LAPORAN PERCOBAAN GERAK HARMONIK SERDERHANA
by : Ni Luh Lasmi Purwanti
KATA PENGANTAR
Puji
dan syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena, berkat rahmat dan karunia-Nya,kami dapat menyelesaikan
laporan hasil praktikum yang kami kerjakan yaitu tentang Hukum Hooke yang di harapkan
dapat berguna khususnya bagi kami dan umumnya bagi pelajar lain.
Penyusunan
laporan praktek ini juga telah di sesuaikan dengan karakteristik dan tujuan
kami, terutama untuk ilmu yang
dihasilkan dari melakukan praktek tersebut.
Hal-hal
tersebut diatas akan tercapai apabila didukung oleh cara kerja kami yang
memiliki kemampuan, keterampilan dan megetahui bagaimana caranya untuk melakukan
sebuah praktek dan permanfaatan dari Hukum Hooke dengan benar. Karena mereka
merupakan sasaran yang akan di capai dan yang berhadapan langsung dengan kami.
Akhirkata
kami mohon maaf sebesar-besarnya bila ada kesalahan dalam penyusunan laporan
hasil praktek ini.Kami harapkan adanya kritik dan saran yang khususnya
disampaikan oleh Bapak/ibu Guru dan umumnya bagi yang
membaca.
Mungkin
hanya ini saja yang dapat kami hantarkan semoga laporan ini berguna bagi siapa
saja yang membacanya.
13, Oktober 2012
Kelompok III
DAFTAR ISI
Kata
Pengantar..........................................................................................1
Daftar isi ...................................................................................................2
1.
Tema
.........................................................................................................3
2.
Judul
Praktikum ........................................................................................3
3.
Tanggal
Praktikum.....................................................................................3
4.
Tujuan
........................................................................................................3
5.
Landasan
Teori...........................................................................................3
5.1.Tegangan
..............................................................................................4
5.2.Regangan ..............................................................................................5
5.3.Modulus Elastis
....................................................................................5
5.4.Hukum Hooke untuk benda non
pegas..................................................5-6
6.
Alat
dan Bahan
........................................................................................... 6
7.
Prosedur
Kerja..............................................................................................7-9
8.
Hasil
Pengamatan Kerja
..............................................................................10
8.1.Tabel Pengamatan
.................................................................................10-11
8.2.Grafik Pengamatan
................................................................................10
9.
Analisis
Data
...............................................................................................12-13
10. Pembahasan
.................................................................................................14-15
11. Kesimpulan
..................................................................................................
16
Daftar Pustaka
.............................................................................................. 17
1.
TEMA
Gerak Harmonik Sederhana
2.
JUDUL
PRAKTIKUM
Hukum
Hooke
3.
TANGGAL
& TEMPAT PRAKTIKUM
LAB.
FISIKA SMAN 5 MATARAM : Rabu, 6 November 2013
Jam
Ke 1-2
4.
TUJUAN
· Pada Bandul :
1.
menunjukan
pengaruh massa, panjang, dan simpangan pada ayunan sederhana terhadap periode
getarannya
2.
menentukan
besar percepatan gravitasi di lab fisika SMAN 5 MATARAM
· Pada Pegas :
1. Menentukan
hubungan antara berat beban dengan pertambahan panjang pegas
2. Menentukan
tetapan gaya sebuah pegas
3. Menemukan
hukum hooke
5.
LANDASAN TEORI
Gerak Harmonik
Sederhana merupakan gerak untuk mengetahui suatu elastisitas bendadengan
menggunakan bandul. Gerak harmonik sederhana dengan bandul dapat diperlihatkan
dengan melakukan ayunan bandul atau gerak elastisitas bandul dengan pegas.
Robert Hooke
pada tahun 1676, mengusulkan suatu hukum fisika menyangkut pertambahan panjang
sebuah benda elastik yang dikenai oleh suatu gaya. Menurut Hooke, pertambahan
panjang berbanding lurus dengan gaya yang diberikan pada benda. Secara
matematis, hukum Hooke ini dapat ditulis sebagai
F=-k x
”jika gaya
tarik tidak melampaui batas elastis pegas,pertambahan panjang pegas berbanding
lurus (sebanding) dengan gaya tariknya”.
