Laporan Praktikum Fisdas Osilasi

I.

TUJUAN PERCOBAAN 1. Menentukan momen inersia batang. 2. Mempelajari sifat–sifat osilasi pada batang. 3. Mempelajari sistem osilasi. 4. Menentukan periode osilasi dengan panjang tali dan jarak antara tali.

II.

DASAR TEORI Gerak osilasi adalah gerak berulang-ulang seperti maju-mundur, atas-bawah

(pergerakannya kembali ke posisi awal). Contoh dari gerakan osilasi ini adalah sistem pegas, bandul fisis, dan bandul matematis. Osilasi ada dua yaitu osilasi harmonik sederhana dan osilasi harmonik teredam. Osilasi harmonik sederhana adalah gerak bolak-balik yang terjadi di sekitar titik kesetimbangan. Contoh dari osilasi harmonik sederhana adalah bandul yang diayunkan. Sedangkan pengertian dari osilasi harmonik teredam adalah osilasi yang seiring berjalannya waktu akan berhenti karena adanya redaman, seperti gaya ayun yang semakin mengecil dan lain-lain. Penting sekali untuk memahami sifat-sifat dasar sistem osilasi, jika ingin memahami sistem secara keseluruhan. Pertama dari sifat ini yang harus memahami adalah amplitudo dari osilasi. Amplitudo osilasi adalah parameter yang bervariasi dengan waktu dan ini terletak pada sumbu y dari grafik osilasi. Salah satu sifat yang paling penting dari osilasi adalah frekuensi yaitu jumlah osilasi yang lengkap untuk satu detiknya. Frekuensi disimbulkan dengan f dan mempunyai satuan SI hertz (Hz). (2.1) yang berhubungan dengan frekuensi adalah periode T, yaitu selang waktu yang dibutuhkan untuk melakukan satu getaran. Dengan demikian, secara matematis hubungan antara periode dan frekuensi adalah sebagai berikut: (2.2) Momen inersia adalah pola distribusi masa terhadap sumbu rotasi. Sedangkan titik berat adalah titik tanggap gaya berat titik atau tangkap gaya-gaya (akibat berat sendiri) sehingga massa benda

dengan berat

yang bekerja pada titik berat yang dimaksud

merupakan representasi total dari kumpulan elemen-elemen berat benda logam dengan diameter

dan massa

(Gambar 2.1). Besarnya massa silinder

. Silinder

digantung dengan 2 utas tali dengan jarak tertera di label yang menempel di batang. 1

Gambar 2.1 Osilasi batang (http://dc341.4shared.com/doc/GwSR03o6/preview.html)

Jika batang disimpangkan dengan sudut kecil (  ) pada bidang datar (Gambar 2.1) maka batang akan berosilasi dengan periode dan menghasilkan persamaan: √

(2.3)

Keterangan: T adalah periode (s) L adalah panjang tali (m) I adalah momen inersia batang (kg.m2) M adalah massa batang (kg) g adalah percepatan gravitasi bumi

⁄

d adalah jarak antar tali (m) Dari persamaan (2.3) diperoleh rumus: (√

)√

(2.4)

Dari persamaan (2.4) tersebut dapat dibuat grafik hubungan antar T dengan √ sehingga diperoleh gradien grafik:

√

(2.5)

2

Jika m, g dan d diketahui maka momen inersia batang dapat dicari dengan persamaan: (2.6) atau: (2.7)

III. ALAT DAN BAHAN 1. Batang yang telah siap digantung dengan tali 2. Mistar 3. Stopwatch 4. Timbangan

IV. PROSEDUR PERCOBAAN Batang digantungkan pada tali yang telah disediakan dengan jarak antar tali (d) dan panjang tali (L). Lalu batang disimpangkan dengan sudut simpangan yang kecil dan kemudian dilepaskan sehingga batang berosilasi. Dicatat waktu osilasi batang untuk 15 kali ayunan. Percobaan ini diulangi lagi dengan menvariasikan panjang tali sebanyak 5 kali pada setiap percobaan.

V.

DATA PENGAMATAN Percobaan I: No.

Jarak antar

Panjang tali

Waktu 15 kali

Massa batang

tali (m)

(m)

isolasi (s)

(kg)

1

0,295

0,345

15,89

0,47

2

0,295

0,345

15,71

0,47

3

0,295

0,345

15,84

0,47

4

0,295

0,345

15,59

0,47

5

0,295

0,345

16,08

0,47

3

Percobaan II: No.

Jarak antar

Panjang tali

Waktu 15 kali

Massa batang

tali (m)

(m)

isolasi (s)

(kg)

1

0,295

0,29

14,99

0,47

2

0,295

0,29

14,58

0,47

3

0,295

0,29

14,89

0,47

4

0,295

0,29

14,84

0,47

5

0,295

0,29

14,59

0,47

Jarak antar

Panjang tali

Waktu 15 kali

Massa batang

tali (m)

(m)

isolasi (s)

(kg)

1

0,295

0,235

13,22

0,47

2

0,295

0,235

13,24

0,47

3

0,295

0,235

13,96

0,47

4

0,295

0,235

13,52

0,47

5

0,295

0,235

13,47

0,47

Percobaan III: No.

VI. ANALISA DATA 6.1. Ralat 6.1.1 Jarak antar tali a. Percobaan I, II, dan III ̅

̅

4

6.1.2 Panjang tali a. Percobaan I: ̅

̅ b. Percobaan II: ̅

̅ c. Percobaan III: ̅

̅ 6.1.3 Waktu osilasi a.

