Laporan Praktikum Gelombang

Nama Mahasiswa : Eko Nita Yulia RahmawatiNIM : 4201412035Nomor Kelompok : -Jurusan : FisikaProgam Studi : Pendidikan FisikaSemester : IV

Tanggal Pengajuan :

Minggu ke - : 5

Nama Dosen : Bp. Sarwi

Kawan Kerja : 1.Jotti Karunawan (4201412037)

2. Fayeza Camalia (4201412076)

Sistematika : Judul, Tujuan, Landasan Teori, Alat dan Bahan, Langkah-Langkah Percobaan, Data Pengamatan, Analisis Data, Pembahasan, Kesimpulan, Daftar Pustaka, Lampiran.

PERCOBAAN

AYUNAN FISIS

Laboratorium FisikaJurusan Fisika – FMIPA

Universitas Negeri SemarangGd. D9 Jln. Raya Sekaran – Gunungpati

Semarang 50229, Telp. (024) 7499386

AYUNAN FISIS

A. Tujuan Percobaan

Memahami dan mengamati proses ayunan fisis

Menentukan pusat massa pada ayunan fisis

Menentukaan percepatan gravitasi dengan menggunakan ayunan fisis

B. Landasan Teori

A. Pengertian Ayunan Fisis

Ayunan Fisis adalah suatu sistem dengan benda yang digantung dari satu titik

yang bukan merupakan pusat massanya dan berosilasi ketika disimpangkan dari posisi

kesetimbangannnya. Ayunan fisis terdiri dari batang berlubang yang dapat dianggap

sebagai sebuah benda tegar yang memiliki Moment Inersia (I).

Ayunan fisis ini digunakan sebagai penentu pusat massa atau juga dapat

digunakan sebagai penentu percepatan gravitasi. Dalam percobaan ini akan

menggunakan batang kayu yang sekaligus digunakan sebagai beban.

B. Benda Tegar

Benda tegar adalah benda yang tidak mengalami perubahan bentuk akibat

pengaruh gaya atau momen gaya. Sebenarnya benda hanyalah suatu model idealisasi,

karena pada dasarnya semua benda akan mengalami perubahan bentuk apabila

dipengaruhi oleh suatu gaya atau momen gaya. Akan tetapi karena perubahannya sangat

kecil, maka penngaruhnya terhadap keseimbangan statik dapat diabaikan.

(Subiyanto:2003,83)

C. Pusat Massa

Bila dua benda atau lebih gaya sejajar bekerja pada suatu benda, maka mereka

dapat diganti oleh sebuah gaya tunggal yang ekuivalen dengan jumlah gaya-gaya itu dan

dikerjakan pada sebuah titik sedemikian sehingga torsi yang dihasilkan gaya ekuivalen

tunggal itu sama dengan torsi yang dihasilkan oleh gaya-gaya semula. Hal ini

menunjukkan bahwa gaya gravitasi yang dikerjakan pada berbagai bagian benda dapat

diganti oleh gaya tunggal, berat total yang bekerja pada sebuah titik yang dinamakan

pusat massa. (Paul A Tippler:1998,321)

Pusat massa adalah sebuah titik yang dapat dianggap merupakan konsentrasi

seluruh massa sebuah benda

a. Inersia ( kelembaman ) adalah Sifat suatu benda yang mempertahankan

kedudukannya apabila diberi gaya.

b. Radius Girasi ( k ) :

i. Jarak antara poros putaran benda dari suatu titik diaman seluruh massa benda

seolah – olah berkumpul.

ii. Akar kuadrat perbandingan momen kelembaman suatu benda tegar di sekitar

sumbu terhadap massa benda.

iii. Jarak pusat ayunan ke suatu titik fiktif dimana seolah – olah semua massa

bandul terkumpul di titik tersebut.

