laporan praktikum fisika dasar ii

7/18/2019 Laporan Praktikum Fisika Dasar II

http://slidepdf.com/reader/full/laporan-praktikum-fisika-dasar-ii-56d6488d30bc6 1/22

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR II

PERCOBAAN M3

GETARAN TEREDAM

Nama : Nurul Nur Annisa

NIM : 12/331379/PA/14637

Fakultas : MIPA

Prodi : Geofisika

No. Urutan : 85 B

Partner : Fachry Achmad

Hari/Tanggal : Senin/16 Mei 2013

Asisten : Fajar Wahid Alim

LABORATORIUM FISIKA DASAR

FAKULTAS MATEMATIKA dan ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS GADJAH MADA

YOGYAKARTA

2013



1

I. PENDAHULUAN

Dalam kehidupan sehari – hari khususnya di masa anak – anak, kita semua

pasti sudah pernah merasakan bermain ayunan. Caranya sangat sederhana, ada

seseorang yang mendorong papan / tali ayunan dari belakang dan ayunan yangkita naiki pun akan beregerak maju mundur berulang kali. Pada awalnya gerakan

maju mundur itu berlangsung cepat / sangat cepat bergantung pada tenaga si

pendorong ayunan, namun lama kelamaan ayunan pun mulai berhenti ke titik

asal. Sebenarnya apa yang menyebabkan terjadinya hal ini? Nah dalam fisika kita

telah mempelajari yang dinamakan „ Damped Oscillation‟ atau yang biasa disebut

dengan getaran teredam. Getaran teredam adalah suatu gerak bolak – balik di

sekitar titik kesetimbangan. Getaran ini lama kelamaan akan berkurang gayanya

karena ada suatu faktor peredam / penghambat yang dapat berupa angin, air dan

lingkungan sekitar sehingga lama kelamaan benda pun akan berhenti berosilasi.

Begitu juga dalam kasus ayunan ini, ketika kita mendorong papan ayunan dari

belakang, ayunan akan terus bergerak maju mundur, namun karena adanya gaya

gesek antara ayunan dengan angin / udara yang ada di sekitar, hal itu

menimbulakan gaya pemulih melemah dan akhirnya lama kelamaan bernilai nol.

Itulah sebabnya mengapa setelah beberapa lama bergerak ayunan akan berhenti

sendirinya, yaitu karena sudah kehabisan gaya pemulih yang disebabkan oleh

adanya faktor redaman pada ayunan.

II. TUJUAN

a. Mengetahui nilai tetapan redaman b. Membandingkan besarnya nilai tetapan pada masing – masing lempeng

III. DASAR TEORI

Setiap 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. Apabila suatu partikel melakukan gerak periodik pada

lintasan yang sama maka gerakannya disebut gerak osilasi/getaran. Bentuk

sederhana dari gerak periodik adalah benda yang berosilasi pada ujung pegas.

Karenanya kita menyebutnya gerak harmonis sederhana. Gerak harmonik

sederhana disebabkan oleh gaya pemulih atau gaya balik linier (F), yaitu resultan

gaya yang arahnya selalu menuju titik kesetimbangan dan besarnya sebanding

dengan simpangannya, dimana arah gaya selalu berlawanan dengan arah

simpangan. Sehingga :

Dimana :

k = ketetapan gaya/konstanta pegas

x = simpangan (m)

= −



2

F = gaya pemulih (N)

Dalam keadaan nyata, osilasi lama kelamaan akan melemah (teredam) karena

adanya gaya gesek benda dengan lingkungan. Pengaruh inilah yang disebut

dengan gaya non konservatif, yaitu gaya gesek. Gaya gesek akan mengakibatkan

setiap amplitudo setiap osilasi secara pelan menurun terhadap waktu. Sehingga

osilasi akan berhenti sama sekali. Gaya gesek dinyatakan dengan :

Dimana :

R = gaya gesek (N)

b = konstanta redaman

v = kecepatan gelombang (m/s)

x = simpangan (m)

t = waktu (s)

Bila peredaman diperhitungkan, berarti gaya peredam yang berlaku pada massa

selain gaya yang disebabkan oleh peregangan pegas :

Jika disubstitusikan tetapan redaman ( γ ) , didefinisikan γ = c / 2m dan

m

k

2

0 maka 02

0

...

x x x sehingga didapat simpangant ae At x )(

1)(

dimana2

0

2 q . Jika redaman sebanding dengan kecepatan maka

persamaan differensialnya : 02

2

k dt

d a

dt

d I Dimana I = momen

inersia, Θ = sudut yang dibuat oleh batang horizontal terhadap sikap seimbang.

