Minggu, 30 November 2014
A. Tujuan
-Mengetahui
konstanta pegas yang berkerja pada gerak harmonik
-Mengetahui hambatan viskous pada gerak harmonik
-mengetahui gerak sinusoidal pada gerak harmonik
B.
Dasar
Teori
Gerak Harmonik Sederhana
adalah gerak bolak balik secara teratur melalui titik keseimbangannya dengan banyaknya
getaran benda dalam setiap sekon selalu sama atau konstan. 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.
Konstanta
pegas merupakan suatu elemen penting yang terdapat pada pegas. Untuk
mendapatkan nilai konstanta pegas, biasanya digunakan persamaan hukum Hooke
yaitu F = kx.
Dari
percobaaan kali ini persamaan mengenai konstanta pegas didapatkan dari
percobaan yang terkonsentrasi pada gerak kereta yang diletakkan diatas rel
udara. Jika sebuah pegas dikaitkan dengan beban yang tergantung maka pegas akan
mengalami pertambahan panjang akibat dari tarikan gravitasi bumi, pertambahan
panjang pegas ini sebanding dengan gaya yang dihasilkan oleh pegas.
C.
Prinsip
Kerja
Alat dan Bahan
1. Kereta
2 buah
2. Rel
Udara
3. Stopper
4. Stopwatch
5. Neraca
Timbangan
6. Sengkang
7. Pegas
Getar 3 buah
8. Karet
peluncur
9. Katrol
10. Benang
11. Beban
Langkah kerja secara umum
1.
Rangkai kereta pada rel udara
2.
Cek juga udara yang disalurkan rel udara sudah stabil
1. Konstanta
Pegas
A. Letakkan
stopper di rel udara
B. Kaitkan
salah satu ujung Pegas getar ke stopper dan ujung yang satu lagi ke kereta
C. Kaitkan
salah satu ujung benang ke kereta dan ujung lainnya ke beban melalui katrol
D. Hitung
perubahan jarak kereta dari posisi awal ke posisi akhir dan tentukan konstanta
pegas
2. Gerak
Periodik
A. Singkirkan
benang dan beban pada ujung kereta
B. Pasang
pegas kedua pada ujung kereta yang belum terpasang pegas
C. Atur
regangan kedua pegas agar seimbang
D. Catat
posisi awal kereta dan geser kereta dari posisi awalnya, setelah itu lepaskan
kereta catat amplitudonya
E. Ukurlah
waktu untuk 10 siklus gerak, setelah itu hitung T dan f, dan hitung juga massa
kereta dari percobaan ini dan bandingkan dengan massa kereta dari timbangan
F. Lakukan
percobaan sebanyak 5 kali
3. Gaya
Hambat
A. Penyediaan
langkah kerjanya sama dengan yang sebelumnya namun perhitunganya berbeda,
B. Geser
kereta pada jarak tertentu dari titik awalnya, setelah itu lepaskan, hitung
dengan stopwatch sampai periodenya mencapai setengahnya (T 1/2).
C. Hitung
quality factor (Q) dan
) waktu relaksasi, serta hambatan udara
(b). Lakukan percobaan ini sebanyak 5kali.
D. Pada
percobaan ini massanya sama, Lakukan juga percobaan ini pada massa yang
berbeda, tapi dengan amplitudo yang sama.
4. Osilasi
Terkopel
A. Diperlukan
3 buah pegas dan 2 kereta
B. Salah
satu pegas dihubungkan ke ujung rel dengan ujung pegasnya dihubungkan ke kereta
1, salah satu pegas di letakkan di tengah-tengah antara kereta 1 dan kereta 2
dengan saling dihubungkan dan salah satu pegas dihubungkan dengan stopper dan
kereta 2.
C. Atur
dan seimbangkan regangan tiap masing-masing pegas
D. Pada
percobaan ini dilakukan eksperimen percobaan mengenai asimetrik dan simetrik
E. Pada
simetrik geser masing-masing kereta pada arah yang berlawaan kemudian lepaskan
F. Pada
asimetrik geser masing-masing kereta pada arah yang sama kemudian lepaskan
G. Hitung
waktu yang diperlukan dalam 10 siklus, tentukan periode (T), frekuensi (f) dan
apakah gerakaknnya sinusoidal.
D.
Pengolahan Data
1.
