Laporan Fisika

LAPORAN

EKSPERIMEN FISIKA

HUBUNGAN PARAMETER BANDUL TERHADAP PERCEPATAN

GRAVITASI BUMI

OLEH : KELOMPOK II 

ASMAUL HASANAH 

LUH PUTU SUCI VANDASARI 

MUHAMMAD AFDHAL RUSLAN 

SITTI NUR FADILLAH UMAYAH 

KELAS : XI IPA OLIMPIADE

SMA NEGERI 4 KENDARI

T.A. 2011/2012

BAB I

PENDAHULUAN

1.1  LATAR BELAKANG

Fisika adalah salah satu cabang Ilmu Pengetahuan Alam yang mempelajari semua ‘aspek’ alam, merumuskannya, sehingga dapat dikenali secara kuantatif. Sebagai salah satu ilmu murni, ilmu fisika tidak lepas dari kegiatan eksperimen atau penelitian. Karena dengan melakukan eksperimen, sesuatu dapat dibuktikan dan diketahui secara nyata/konkret. Sehingga siswa tidak hanya membayangkan saja dalam proses belajar mengajar.

Salah satu cabang ilmu fisika adalah gerak harmonic. Melalui gerak harmonic kita dapat mengetahui periode (T), frekuensi (f), amplitude (A), kecepatan getaran (v), perepatan  getar (a), kecepatan sudut (w), simpangan sudut ( , konstanta (k), gaya pemulih (F) suatu benda dan lain-lain. Bahkan dengan gerak harmonic kita dapat mengukur percepatan gravitasi bumi (g). Alat yang dapat digunakan untuk melakukan gerak harmonic sangat banyak. Salah satunya adalah bandul sederhana.

Bandul sederhana adalah sebuah benda kecil, yang biasanya berupa bola pejal, yang digantung pada seutas tali/ benang  yang ringan dan kuat, dan massanya dapat diabaikan. Massa bola/ batu/ buah sawo  dan panjang tali bandul sangat besar dibandingkan dengan jari-jari bola. Ujung lain tali digantungkan pada suatu penggantung yang tetap.

Percepatan gravitasi bumi disetiap daerah berbeda-beda. Misalnya daerah pegunungan pasti memiliki percepatan gravitasi yag berbeda dengan  daerah pantai , karena sesuai dengan rumus :

Semakin kecil/dekat jarak benda ke pusat gravitasi, maka semakin besar percepatan gravitasinya. Dan sebaliknya, semakin besar/jauh jarak benda ke pusat gravitasi, maka semakin kecil percepatan gravitasinya.

Berdasarkan hal itu, percepatan gravitasi di Kelas IPA Olimpiade, SMA Negeri 4 Kendari dapat dibuktikan dan diukur dengan menggunakan bandul sederhana, dengan rumus :

g = ² ₂

 

1.1  RUMUSAN MASALAH

a.    Apa yang mempengaruhi percepatan gravitasi?

b.    Bagaimana cara menentukan besar percepatan gravitasi bumi (g) dengan menggunakan alat sederhana yaitu bandul sederhana?

c.    Berapa besar percepatan gravitasi di kelas XI IPA Olimpiade, SMA Negeri 4 Kendari?

1.2  TUJUAN DAN MANFAAT

1.3.1 Tujuan Umum

a.    Mempelajari hal-hal yang berhubungan dengan ilmu Fisika yaitu percobaan cara menentukan nilai percepatan gravitasi di suatu tempat dengan menggunakan ayunan bandul sederhana.

b.    Meningkatkan keterampilan dalam melakukan percobaan.

1.3.2   Tujuan Khusus

a.    Menentukan percepatan gravitasi bumi di kelas XI IPA Olimpiade dengan menggunakan bandul sederhana.

BAB II

KAJIAN TEORI DAN HIPOTESIS

2.1 KAJIAN TEORI

Dari hukum gravitasi Newton, dapat diketahui bahwa semua benda di alam semesta memiliki gaya tarik menarik (gaya gravitasi) yang besarnya berbanding lurus dengan massa masing-masing benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antar pusat-pusat benda.

Maka percepatan gravitasi bumi adalah :

Karena m₂ (massa bumi tetap) dan G tetap (6,670 . 10^-11 Nm²/kg²), maka dapat disimpulkan bahwa besarnya percepatan gravitasi (g) akan makin berkurang, jika jaraknya makin jauh dari pusat bumi. Maka percepatan gravitasi diberbagai tempat berbeda. Percepatan gravitasi dapat dicari dengan menggunakan persamaan bandul.

Definisi bandul :

Bandul sederhana adalah sebuah benda kecil, yang biasanya berupa bola pejal/ batu/ buah sawo, yang digantung pada seutas tali/ benang  l  yang ringan dan kuat, dan massanya dapat diabaikan. Massa bola/ batu/ buah sawo  m dan panjang tali  l bandul sangat besar dibandingkan dengan jari-jari bola/ buah sawo. Ujung lain tali digantungkan pada suatu penggantung yang tetap.