Percobaan I: ̅

̅ ̅

15,89 15,822

0,068

0,00462

15,71 15,822 -0,112

0,01254

15,84 15,822

0,018

0,00032

15,59 15,822 -0,232

0,05382

16,08 15,822

0,06656

0,258 ∑

̅

∑

√

√

̅

5

b.

Percobaan II: ̅

̅

̅

14,99

14,778

0,212

0,04494

14,58

14,778

-0,198

0,0392

14,89

14,778

0,112

0,01254

14,84

14,778

0,062

0,00384

14,59

14,778

-0,188

0,03534 ∑

̅

∑

√

√

̅ c.

Percobaan III: ̅

̅ ̅

13,22

13,482

-0,262

0,06864

13,24

13,482

-0,242

0,05856

13,96

13,482

0,478

0,22848

13,52

13,482

0,038

0,00144

13,47

13,482

-0,012

0,00014 ∑

̅

∑

√

√

̅

6

6.1.4 Massa batang a.

Percobaan I, II, dan III ̅

̅ 6.2. Perhitungan a.

percobaan I

̅

̅

√

̅

̅

̅

̅ ̅

̅ ̅

̅

̅ (

)

(

)(

)

̅ Ralat nisbi = Ralat kebenaran = 100%-Ralat nisbi 7

= 100% - 2,50% = 97,50% Dengan cara yang sama didapat: Percobaan

̅

Ralat nisbi (%)

Ralat Kebenaran (%)

II

4,44

95,56

III

3,33

96,67

6.3. Grafik

Periode (s)

Grafik Hubungan Antara Periode dengan Panjang Tali. 1.1 1.09 1.08 1.07 1.06 1.05 1.04 1.03 1.02 1.01 1 0.99 0.98 0.97 0.96 0.95 0.94 0.93 0.92 0.91 0.9 0.89 0.88 0.87 0.86 0.85 0.84 0.83 0.82 0.81 0.8 0.345

0.29

0.235

Panjang tali (m)

Dari grafik di atas dapat diketahui bahwa setiap panjang tali menghasilkan nilai periode yang berbeda. Dapat di lihat semakin panjang tali yang digunakan maka semakin besar pula nilai periode yang dihasilkan, begitu pun sebaliknya. Sehingga, hubungan antara periode dan panjang tali sebanding atau berbanding lurus.

8

6.4.

Tugas Tujuan batang disimpangkan dengan sudut yang kecil adalah agar gerak yang didapat berupa gerak harmonis sederhana. Selain itu, untuk menghindari gerak yang rancu ataupun yang tidak beraturan sehingga mengakibatkan kesulitan dalam mencari periode dan juga untuk mempermudah batang dalam berisolasi. Jika yang divariasikan adalah jarak antar tali (d) maka cara mendapatkan momen inersia (I) dengan menggunakan rumus:

VII. PEMBAHASAN Praktikum osilasi batang ini bertujuan untuk menentukan momen inersia pada batang. Untuk mengetahui momen inersia maka terlebih dahulu harus dilakukan perhitungan periode pada batang yang telah digantung. Batang yang sudah digantung dengan tali disampingkan dengan sudut osilasi batang yang kecil. Hal ini bertujuan agar tidak terjadi gerak yang rancu dan tidak teratur sehingga mengakibatkan kesulitan dalam mencari periode. Selain itu, penggunaan sudut yang kecil ini dilakukan agar mendapatkan gerak yang berupa gerak harmonis sederhana. Setelah batang disampingkan dengan sudut yang kecil, maka dimulailah penghitungan waktu untuk mencari periode. Penghitungan waktu akan dihentikan ketika ayunan telah mencapai 15 kali dan penghitungan waktu ini akan diulang sampai 5 kali pada tiap langkah percobaan. Untuk mencari periode (T) adalah dengan membagi waktu dengan banyaknya jumlah ayunan yaitu 15 kali ayunan. Setelah periode didapat maka langkah selanjutnya adalah mencari momen inersia. Nilai momen inersia akan diperoleh setelah menghitung semua data yang didapat menggunakan rumus yang telah ditentukan sehingga momen inersia batang pada percobaan 1, 2 dan 3 dapat ditentukan. Dari perhitungan yang diperoleh momen inersia pada percobaan 1 yaitu , momen inersia pada percobaan 2 yaitu momen inersia pada percobaan 3 yaitu

dan .

Adanya perbedaan momen inersia yang didapat, disebabkan oleh beberapa faktor yaitu kurang teliti dalam mengambil data, alat yang digunakan sudah menurun

9

kalibrasinya, kesalahan dalam pembacaan skala pengukuran dan terlalu lebar memberikan sudut simpangan ( ).

VIII. KESIMPULAN Dari percobaan yang dilakukan, dapat ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut: 1. Osilasi adalah gerak bolak - balik benda di sekitar suatu titik setimbang dengan lintasan yang sama secara periodik. 2. Momen inersia batang dipengaruhi oleh jarak antar tali (d), panjang tali (L), waktu (t), dan massa batang (m). 3. Sudut simpang

) pada saat mengayunkan batang harus kecil agar gerak yang

didapat berupa gerak harmonis sederhana. Selain itu, untuk menghindari gerak yang rancu ataupun yang tidak beraturan sehingga mengakibatkan kesulitan dalam mencari periode dan juga mempermudah batang dalam berisolasi. 4. Periode (T) berbanding lurus dengan panjang tali (L). 5. Momen inersia batang pada tiga percobaan adalah dan

, .

10

LAMPIRAN

11