KEMENTRIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN

NASIONAL

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM

PROGAM STUDI PENDIDIKAN SAINS 2014

NAMA KELOMPOK : 1. UJI FIRMANTO (11030654205)

2. ANDARINA I.R. (11030654206)

3. RIO BASKARA (11030654214)

4. MIFTAHUL JANNAH (11030654224)

GAYA PEGAS

ABSTRAK

Telah kami lakukan percobaan pada tanggal 26 Maret 2014 di Laboratorium

Pendidikan Sains Unesa mengenai gaya pegas yang bertujuan untuk menentukan

konstanta pegas dan frekuensi getaran pada pegas. Dalam percobaan kali ini metode

yang kami gunakan adalah dengan mengukur panjang pegas tanpa beban kemudian

mengukur panjang pegas setelah pembebanan sehingga diperoleh pertambahan

panjang pegas. setelah itu diperoleh besar konstanta pegas dan frekuensi getaran pada

10 massa benda yang telah ditentukan. Diperoleh hasil frekuensi sebesar (1,67 ±

0,287) Hz dengan ketidakpastian sebesar 17,20 % dan ketelitian sebesar 82,80 %.

Pada percobaan kedua, metode yang digunakan adalah menghitung waktu getaran ke

5. diperoleh frekuensi sebesar (1,203 ± 0,14) Hz dengan ketidakpastian sebesar 11,64

% dan ketelitian sebesar 88,36 %. Pada percobaan gaya pegas didapatkan suatu

kesimpulan bahwa massa benda berpengaruh pada frekuensi getaran pada pegas dan

semakin berat massa benda maka akan semakin kecil frekuensi getaran pada pegas.

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Di lingkungan sekitar, sering kita temui benda-benda yang berprinsip seperti pegas.

Diantaranya seperti pegas dapat kita jumpai pada sepeda motor. Dimana pegas pada

sepeda motor sering disebut atau dikenal dengan nama shuck breaker. Dengan adanya

shuck breaker ini maka kita merasa nyaman ketika mengendarai sepeda motor karena

keelastisannya Pegas merupakan salah satu contoh benda elastis. Elastis atau elastisisitas

adalah kemampuan sebuah benda untuk kembali ke bentuk awalnya ketika gaya luar

yang diberikan pada benda tersebut dihilangkan. Jika sebuah gaya diberikan pada sebuah

benda yang elastis, maka bentuk benda tersebut berubah sehingga benda tersebut

termampatkan namun karena elastisitas dari pegasnya, maka pegas meregang kembali.

Untuk pegas dan karet, yang dimaksudkan dengan perubahan bentuk adalah pertambahan

panjang.

B. Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakng di atas, dapat diambli suatu rumusan masalah :

1. Bagaimana cara menentukan konstanta pegas?

2. Bagaimana cara menentukan frekuensi getaran pada pegas?

C. Tujuan

Tujuan percobaan ini adalah :

1. Mengetahui cara menentukan konstanta pegas.

2. Mengetahui cara menentukan frekuensi getaran pada pegas

BAB II

KAJIAN TEORI

Hukum Hooke Pada Pegas Pada tahun 1676, Robert Hooke mengusulkan sutu hokum

fisika yang menyangkut pertambahan panjang sebuah benda elastic yang dikenai oleh suatu

gaya. Menurut Hooke, pertambahan panjang berbanding lurus dengan yang diberikan pada

benda. Secara matematis, hokum Hooke ini dapat dituliskan sebagai

F= k . x

Dengan

F = gaya yang dikerjakan (N)

x = pertambahan panjang (m)

k = konstanta gaya (N/m)

(Bob Foster, 2004:122-123)

