(3332170074) (4) (MF) (10 04) [PDF]

Zitiervorschau

Tanggal Revisi

Nilai

Tanggal Terima

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR BANDUL REVERSIBEL

Disusun Oleh:

Nama Praktikan

: Adnan Fauzi

NIM

: 3332170074

Jurusan

: Teknik Elektro

Grup

: R5

Rekan

: M. Fikal Ariq Akmal

Tgl. Percobaan

: Sabtu, 10 April 2021

Asisten

: Mohamad Fadli

LABORATORIUM FISIKA TERAPAN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SULTAN AGENG TIRTAYASA CILEGON – BANTEN 2021 Jl. Jenderal Sudirman Km. 03 Cilegon 42435 Telp. (0254) 385502, 376712 Fax. (0254) 395540 Website: http://fisdas.untirta.ac.id Email: [email protected]

1

ABSTRAK Bandul Reversibel adalah bandul yang memiliki sepasang titik tumpu dengan jarak tetap atau ukuran terhingga, dan bandul reversibel terkonsentrasi pada satu titik tunggal atau titik tumpu. Periode osilasi bandul dapat diataur sehingga periode pada setiap titik tumpu sama atau hampir sama. Titik tumpu berupa pisau penumpu terbuat dari baja keras yang dapat diatur posisinya jika diperlukan. Bandul ini dilengkapi 2 buah pemberat (bob), 1 buah pemberat berfungsi sebagai pemberat pada posisi tetap dan pemberat lainnya dapat digeser sepanjang batang bandul. Tujuan dari praktikum ini yaitu memahami konsep bandul reversibel, dan dapat menentukan percepatan gravitasi bumi. Prosedur percobaan untuk praktikum Bandul Reversibel ini yaitu menyiapkan alat dan bahan, kemudian melakukan percobaan sesuai prosedur percobaan yang sudah ada pada modul praktikum. Hasil percobaan bisa dilihat pada blanko percobaan yang terdapat pada lampiran bahwa masih terdapat nilai yang kurang tepat, itu terjadi karena kesalahan praktikan pada saat pengambilan data praktikum.

Kata kunci: bandul reversibel, osilasi, gravitasi. i

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ABSTRAK........................................................................................................

i

DAFTAR ISI....................................................................................................

ii

DAFTAR TABEL............................................................................................

iv

DAFTAR GAMBAR........................................................................................

v

DAFTAR LAMPIRAN....................................................................................

vi

BAB I

PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang.......................................................................... 1.2 Tujuan Percobaan...................................................................... 1.3 Batasan Masalah........................................................................

BAB II

1 1 1

TINJAUAN PUSTAKA 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7

Bandul....................................................................................... Bandul Fisis............................................................................... Bandul Reversibel............................................................................. Gerak Harmonik Sederhanan............................................................ Momen Inersia.................................................................................. Gravitasi........................................................................................... Percepatan Gravitasi.........................................................................

2 2 3 5 6 6 8

BAB III METODE PERCOBAAN 3.1 Diagram Alir Percobaan............................................................ 3.2 Prosedur Percobaan................................................................... 3.3 Alat yang Digunakan.................................................................

9 11 12

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Percobaan......................................................................... 4.1.1 Ralat Langsung................................................................ 4.1.2 Ralat Tidak Langsung...................................................... 4.2 Pembahasan............................................................................... BAB V

13 13 13 14

KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan............................................................................... 5.2 Saran..........................................................................................

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN ii

18 18

LAMPIRAN A. PERHITUNGAN...................................................................

20

LAMPIRAN B. JAWABAN PERTANYAAN DAN TUGAS KHUSUS.......

23

LAMPIRAN C. GAMBAR ALAT YANG DIGUNAKAN.............................

27

LAMPIRAN D. BLANKO PERCOBAAN......................................................

30

iii

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Alat-Alat Yang Digunakan Pada Saat Praktikum.......................................

12

Tabel 4.1 Data Hasil Percobaan.................................................................................

13

iv

DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Bandul....................................................................................................

2

Gambar 2.2 Bandul Reversibel..................................................................................

4

Gambar 2.3 Gravitasi 2 Benda...................................................................................

7

Gambar 2.4 Neraca Cavendish...................................................................................

8

Gambar 3.1 Diagram Alir Percobaan Bandul Reversibel...........................................

11

Gambar 4.1 Grafik Periode TA dan TB Terhadap y...................................................

14

v

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran A. Perhitungan...........................................................................................

20

Lampiran B. Jawaban Pertanyaan dan Tugas Khusus................................................

23

B.1 Jawaban Pertanyaan.......................................................................

24

B.2 Tugas Khusus.................................................................................

26

Lampiran C. Gambar Alat yang Digunakan...............................................................

27

Lampiran D. Blanko Percobaan.................................................................................

