Sem I 2009/2010

MODUL XIII

PRAKTIKUM

TETAPAN GAYA PEGAS DAN GRAVITASI

1. Tujuan Percobaan

a. Menentukan tetapan pegas dengan menggunakan Hukum Hooke.

b. Menentukan besar percepatan gravitasi

2. Alat-alat yang digunakan

a. Statif dilengkapi alat ukur

b. Pegas

c. Ember dan keeping-keping beban

d. Stopwatch

e. Neraca teknis

3. Teori Dasar

a. Setiap system yang memenuhi hokum Hooke akan bergetar dengan cara

yang unik dan sederhana yang disebut Gerak Harmoni sederhana.

Setiap system yang melengkung, terpuntir atau mengalami perubahan

bentuk yang elastic dikatan memenuhi hukumHooke.

b. Sebagai contoh kita tinjau perilaku pegas berikut :

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Resa Taruna Suhada FISIKA DASAR 1

Sem I 2009/2010

Gambar 1a pegas dan benda berada dalam keadaan seimbang tanpa

pengaruh gaya luar.

Gambar 1b jika gaya luar F dilakukan pada system maka keseimbangan

akan dicapai bila pegas teregang sejauh x.

c. Bila pada sebuah pegas dikerjakan sebuah gaya, maka pertambahan

panjang pegas akan sebanding dengan gaya itu (selama batas

elastisitas belum dilampaui)

Menurut hokum Hooke :

F = - k.x

Dimana :

F: gaya luar (N)

k : tetapan / konstanta pegas (N/m)

x : Pertambahan panjang pegas (m)

Jika gaya F ditimbulkan oleh massa benda maka F = gaya berat = m.g

Dengan membuat grafik antara pertambahan beban m dengan

perpanjangan pegas x, maka :

jika n = maka diperoleh

n =

Dalam pengertian yang lebih umum hokum Hooke berlaku juga untuk

system lain yang mengalami perubahan bentuk elastisitas.

Gaya luar yang menimbulkan perubahan bentuk yang dalam hal ini

dinyatakan dengan x. Hampir semua bahan dan system yang irreversibel

(tak dapat kembali pada keadaan semula) di bawah pengaruh gaya kecil

akan memperlihatkan sifat elastic dan karenanya memenuhi hokum

Hooke.

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Resa Taruna Suhada FISIKA DASAR 2

Sem I 2009/2010

Jadi meskipun kita gunakan persamaan di atas dalam pembahasan

tentang pegas, kesimpulannya dapat diterapkan pada berbagai system

yang memenuhi hokum Hooke. Jika beban bermassa m digantungkan

vertical, keseimbangan akan dicapai setelah pegas mengalami

perpanjangan .

Jika beban ditarik dari kedudukan seimbangnya lalu dilepaskan, maka

benda diujung pegas ini akan bergetar (berosilasi). Gerak tersebut Gerak

periodic atau getaran.

d. Dari persamaan gerak harmonic sederhana dengan menerapkan hukum

II Newton pada benda yang mengalami gerak harmonic sederhana maka

kita peroleh ;

F = m.a

Persamaan ini menyatakan hubungan x dan t tetapi mengandung suku dalam

bentuk diferensial dan disebut Persamaan diferensial.

Solusi persamaan gerak harmonic sederhana adalah

A dan φ memiliki nilai variatif, ini berarti setiap pilihan A dan φ akan memenuhi

persamaan diferensial.

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Resa Taruna Suhada FISIKA DASAR 3

Sem I 2009/2010

Ω adalah periode getaran pegas yang bergantung pada massa beban dan tetapan

pegas sebagai berikut :

Atau

e. Pegas digantungi suatu beban, kemudian ditarik melalui titik

seimbangnya, kemudian dilepaskan maka pegas akan bergetar

(berosilasi). Dari penurunan persamaan gerak harmonic sederhana

diperoleh ;

Dengan m’ = M beban + Member +f.Mpegas

f : factor efektif pegas dengan harga (0< f <1)

f.Mpegas : massa efektif pegas

Jadi ,

Dari persamaan-persamaan sebelumnya maka diperoleh :

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Resa Taruna Suhada FISIKA DASAR 4

Sem I 2009/2010

4. Tugas Pendahukuan

a. Apakah arti tanda minus dalam persamaan hokum Hooke ?

b. Bila dari persamaan dibuat

grafik antara T2 dan m’, bentuk apakah yang akan diperoleh ?

Bagaimana cara menentukan percepatan gravitasi g dan massa efektif

pegas dari grafik tersebut ?

c. Apakah hokum Hooke selalu berlaku untuk setiap penambahan beban ?

jelaskan !

5. Percobaan

A. Penimbangan dan penentuan skala nol tiap beban

a. Timbanglah massa ember, pegas, dan keeping-keping beban m.

b. Gantungkan ember kosong pada pegas, atur kedudukan jarum

penunjuk pada skala nol.

c. Tambahkan beban pada ember, tunggu beberapa saat

catatpenunjukan jarum dalam bentuk table.

d. Tambahkan lagi beban catat penunjukan jarum. Lakukanlah hal

ini sampai keeping beban habis.

e. Kemudian ambil beban satu persatu sehingga muatan ember habis.

Tipa kali pengurangan beban, catatlah kedudukan jarum.

B. Percobaan getaran

a. Gantungkan ember kosong pada pegas kemudian digetarkan, amati,

dan catat waktu getar t beberapa kali (3 kali) yang diperlukan untuk

10 ayunan.

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Resa Taruna Suhada FISIKA DASAR 5

Sem I 2009/2010

b. Tambahkan keeping beban ayunkan kembali dan catat waktu (3

kali) untuk 10 ayunan. Lakukan hal ini untuk tambahan beban yang

lain.

6. Tugas Akhir dan Pertanyaan

a. Tentukan n rata-rata dan ketelitian dari hasil perhitungan, yaitu

perbandingan antara simpangan x terhadap pembebanan m !

b. Buat grafik antara simpangan x terhadap pembebanan m. Tentukan nilai

n dari grafik dan bandingkan dengan hasil 6a dan tentukan juga

ketelitiannya !

c. Benarkah F sebanding dengan x ? Tunjukan !

d. Buatlah grafik antara T2 terhadap m’ dan dari grafik ini tentukan

percepatan gravitasi (g), tetapan pegas (k), dan massa efektif pegas

beserta ketelitiannya.

e. Hitunglah factor efektif pegas (f) dan sebutkan satuannya !

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Resa Taruna Suhada FISIKA DASAR 6