Pernyataan ini
dikemukakan oleh Robert Hooke, oleh karena itu, pernyataan di atas dikenal
sebagai Hukum Hooke.Untuk menyelidiki berlakunya hukum hooke, kita bisa
melakukan percobaan pada pegas. Selisih panjang pegas ketika diberi gaya tarik
dengan panjang awalnya disebut pertambahan panjang( l).
Seperti kita
menyelidiki sifat elastisitas bahan, kita juga mengukur pertambahan panjang
pegas dan besarnya gaya yang diberikan.Dalam hal ini,gaya yang diberikan sama
dengan berat benda = massa x percepatan gravitasi.
Pegas ada
disusun tunggal, ada juga yang disusun seri ataupun paralel. Untuk pegas yang
disusun seri, pertambahan panjang total sama dengan jumlah masing-masing
pertambahan panjang pegas sehingga pertambahan total x adalah:
x = x1 +
x2
Sedangkan untuk
pegas yang disusun paralel ,pertambahan panjang masing-masing pegas sama (kita
misalkan kedua pegas identik),yaitu
x1 =
x2 = x. Dengan demikian:
Kp=
k1 + k 2
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 potensial nya berubah menjadi:
E= kx2
4.1.Tegangan
Tegangan
didefinisikan sebagai hasil bagi antara gaya tarik F yang dialami kawat
dengan luas penampang (A)
Tegangan= atau
σ =
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.
4.2.Regangan
Regangan
didefinisikan sebagai hasil bagi antara pertambahan panjang ΔL dengan
panjang awalnya L.
Regangan= atau
e =
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. Jika hubungan antara tegangan dan regangan dirumuskan secara
matematis, maka akan diperoleh persamaan berikut :
Ini adalah
persamaan matematis dari Modulus Elastis (E) atau modulus Young (Y). Jadi,
modulus elastis sebanding dengan Tegangan dan berbanding terbalik Regangan.
Kita kenal 3
macam regangan yaitu regangan panjang,regangan volume,dan regangan sudut.
a. regangan panjang
Dengan panjang
semula sewaktu tiada regangan, l,dan penambahan panjang Δl akibat
regangan,regangannya diberikan oleh ,sedangkan jika luas penampang A dan gaya
tegangan yang meregangkan adalah W,maka tegangannya adalah W/A.Berdasarkan
hukum hooke ditulis;
Y() =
b.regangan
volume
Menurut hukum
hooke,kita dapat menulis:
B() = p
Dengan B adalah
yang disebut dengan modulus ketegaran yang besarnya kurang lebih 1/3 modulus
young.Berbeda dengan modulus young yang dapat diukur langsung dengan mengukur
penambahan panjangnya,Δl,dan gaya tegangan W serta luas penampang A,modulus
ketegaran B hampir tidak dapat diukur secara langsung karena sukarnya mengukur
pengerutan volumnya,ΔV.
c.regangan
sudut
Yang dimaksud
dengan regangan sudut atau regangan luncuran sesudut adalah deformasi,yaitu
perubahan bentuk yang berkaitan dengan sudut luncuran..
4.3.Modulus
Elastik
Ketika sebuah
gaya diberikan pada sebuah benda,maka ada kemungkinan bentuk sebuah benda berubah.Secara
umum,reaksi benda terhadap gaya yang diberikan dicirikan oleh suatu besaran
yang disebut modulus elastik.
Untuk tegangan
rentang,besar modulus elastik Y dinyatakan denganY = atau = Y
Biasanya,modulus
elastik untuk tegangan dan regangan ini disebut modulus young. Dengan
demikian,modulus Young merupakan ukuran ketahanan suatu zat terhadap perubahan
panjangnya ketika suatu gaya (beberapa gaya)diberikan pada benda.
4.4. Hukum Hooke untuk benda non
pegas
Hukum hooke
ternyata berlaku juga untuk semua benda padat, tetapi hanya sampai pada
batas-batas tertentu. Pada benda bekerja gaya berat (berat = gaya gravitasi
yang bekerja pada benda), yang besarnya = mg dan arahnya menuju ke bawah (tegak
lurus permukaan bumi). Akibat adanya gaya berat, batang logam tersebut
bertambah panjang. Jika besar pertambahan panjang (L)
lebih kecil dibandingkan dengan panjang batang logam, hasil eksperimen
membuktikan bahwa pertambahan panjang (L) sebanding dengan gaya berat yang bekerja
pada benda.