30

vi

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Ilmu fisika merupakan ilmu tentang sifat dan fenomena alam beserta seluruh interaksinya, baik antara benda maupun denga makhluk hidup lainnya. Contohnya yaitu interaksi benda dengan makhluk hidup yaitu manusia dengan ayunan, dimana ayunan dapat menghitung periode atau selang waktu yang diperlukan beban untuk melakukan suatu getaran dengan lengkap, benda dikatakan resonan dengan impuls ketika bekerja pada ayunan yang memiliki satu frekuensi alam. Pada percobaan ini biasanya adalah bandul sebagai beban, yang digantungkan pada statif dan seutas tali, kemudian bandul akan berayun karena gravitasi atau getaran selaras. Percobaan ini mengalami gerak selaras dan bergantung pada amplitudo, hal ini yang melatar belakangi percobaan bandul reversibel. Untuk aplikasi dari bandul ini yaitu terdapat pada jam, dan untuk tujuan dari percobaan ini yaitu memahami konsep bandul reversibel, dan dapat menentukan percepatan gravitasi bumi. 1.2 Tujuan Percobaan Praktikum Fisika Dasar Terapan tentang Bandul Revesibel ini memiliki tujuan percobaan, yaitu: 1.

Memahami konsep bandul reversibel.

2.

Dapat menentukan percepatan gravitasi bumi.

1.3 Batasan Masalah Praktikum Fisika Dasar Terapan tentang Bandul Revesibel ini memiliki batasan masalah, yaitu terdapat dua batasan masalah antara variabel bebas dan variabel terikat. Untuk variabel bebas yaitu jumlah ayunan atau jumlah waktu untuk menentukan ayunan, sedangkan untuk variabel terikat yaitu perolehan waktu.

2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Bandul Bandul merupakan benda yang terikat pada sebuah tali dan dapat berayun secara bebas dan periodik yang menjadi dasar kerja dari sebuah jam dinding kuno yang mempunyai ayunan. Ketika pendulum dipindahkan ke samping dari posisi keseimbangan, maka dapat dikenakan gaya pemulih karena gravitasi yang akan mempercepat kembali ke posisi kesetimbangan. Ketika diayunkan kembali, maka akan timbul gaya pemulih yang dikombinasikan dengan massa bandul itu dan menyebabkan berosilasi dengan posisi keseimbangan serta berayun bolak-balik. Waktu putar untuk sebuah bandul adalah, ayunan kiri dan ayunan yang tepat disebut dengan periode. Sebuah ayunan pendulum yang ditentukan dengan periode tertentu tergantung (terutama) pada panjangnya tali bandul tersebut. Bandul ditemukan pada tahun 1602 oleh Galileo Galilei, sebelumnya bandul digunakan untuk menentukan ketepatan waktu, dan teknologi ketepatan waktu paling akurat di dunia sampai tahun 1930-an. Pendulums digunakan untuk mengatur jam bandul, dan digunakan dalam instrumen ilmiah seperti akselerometer. dan seismometer. Secara historis bandul digunakan sebagai gravimeters untuk mengukur percepatan gravitasi dalam survei geofisika, dan bahkan sebagai standar panjang[1].

4

Gambar 2.1 Bandul [1] 2.2 Bandul Fisis Bandul Fisis merupakan perluasan dari bandul sederhana, yang hanya terdiri dari tali tak bermassa yang digantung sebuah partikel tunggal. Pada kenyataannya semua benda yang berayun adalah bandul fisis. Bandul Fisis juga bisa disebut suatu alat yang memenuhi Gerak Harmonik Sederhana. Dimana Gerak Harmonik Sederhana adalah gerak yang dijalankan oleh partikel yang tunduk pada gaya yang sebanding dengan perpindahan partikel tetapi berlawanan tanda [1]. Bandul Fisis ialah bandul yang berbentuk batang yang mana apabila bandi tidak diberi beban maka pusat massanya berada di tengah batang dan apabila diberi beban maka pusat massa berada di tengah beban tersebut.

√

T = 2π

Dimana,

l ...................................................(2.1) g

T = periode osilasi batang (s) l = panjang batang (cm) g = percepatan gravitasi bumis (m/s2) Ketika kita memberikan gantungan perpindahan sudut kecil (dengan

tangan lain) dan kemudian melepaskannya, maka akan berosilasi. Jika objek gantung berosilasi pada sumbu tetap yang tidak melewati pusat massa dan objek tidak dapat diperkirakan sebagai massa titik, kita tidak bisa memperlakukan sistem sebagai bandul sederhana. Dalam hal ini sistem disebut pendulum fisik. 2.3 Bandul Reversibel Bandul Reversibel adalah bandul fisis yang mempunyai sepasang titik tumpu dengan jarak tetap satu terhadap lainnya. Periode osilasi bandul dapat diatur sehingga periode pada setiap titik tumpu sama atau hampir sama. Titik tumpu