Pegas merupakan salah satu contoh benda elastis. elastis atau elastsisitas adalah

kemampuan sebuah benda untuk kembali ke bentuk awalnya ketika gaya luar yang diberikan

pada benda tersebut dihilangkan. Jika sebuah gaya diberikan pada sebuah benda yang elastis,

maka bentuk benda tersebut berubah. Untuk pegas dan karet, yang dimaksudkan dengan

perubahan bentuk adalah pertambahan panjang. Perlu kita ketahui bahwa gaya yang diberikan

juga memiliki batas-batas tertentu. Sebuah karet bisa putus jika gaya tarik yang diberikan

sangat besar, melawati batas elastisitasnya. Demikian juga sebuah pegas tidak akan kembali

ke bentuk semula jika diregangkan dengan gaya yang sangat besar. Jadi benda-benda elastis

tersebut memiliki batas elastisitas. Setiap pegas memiliki panjang alami, jika pada pegas

tersebut tidak diberikan gaya. Pada kedaan ini, benda yang dikaitkan pada ujung pegas berada

dalam posisi setimbang (lihat gambar a). Untuk semakin memudahkan pemahaman

dirimu,sebaiknya dilakukan juga percobaan.

Apabila benda ditarik ke kanan sejauh +x (pegas diregangkan), pegas akan

memberikan gaya pemulih pada benda tersebut yang arahnya ke kiri sehingga benda kembali

ke posisi setimbangnya.

Sebaliknya, jika benda ditarik ke kiri sejauh -x, pegas juga memberikan gaya pemulih

untuk mengembalikan benda tersebut ke kanan sehingga benda kembali ke posisi setimbang.

Besar gaya pemulih F ternyata berbanding lurus dengan simpangan x dari pegas yang

direntangkan atau ditekan dari posisi setimbang (posisi setimbang ketika x = 0).

Persamaan yang sering dikenal sebagai persamaan pegas dan merupakan hukum

hooke. Hukum ini dicetuskan oleh paman Robert Hooke (1635-1703). k adalah konstanta dan

x adalah simpangan. Tanda negatif menunjukkan bahwa gaya pemulih alias F mempunyai

arah berlawanan dengan simpangan x. Ketika kita menarik pegas ke kanan maka x bernilai

positif, tetapi arah F ke kiri (berlawanan arah dengan simpangan x). Sebaliknya jika pegas

ditekan, x berarah ke kiri (negatif), sedangkan gaya F bekerja ke kanan.

Jadi gaya F selalu bekeja berlawanan arah dengan arah simpangan x. k adalah

konstanta pegas. Konstanta pegas berkaitan dengan elastisitas sebuah pegas. Semakin besar

konstanta pegas (semakin kaku sebuah pegas), semakin besar gaya yang diperlukan untuk

menekan atau meregangkan pegas. Sebaliknya semakin elastis sebuah pegas (semakin kecil

konstanta pegas), semakin kecil gaya yang diperlukan untuk meregangkan pegas. Untuk

meregangkan pegas sejauh x, kita akan memberikan gaya luar pada pegas, yang besarnya

sama dengan F = +kx. Hasil eksperimen menunjukkan bahwa x sebanding dengan gaya yang

diberikan pada benda.

  Getaran adalah gerak bolak-balik secara periodik yang selalu melalui titik

keseimbangan.Satu getaran adalah gerakan dari titik mula-mula dan kembali ke titik tersebut.

Periode (waktu getar) adalah waktu yang digunakan untuk mencapai satu getaran penuh,

dilambangkan T (sekon atau detik).Frekuensi adalah banyaknya getaran tiap detik,

dilambangkan f (Hertz). Amplitudo adalah simpangan maksimum dari suatu getaran,

dilambangkan A (meter).Simpangan adalah jarak besarnya perpindahan dari titik

keseimbangan ke suatu posisi, dilambangkan Y (meter). Sudut fase getaran adalah sudut

tempuh getaran dalam waktu tertentu, dilambangkan (radian). Fase getaran adalah

perbandingan antara lamanya getaran dengan periode, dilambangkan. 