Untuk menentukan Pusat Massa pada ayunan fisis dapat menggunakan rumus sebagai

berikut :

Xpm=x1m1+x1m

2

m1+m2

Pusat massa dan titik berat suatu benda memiliki pengertian yang sama, yaitu

suatu titik tempat berpusatnya massa atau berat dari benda tersebut. Perbedaannya

adalah letak massa suatu benda tidak dipengaruhi oleh medan gravitasi, sehingga

letaknya tidak selalu berhimpit dengan letak titik beratnya.

Untuk menentukan letak titik berat berupa keping atau lempengan homogen

dengan bentuk beraturan dan tidak beraturan dapat dilakukan dengan percobaan

sederhana sebagai berikut:

Dengan menggunakan tali, benda kita gantung dari sebuah titik A pada tepinya.

Pada saat benda dalam keadaan setimbang, maka titik berat harus di bawah titik gantung

yaitu pada garis AA’. Karena hanya pada keadaan ini, momen gaya akibat tegangan dan

berat benda sama dengan nol. Kemudian benda kita gantungkan lagi dititik lain

misalnya B. Dalam hal ini titik berat harus berada pada garis BB’. Suatu titik yang

terletak pada garis AA’ dan garis BB’ adalah titik O dan ini merupakan perpotongan

dua garis tersebut sehingga titik O merupakan titk berat benda. Jika sekarang benda kita

gantungkan lagi pada titik sembarang, misalnya titik C, maka garis vertikal CC’ pasti

akan melalui titik O. Jadi titik berat benda berada di titk O. (Supiyanto:2003,93)

D. Percepatan Gravitasi

Menentukan percepatan gravitasi dengan menggunakan batang kayu homogen

Jika sebuah batang homogen dengan pusat massa Xpm

digantungkan dengan poros yang terletak pada ujung

batang, maka batang akan diam dalam posisi stabil.

Kemudian jika batang disimpangkan dengan sudut

kecil, batang tersebut akan berosilasi dengan frekuensi

seperti persamaan

T=2 π √ Ipm+ML ²Mgl

percepatan gravitasinya yang diperoleh jika jarak antara poros ke pusat massa diubah-

ubah adalah sama seperti persamaan

g=4 π ²(L 22−L 12)

L 2T 22−L 1T 12

C. Alat dan Bahan

1. Kayu Sengon 98 cm

2. Mistar dengan ketelitian 0,5 cm

3. Poros penggantung

4. Stopwatch 0,05s

5. Busur derajat 1°

D. Langkah Percobaan

1. Menentukan massa dan pusat massa suatu benda.

2. Menggantungkan benda pada poros tertentu.

3. Mengukur jarak antara penggantung sampai pusat massa benda yang telah ditentukan

(L)

4. Memberi simpangan kecil kemudian melepaskannya.

5. Mengayunkan batang dengan sudut simpangan kecil kemudian melepaskannya

6. Mencatat waktu yang diperlukan untuk 20 kali ayunan

7. Mengulangi langkah 2 sampai 5 untuk lubang-lubang yang lain.

Gambar. Penentuan percepatan gravitasi

Ɵ L

Xpm

E. Data Pengamatan

NO L θ N T t1 t2 t3

1 0,49 10 20 1,61 32,05 32,17 32,17

2 0,44 10 20 1,57 31,41 31,26 31,75

3 0,39 10 20 1,53 30,89 30,4 30,42

4 0,34 10 20 1,52 30,28 30,38 30,31

5 0,29 10 20 1,50 30,02 29,98 30

6 0,24 10 20 1,50 29,99 29,99 29,97

F. Analisis Data

Menentukan percepatan gravitasi bumi.

