LAPORAN PRAKTIKUM

FISIKA DASAR

Pipa U

Nama : Sajidin

NPM : 240110120082

Kelompok : 4

Shift : TMIP-B1

Waktu : 08.00-10.00 WIB

Asisten : Annisa Oktaviani

LABORATORIUM FISIKA DASAR

JURUSAN TEKNIK DAN MANAJEMEN INDUSTRI PERTANIAN

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN

UNIVERSITAS PADJADJARAN

JATINANGOR

2012

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dalam kehidupan sehari-hari kita sering tidak menyadari banyak penerapan-

penerapan Gerak Harmonik Sederhana, seperti sistem pegas yang digunakan pada

tempat tidur yang dimaksudkan agar tempat tidur terasa nyaman, sistem bandul

pada ayunan di taman kanak-kanak dan sebagainya. Gerak harmonik sederhana

yang selanjutnya disingkat GHS adalah gerak bolak-balik suatu benda di sekitar

titik keseimbangan.

Gerak Harmonik Sederhana mempunyai persamaan gerak dalam bentuk

sinusoidal dan digunakan untuk menganalisis suatu gerak periodik tertentu. Gerak

periodik adalah gerak berulang atau berosilasi melalui titik setimbang dalam

interval waktu tetap. Gerak Harmonik Sederhana dapat dibedakan menjadi 2

bagian, yaitu : Gerak Harmonik Sederhana (GHS) Linier, misalnya penghisap

dalam silinder gas, gerak osilasi air raksa/air dalam pipa U, gerak

horizontal/vertikal dari pegas, dan sebagainya. Sementara, Gerak Harmonik

Sederhana (GHS) Angular, misalnya gerak bandul/bandul fisis, osilasi ayunan

torsi, dan sebagainya.

Pipa U adalah salah satu bejana berhubungan yang paling sederhana berbentuk

huruf U. Bila pipa U diisi oleh sejenis zat cair tertentu, maka zat cair di kedua

pipa mempunyai tinggi yang sama dan cairan dalam pipa U (air) bergerak dalam

selang waktu tertentu dan menghasilkan suatu gerak harmonis. Jika zat cair dalam

pipa U diletakkan pada posisi yang tidak sama tinggi lalu dilepaskan, maka zat

cair dalam pipa U akan melakukan gerak harmonik sederhana, gerak naik turun di

sekitar kedudukan seimbang. Suatu benda melakukan gerak bolak-balik terhadap

suatu titik tertentu, maka gerak benda itu dikatakan bergetar dan menyebabkan

adanya periode yaitu waktu yang diperlukan untuk melakukan getaran. Dengan

demikian, sangat jelaslah bahwa untuk banyak bidang ilmu fisika, pengetahuan

mengenai gerak harmonik khususnya gerak osilasi ini amat penting untuk

dipelajari.

1.2 Tujuan

1. Menentukan percepatan gravitasi dengan menggunakan osilasi cairan yang

berada pada pipa U.

2. Membandingkan dengan literatur antara percepatan gravitasi sebenarnya

dengan percepatan gravitasi hasil pengamatan.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Gerak Harmonik Sederhana mempunyai persamaan gerak dalam bentuk

sinusoidal dan digunakan untuk menganalisis suatu gerak periodik tertentu. Gerak

periodik adalah gerak berulang atau berosilasi melalui titik setimbang dalam

interval waktu tetap. Gerak Harmonik Sederhana dapat dibedakan menjadi 2

bagian, yaitu : Gerak Harmonik Sederhana (GHS) Linier, misalnya penghisap

dalam silinder gas, gerak osilasi air raksa/air dalam pipa U, gerak

horizontal/vertikal dari pegas, dan sebagainya. Sementara, Gerak Harmonik

Sederhana (GHS) Angular, misalnya gerak bandul/bandul fisis, osilasi ayunan

torsi, dan sebagainya.