Sebuah pegas yang digantung vertikal ke bawah ujungnya diberi beban m ditarik dengan

gaya F sehingga pegas bertambah panjang sebesar x, kemudian gaya dilepas, maka beban

bersama ujung pegas akan mengalami gerak harmonik dengan periode:

T = periode (s)

f = frekuensi pegas (Hz)

m = massa beban (kg)

π = 22/7 atau 3,14

k = konstanta pegas (N/m)

Nilai k dapat dicari dengan rumus hukum Hooke yaitu:

F = k y

Pada pegas:

F = m a = mπ2 y = m y

Perlu selalu di ingat bahwa hukum hooke hanya berlaku untuk daerah elastik, tidak

berlaku untuk daerah plastik maupun benda-benda plastik. Menurut Hooke, regangan

sebanding dengan tegangannya, dimana yang dimaksud dengan regangan adalah persentase

perubahan dimensi. Tegangan adalah gaya yang menegangkan per satuan luas penampang

yang dikenainya.

Sebelum diregangkan dengan gaya F,energi potensial sebuah pegas adalah nol, setelah

diregangkan energi potensialnya berubah.

1.Tegangan

Tegangan didefinisikan sebagai hasil bagi antara gaya tarik F yang dialami kawat

dengan luas penampang (A).

Tegangan adalah besaran skalar dan memiliki satuan Nm-2 atau Pascal

(Pa).Berdasarkan arah gaya dan pertambahan panjangnya (perubahan bentuk),tegangan

dibedakan menjadi 3 macam,yaitu tegangan rentang,tegangan mampat,dan tegangan geser.

2.Regangan

Regangan didefinisikan sebagai hasil bagi antara pertambahan panjang ΔL dengan

panjang awalnya L.

Karena L sama-sama merupakan dimensi panjang, maka regangan tidak mempunyai

satuan (regangan tidak mempunyai dimensi). Regangan merupakan ukuran perubahan bentuk

benda dan merupakan tanggapan yang diberikan oleh benda terhadap tegangan yang

diberikan.

Persamaan matematis dari Modulus Elastis (E) atau modulus Young (Y). Jadi,

modulus elastis sebanding dengan Tegangan dan berbanding terbalik Regangan.

BAB III

METODE PERCOBAAN

A. Rancang Percobaan

B. Alat Dan Bahan

1) Pegas 1 buah

2) Statif 1 buah

3) Stopwatch 1 buah

4) Mistar 1 buah

5) Beban 1 set

C. Variabel – Variabel

1. Variabel manipulasi : massa beban.

2. Variabel kontrol : jenis pegas, panjang simpangan, jenis beban, jumlah

getaran

3. Variabel respon : waktu.

Gambar 1. Rancangan percobaan

D. Langkah Percobaan

Percobaan 1

Langkah pertama adalah mengukur panjang pegas tanpa beban, lalu menggantungkan

beban bermassa m pada ujung bawah pegas. Setelah itu, mengukur panjang pegas

setelah pembebanan, kemudian mengulangi langkah-langkah tersebut dengan

merubah-ubah massa beban m. Memasukkan data hasil percobaan ke dalam tabel 1,

hitung juga tetapan pegas yang digunakan:

Percobaan 2

Langkah pertama menyusun alat sebagaimana terlihat pada skema percobaan., lalu

menarik beban ke bawah kemudian melepaskannya. Setelah itu mengukur waktu (t)

yang dibutuhkan beban untuk melakukan sejumlah n getaran dengan menggunakan

stopwatch, kemudian mengulangi langkah 1 sampai dengan 3 dengan massa beban

yang berbeda-beda. Memasukkan hasil pengamatan pada tabel pengamatan.

BAB IV

DATA DAN ANALISIS

A. Data Pengamatan

Berdasarkan hasil pengamatan yang kami lakukan maka diperoleh data sebgai berikut:

Tabel 1. Hasil Pengukuran untuk Mencari Tetapan Pegas

No. Massa Beban

(gram)

Panjang pegas setelah

pembebanan

( ) cm

Pertambahan panjang

pegas

cm

1 50 16,0 1,5

2 70 19,0 4,5

3 90 21,8 7,3

4 110 24,6 10,1

5 130 27,7 13,2

6 150 30,8 16,3

7 170 34,5 20,0

8 190 36,7 22,2

9 210 39,9 25,4

10 230 43,0 28,5

Keterangan : panjang pegas tanpa beban ( ) cm = 14,5 cm

Tabel 2. Hasil Pengukuran untuk Mencari Frekuensi

No. Massa Beban

(gram)