NO L (m) θ n T t1 t2 t3 t rata-rata T^2 L^2

1 0,24 10 20 1,50 29,99 29,99 29,97 29,98 2,25 0,0576

2 0,29 10 20 1,50 30,02 29,98 30 30,00 2,25 0,0841

3 0,34 10 20 1,52 30,28 30,38 30,31 30,32 2,30 0,1156

4 0,39 10 20 1,53 30,89 30,4 30,42 30,57 2,34 0,1521

5 0,44 10 20 1,57 31,41 31,26 31,75 31,47 2,48 0,1936

6 0,49 10 20 1,61 32,05 32,17 32,17 32,13 2,58 0,2401

NO Poros sb x (L2^2-L1^2)(m) sb y (L2T2^2-L1T1^2)(m)

1 poros 1-2 0,027 0,113

2 poros 1-3 0,058 0,242

3 poros 1-4 0,095 0,372

4 poros 1-5 0,136 0,550

5 poros 1-6 0,183 0,725

6 poros 2-3 0,032 0,129

7 poros 2-4 0,068 0,259

8 poros 2-5 0,110 0,437

9 poros 2-6 0,156 0,612

10 poros 3-4 0,037 0,130

11 poros 3-5 0,078 0,308

12 poros 3-6 0,125 0,483

13 poros 4-5 0,042 0,178

14 poros 4-6 0,088 0,353

15 poros 5-6 0,047 0,175

Gambar Ralat grafik

dari rumus g = 4π2 ( L 22−L 12 )

L2 T 22−L 1T 12

Variabel bebas(sumbu x) =(L 22−L12)

Variabel terikat (sumbu y) =L 2T 22−L1T 12

tanα 0=y2− y1

x2−x1

=5,6.10−1−5.10−1

14,5.10−2−13.10−2

=0,6.10−1

1,5.10−2

= 4

tanα 1=6,7.10−1−6. 10−1

15,5.10−2−14,1.10−2

=0,7.10−1

1,4.10−2

= 5

tanα 2=5. 10−1−4,4. 10−1

14,5.10−2−13.10−2

=0,6.10−1

1,5.10−2

= 4

∆tanα 1=|tan α 1−tan αo|

= |5−4|

= 1

∆tanα 2=|tan α 2−tan αo|

=|4−4|

=0

∆tanα=|∆ tan α 1+∆ tan α 22 |

=|1+02 |

= 0,5

g=4 π2 1tan α0

=4 π 2 14

=9,85 m/s2

∆ g= 4 π2

tan2 α 0∆tanα

=4 π2

16 .0,5

= 1,23

g=¿ ( g ± ∆ g¿

= ( 9,85 ± 1,23¿ m /s2

* Kesalahan relatif =∆ gg

× 100 %

=1,239,85

× 100 %

= 12,48 %

* Ketelitian = 100% - 12,48 %

= 87,52%

* Kesesatan = ¿nilai teori−nilaihasil∨ ¿nilai teori

100%¿

=¿9,81−9,85∨ ¿9,81

100 % ¿

=0,41 %

* Ketepatan =100% - 0,41 %

= 99,59 %

G. Pembahasan

Pada percobaan ayunan fisis kali ini, benda yang digunakan adalah benda tegar homogen

yang terbuat dari kayu sengon panjang 0,98 meter. Yang digantungkan pada gantungan

fisis.Kayu kemudian diayunkan dengan menggunakan sudut kecil yaitu 10 derajat (sudut kecil

berfungsi agar mendapatkan nilai Sin θ≅ θ ,sehingga dapat diabaikan). Waktu yang dibutuhkan

dalam percobaan adalah selama 20 kali ayunan yang kemudian dicatat dalam data pengamatan.

Menurut kajian teoritis besar percepatan gravitasi besarnya telah kita ketahui yaitu sebesar

9,81. Untuk mengetahui besar percepatan gravitasi dapat dilakukan beberapa percobaan, salah

satunya adalah menggunakan Ayunan Fisis.

Dalam percobaan ayunan fisis dilakukan dua macam percobaan yaitu yang pertama adalah

ayunan fisis, yang merupakan kayu berlubang-lubang, dalam percobaan ini dilakukan 6 kali

percoban dengan variasi L, variasi L dilakukan dengan cara menggantidari satu lubang ke

lubang lainnya.