Persamaan ini
disebut sebagai hukum Hooke. Kita juga bisa menggantikan gaya berat dengan gaya
tarik, seandainya pada ujung batang logam tersebut tidak digantungkan
beban.Besarnya gaya yang diberikan pada benda memiliki batas-batas tertentu.
Jika gaya sangat besar maka regangan benda sangat besar sehingga akhirnya benda
patah. Jika sebuah benda diberikan gaya maka hukum Hooke hanya berlaku
sepanjang daerah elastis sampai pada titik yang menunjukkan batas hukum
hooke. Jika benda diberikan gaya hingga melewati batas hukum hooke
dan mencapai batas elastisitas, maka panjang benda akan kembali seperti semula
jika gaya yang diberikan tidak melewati batas elastisitas. tapi hukum
Hooke tidak berlaku pada daerah antara batas hukum hooke dan batas elastisitas.
Jika benda diberikan gaya yang sangat besar hingga melewati batas
elastisitas, maka benda tersebut akan memasuki daerah plastis dan
ketika gaya dihilangkan, panjang benda tidak akan kembali seperti semula, benda
tersebut akan berubah bentuk secara tetap. Jika pertambahan panjang benda
mencapai titik patah, maka benda tersebut akan patah.
Berdasarkan
persamaan hukum Hooke di atas, pertambahan panjang (L) suatu benda
bergantung pada besarnya gaya yang diberikan (F) dan materi penyusun dan
dimensi benda (dinyatakan dalam konstanta k). Benda yang dibentuk oleh
materi yang berbeda akan memiliki pertambahan panjang yang berbeda walaupun
diberikan gaya yang sama, misalnya tulang dan besi. Demikian juga, walaupun
sebuah benda terbuat dari materi yang sama (misalnya besi), tetapi
memiliki panjang dan luas penampang yang berbeda maka benda tersebut akan
mengalami pertambahan panjang yang berbeda sekalipun diberikan gaya yang sama.
Jika kita membandingkan batang yang terbuat dari materi yang sama tetapi memiliki
panjang dan luas penampang yang berbeda, ketika diberikan gaya yang sama, besar
pertambahan panjang sebanding dengan panjang benda mula-mula dan berbanding
terbalik dengan luas penampang.
Makin panjang
suatu benda, makin besar besar pertambahan panjangnya, sebaliknya semakin tebal
benda, semakin kecil pertambahan panjangnya. Persamaan ini menyatakan hubungan
antara pertambahan panjang (delta L) dengan gaya (F) dan konstanta (k).
Materi penyusun dan dimensi benda dinyatakan dalam konstanta k.Untuk materi
penyusun yang sama, besar pertambahan panjang (delta L) sebanding dengan
panjang benda mula-mula (Lo) dan berbanding terbalik dengan
luas penampang (A).Besar E bergantung pada benda (E merupakan sifat
benda). Pada persamaan ini tampak bahwa pertambahan panjang (delta L)
sebanding dengan hasil kali panjang benda mula-mula (Lo) dan Gaya per
satuan Luas (F/A).
6. ALAT DAN
BAHAN
·
PADA PEGAS :
Alat dan bahan yang digunakan untuk melakukan percobaan tersebut, yaitu:
1. Statif(1 set)
2. Pegas Spiral (2 buah)
3. Beban (4 buah)
4. Mistar (1 buah)
5. Dinamometer (1 buah)
· PADA BANDUL :
1. Dasar Statif (1)
2.Kaki
Statif (1)
3.Batang
Statif panjang (1)
4.Batang
Statif Pendek (1)
5.Balok
pendukung (1)
6.Beban
(2)
7.Jepit
penahan (1)
8.Stopwatch
9.
Benang ( seperlunya)
7. PROSEDUR KERJA
PADA PEGAS :
1. Memasang pegas pada rangkaian statif
seperti gambar
di samping,
2. Setelah pegas
di pasang, selanjtnya mengukur
panjang
pegas mula – mula dengan mistar
( Panjang Awal = l0 )dan,
|
Pegas
Spiral
|
|
Langkah ke -1
|
|
Langkah ke -2
|
3. Selanjutnya mengukurberat suatu beban
yang akan digunakan dengan
neraca pegas
atau dinamometer yang sudah disiapkan sebelumnya,
4. Setelah
pengukuran, dilanjutkan dengan menggantungkan satu
buah
beban yang diukur beratnya tadi pada pegas
yang sudah di pasang,
5. Jika beban
sudah di gantungkan, maka akan terjadi renggangan
pada pegas dan selanjutnya mengkur panjang akhir
pegasdengan
mistar setelah ditambahkan beban
tadi (Panjang
Akhir = l)
|
Langkah ke -3
|
|
Terjadi Regangan
|
|
Langkah ke - 4
|
6.