Pipa U adalah salah satu bejana berhubungan yang paling sederhana berbentuk

huruf U. Bila pipa U diisi oleh sejenis zat cair tertentu, maka zat cair di kedua

pipa mempunyai tinggi yang sama dan cairan dalam pipa U (air) bergerak dalam

selang waktu tertentu dan menghasilkan suatu gerak harmonis. Jika zat cair dalam

pipa U diletakkan pada posisi yang tidak sama tinggi lalu dilepaskan, maka zat

cair dalam pipa U akan melakukan gerak harmonik sederhana, gerak naik turun di

sekitar kedudukan seimbang. Suatu benda melakukan gerak bolak-balik terhadap

suatu titik tertentu, maka gerak benda itu dikatakan bergetar dan menyebabkan

adanya periode yaitu waktu yang diperlukan untuk melakukan getaran. Selain itu,

apabila rumus persamaan dari periode tersebut kita utak-atik sedikit atau kita

turunkan, maka diperoleh suatu persamaan baru untuk menentukan percepatan

gravitasi.

Suatu pipa U berisi zat cair dengan kedua ujung pipa terbuka. Jika salah satu

permukaan zat cair dibuat lebih tinggi dari yang lain maka gaya yang

mengembalikan zat pada kedudukan setimbang akan sebanding dengan

simpangan terhadap titik setimbang, akan terjadi getaran. Dengan menggunakan

analog getaran pada pegas maka waktu getaran dapat ditulis:

T = 2 Dengan l = panjang kolom zat cair dan g = percepatan gravitasi

Tekanan (P) yang diberikan oleh sebuah gayayang bekerja pada suatu

benda,bergantung pada besar gaya F dan luas permukaan benda A. Besar tekanan

di suatu titik di dalam zat cair tak bergerak sebanding dengan kedalaman titik

itu(h) dan sebanding dengan massa jenis zat cair tersebut. Tekanan pada titik yang

mempunyai kedalaman sama adalah sama. Getaran adalah gerak bolak balik yang

berlangsung secara periodik melalui titik kesetimbangan. Besaran-besaran pada

benda yang mengalami getaran diantaranya simpangan getaran adalah jarak dari

kedudukan setimbang ke kedudukan pada suatu saat, amplitudo getaran(A)

adalah simpangan maksimum /jarak maksimum dari titik kesetimbangan. Periode

getaran ( T ) adalah waktu yang diperlukan untuk melakukan satu getaran.Secara

matematis periode getaran.

Untuk menaikan dan menurunkan permukaan zat cair pada pipa diperlukan

kerja.dengan demikian energi potensial disimpan pada zat cair yang turun atau

naik.Sehingga energi zat cair pada pipa U adalah Ep = .g.A2. Berarti ,karena

energi mekanik total E dari sistem merupakan jumlah energi kinetik dan potensial

maka didapat energi total, yaitu E = .g.A2 + .g.A2.Pada amplitudo zat cair penuh

/titik kritis zat cair berhenti sebentar pada waktu berubah arah sahingga v = 0

maka E = .g.A .Pada saat di titik setimbang ,A = 0,semua energi merupakan

energi kinetik maka E = .g.A2 .Dari kedua persamaan didapatkan: g.A2 = .g.A2

(Dikutip dari Triadi Rikky, November 2011)

Pada modulus pipa U kali ini termasuk gerak harmonis sederhana linier.

Gerak harmonis sederhana ini tidak menghasilkan sudut dalam gerak osilasinya.

Berdasarkan teori atom modern, orang menduga bahwa molekulmolekul benda

padat bergetar dengan gerak yang hampir harmonik terhadapposisi kisi-kisi

tetapnya, walaupun gerak molekul-molekul itu tentunya tidak dapat kita lihat

secara langsung.

Pipa U adalah salah satu bejana berhubungan yang paling sederhana

berbentuk huruf U. Bila pipa U diisi oleh sejenis zat cair tertentu, maka zat cair di

kedua pipa mempunyai tinggi yang sama, berarti mengikuti hukum . Alat yang

digunakan oleh para tukang bangunan untuk mendapatkan sifat datar juga

menggunakan hukum bejana berhubungan. Alat tersebut dinamakan water pas.