5

berupa pisau penumpu terbuat dari baja keras yang dapat diatur posisinya jika diperlukan. Bandul dilengkapi 2 buah pemberat (bob), 1 buah pemberat berfungsi sebagai pemberat pada posisi tetap dan pemberat lainnya dapat digeser sepanjang batang bandul. Bandul tersebut dapat diosilasikan pada kedua titik tumpu tersebut, dalam hal ini tittik tumpu A dan B, ketika bandul digerakan melewati titik keseimbangannya, maka terdapat gaya pemulih yang disebabkan oleh gravitasi sehingga terbentuklah gerakan osilasi yang beraturan sehingga membentuk Gerak Harmonik Sederhana. Periode bandul pada kedua titik tumpu itu dapat dibuat sama dengan mengatur letak beban B di sepanjang batang bandul[2]. Jika bandul ditumpu pada titik tumpu A, maka periodenya (TA) dapat dituliskan,

TA = 2π

√

IA .........................................(2.2) m. y A . g

dengan IA adalah momen inersia pendulum terhadap titik tumpu A, m massa pendulum yA adalah jarak antara titik tumpu A dan pusat gravitasi. Jika kita ganti IA dengan lA, persamaan (2.1) dapat dituliskan kembali, m. y A . g

√

TA = 2π

IA ................................................(2.3) g

6

Gambar 2.2 Bandul Reversibel [1] Jika bandul di tumpu di B, dengan cara yang sama, periode dapat dituliskan,

√

TB = 2π

lB .................................................(2.4) g

Pada saat TA sama dengan TB sehingga lA = lB = l, ini merupakan panjang ekuivalen bandul dan sama dengan jarak antara kedua titik tumpu tersebut. Percepatan gravitasi dapat dihitung dengan persamaan,

√

T = 2π

l ...................................................(2.5) g

2.4 Gerak Harmonik Sederhana Gerak Harmonik Sederhana adalaha gerakan bolak-balik di sekitar titik keseimbangannya. Bandul memiliki titik kesestimbangan di tengah, karena walaupun kecepatannya menurun, bandul akan tetap bergerak disekitar titik kesetimbang

tersebut.

Gerak

Harmonik

Sederhana

memiliki

amplitude

(simpangan maksimum) dan frekuensi yang tetap. Gerak ini bersifat periodic. Setiap gerakannya akan terjadi secara berulang dan teratur dalam selang waktu yang sama[3].

7

Dalam Gerak Harmonik Sederhana, resultan gayanya memiliki arah yang selalu sama, yaitu menuju titik kesetimbangan. Gaya ini disebut dengan gaya pemulih. Besar gaya pemulih berbanding lurus dengan posisi benda terhadap titik kesetimbangan. Beberapa karakteristik gerak ini diantaranya adalah dapat dinyatakan dengan grafik posisi partikel sebagai fungsi waktu berupa sinus atau kosinus. Gerak ini juga dapat ditinjau dari persamaan simpangan, persamaan kecepatan, dan persamaan energi gerak yang dimaksud. Gerak bandul dapat ditinjau dengan aturan Gerak Harmonik Sederhana dengan komponen gaya yang bekerja merupakan gaya berat yang menyinggung lintasan gerak dengan formula, F = m.g.sin θ.................................................(2.6) F merupakan gaya pemulih yang membawa bandul selalu berayun, sedangkan tana minus muncul karena pada Gerak Harmonik Sederhana arah vektor percepatan berlawanan dengan arah perpindahan. Gaya pemulih yang membuat bandul selalu berayun dengan periode yang tetap dengan menghiraukan gesekan dengan udara. 2.5 Momen Inersia Secara umum, momen inersia setiap benda tegar bisa dinyatakan sebagai berikut, I = ∑mr2....................................................(2.7)

Benda tegar bisa kita anggap tersusun dari banyak partikel yang tersebar di seluruh bagian benda itu. Setiap partikel-partikel itu punya massa dan tentu saja memiliki jarak r dari sumbu rotasi. Jadi momen inersia dari setiap benda merupakan jumlah total momen inersia setiap partikel yang menyusun benda itu. Persamaan 2.7 adalah bentuk persamaan umum saja. Bagaimanapun untuk menentukan momen inersia suatu benda tegar, kita perlu meninjau benda tegar itu

8

ketika ia berotasi. Walaupun bentuk dan ukuran dua benda sama, tetapi jika kedua benda itu berotasi pada sumbu alias poros yang berbeda, maka momen inersianya juga berbeda[3]. 2.6 Gravitasi Gaya gravitasi adalah gaya Tarik menarik antar dua benda yang memiliki massa. Gravitasi matahari menyebabkan benda-benda disekitar matahari beredar mengelilinginya. Begitu juga dengan gravitasi bumi yang menarik benda disekitarnya, baik itu di dalam atau di luar angkasa (bulan, meteor, satelit dan sebagainya) asalkan benda tersebut memiliki massa[3]. Hukum gravitasi universal menyatakan bahwa setiap massa benda menarik massa benda lainnya dengan gaya yang menghubungkan kedua benda. Besar gaya ini yaitu berbanding lurus dengan perkalian kedua massa dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarat antara kedua massa benda tersebut. Jika dua buah benda bermassa m1 dan m2 dipisahkan oleh jarak R, maka besar gaya gravitasi antar kedua benda adalah,