Setelah itu, mencatat hasil pengamatan
pada tabel.
7. Langkah
selanjutnya yaitu menambahkan satu buah beban dengan berat yang sama dengan berat beban yang pertama dan menggantungkanya pada pegas.
8.
Selanjutnya
mengukur panjang akhir pada pegas dengan
mistar,
9. Langkah berikutnya dengan mengulangi langkah keenam dan ketujuh dengan menambahkan
atau menggantungkan beban yang sama pada pegas (beban dengan berat yang sama
seperti beban pertama),
10. Memasukan semua hasil pengukuran yang di lakukan dalam
percobaan tersebut pada tabel yang telah di sediakan.
PROSEDUR KERJA :
PADA BANDUL :
1.
Rakit alat-alat
percobaan seperti gambar di bawah ini :
2.
Pasang Panjang
tali penggantung 40 cm
3.
Simpangkan beban
sejauh ± 3 cm
4.
Lepaskan beban
bersamaan dengan stopwatch. Hitung 10 ayunan, dan tepat pada hitungan 10
matikan stopwatch. Catat waktu ayunan tersebut (t) pada tabel di bawah. Dari
sini dapat di peroleh period (waktu
untuk 1 ayunan).
5.
Ulangi langkah 2
dan 3 dengan penyimpangan ± 5 cm, ± 8 cm , ± 10 cm.
6.
Ulangi kegiatan
di atas, panjang tali tetap 40 cm, simpangan tetap ± 5 cm dan beban berubah-ubah
100 gr, 150 gr, dan 200 gr.
7.
Ulangi kegiatan
di atas, beban tetap 100 cm, simpangan tetap
± 5 cm dan panjang tali berubah-ubah, 20 cm, 30 cm, 40 cm, dan 50 cm.
8. HASIL PENGAMATAN KERJA
PADA PERCOBAAN
PEGAS :
Tabel
pengamatan
Panjang Awal Pegas (l0) = 8,5 cm
|
No.
|
Berat
Beban F
(N)
|
Panjang
Akhir l
(cm)
|
Pertambahan
Panjang Δl (cm)
|
Perbandingan
F dengan Δl
|
|
1
|
0,5
|
13,5
|
5,0
|
1:
10
|
|
2
|
1
|
18
|
9,5
|
1:
10
|
|
3
|
1,5
|
23
|
14,5
|
2:
15
|
|
4
|
2
|
28
|
19,5
|
1:
10
|
HASIL PENGAMATAN :
PADA PERCOBAAN BANDUL :
Tabel
hasil pengamatan
|
no
|
Simpangan
|
beban
|
Panjang tali
|
Waktu 10
|
T
|
T2
|
g (m/s2)
|
|
2
|
5cm
|
50 gr
|
40 cm
|
13
|
1.3
|
1,69
|
9,33
|
|
3
|
8cm
|
13
|
1.3
|
1,69
|
9,33
|
||
|
4
|
10cm
|
12.8
|
1.28
|
1,6384
|
9,6
|
||
|
5
|
5
cm
|
50 gr
|
40 cm
|
13
|
1.3
|
1,69
|
9,33
|
|
6
|
100 gr
|
13.2
|
1.32
|
1,742
|
9,06
|
||
|
7
|
150 gr
|
14
|
1.4
|
1,96
|
8,045
|
||
|
8
|
5 cm
|
50 gr
|
20 cm
|
9.2
|
0.92
|
0,8464
|
9,39
|
|
9
|
30 cm
|
11,8
|
1,8
|
1,3924
|
8,49
|
||
|
10
|
40 cm
|
13
|
1,3
|
1,69
|
9,33
|
||
|
Rata-rata
percepatan gravitasi
|
9,1
|
||||||
9. ANALISIS
DATA
PERCOBAAN PADA PEGAS :
|
NO
|
PERTAMBAHAN PANJANG
|
Perbandingan
F dengan Δl
|
|
Data 1
|
Pertambahan Panjang :
Δl = l
– l0
=
13,5 – 8,5
=
5,0 cm
Δl =
0,05 m
|
=
0,5
: 5,0 = 1 : 10
|
|
Data 2
|
Pertambahan Panjang :
Δl = l
– l0
=
18 – 8,5
=
9,5 cm
Δl =
0,095 m
|
= 1 : 9,5 = 1: 10
|
|
Data 3
|
Pertambahan Panjang :
Δl = l
– l0
=
23 – 8,5
=
14,5 cm
Δl =
0,145 m
|
= 1,5 : 14,5 = 2 : 15
|
|