Penyelesaian persamaan differensial tersebut adalah :

= − = −

² ²

0

0

...

...

xm

k

m

xc x

makakx xc xm

ataucvkxam F



3

t et

I

q

cos20 dengan

2

22

2

I

a dan

I

K

2

0

Getaran teredam dapat terjadi pada 3 kemungkinan, yaitu :

a.

Osilasi teredam kurangTerjadi jika 2 <<< ù² , maka

² ² = ² − ² ≈ 0, sehingga solusi menjadi

() = − 0 + 0 → disebut fungsi harmonik

= − sinù +

Dengan − adalah amplitudo yang berubah sebagai fungsi waktu. Getaran ini

mempunyai amplitudo yang berkurang secara eksponensial terhadap waktu.

b. Osilasi teredam lebih

Terjadi jika ² >>> ù² , sehingga solusi osilasi menjadi :

= 10 + 2−2

() = + −2

c. Osilasi teredam kritis

Terjadi jika 2 = 2, sehingga solusi menjadi :

() = + 〱−

() = −

Gerakan ini tidak berisolasi lagi dan amplitudo lama kelamaan akan menjadi nol.

IV. METODE EKSPERIMEN

A. Alat dan Bahan

Batang silinder

Statif

Lempengan plat

Penggaris

Stopwatch

Osilator yang terdiri atas suatu silinder vertikal yang berada di antara 2

kawat vertikal



4

B. Skema Percobaan

C. Tata Laksana

1. Alat dan bahan disiapkan, kemudian dirangkai sesuai skema percobaan

2. Plat kecil yang telah dipasang pada batang silinder disimpangkan

sedemikian rupa sehingga sistem dapat berisolasi

3. Bintik merah dari sumber cahaya akan dipantulkan pada kertas yang telah

ditempelkan di dinding

4. Setiap sistem dilakukan 2 kali osilasi, jarak antar osilasi dicatat dengan

memberikan tanda pada kertas

5. Pemberian tanda pada kertas dihentikan ketika osilasi sistem sudah tidak

stabil

6. Langkah di atas diulangi untuk plat besar

kertas

Sinar laser

kawat

Lempengan

plat Batang statif

silinder



5

D. Metode Analisa Data

Rumus dasar :

t y y

e y y t

0

0

lnln

Metode Grafik dan Regresi Linear

y c m x

t = n T

t‟ = waktu total

total n

t T

'

t

m

ln y

22

22

2

22

22

222

22

22

.2

2

1

ii

i

ii

iiiii

x x N

xSyc

x x N

y x x y xc

x x N N Sym

x x N

xy N y x xy y x y

N Sy

x x N

y x xy N m



6

V. HASIL EKSPERIMEN

A. Data

1. Tanpa ada plat

n Jarak ( cm ) Waktu ( s )

1 4,5 2,51

2 12 2,92

3 8 2,92

4 4,5 2,91

5 4,5 2,16

6 7 2,59

7 5 2,16

8 5,5 3,05

9 4,5 2,18

10 5,5 3,1011 3 2,73

12 2,5 2,67

13 3 2,73

14 2,5 2,67

15 4 2,65

16 2 2,11

17 1,5 2,84

18 1,5 2,36

19 1,2 2,88

20 1 2,51

2. Dengan plat ukuran ( panjang = 7,5 cm, lebar = 7,4 cm )

n Jarak ( cm ) Waktu t ( s )