F=G

m1 m2 R2

................................................(2.6)

Keterangan: F

= gaya tarik gravitasi (N)

G

= konstanta gravitasi umum (6,673 x 10-11 Nm2/kg2)

m1,m2

= massa masing-masing benda (kg)

R2

= jarak antara kedua benda (m)

9

Gambar 2.3 Gravitasi 2 Benda [3] Pada Gambar 2.2, F12 merupakan gaya gravitasi yang dikerjakan m1 pada m2, sedangkan F21 merupakan gaya yang dikerjakan m2 pada m1. F12 bekerja pada m2 menuju m1, begitu juga sebaliknya F21 bekerja pada m1 dan menarik m1 menuju m2. F12 dan F21 mempunyai besar yang sama dengan arah yang saling berlawanan sehingga disebut dengan pasangan aksi reaksi. Pada gambar di atas juga terdapat unsur r, dimana r merupakan jarak antara pusat m1 dan pusat m2. Pada Gambar 2.2 sudah terdeskripsikan bagaimana hubungan antara gaya, massa dan jarak. Namun, ada yang kurang bila dilihat berdasarkan rumusnya yaitu nilai konstanta gravitasi umum. Nilai konstanta gravitasi umum (G) ditentukan dari hasil percobaan yang dilakukan oleh Henry Cavendish pada tahun 1798 dengan menggunakan peralatan neraca Cavendish.

Gambar 2.4 Neraca Cavendish [2] Seperti yang terlihat pada Gambar 2.3 diatas, Neraca Cavendish mempunyai dua bola kecil yang bermassa massing-massing m1 yang diletakkan di ujung batang kecil yang digantungkan dengan seutas tali. Selain bola kecil, ada dua bola besar dengan massa m2. Pada bagian atas serat penggantung diletakkan sebuah cermin kecil untuk memantulkan berkas cahaya yang akan diamati puntiran seratnya. Dengan keberadaan gaya gravitasi antara kedua bola maka serat akan terpuntir. Puntiran ini menggeser berkas cahaya pada skala pengukur. Setelah gaya antara dua massa dan massa masing-masing bola terukur, maka akan didapatkan

10

konstanta gravitasi umum seperti yang ditemukan Cavendish yaitu sebesar 6,673 x 10-11 Nm2/kg2. 2.7 Percepatan Gravitasi Percepatan Gravitasi merupakan waktu rata-rata yang dibutuhkan partikel untuk menarik partikel ke arahnya dalam medan gravitasi tertentu, percepatan gravitasi bekerja pada suatu titik akibat medan gravitasi yang dihasilkan oleh benda-benda yang lainnya.

BAB III METODE PERCOBAAN

3.1 Diagram Alir Percobaan Praktikum Praktikum Fisika Dasar Terapan tentang Bandul Reversibel ini mempunyai diagram alir percobaan yang menggambarkan kegiatan apa saja yang akan dilakukan ketika praktikum. Diagram alir percobaan dapat dilihat pada Gambar 3.1

Mulai

Menyiapkan alat dan bahan

Memastikan jarak antara mata pisau pertama dengan mata pisau kedua berjarak 50 cm. Catatlah sebagai l.

Memastikan beban A sehingga berjarak 11 cm dari mata pisau pertama. Catat sebagai y0.

Mengatur beban B sehingga berjarak 5 cm dari mata pisau pertama. Catatlah sebagai y.

12

Memberi simpangan pada bandul sejauh kira-kira 3 cm, kemudian melepaskan bandul sehingga berosilasi. Ukurlah waktu untuk 10 osilasi dengan menggunakan time counter. Catatalah sebagai tA1.

Membalikkan bandul sehingga mata pisau kedua berada di atas bantalan pisau.

Memberi simpangan pada bandul sejauh kira-kira 3 cm, kemudian melepaskan bandul sehingga berosilasi. Ukurlah waktu untuk 10 osilasi dengan menggunakan time counter. Hitunglah periodenya, TB1.

Menmbalikkan kembali bandul pada posisi semula

Menggeser beban B sehingga jaraknya menjadi 10 cm. Catatlah sebaga y2.

Melakukan langkah sebelumnya untuk jarak beban B selanjutnya dengan jarak y3, y4, dan seterusnya hingga pada jarak 45 cm, dengan pergeseran beban 5 cm.

13

Data Pengamatan Literatur Pembahasan

Kesimpulan

Selesai Gambar 3.1 Diagram Alir Percobaan Bandul Reversibel 3.2 Prosedur Percobaan Praktikum Fisika Dasar Terapan tentang Bandul Reversibel ini mempunyai prosedur percobaan yang menggambarkan kegiatan apa saja yang akan dilakukan ketika praktikum. 1.

