensial dan disebut Persamaan diferensial.

Solusi persamaan gerak harmonic sederhana adalah

A dan memiliki nilai variatif, ini berarti setiap pilihan A dan akan memenuhi persamaan diferensial.

adalah periode getaran pegas yang bergantung pada massa beban dan tetapan pegas sebagai berikut :

Atau

e. Pegas digantungi suatu beban, kemudian ditarik melalui titik seimbangnya, kemudian dilepaskan maka pegas akan bergetar (berosilasi). Dari penurunan persamaan gerak harmonic sederhana diperoleh ;

Dengan m = M beban + Member +f.Mpegas f : factor efektif pegas dengan harga (0< f