Waktu getaran

( ) sekon

1 50 2,13

2 70 3,30

3 90 3,90

No. Massa Beban

(gram)

Waktu getaran

( ) sekon

4 110 4,22

5 130 4,52

6 150 4,81

7 170 5,20

8 190 5,47

9 210 5,73

10 230 6,08

Keterangan : Jumlah getaran (n) = 5

Simpangan ( ) cm = 5 cm

B. Analisis Data

Berdasarkan data yang terdapat pada tabel 1, kelompok kami akan mencari

frekuensi dengan perhitungan menggunakan persamaan 1 yaitu : untuk

mencari nilai k dapat digunakan persamaan Berdasarkan data hasil

pengamatan diatas, maka data dapat dianalisis menjadi:

Tabel 3. Frekuensi Getaran dengan Menggunakan Persamaan 1

No. Massa beban

(kg)

F = m x g

(N)

Δx

(m)

k

(N/m)

f

(Hz)

1 0,05 0,5 0,015 33,33 4,13

2 0,07 0,7 0,045 15,56 2,39

3 0,09 0,9 0,073 12,33 1,81

4 0,11 1,1 0,101 10,89 1,59

5 0,13 1,3 0,132 9,85 1,39

6 0,15 1,5 0,163 9,20 1,25

7 0,17 1,7 0,200 8,50 1,13

8 0,19 1,9 0,222 8,56 1,07

9 0,21 2,1 0,254 8,27 1,00

10 0,23 2,3 0,285 8,07 0,95

Keterangan : g = 10 m/s2

Pada tabel 3, Sebelum mencari frekuensi yang harus kami lakukan adalah mengubah

satuan panjang dan massa dengan m dan kg sehingga akan didapatkan nilai k dari

persamaan . Nilai F dapat dicari dengan persamaan F = m x g, dengan nilai

percepatan gravitasi sebesar 10 m/s2. Berdasarkan persamaan maka akan

didapatkan hasil frekuensi getaran seperti pada tabel 3. Berdasarkan nilai frekuensi

pada tabel 3, semakin besar massa suatu benda maka akan semakin kecil pula nilai

frekuensinya. Kemudian didapat deviasi, sehingga diperoleh f (1,67 ± 0,287) Hz

dengan ketidakpastian sebesar 17,20 % dan ketelitian sebesar 82,80 %.

Berdasarkan data yang terdapat pada tabel 2, kelompok kami mencari

frekuensi dengan pengukuran menggunakan persamaan 2 yaitu : dimana n

adalah banyaknya getaran dan t adalah bayaknya waktu yang dibutuhkan untuk

melakukan n getaran. Jumlah getaran yang kelompok kami gunakan adalah sebanyak 5

getaran. Hasilnya adalah sebagai berikut :

Tabel 4. Frekuensi Getaran dengan Menggunakan Persamaan 2

No. Massa Beban

(gram)

t

(sekon)

f

(Hz)

1 50 2,13 2,35

2 70 3,30 1,51

3 90 3,90 1,28

4 110 4,22 1,18

5 130 4,52 1,11

6 150 4,81 1,04

No. Massa Beban

(gram)

t

(sekon)

f

(Hz)

7 170 5,20 0,96

8 190 5,47 0,91

9 210 5,73 0,87

10 230 6,08 0,82

Berdasarkan tabel diatas, semakin besar massa beban maka akan semakin

kecil nilai frekuensi getaran yang dihasilkan. Kemudian didapat deviasi, sehingga

diperoleh f (1,203 ± 0,14) Hz dengan ketidakpastian sebesar 11,64 % dan ketelitian

sebesar 88,36 %.