Gejala-gejala dalam kehidupan sehari-hari yang pemanfaatannya menggunakan

hukum bejana berhubungan akan bermanfaat sekali untuk mendapatkan sifat

datar. Bunyi hukum bejana berhubungan yaitu : “Bila bejana-bejana berhubungan

diisi dengan zat cair yang sama, dalam keadaan setimbang, permukaan zat cair

dalam bejanabejana itu terletak pada sebuh bidang mendatar”. Para tukang

bangunan juga sering menggunakan prinsip hukum bejana berhubungan ini untuk

mengukur ketinggian dua tempat yang berbeda letaknya dengan cara

menggunakan selang bening yang berisi air. Tinggi air di kedua bagian ujung

selang selalu sama. Hukum bejana berhubungan tidak berlaku jika terdapat pipa

kapiler di salah satu bejana, dan tidak berlaku pula jika diisi dengan lebih dari satu

jenis zat cair yang berbeda. Pada pipa U bila dari salah satu mulut pipa U

dituangkan zat cair yang berbeda (massa jenisnya berbeda dengan massa jenis zat

cair yang sudah ada di dalam pipa). Tekanan pada kedua permukaan zat cair di

kedua mulut pipa U selalu sama, yaitu merupakan tekanan hidrostatis. Jika pipa U

diisi dengan dua zat cair yang tidak bercampur, tinggi permukaan zat cair pada

kedua mulut pipa berbeda. Hubungan antara massa jenis dan tinggi zat cair dalam

pipa U adalah sebagai berikut: Misalkan, massa jenis zat cair pertama adalah ρ1

dan massa jenis zat cair kedua adalah ρ2. Dari titik pertemuan kedua zat cair, kita

buat garis yang memotong kedua kaki pipa U. Misalkan, tinggi permukaan zat

cair pertama dari garis adalah h1 dan tinggi permukaan zat cair kedua dari garis

adalah h2. Zat cair pertama setinggi h1 melakukan tekanan yang sama besar

dengan tekanan zat cair kedua setinggi h2.

P1 = P2

Dengan menggunakan persamaan di atas, maka diperoleh :

ρ1 g h1 = ρ2 g h2 , ρ1 h1 = ρ2 h2

Sebuah tabung berbentuk U diisi air sampai ketinggian tertentu. Kemudian

air disebelah kanan ditekan kebawah hingga turun setinggi x, lalu dilepas

sedemikian, sehingga air bergerak harmonik sedehana. Jika luas permukaan

tabung A dan massa air seluruhnya m, maka besar perioda gerak harmonik ini

adalah sebagai berikut. Gaya pemulih adalah gaya berat air di kolom sebelah kiri

setinggi 2x yang mendorong air bergerak ke sebelah kanan, besarnya adalah:

F = -mg = -ρVg = -ρA(2x)g = -(2ρAg) x

Gambar 2.1 pipa U yang berisi cairan

(sumber: http://www.google.co.id/imgres?imgurl)

Hukum Pascal berbunyi “Tekanan yang diberikan kepada zat cair oleh

gaya dari luar akan diteruskan ke segala arah dengan sama rata”.Pada kegiatan

menggunakan pompa Pascal, Kamu dapat membuktikan kebenaran hukum Pascal

dalam tekanan yang diberikan kepada zat cair akan diteruskan. Pancaran air akan

keluar pada setiap lubang dan kekuatan pancaran tersebut sama rata ke segala

arah. Hukum Pascal tidak hanya berlaku pada zat cair saja tetapi berlaku pula

pada zat gas. Zat cair dan zat gas keduanya sering disebut dengan fluida.Alat-alat

teknik yang bekerjanya berdasarkan hukum Pascal antara lain; dongkrak hidrolik,

kempa/alat pengepres hidrolik, rem hidrolik, pompa hidrolik, alat pengangkat

mobil di tempat-tempat cucian mobil atau dibengkel, dan berbagai alat yang lain.

Hukum utama hidrostatika berlaku pula pada pipa U (Bejana berhubungan) yang

diisi lebih dari satu macam zat cair yang tidak bercampur. Percobaan pipa U ini

biasanya digunakan untuk menentukan massa

jenis zat cair.