Konstanta Pegas
No
|
m (gr)
|
F (CN)
|
X (cm)
|
delta X (cm)
|
K
|
σ k
|
1
|
25,4
|
24,892
|
50,3
|
13,1
|
1,900153
|
3,82E-05
|
2
|
50,84
|
49,8232
|
37,2
|
6,7
|
7,436299
|
7,48E-05
|
3
|
62,04
|
60,7992
|
30,5
|
6,6
|
9,212
|
7,61E-05
|
4
|
73,64
|
72,1672
|
23,9
|
6,4
|
11,27613
|
7,86E-05
|
5
|
85,14
|
83,4372
|
17,5
|
6,5
|
12,83649
|
7,76E-05
|
6
|
96,84
|
94,9032
|
11
|
--
|
--
|
--
|
rata-rata
|
8,532214
|
6,91E-05
|
||||
standart
|
devisiasi
|
3,786905
|
1,55E-05
|
|||
2.
Gerak Periodik
Gerak periodik
|
start
|
38
|
cm
|
massa kereta
|
114
|
gr
|
||
No
|
A(cm)
|
t10 (s)
|
T (s)
|
f (Hz)
|
m (gr)
|
dho m
|
||
1
|
4
|
11,2
|
1,12
|
0,89286
|
125,560
|
9%
|
||
2
|
8
|
11
|
1,1
|
0,90909
|
121,115
|
6%
|
||
3
|
10
|
11,4
|
1,14
|
0,87719
|
130,084
|
12%
|
||
4
|
12
|
11
|
1,1
|
0,90909
|
121,115
|
6%
|
||
5
|
16
|
11,4
|
1,14
|
0,87719
|
130,084
|
12%
|
||
rata-rata
|
1,120000
|
0,893085
|
125,591623
|
0,158502
|
||||
standart devisiasi
|
0,017889
|
0,014266
|
4,010886
|
0,084390
|
||||
(
= massa kereta
pada percobaan (gr))
(
=massa kereta
timbangan (gr)
3.
Gaya Hambat
Gaya Hambat
|
a)
|
start
|
38
|
cm
|
massa kereta
|
114
|
gr
|
|
No
|
A(cm)
|
T1/2 (s)
|
T (s)
|
Q
|
t
|
b
|
σb
|
|
1
|
4
|
78,4
|
7,84
|
45,30062
|
113,1073
|
2,015785
|
4%
|
|
2
|
8
|
83,8
|
8,38
|
45,30062
|
120,8978
|
1,88589
|
3%
|
|
3
|
10
|
86
|
8,6
|
45,30062
|
124,0718
|
1,837646
|
3%
|
|
4
|
12
|
78
|
7,8
|
45,30062
|
112,5302
|
2,026123
|
4%
|
|
5
|
16
|
71,6
|
7,16
|
45,30062
|
103,297
|
2,207228
|
4%
|
|
rata-rata
|
114,7808
|
1,994534
|
0,036489594
|
|||||
standart devisiasi
|
7,259265
|
0,128923
|
0,004760832
|
|||||
b)
|
start
|
38
|
cm
|
massa kereta
|
114
|
gr
|
||
No
|
m (gr)
|
A(cm)
|
T1/2 (s)
|
Q
|
t
|
b
|
σb
|
|
1
|
139,4
|
10
|
90
|
0,50334
|
129,8426
|
3,903189
|
3%
|
|
2
|
164,84
|
10
|
93
|
0,487103
|
134,1706
|
4,156498
|
4%
|
|
3
|
190,28
|
10
|
87,2
|
0,519503
|
125,803
|
4,837404
|
5%
|
|
4
|
215,72
|
10
|
94,2
|
0,480898
|
135,9019
|
4,852325
|
5%
|
|
5
|
241,16
|
10
|
89,8
|
0,504461
|
129,554
|
5,48281
|
6%
|
|
rata-rata
|
131,0544
|
4,646445
|
0,046217131
|
|||||
standart devisiasi
|
3,591818
|
0,560506
|
0,009053206
|
|||||
4.