1 21 3,64

2 22,5 3,24

3 14,5 3,32

4 10 3,42

5 8 3,416 6 3,06

7 5,5 3,25

8 5,5 3,73

9 2,5 2,70

10 2,5 3,46

11 2 3,56

12 3 3,16

13 3,5 3,45

14 2 3,18

15 3,5 3,49

16 1 3,2417 1 3,49

Tanpa plat :

s

T nt

s

total n

t T

964,20

6205,28

6205,2

20

41,52

'

Plat kecil :

s

T nt s

total n

t T

0364,20

3394,36

3394,3

17

77,56

'



7

3. Dengan plat ukuran ( panjang = 11,1 cm ; lebar = 11 cm )

n Jarak ( cm ) Waktu ( s )

1 41,5 4,64

2 19,5 3,70

3 16 4,24

4 10 3,84

5 9,5 4,38

6 7 3,69

7 6,5 4,23

8 7 4,39

9 6 4,26

10 6,5 3,7711 5 4,85

12 3 3,60

13 3 3,34

Plat besar :

s

T nt

s

total n

t T

35,20

07,45

07,4

13

93,52

'



8

B. Grafik



9



10



11

C. Perhitungan

1. Tanpa Plat

n ke- Jarak( x 10-2 m )

xWaktu t (s )

y( ln y )

x2 y2 xy

3 8 8,06 2,08 64,96 4,32 16,76

7 5 17,88 1,61 319,69 2,59 28,78

11 3 29,25 1,10 855,56 1,21 32,13

12 2,5 31,66 0,92 1002,36 0,84 29,01

13 3 34,39 1,10 1182,67 1,21 37,78

14 2,5 37,06 0,92 1373,44 0,84 33,96

16 2 41,82 0,69 1748,91 0,48 28,99

18 1,5 47,02 0,41 2210,88 0,16 19,06

Σ 27,5 t‟ = 247,14 8,8173 8758,48 11,6523 226,473

1,001,00628,0

6

1

5895,116523,116

1

67,8989

2,1041866523,11

6

1

67,8989

4103209870182,680884(6523,11

6

1

67,8989

512908)8173,814,247473,2262(74,7748,87586523,11

28

1

.2

2

1

04,0

67,8989

32,367

17,6107884,70067

107522,2179784,1811

17,6107848,87588

8173,814,247473,2268

22

22222

22

Sy

x x N

xy N y x xy y x y

N Sy

x x N

y x xy N m

Nb : Pada perhitungan ini, waktu yang dimasukkan pada

sumbu x merupakan penjumlahan waktu dari osilasi

pertama, yang merupakan waktu total dari osilasi.

Begitupula pada perhitungan kedua dan ketiga



12

016,0364,2lnln

016,0364,2

016,0016583,0

16583,01,0

0275,01,0

67,8989

14,2471,0

364,2

67,8989

6,21255

67,8989

53722,559701457,77226

67,8989

473,22614,2478173,848,8758

10)003,004,0(

003,004,0

04,0)04,0(

003,0002983,0

02983,01,0

000889911,01,0

67,8989

81,0

00

22

22

2

2

22

y y

cc

x x N

xSyc

x x N

y x x y xc

mm

m

x x N

N Sym

ii

i

ii

iiiii



13

2. Plat Kecil

n

ke-

Jarak

( x 10

-2

m )

x

Waktu t ( s )