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 hokum

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 disekitarnya, termasuk makhluk hidup, dan benda benda yang ada di bumi.

Gaya gravitasi ini juga menarik benda-benda yang ada diluar angkasa,

seperti bulan, meteor, dan benda angkasa laiinnya, termasuk satelit buatan

manusia. Beberapa teori yang belum dapat dibuktikan menyebutkan bahwa gaya

gravitasi timbul karena adanya partikel gravitron dalam setiap atom. Satuan

percepatan rata-rata gravitasi bumi yang disimbolkan sebagai g menunjukkan rata-

rata percepatan yang dihasilkan medan gravitasi pada permukaan bumi

(permukaan laut). Nilai sebenarnya percepatan gravitasi berbeda dari satu tempat

ke tempat lain tergantung ketinggian dan kondisi geologi. Simbol g digunakan

sebagai satuan percepatan. Dalam fisika, nilai percepatan gravitasi standar g

didefinisikan sebagai 9,806.65 m/s2 (meter per detik2), atau 32.174,05 kaki per

detik2. Pada ketinggian p maka menurut International Gravity Formula, g =

978,0495 (1+0.0052892 sin2 (p) -0.0000073 sin2 (2p)) sentimeter per detik2.

(cm/s2).

Simbol g pertama kali digunakan dalam bidang aeronautika dan teknologi

ruang angkasa, yang digunakan untuk membatasi percepatan yang dirasakan oleh

kru pesawat ulang-alik, disebut juga sebagai g forces. Istilah ini menjadi populer

di kalangan kru proyek luar angkasa. Sekarang ini berbagai pengukuran

percepatan gravitasi diukur dalam satuan g.

(Dikutip dari Nova Nurfauziawati, Januari 2012)

BAB III

METODOLOGI

3.1 Alat dan Bahan

3.1.1 Alat

Adapun alat yang digunakan pada praktikum kali ini adalah:

1. Pipa U untuk tempat menampung air.

2. Kabel/benang untuk mengukur tinggi permukaan zat cair

3. Stopwatch untuk mengukur waktu yang digunakan.

4. Penggaris untuk mengukur panjang benda.

3.1.2 Bahan

Bahan yang digunakan pada praktikum kali ini adalah:

1. Air sebagai media pengukur kesetimbangan simpangan.

3.2 Prosedur Praktikum

Prosedur praktikum kali ini adalah:

1. Mengukur panjang kolom zat cair.

2. Membuat kedudukan zat cair tidak sama tinggi kemudian dilepaskan.

3. Mengukur T 5 kali (setiap t terdiri dari 5 ayunan) T = t/5

4. Menghitung percepatan gravitasi dari percobaan kali ini.

5. Membandingkan percepatan gravitasi praktikum dengan literatur.

BAB IV

HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil

Hasil dari praktikum kali ini adalah:

Panjang kolom zat cair = 24x10-2 m

l = = 12x10-2 m

Tabel 4.1.1

No t (s) <t> t (s) T = <t>/5 (s)

1 4,2833 3,7599 1,4817 0,75198

2 4,15

3 3,633

4 3,867

5 3,55

6 3,733

7 3,733

8 3,7

9 3,35

10 3,6

Tabel 4.1.1 waktu yang diperlukan untuk 5 ayunan

t =

=

=

= 1,4817

T = 2

g =

=

= 8,3777 m/s2

Perbandingan percepatan gravitasi hasil praktikum dengan literatur:

Percepatan gravitasi praktikum < Percepatan gravitasi literatur

8,3777 m/s2 < 9,78 m/s2

Nilai percepatan gravitasi hasil praktikum lebih kecil dibandingkan

percepatan gravitasi literatur.

4.2 Pembahasan

Praktikum kali ini membahas tentang pipa U. Dimana praktikan belajar

membedakan gaya gravitasi literatur dengan gaya gravitasi pada pipa U.

Pertama praktikan mengukur terlebih dahulu panjang kolom zat cair untuk

digunakan dalam perhitungan mencari gaya gravitasi pada sebuah pipa U.