Jika bandul diberi simpangan kecil, dan kemudian dilepaskan, bandul akan berosilasi (bergetar), misalnya titik A, B (titik tengah), dan C, dengan periode T yang tetap, akan bergerak bolak-balik relatif terhadap kesetimbangannya. Bandul akan berayun di bidang vertical karena pengaruh gaya gravitasi. Satu getaran (1 osilasi) didefinisikan sebagai gerak bola dari A-B-C-B-A, atau dari C-B-A-B-C, atau gerak dari titik A ke C dan kembali ke titik B.           

Gaya pemulih pada bandul adalah m.g.sinθ dan perpindahan sepanjang busur x dari posisi keseimbangannya sama dengan  l.θ, dimana l  adalah panjang tali dan θ diukur dalam radian.  Untuk θ kecil (sin θ ≈ θ). Gaya pemulih pada bandul berbanding lurus dengan simpangan x, sedangkan arahnya berlawanan dengan x.

Gaya pemulih akan menjadi :

 

F ≈ - m.g.θ ≈ -

 

Maka syarat gerak harmonic sederhana terpenuhi, sehingga gaya pemulih dapat dinyatakan dengan :

F = - k.x

m a = −ky

m (−ω2y) = −k y

Dengan substitusi ω = dapat diperoleh periode getaran:

T = 2π                untuk gerak harmonik yang simpangannya y atau x (contoh : pada pegas)

Untuk gerak harmonik dengan menggunakan ayuan bandul, berlaku :

T = 2π   

 

T = 2  ( )^1/2

T² = 4  ²

Karena itu konstanta gaya : k =  

Percepatan gravitasinya     : g = ² ₂

 

Ket :

F = gaya pemulih (N)                                 T = periode (s)

l  = panjang tali (m)                                                k = konstanta

g = percepatan gravitasi (m.s^-2)                  m = massa (kg)

2.2 HIPOTESIS

Dalam kegiatan mengukur besar percepatan gravitasi di kelas XI IPA Olimpiade dengan menggunakan bandul sederhana, dapat diambil dugaan sementara (hipotesis) yaitu :

1.      Ada pengaruh panjang tali l  terhadap percepatan gravitasi.

2.      Ada pengaruh simpangan sudut terhadap percepatan garavitasi.

3.      Tidak ada pengaruh massa benda  m terhadap percepatan gravitasi.

BAB III

METODE EKSPERIMEN

3.1 WAKTU DAN TEMPAT EKSPERIMEN

Hari/Tanggal         :  Rabu, 12 Oktober 2011.

Pukul                     : 09.30 pagi - 11.00 siang.

Tempat                  : Kelas XI IPA Olimpiade, SMAN 4 Kendari.

3.2 VARIABEL YANG DIAMATI

Ada 2 variabel yaitu variable bebas dan variable terikat. Variable bebas yaitu periode (T), massa bandul (m), simpangan sudut ( ), waktu (t), panjang tali (l) sedangkan variable terikatnya yaitu percepatan gravitasi (g).

3.3 ALAT DAN BAHAN

1.    Tiang penggantung bandul.                  4.  Gunting.                              7. Selotip/ perekat.

2.    Busur derajat.                                       5.  Stopwacth.

3.    Benang.                                                            6.  Batu/buah sawo.

Untuk Tabel 3.3.1 Alat dan Bahan disajikan pada halaman lampiran.

3.4 PROSEDUR KERJA

1.    Membuat bandul sederhana.

2.    Menggunangan tiang/ poros penggantung atau naikkan kursi diatas meja, mengikat batang sapu ijuk di sandaran kursi, membentuk sudut siku-siku.

3.    Menimbng massa buah sawo.

4.    Mengikat buah sawo di salah satu ujung benang.

5.    Mengikat ujung benang yang satu di tengah-tengah batang sapu ijuk/ poros penggantung dimana busur derajat telah terpasang.

6.    Mengatur agar ujung bandul berada tepat di tengah.

7.    Memberikan simpangan kecil (sudut  °). Mengusahakan agar ayunan mempunyai lintasan bidang dan tidak berputar.

8.    Mencatat waktu yang dibutuhkan untuk 10 kali ayunan.

9.    Mengganti massa benda dan panjang tali.

10.                        Mengulangi percobaan sebanyak 3 kali.

3.5 CARA PENGOLAHAN DATA

Berdasarkan rumus yang berlaku, untuk mencari :

Periode (T) =

Sehingga :

Percepatan gravitasinya           (g) =4 ² ₂

 

                                                           ² ₂

 

Percepatan gravitasi rata-rata : 

 

Keterangan ::

 

T     = periode (s)

l      = panjang tali (m)       

g     = percepatan gravitasi (m.s^-2)

 = jumlah percepatan gravitasi (m.s^-2)