y

ln y

x2 y2 xy

1 21 3,64 3,04 13,25 9,27 11,08

3 14,5 10,2 2,67 104,04 7,15 27,28

8 5,5 27,07 1,70 732,78 2,91 46,15

12 3 39,92 1,10 1593,61 1,21 43,86

14 2 46,55 0,69 2166,90 0,48 32,27

17 1 56,77 0,00 3222,83 0,00 0,00

Σ 47 184,15 9,215179 7833,416 21,01376 160,6285

08179242,000669,000669,002676,06

1

987,2001376,214

1

296,13089

4236,27471101376,21

4

1296,13089

154809576,545154665057(01376,21

4

1

296,13089

5,258016)215,915,18463,1602(9,844,783301376,21

26

1

.2

2

1

056,0

296,13089

2,733

2,33911496,47000

975213,1696771,963

2,33911416,78336

215179,915,1846285,1606

22

22222

22

Sy

x x N

xy N y x xy y x y

N Sy

x x N

y x xy N m



14

09,0255,3lnln

09,0255,3

09,0096,0

12,008,0014,008,0

296,13089

15,18408,0

255,3

296,13089

6,42606

296,13089

73,2957933,72186

296,13089

6285,16015,184215179,9416,7833

10)002,0056,0(

002,0056,0

056,0)056,0(

002,0001751175,0

02141,008179242,0

000458389,008179242,0

296,13089

608179242,0

00

22

22

2

2

22

y y

cc

x x N

xSyc

x x N

y x x y xc

mm

m

x x N

N Sym

ii

i

ii

iiiii



15

3. Plat Besar

nke-

Jarak( x 10-2 m )

xWaktu t ( s )

yln y

x2 y2 xy

2 19,5 8,34 2,97 69,56 8,82 24,77

3 16 12,58 2,77 158,26 7,69 34,88

8 7 33,11 1,95 1096,27 3,79 64,43

9 6 37,37 1,79 1396,52 3,21 66,96

13 3 52,93 1,10 2801,58 1,21 58,15

Σ 51,5 144,33 10,57929 5522,186 24,71453 249,1891

03,0000896,0000896,0026882,03

1

7118418,2471453,243

1

7811,6779

873,16754071453,24

3

1

7811,6779

310476122,760978618043(71453,24

3

1

7811,6779

2,620955)579,1033,1441891,2492(92,11118,552271453,24

25

1

.2

2

1

04,0

7811,6779

952,280

1489,2083193,27610

9,1526948,1245

1489,20831186,55225

57929,1033,1441896,2495

22

22222

22

Sy

x x N

xy N y x xy y x y

N Sy

x x N

y x xy N m



16

04,03,3lnln

04,03,3

04,0004347,0

1449,008,0

021,003,0

7811,6779

33,14403,0

3,33121,3

7811,6779

3372,224557811,6779

4628,359658,58420

7811,6779

1891,24933,14457929,10186,5522

10)0008,004,0(

0008,004,0

04,0)04,0(

0008,000081,0

027,003,0

00074,003,0

7811,6779

503,0

00

22

22

2

2

22

y y

cc

x x N

xSyc

x x N

y x x y xc

mm

m

x x N

N Sym

ii

i

ii

iiiii



17

VI. PEMBAHASAN

Dalam praktikum kali ini, praktikan ditugaskan untuk mencari nilai tetapan

redaman untuk osilasi tanpa plat ( tanpa benda peredam ), dengan plat kecil (

ukuran 7,5 x 7,4 cm ), serta plat besar ( 11,1 x 11 cm ) dan membandingkan

besarnya nilai tetapan pada masing – masing lempengan plat.

a. Pembahasan terhadap Metode Perhitungan

Pada percobaan getaran teredam ini, terdapat 2 macam metode

perhitungan yang digunakan, yaitu 1 metode grafik. Pada metode grafik ini,

sebenarnya dapat dengan mudah diketahui sekilas secara jelas bagaimana

hubungan antara variabel x ( dalam hal ini waktu ) dengan variabel y ( dalam

hal ini ln y adalah jarak antar osilasi). Dan dari percobaan, telah diketahui

hubungan antara keduanya yaitu berbanding terbalik, yang berarti bahwa

semakin besar nilai ln y maka nilai t akan semakin kecil dan begitu pula

sebaliknya. Namun, pada metode ini praktikan mengalami kesulitan dalam

mengambil titik – titik mana saja yang dapat diambil untuk digunakan dalam

metode regresi linear. Karena data – data yang diperoleh dari praktikum naik

turun tidak jelas , tidak seperti yang seharusnya terdapat di referensi bahwa

data seharusnya semakin kecil, khususnya nilai ln y nya karena semakin lama

osilasi akan semakin teredam sehingga jarak antar osilasi harusnya juga

semakin kecil dan tidak seperti data yang diperoleh yang cenderung

berantakan , sehingga akhirnya pada percobaan tanpa plat hanya dapat diambil

8 dari 20 data. Pada percobaan dengan plat kecil hanya dapat diambil 6 dari 17

data, dan pada percobaan terakhir yaitu dengan menggunakan faktor redaman berupa plat besar, data yang dapat diambil hanya ada 5 buah data dari 13 data.