Osilasi Terkopel
awal
|
41,5
|
84,5
|
||||||
Simetrik
|
Gerak berlawanan arah)
|
massa
|
114
|
gr
|
K(N/M)
|
1,9738
|
||
No
|
A(cm)
|
t10 (s)
|
T (s)
|
f (Hz)
|
fteori
|
frelatif
|
σf
|
|
1
|
1,5
|
8,2
|
0,82
|
1,219512
|
0,662582
|
0,840546
|
0,74%
|
|
2
|
5
|
8
|
0,8
|
1,25
|
0,662582
|
0,88656
|
0,78%
|
|
3
|
5,5
|
8
|
0,8
|
1,25
|
0,662582
|
0,88656
|
0,78%
|
|
4
|
10
|
8,6
|
0,86
|
1,162791
|
0,662582
|
0,754939
|
0,68%
|
|
5
|
12
|
8,4
|
0,84
|
1,190476
|
0,662582
|
0,796723
|
0,71%
|
|
rata-rata
|
0,662582
|
0,833065
|
0,007382
|
|||||
standart devisiasi
|
0
|
0,051388
|
0,000412
|
|||||
Asimetrik
|
(gerak searah)
|
massa
|
114
|
gr
|
K(N/M)
|
1,9738
|
||
No
|
A(cm)
|
t10 (s)
|
T
|
f (Hz)
|
fteori
|
frelatif
|
σf
|
|
1
|
1,5
|
15,2
|
1,52
|
0,657895
|
1,147625
|
0,426734
|
0,216%
|
|
2
|
5
|
14,2
|
1,42
|
0,704225
|
1,147625
|
0,386363
|
0,248%
|
|
3
|
5,5
|
15,4
|
1,54
|
0,649351
|
1,147625
|
0,434179
|
0,211%
|
|
4
|
10
|
15,6
|
1,56
|
0,641026
|
1,147625
|
0,441433
|
0,205%
|
|
5
|
12
|
15,4
|
1,54
|
0,649351
|
1,147625
|
0,434179
|
0,211%
|
|
rata-rata
|
1,147625
|
0,424578
|
0,002183
|
|||||
standart devisiasi
|
0
|
0,019665
|
0,000152
|
|||||
Simetrik
Asimetrik
E. Analisis
1. Percobaan
konstanta pegas
Pada
percobaan kali ini mengenai konstanta pegas dari data pengamatan kami
didapatkan hasil konstanta pegas rata-rata sekitar 8,532214 dengan standar devisiasi sekitar 3,786905, pada percobaan ini
membuktikan bahwa semakin berat beban yang digantung maka mempengaruhi
keelastisan pegas atau pegas akan meregang. Sehingga dari peregangan pegas ini
didapatkan fungsi gaya yang diberikan.
2. Percobaan Gerak Periodik
Pada
percobaan kali ini mengenai gerak periodik dari data pengamatan kami didapatkan
hasil mengenai massa kereta rata-rata sekitar 125,591623 gr dengan
standar devisiasi sekitar 4,010886, pada percobaan ini membuktikan bahwa saat
kereta diberikan dengan amplitudo yang berbeda maka waktu 10 kali
siklusnya tidak terlalu memberikan
perubahan periode dan frekuensi yang signifikan, namun dari waktu 10 kali
siklus ini memberikan perubahan massa kereta yang perbandingannya jauh dalam
massa kereta saat ditimbangan.
3.
Percobaan Gaya Hambat
Pada
percobaan kali ini mengenai gaya hambat dengan massa sama dan massa tidak sama,
dari data pengamatan kami didapatkan hasil mengenai konstanta hambatan
rata-rata sekitar 1,994534 dengan standar devisiasi sekitar
0,128923 pada massa yang sama. Pada massa yang tidak sama didapatkan hasil
konstanta hambatan rata-rata sekitar 4,646445 dengan standar devisiasi sekitar 0,560506. Pada percobaan ini
dinyatakan bahwa nilai dari kesalahan hambatan kecil sehingga nilai dari
hambatan viskous valid.
4.
Osilasi Terkopel
Pada
percobaan kali ini mengenai osilasi terkopel simetrik/asimetrik dari data
pengamatan kami didapatkan hasil mengenai (σf) yang relatif kecil.
Sehingga dapat dikatakan bahwa gerak simetrik dan asimetrik bersifat sinusoidal
karena kedua kereta bergerak secara serasi dengan jarak yang konstan
(berlawanan arah/searah)
F.
Kesimpulan
Bahwa jika pegas
meregang maka akan memberikan gaya
sebanding dengan pertambahan panjangnya. Namun
jika pegas bergerak bolak balik selama 10 kali siklus maka pegas akan
memberikan perubahan massa dari kereta awalnya. Dari percobaan 3 juga
didapatkan bahwa konstanta hambatan yang didapatkan kecil sehingga tidak
memberikan pengaruh yang signifikan
terhadap gerak bolak-balik pegas, maka pegas akan terus bergerak secara
harmonik . Pada percobaan 4 dapat
disimpulkan bahwa osilasi terkopel asimetrik/simetrik memberikan gerak
sinusoidal karena kedua kereta bergerak secara serasi, namun jika hanya satu
kereta saja yang bergerak bukan gerak sinusoidal karena kedua kereta tidak
memberikan jarak yang konstan.
Posting Komentar