Jarak antara mata pisau pertama dengan mata pisau kedua dipastikan berjarak 50 cm. Catatlah sebagai l.

2.

Beban A dipastikan sehingga berjarak 11 cm dari mata pisau pertama! Catat sebagai yo.

3.

Beban B diatur sehingga berjarak 5 cm dari mata pisau pertama. Catatlah sebagai y.

4.

Bandul diberi simpangan sejauh kira-kira 3 cm kemudian bandul dilepaskan sehingga berosilasi. Waktu diukur untuk 10 osilasi dengan menggunakan time counter. Catatlah sebagai tA1.

5.

Bandul dibalikkan sehingga mata pisau kedua berada di atas bantalan pisau.

14

6.

Bandul diberi simpangan sejauh kira-kira 3 cm kemudian bandu dilepaskan sehingga berosilasi. Waktu diukur untuk 10 osilasi dengan menggunakan jam henti. Catatlah sebagai tB1. Periodenya dihitung, TB1.

7.

Bandul kembali dibalikkan pada posisi semula.

8.

Beban B digeser sehingga jaraknya menjadi 10 cm. Catatlah sebagai y 2. Lakukan langkah 4 s/d 7.

9.

Lakukan langkah 4 s/d 7 untuk jarak beban B selanjutnya dengan jarak y3, y4, dan seterusnya hingga pada jarak 45 cm, dengan pergeseran beban 5 cm.

3.3 Alat-Alat yang Digunakan Praktikum Fisika Dasar Terapan tentang Bandul Reversibel ini menggunakan alat sebagai berikut, Tabel 3.1 Alat-Alat yang Digunakan pada Saat Praktikum No. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Nama Alat Bandul Reversibel Gerbang Cahaya Pencacah Waktu (time counter AT-01) Dasar Statif Batang Statif 500 mm Boss-head Penggaris 50 cm

Jumlah 1 set 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 set 1 buah

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Percobaan Hasil percobaan untuk Praktikum Fisika Dasar Terapan tentang Bandul Reversibel dapat dilihat pada Tabel 4.1 di bawah ini, Tabel 4.1 Data Hasil Percobaan Percobaan I Periode

Percobaan II T (s)

(TA) detik 1,559

1,298

1.473

Periode (TB) detik 1,552 1,497

T (s) 1,319

1,431

g percobaan

1,413

g percobaan

1,381

(m/s2)

1,396

(m/s2)

1,375

1,390 11,716

1,381

1,407

11,345

1,403

Persen

1,427

Persen

1,456

Kesalahan (%)

1,505

Kesalahan (%)

1,525

19,47%

1,607

15,69%

4.1.1 Ralat Langsung 4.1.2

Ralat Tidak Langsung Praktikum Fisika Dasar Terapan tentang Bandul Reversibel ini

mempunyai ralat langsung dari hasil percobaan yang telah dilakukan, ralat langsung dapat dilihat pada tabel-tabel di bawah ini, I.

2 ðg 4. π 2 . l 4. π 2 4 ( 3,14 ) 2 ðl = T 2 = T 2 = ( 1,298 )2 = 23,40 m/s

16

sg1 bernilai = 0 g1 ± sg1 = 11,716 ± 0 m/s2 2 ðg 4. π 2 . l 4. π 2 4 (3,14 ) 2 II. ðl = = = 2 = 22,66 m/s T2 T2 ( 1, 319 )

sg2 bernilai = 0 g2 ± sg2 = 11,345 ± 0 m/s2 4.2 Pembahasan

Periode TA dan TB terhadap y 1.65 1.6 1.55 1.5 1.45 1.4 1.35 1.3 1.25

0

5

10

15

20

25 TA

30

35

40

45

50

TB

Gambar 4.1 Grafik Periode TA dan TB terhadap y Bandul adalah benda yang terikat pada sebuah tali dan dapat berayun secara bebas dan periodik yang menjadi dasar kerja dari sebuah jam dinding kuno yang mempunyai ayunan. Dalam bidang fisika, prinsip ini pertama kali ditemukan pada tahun 1620 oleh Galileo Galilei, bahwa perioda (lama gerak osilasi satu ayunan, T) dipengaruhi oleh panjang tali dan percepatan gravitasi [1]. Bandul matematis merupakan benda ideal yang terdiri dari sebuah titik massa yang digantungkan pada tali ringan yang tidak bermassa, jika bandul disimpangkan dengan sudut dari posisi setimbangnya lalu dilepaskan maka bandul akan berayun pada bidang vertical karena pengaruh dari gaya gravitasinya [1]. Bandul fisis merupakan salah