Meskipun demikian, setelah diplot ternyata masih bisa diperoleh grafik

berbanding terbalik antara waktu dan jarak antar osilasi.

Sementara itu metode yang digunakan kedua adalah metode regresi

linear. Metode ini dapat dikatakan cukup akurat karena menggunakan

perhitungan dan rumus – rumus yang lebih teliti untuk mendapatkan nilai

suatu data, sehingga kemungkinan ralat yang didapat kecil dan data lebih bisa

dipertanggung jawabkan dibandingkan dengan menggunakan metode grafik

yang mengandalkan pada kemahiran para praktikan dalam menarik garis yang

benar – benar dapat memotong tepat pada tempatnya. Selain itu, metode ini

juga dapat digunakan untuk melakukan perhitungan terdapat beberapa data

yang melenceng pada grafik. Dan khususnya dalam praktikum kali ini,

praktikan lebih mengandalkan perhitungan dengan metode regresi linear

karena dapat diperoleh besarnya nilai yang dicari secara pasti , seperti yang

berhubungan dengan gradien dan konstanta.

b. Pembahasan terhadap Data Eksperimen

Data – data yang diperoleh pada percobaan ini ada 3, yaitu data 1

percobaan tanpa plat, data 2 dengan menggunakan plat kecil, dan data 3 yang

menggunakan plat besar. Praktikan menyadari, seharusnya data yang diperoleh



18

yaitu jaraknya (ln y ) semakin lama semakin kecil karena mengalami redaman.

Namun disini data yang diperoleh cenderung berantakan sehingga data yang

dapat dimasukkan dalam perhitungan regresi linear tidak banyak, tidak ada

yang lebih dari 10 data. Praktikan memperkirakan bahwa kekurangpuasan data

yang diperoleh ini dimungkinkan oleh beberapa hal, yaitu terutama praktikanyang kurangpaham terhadap percobaan sehingga mengalami salah tafsir

terhadap data apa yang seharusnya diamati dengan sungguh- sungguh dan

selanjutnya adalah kekurangtelitian praktikan dalam melakukan perhitungan.

c. Pembahasan terhadap Referensi

Terlepas dari semua error dan ralat pada masing – masing perhitungan,

sebenarnya pada percobaan ini inti yang dimaksud sudah sesuai dengan

referensi, yaitu mengenai hubungan antara sumbu x dan sumbu y, dimana nilai

ln y berbanding terbalik dengan t, dengan y adalah ln y, m = -λ, x adalah

waktu (t), dan c adalah konstanta yaitu ln y0 seperti pada persamaan

y = mx + c

Selain itu jika dilihat dari grafik juga sudah sesuai dengan yang seharusnya

terdapat pada referensi, yaitu seperti gambar di bawah ini :

Dimana dapat dilihat dari situ bahwa semakin lama waktunya maka

semakin kecil pula jarak osilasi antar gelombang, dan hal ini disebabkan oleh

faktor redaman atau oleh adanya koefisien redaman yang terdapat pada benda

tersebut. Hanya saja pada grafik percobaan ini jaraknya sudah di ln kan,

sehingga grafik yang diperoleh berupa garis lurus. Dan dengan menggunakan

perhitungan metode kedua yaitu regresi linear, didapatkan hasil sebagai

berikut . Untuk tanpa plat tetapan redamannya adalah 003,004,0 , untuk plat

kecil tetapan redamannya adalah 002,0056,0 , dan untuk plat besar tetapan

redamannya adalah 0008,004,0 . Hal ini sudah sesuai dengan teori bahwa

massa berbanding terbalik dengan redaman. Semakin kecil massa ( lempengan

plat ) maka semakin besar nilai redamannya dan begitu pula sebaliknya,



19

semakin besar massa ( lempengan plat ) maka semakin kecil nilai redamannya.