BAB V

PEMBAHASAN

A. Diskusi

Berdasarkan tujuan dari praktikum yang kami lakukan yaitu untuk menentukan

frekuensi getaran pegas hasil perhitungan dan pengukuran, maka didapatkan hasil nilai

frekuensi dengan menggunakan persamaan sebesar (1,67 ± 0,287) Hz

dengan ketidakpastian sebesar 17,20 % dan ketelitian sebesar 82,80 %. Sementara

dengan persamaan diperoleh frekuensi getaran sebesar (1,203 ± 0,14) Hz

dengan ketidakpastian sebesar 11,64 % dan ketelitian sebesar 88,36 %. Terdapat

perbedaan pada hasil frekuensi dengan menggunakan persaan 1 dan 2. Hal ini

disebabkan oleh kurangnya ketelitian kami dalam membaca alat ukur waktu dan

menentukan satu getaran.

Massa beban berpengaruh pada perhitungan frekuensi getaran pegas, semakin

berat massa beban maka akan semakin kecil frekuensi yang dihasilkan. Karena pada

yang lebih berat akan membutuhkan waktu yang lebih lama untuk melakukan satu

getaran. Terbukti pada percobaan dengan massa seberat 50 gram dibutuhkan waktu

sebesar 2,13 sekon untuk melakukan 5 getaran, sementara pada percobaan dengan

massa sebesar 230 gram dibutuhkan 6,08 sekon untuk melakukan 5 getaran.

B. Kesimpulan

1. Frekuensi suatu getaran dapat diperoleh dengan persamaan dan

2. Pada persamaan diperoleh frekuensi sebesar (1,67 ± 0,287) Hz

dengan ketidakpastian sebesar 17,20 % dan ketelitian sebesar 82,80 %.

3. Pada persamaan diperoleh frekuensi sebesar (1,203 ± 0,14) Hz dengan

ketidakpastian sebesar 11,64 % dan ketelitian sebesar 88,36 %.

4. Massa benda berpengaruh pada frekuensi getaran pada pegas.

5. Semakin berat massa benda maka akan semakin kecil frekuensi getaran pada

pegas.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2012. Fisika Dalam Kehidupan Sehari-hari. Melalui

http://nira15.blogspot.com/2012/08/fisika-dalam-kehidupan-sehari-hari.html Fisika

dalam Kehidupan Sehari-hari (Untuk kawan UNDIKSHA). Diakses pada tanggal 30

Maret 2014.

Dibara, Irfan. 2012. Gaya Pegas. Melalui http://irfandibara.blogspot.com/ gaya pegas .

irfandi. Diakses pada tanggal 30 Maret 2014.

Foster, Bob. 2004. Fisika SMA Terpadu. Jakarta : Erlangga.

Halliday. 1984. Fisika Untuk Universitas Edisi ketiga jilid 1. Jakarta : Erlangga.

Legion. 2012. Praktikum Fisika Tentang Ayunan. Dalam

http://kevinxiipa3.blogspot.com/2012/03/praktikum-fisika-tentang-ayunan.html. 17

Maret 2014.

Sabir. 2006. Buku Kerja Fisika SMA. Padang : Esis.

LAMPIRAN

Percobaan 1

f (Hz) d

d2

4,13 2,459 6,047

2,39 0,719 0,517

1,81 -0,139 0,019

1,59 -0,081 0,007

1,39 -0,281 0,079

1,25 -0,421 0,177

1,13 -0,541 0,293

1,07 -0,601 0,361

1,00 -0,671 0,450

0,95 -0,721 0,520

∑f = 16,71 ∑ d2 = 7,436

Percobaan 2

Standar Deviasi

=

=

Taraf ketidakpastian

=

=

= 17,20 %

Ketelitian

f (Hz) d

d2

2,35 1,147 1,316

1,51 0,307 0,094

1,28 0,077 0,006

1,18 -0,023 0,001

1,11 -0,093 0,009

1,04 -0,163 0,027

0,96 -0,243 0,060

0,91 -0,293 0,086

0,87 -0,333 0,111

0,82 -0,383 0,147

∑f = 12,03 ∑ d2 = 1,857

Standar Deviasi

=

=

Taraf ketidakpastian

=

=

= 11,64 %

Ketelitian