Kemudian pipa U yang berisi cairan dimiringkan sehingga kedudukan zat cair

pada tiap ujung pipa U beda tinggi lalu dilepaskan sehingga pipa U berayun

sampai lima kali ayunan. Ketika pipa berayun sampai lima kali, praktikan

menyiapkan stopwatch atau alat pengukur waktu lainnya untuk mengukur waktu

selama pipa U berayun, yang nantinya hasil waktu yang diperoleh ini digunakan

untuk menghitung periode yang terjadi pada ayunan pipa U.

Selanjutnya, nilai periode yang terjadi pada ayunan pipa U dicari dengan

cara membagi waktu dengan banyak ayunan pipa U tersebut, setelah terperoleh

periode, kemudian praktikan baru bisa memperoleh gaya gravitasi pada pipa U

yaitu dengan cara mengalikan dua radian (phi) berkuadrat dengan panjang pipa U

lalu dibagi dengan periode berkuadrat. Lalu terperoleh perbandingan gaya

gravitasi pada pipa U dengan gaya gravitasi literatur, perbandingan tersebut bisa

lebih besar, lebih kecil atau juga sama dengan gaya gravitasi literature. Jika lebih

besar berarti ayunan pipa U terlalu kencang sehingga gaya gravitasi pipa U

terhadap bumi semakin tinggi begitupun sebaliknya jika lebih kecil berarti ayunan

pipa U terlalu pelan sehingga gaya gravitasi pipa U terhadap bumi semakin

rendah, dan jika sama dengan gaya gravitasi berarti ayunan pipa U ideal sehingga

mengikuti gaya gravitasi bumi.

Masalah-masalah pada praktikum kali ini yaitu ketidak akuratan praktikan

dalam mengukur waktu yang terjadi menjelang lima kali ayunan pipa U,

dikarenakan ketidak telitian dalam memberikan jeda pada ayunan pipa U.

Solusi praktikan dalam menyigapi masalah ini dengan menentukan jeda

ayunan pipa U secara benar dan tepat yaitu dengan cara menghentikan pipa U

ketika pada ayunan kelima pada kedudukan awal, misal kedudukan awal pipa U

ketika dimiringkan diarah kanan maka ketika dihentikan berada diarah kanan lagi.

BAB V

KESIMPULAN

Pada praktikum kali ini didapat kesimpulan:

1. Pipa U adalah salah satu bejana berhubungan yang paling sederhana

2. Periode adalah waktu yang dibagi dengan banyak ayunan pipa U.

3. Gaya gravitasi pada pipa U dapat diperoleh dengan mengalikan dua radian

berkuadrat dengan panjang pipa U lalu dibagi periode berkuadrat.

4. Jika lebih besar berarti ayunan pipa U terlalu kencang sehingga gaya gravitasi

pipa U terhadap bumi semakin tinggi begitupun sebaliknya jika lebih kecil

berarti ayunan pipa U terlalu pelan sehingga gaya gravitasi pipa U terhadap

bumi semakin rendah, dan jika sama dengan gaya gravitasi berarti ayunan pipa

U ideal sehingga mengikuti gaya gravitasi bumi.

DAFTAR PUSTAKA

Adelina Verawati. 2009. Gerak Harmonik Sederhana. Terdapat pada: http://adelina-verawati.blogspot.com/2009/12/gerak-harmonik sederhana.html (Diakses pada tanggal 20 Oktober 2012 pukul 17.00 WIB)

Nova Nurfauziawati. 2010. Pipa U. Terdapat pada: http://novanurfauziawati.files.wordpress.com/2012/01/modul-6-pipa-u.pdf (Diakses pada 31 Oktober 2012 pukul 16.56 WIB)

Triadi Rikky. 2011. Pipa U. Terdapat pada: http://triyadirikky06.blogspot.com/2011/10/laporan-fisika-dasar-pipa-u.html ( Diakses pada tanggal 31 Oktober 2012 pukul 16.49 WIB)

Zaida, Drs, M.Si., Petunjuk Praktikum Fisika Dasar, Jatinangor, 2012