Namun selain hal itu pada percobaan ini juga perlu dicermati kalau terdapat

percobaan yang tanpa menggunakan lempengan plat. Dan nilai redaman yang

diperoleh setelah perhitungan ternyata sama dengan nilai redaman pada plat

besar. Padahal seharusnya apabila tidak terdapat faktor peredam, sharusnyanilai redamannya dapat lebih kecil dibandingkan nilai redaman lain yang

menggunakan faktor peredam berupa lempengan plat. Hal ini mungkin

disebabkan oleh faktor lingkungan , karena ketika percobaan pertama

dilakukan ( tanpa plat ), masih ada orang yang lewat di sekitar instrumen alat

meskipun jalannya diperlambat sehingga data yang diperoleh pada percobaan

pertama inipun cenderung tidak begitu akurat dan terkesan agak berantakan.

Dalam percobaan ini ada beberapa hal yang seharusnya diperhatikan agar tidak

terjadi penyimpangan data, yaitu :

1. Faktor lingkungan, seperti adanya angin atau AC, getaran pada meja yangdigunakan untuk meletakkan alat, dan orang yang berjalan di sekitar

tempat alat percobaan.

2. Ketidakpastian dalam menentukan sudut ukuruntuk memutar osilasi akan

menyebabkan gerak osilasi teredamnya tidak beraturan.

3. Ketidakpastian dalam memberikan tanda untuk menentukan jarak osilasi

pada kertas akan menyebabkan kesalahan pada perhitungan.

Dan faktor – faktor di atas sangat berpengaruh dalam percobaan kali ini, jika

praktikan melakukan kesalahan pada faktor di atas kemungkinan besar datanya

akan tidak karuan sehingga percobaan perlu diulang.

VII. KESIMPULAN

1. Nilai tetapan redaman (λ ± ∆λ) untuk masing – masing percobaan adalah

sebagai berikut :

a. Nilai tetapan redaman tanpa plat : 003,004,0

b. Nilai tetapan redaman untuk lempeng plat kecil : 002,0056,0

c. Nilai tetapan redaman untuk lempeng plat besar : 0008,004,0 2. Massa lempengan berbanding terbalik dengan nilai tetapan redaman

3. Nilai ln y0 ± ∆ ln y0 yang didapat dari percobaan adalah sebagai berikut :a. Tanpa lempengan plat : 016,0364,2lnln 00 y y

b. Dengan lempengan plat kecil : 09,0255,3lnln 00 y y

c. Dengan lempengan plat besar : 04,03,3lnln 00 y y

4. Terdapat beberapa faktor yang perlu diperhatikan dalam percobaan ini agar

hasil yang didapat sesuai dengan referensi.



20

VIII. DAFTAR PUSTAKA

Staff Laboratorium Fisika Dasar . 2011 . Buku Panduan Praktikum

Fisika Dasar Yogyakarta : Laboratorium Fisika Dasar Jurusan Fisika

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Gadjah

Mada

Kucingfisika.com, “ Getaran yang Teredam [ Damped Oscillation]) ”.

http://basistik.orgfree.com/swf/11-Getaran%20yang%20Teredam.swf

Diakses tanggal 21 Mei 2013.

Resnick, Halliday. “ Fundamental of Physics”. 8th Edition.

Satriawan, Mirza. 2007. “ Fisika Dasar ”. Yogyakarta

Wikipedia. “ Getaran ”. http://id.wikipedia.org/wiki/Getaran Diakses

tanggal 22 Mei 2013.

IX. PENGESAHAN

Yogyakarta, 23 Mei 2013

Asisten Praktikum Praktikan,

Fajar Wahid Alim Nurul Nur Annisa

X. LAMPIRAN

Laporan praktikum sementara dilampirkan.



http://id.wikipedia.org/wiki/Getaran




laporan praktikum fisika dasar ii

Documents