17

satu contoh dari gerak harmonik sederhana yang merupakan gerak bolak-balik suatu benda melalui titik keseimbangannya. Bandul reversibel adalah bandul fisis yang mempunyai sepasang titik tumpu dengan jarak tetap satu terhadap lainnya. Periode osilasi bandul dapat diatur sehingga periode pada setiap titik tumpu sama atau hampir sama. Titik tumpu berupa pisau penumpu terbuat dari baja kerjas yang dapat diatur posisinya jika diperlukan [1]. Perbedaan Bandul Fisis dan Bandul Matematis adalah bandul fisis pusat massanya berubah dan massa batangnya diperhitungkan, sedangkan bandul matematis adalah bandul yang pusat massanya tetap dan massa batangnya tidak diperhitungkan. Konsep bagaimana bandul dapat menentukan nilai percepatan gravitasi yaitu bandul dapat dihitung dari variable waktu, tinggi, dan jarak saat bandul diayunkan. Salah satu contoh pengaplikasian dari bandul pada bidang industri yaitu generator listrik tenaga gelombang permukaan air laut yang digunakan untuk menyuplai sistem detektor dengan menggunakan ponton sebagai dasar gerakan pendulum. Ponton ditempatkan secara mendatar di atas permukaan air laut. Gelombang laut akan membuat ponton miring datar. Kemiringan ponton datar ini menyebabkan rotate pendulum yang mampu menjadi tenaga gerak untuk memutar generator unutuk menghasilka energi listrik. Setelah didapatkan nilai periode pada masing-masing percobaan yang bisa dilihat pada sub-bab 4.1 maka dibuatkan grafik antara jarak beban pada mata pisau terhadap periode. Grafik yang dibuat terdapat dua titik potong yaitu pada periode 1,298 s dan 1,319 s, titik potong tersebut digunakan untuk mencari nilai percepatan gravitasi. Pada percobaan ini berdasarkan hasil perhitungan yang dilakukan, untuk percobaan pertama pada periode 1,298 s didapatkan nilai percepatan gravitasi sebesar 11,716 m/s2. Sedangkan pada percobaan kedua pada periode 1,319 s didapatkan nilai percepatan gravitasi sebesar 11,345 m/s 2. Nilai percepatan gravitasi bumi berdasarkan teori yang dikemukakan oleh Isaac Newton adalah sebesar 9,8 m/s2. Hal tersebut menunjukan ada perbedaan hasil percobaan antara nilai percepatan gravitasi bumi berdasarkan teori dengan hasil percobaan. Dari hasil percobaan yang dilakukan maka didapatkan nilai persentasi kesalahan

18

pada gravitasi yaitu 11,716 m/s2 didapat nilai persentasi kesalahannya 19,47%, sedangkan pada percepatan gravitasi 11,345 m/s2 didapt nilai persentasi kesalahannya 15,69%. Persentasi kesalahan yang lebih dari 5% menunjukan bahwa nilai percepatan gravitasi bumi yang dilakukan dalam percobaan ini terdapat kesalahan, karena berdasarkan hasil percobaan yang dilakukan didapatkan nilai keakuratan yang berbeda jauh dengan nilai percepatan gravitasi bumi secara teori dan literatur. Berdasarkan percobaan pada rumus T =

t didapatkan factor yang n

mempengaruhi periode yaitu waktu osilasi dan jumlah osilasi yang dihasilkan, sehingga menunjukan jarak beban terhadap mata pisau juga mempengaruhi nilai sebuah periode. Namun berdasarkan rumus T = 2π

√

l menunjukan bahwa periode g

dipengaruhi oleh panjang bandul yaitu jarak mata pisau pertama dengan jarak mata pisau kedua, dan juga dipengaruhi oleh percepatan gravitasi pada tempat bandul berayun, begitu juga gravitasi dapat dihitung dengan periode. Sehingga gerak bandul pada percobaan yang dilakukan merupakan gerak harmonik sederhana, yaitu gerak bolak-balik benda melalui suatu titik keseimbangan tertentu, sehingga dengan banyaknya getaran benda dalam setiap sekon selalu konstan. Pada periode ayunan bandul bergantung pada panjangnya bandul dan kekuatan gravitasi itu sendiri. Pada pengaruh percepatan gravitasi ini dapat menentukan besar periode ayunan bandul, dimana semakin besar percepatan gravitasi maka akan menyebabkan ayunan melambat, yang ditandai dengan semakin besarnya periode ayunan bandul dan semakin kecil pula frekuensi ayunannya. Hal tersebut menunjukan bahwa periode tidak tergantung pada massa beban bandul dan jarak simpangannya. Sehingga pada percobaan bandul reversibel ini didapatkan nilai percobaan atau perhitungan dengan teori atau literatur berbeda, hal ini disebabkan oleh kesalahan-kesalan yang dilakukan. Kesalahan atau faktor yang menyebabkan terjadinya perbedaan antara nilai literatur dan perhitungan yaitu pengukuran panjang bandul kurang tepat atau kurang akurat, ketika bandul berosilasi terjadi

19

gesekan antara gerbang cahaya dan sebagaianya yang menyebabkan osilasi tidak sempurna. Penentuan titik potong pada grafik yang dijadikan sebagai periode yang dihitung untuk mencari nilai percepatan gravitasi bumi kurang tepat.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan Berdasarkan pada Praktikum Fisika Dasar Terapan tentang Bandul Reversibel yang telah dilakukan dapat disimpulkan beberapa hal antara lain, 1.