Data 4
|
Pertambahan Panjang :
Δl = l
– l0
=
28 – 8,5
=
19,5 cm
Δl =
0,195 m
|
K =
= 2 : 19,5 = 1 : 10
|
10. PEMBAHASAN
PADA PERCOBAAN PEGAS :
Pada percobaan kali ini yaitu
percobaan mengenai Hukum Hooke, kami dapat mencari nilai perbandingan antara
Berat Beban (F) dengan Pertambahan Panjang (Δl) serta mencari konstanta. Pada
data pertama dengan nilai F adalah 0,5 N dan ∆l adalah 0,05 m, maka konstanta
yang didapat adalah
dengan perbandingan F :
Δl adalah 1 : 10. Pada data kedua dengan nilai F
adalah 1 N dan ∆l adalah 0, 095 m, maka konstanta yang didapat adalah 10,52
dengan perbandingan F :
Δl adalah 1 : 10. Pada data ketiga yakni dengan
nilai F adalah 1,5 N dan ∆l adalah 0,145 m, maka konstanta yang didapat adalah 10,34
dengan perbandingan F :
Δl adalah 2 : 15. Pada data keempat yakni dengan nilai
F adalah 2 N dan ∆l adalah 0,195 m, maka konstanta yang didapat adalah 10,25
dengan perbandingan F :
Δl adalah 1 : 10.
Rata- rata konstanta adalah xK=
=
= 10,2775
Jadi, rata – rata
konstanta yang di dapat dari percobaan tersebut adalah 10,2775
.
Berdasarkan
pada percobaan dengan mencari nilai konstanta diketahui bahwa semakin besar
nilai F dan ∆l. Maka konstanta yang didapat semakin kecil dengan nilai
konstanta yang tidak jauh berbeda.
11. KESIMPULAN
PADA PERCOBAAN PEGAS :
Dari
table hasil pengamatan diperoleh bahwa apabila gaya dibagi oleh pertambahan
panjang menghasilkan angka yang tetap selama gaya tidak melampaui batas
elastisitasnya. Maka dari itu dipercobaan kali ini mengenai Hukum Hooke bahwa
gaya jika dibagi dengan pertambahan panjang akan menghasilkan hasil yang tetap,
sehingga grafiknya lurus miring dengan arah ke atas.Artinya, “Berat beban berbanding lurus
dengan pertambahan panjang”.
KESIMPULAN
:
PADA
PERCOBAAN BANDUL :
· Periode pada gerak harmonik
sederhana khususnya pada bandul matematis tidak dipengaruhi oleh besarnya massa
benda, tetapi hanya dipengaruhi oleh besarnya panjang tali dan percepatan
gravitasinya.
· Percepatan gravitasi berbanding
lurus dengan panjang tali dan berbanding terbalik dengan periodenya.
· Percepatan gravitasi pada suatu
tempat dapat diukur dengan melakukan percobaan gerak harmonik pada bandul
dengan pertama-tama mendata panjang tali dan periodenya.
12. DAFTAR PUSTAKA
·
Badan Standar
Nasional Pendidikan. 2006. Kurikulum 2006 KTSP: Mata Pelajaran
Fisika untuk Sekolah Menengah
Atas dan Madrasah Aliyah. Jakarta: Departemen Pendidikan Nasional.
·
Kanginan,
Marten.2010. Physics For Senior Hight School 1A. Jakarta: Erlangga.
·
Kanginan,
Marten.2010. Physics For Senior Hight School 3A. Jakarta: Erlangga.
·
Kanginan, Marten.
1996. Fisika SMA. Jakarta: Erlangga