Pada percobaan kita dapat menentukan pusat massa kayu sengon menggunakan rumus :

Xpm=x1m1+x1m

2

m1+m2

Dan kita dapat menentukan percepatan gravitasi bumi ditempat percobaan, yaitu

menggunakan rumus:

g=4 π ²(L 22−L 12)

L 2 T 22−L 1T 12

Setelah diperoleh data pengamatan, kemudian melakukan perhitungan dan analisis data

menggunakan ralat grafik, diperoleh nilai percepatan gravitasi sebesar ( 9,85 ± 1,23¿m /s2dengan

ketelitian sebesar 87,52% dan ketepatan sebesar 99,59%.

Besarnya nilai gravitasi tidak jauh berbeda dengan nilai gravitassi teori yang bernilai 9,81

m/s2 , perbedaan antara besarnya ketelitian dan ketepatan karena dipengaruhi oleh factor sebagai

berikut :

a. kesalahan paralaks yaitu kesalahan pengukuran yang disebabkan oleh arah pandang

pengamat dalam membaca skala suatu alat ukur (tidak lurus dengan skalanya).

b. Kesalahan dalam perhitungan waktu yang dilakukan praktikan.Waktu yang diperlukan

untuk 20 ayunan nantinya berpengaruh terhadap periode (T), jadi praktikan harus tepat

dalam mengukur waktu.

c. Ketidaktepatan dalam pengukuran panjang (l) sehingga mempengaruhi dalam

perhitungan menentukan percepatan gravitasi.

H. Kesimpulan dan Saran

a. Kesimpulan yang diperoleh setelah melakukan percobaan adalah…

1. Ayunan Fisis adalah suatu sistem dengan benda yang digantung dari satu titik yang

bukan merupakan pusat massanya dan berosilasi ketika disimpangkan dari posisi

kesetimbangannnya.

2. Untuk menentukan pusat massa pada ayunan fisis, digunakan rumus:

Xpm=x1m1+x1m

2

m1+m2

Dengan panjang kayu sengon sebesar 0,98 m dapat diketahui pusat massanya sebesar

0,46

3. Dalam menentukan besarnya percepatan gravitasi bumi pada ayunan fisis masa

benda tidak berpengaruh tetapi yang berpengaruh adalah adalah L (jarak antara pusat

massa dengan gantungan.

Untuk menentukan percepatan gravitasi, digunakan rumus:

g=4 π ²(L 22−L 12)

L 2T 22−L 1T 12

dalam percobaan diperoleh hasil percepatan gravitasi sebesar ( 9,85 ± 1,23¿ m /s2,

dengan ketelitian sebesar 87,52% dan ketepatan sebesar 99,59%

b. Saran yang perlu diperhatikan dalam percobaan ini adalah

1. Praktikan harus lebih teliti dalam mengukur waktu.

2. Praktikan harus lebih cermat dalam mengukur panjang kayu sengon

3. Saat menyimpangkan benda jangan sampai ada gaya luar yang mempengaruhinya

(v0= 0 m/s)

4. Praktikan harus lebih teliti dalam menghitung banyaknya ayunan.

5. Simpangan sudut benda haruslah kecil.

6. Praktikan harus menguasai materi eksperimen.

I. Referensi

Alonso,Marcelo dan Edward J.Finn. 1980. Dasar-Dasar Fisika Universitas, Jakarta:

Eralangga

Tipler,Paul A. 1998. Fisika untuk Sains dan Teknik, Jakarta: Erlangga

Subiyanto, 2003. Fisika, Bandung : Aksara

Khanafiyah,S.Oktober 2010.Percobaan Osilasi Bandul Fisis Bentuk Sederhana sebagai

Tugas Proyek Penelitian pada Materi Momen Inersia di SMA.Jurnal Pendidikan Fisika

Indonesia 5(2009) 47-53