Bandul Reversibel merupakan bandul fisis yang mempunyai sepasang titik tumpu dengan jarak tetap satu terhadap lainnya, bandul tersebut dapat digunakan untuk menentuk percepatan gravitasi.

2.

Percepatan Gravitasi Bumi yang dihasil pada percobaan ini yaitu untuk percobaan I mendapatkan nilai gravitasi 11,716 m/s 2, sedangkan pada percobaan kedua didapatkan nilai gravitasi sebesar 11,345 m/s2.

5.2 Saran -

21

DAFTAR PUSTAKA

[1]

Khanafiyah, S. “Percobaan Osilasi Bandul Fisis Bentuk Sederhana Sebagai Tugas Proyek Penelitian Pada Materi Momen Inersia Di SMA”. Jurnal Pendidikann Fisika Indonesia 5. 2009; Vol. 3, No.5: Hal 47 – 45.

[2]

Elfira, Dessy. “Pengembangan Alat Peraga Rel Osilasi Kelereng Untuk Menentukan Percepatan Gravitasi Dalam Menunjang Pembelajaran Fisika Pada Materi Getaran Harmonis”. Jurnal Inovasi Pendidikan Fisika (JIPF). 2016; Vol. 05, No.03: Hal 64-68.

[3]

Dwiatmoko, Fendik. Dzulkiflih. “Rancang Bangun Percobaan Bandul Fisis Berbasis Mikrokontroler Untuk Menentukan Periode Minimum”. Jurnal Inovasi Fisika Indonesia (IFI). 2019; Vol. 08, No.01: Hal 1-4.

LAMPIRAN A PERHITUNGAN

24

Lampiran A. Perhitungan 1.

Mencari Nilai Periode a.

Percobaan I T1 =

t 15,59 = = 1,559 s n 10

t 14,73 T2 = = = 1,473 s n 10

b.

T3 =

t 14,31 = = 1,431 s n 10

T4 =

t 13,81 = = 1,381 s n 10

T5 =

t 13,75 = = 1,375 s n 10

T6 =

t 13,81 = = 1,381 s n 10

T7 =

t 14,03 = = 1,403 s n 10

T8 =

t 14,56 = = 1,456 s n 10

T9 =

t 15,25 = = 1,525 s n 10

Percobaan II T1 =

t 15 , 42 = = 1,542 s n 10

t 14,97 T2 = = = 1,497 s n 10 T3 =

t 14,13 = = 1,413 s n 10

T4 =

t 13,96 = = 1,396 s n 10

T5 =

t 13,90 = = 1,390 s n 10

25

2.

t 1 4,07 = = 1,407 s n 10

T7 =

t 14 , 27 = = 1,427 s n 10

T8 =

t 15,05 = = 1,505 s n 10

T9 =

t 16,07 = = 1,607 s n 10

Mencari Nilai Gravitasi a.

b.

3.

T6 =

Gravitasi I G=

4 π .l T2

G=

4 (3,14).(0,5) = 11,716 m/s2 (1,298)2

Gravitasi II G=

4 π .l T2

G=

4 (3,14).(0,5) = 11,345 m/s2 2 (1 ,319)

Persentase Kesalahan a.

b.

% Error I % Error =

g literatur −g percobaan x 100% g literatur

=

9,806−11,716 x 100% = 19,47% 9,806

% Error II % Error = =

g literatur −g percobaan x 100% g literatur 9,806−11 ,345 x 100% = 15,69% 9,806

LAMPIRAN B JAWABAN PERTANYAAN DAN TUGAS KHUSUS

27

Lampiran B. Jawaban Pertanyaan dan Tugas Khusus B.1 Jawaban Pertanyaan 1.

Jelaskan

bagaimana

bandul

reversibel

dapat

digunakan

untuk

menentukan nilai percepatan gravitasi! Jawab: Cara bandul reversibel dapat digunakan untuk menentukan nilai percepatan gravitasi yaitu dapat dihitung dari variable waktu, tinggi, dan jarak saat bandul diayunkan. 2.

Cara apa saja yang dapat dilakukan untuk memperoleh harga percepatan gravitasi bumi selain menggunakan bandul reversibel? Jawab: Selain dengan bandul reversibel, cara utuk memperoleh harga percepatan gravitasi yaitu:

3.

a.

Menggunakan rumus Gravitasi Newton

b.

Menggunakan rumus Bandul Matematis

c.

Menggunakan rumus sebuah katrol dengan beban

Sebuah bandul matematis terdiri dari tali yang mempunyai panjang 30 cm dan pada ujung bawah tali digantungi beban bermassa 500 gram. Jika percepatan gravitasi 9,8 m/s2 maka berapakah periode dan frekuensi ayunan bandul sederhana? Jawab: Diketahui

: panjang tali (l) = 30 cm = 0,3 m g bumi = 9,8 m/s2 beban = 100 gram

Ditanyakan : Peridoe (T) dan Frekuensi (f)? Jawab

: Periode = T = 2π

√

l g

28

√

T = 2 (3,14)

0,3 9,8

T = 6,28 x √ 0,03 T = 6,28 x 0,17 T = 1,08 s

Frekuensi = f = f=

1 2π

√

g l

1 9,8 2(3,14) 0,3

√

1 f = 6,28

√ 32,6

f = 0,16 (5,7) f = 0,913 Hz 4.

Diketahui jari-jari bumi 3,7 kali jari-jari bulan, massa bumi 81,3 kali massa bulan dan percepatan gravitasi bumi sebesar 9,8 m/s 2. Jika berat seseorang dibumi adalah 500 N. Hitungalah percepatan gravitasi bulan dan berat orang tersebut saat di bulan! Jawab: Diketahui

: r bumi = 3,7 r bulan g bumi = 9,8 m/s2 M bumi = 81,3 M bulan

Ditanyakan : g bulan dan W orang di bulan? Jawab

:

g1 g2

=

9,8 g2

G. M b 1 Rb1

=

:

G. M b 4 Rb4

8,31. M b 1 3,7 R b 1

:

Rbulan M bulan

9,8 = 21,973 g2 g2 = 0,446 m/s2 W orang di bulan =

500 N : 0,446 m/s2 9,8 m/s 2

29

= 22,755 N 5.

Diketahui ada 2 planet dengan massa yang berbeda yaitu 4020 kg dan 1020 kg. Kedua planet ini memiliki jarak 105 km. Berapa besar gaya gravitasi antara dua planet? Jawab: Diketahui

: m1 = 4020 kg m2 = 1020 kg r = 105.000 m G = 6,67 x 10-11 Nm2/kg2

Ditanyakan : F? Jawab

:F=Gx

m1 x m 2 r2

F = 6,67 x 10-11 x

4020 x 1020 (105.000 )2

F = 6,67 x 10-11 x 0,0003 F = 2,001 x 10-14 N B.2 Tugas Khusus -

LAMPIRAN C GAMBAR ALAT DAN BAHAN

31

Lampiran C. Gambar dan Alat

32

LAMPIRAN D BLANKO PERCOBAAN

KEMENTERIAN RISET, TEKNOLOGI, DAN PENDIDIKAN TINGGI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SULTAN AGENG TIRTAYASA

LABORATORIUM FISIKA TERAPAN Jalan Jenderal Sudirman Km. 3 Cilegon 42435 Telp. (0254) 395502 Website: http://fisdas.ft-untirta.ac.id Email: [email protected]

BLANGKO PERCOBAAN BANDUL REVERSIBEL

NAMA NIM / GRUP JURUSAN REKAN TGL. PERCOBAAN

DATA PRAKTIKAN Adnan Fauzi 3332170074 / R5 Teknik Elektro M. Fikal Ariq Akmal Sabtu, 10 April 2021

A. PERCOBAAN 1 JARAK BEBAN B DARI MATA PISAU PERTAMA cm 5 y1 10 y2 15 y3 20 y4 25 y5 30 y6 35 y7 40 y8 45 y9 B. PERCOBAAN 2 JARAK BEBAN B DARI MATA PISAU KEDUA cm 45 y1 40 y2 35 y3 30 y4 25 y5 20 y6 15 y7 10 y8 5 y9

WAKTU UNTUK 10 OSILASI (tA) detik

PERIODE (TA) detik

15,59 14,73 14,31 13,81 13,75 13,81 14,03 14,56 15,25

1,559 1,473 1,431 1,381 1,375 1,381 1,403 1,456 1,525

WAKTU UNTUK 10 OSILASI (tB) detik

PERIODE (TB) detik

15,42 14,97 14,13 13,96 13,90 14,07 14,27 15,05 16,07

1,552 1,497 1,413 1,396 1,390 1,407 1,427 1,505 1,607

KEMENTERIAN RISET, TEKNOLOGI, DAN PENDIDIKAN TINGGI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SULTAN AGENG TIRTAYASA

LABORATORIUM FISIKA TERAPAN

No. 1. 2.

Jalan Jenderal Sudirman Km. 3 Cilegon 42435 Telp. (0254) 395502 Website: http://fisdas.ft-untirta.ac.id Email: [email protected] g percobaan persen T (s) g literatur (m/s2) 2 kesalahan (%) (m/s ) 1,298

11,716

19,47%

11,345

15,69%

9.8 1,319

Grafik Periode TA dan TB terhadap y

(replace this shape with your chart)

Suhu ruang awal Suhu ruang akhir Sikap barometer awal Sikap barometer akhir

= = = =

21 ℃ 21 ℃ 755 mmHg 755 mmHg