AYUNAN BANDUL MATEMATIS

Kelas/Semester : XI/1Standar Kompetensi : 1. Menganalisis gejala alam dan keteraturannya dalam cakupan mekanika

benda titikKompetensi Dasar : 1.4 Menganalisis hubungan antara gaya dengan gerak getaranTujuan Percobaan : Menyelidiki faktor-faktor yang mempengaruhi ayunan bandul matematis

Diantara jenis gerakan benda ada yang disebut getaran atau ayunan. Ayunan merupakan gerak yang arahnya membalik-balik dengan periode tertentu. Diantara gerak ayunan ada yang disebut gerak ayunan sederhana atau lebih dikenal sebagai ayunan bandul matematis tersebut dan adakah faktor-faktor yang mempengaruhinya?

Persiapan Kegiatan :

a. Siapkan alat dan bahan yang akan digunakan diatas meja kerja.b. Rakit statif sesuai gambar 1 dan tempatkan ditepi meja.c. Pasang balok pendukung pada ujung atas batang statif,

dan pasang steker poros pada balok pendukungd. Potonglah tali nilon sepanjang1 m, kemudian ikatkan tali pada pengait

dari beban. Agar mudah dilepas, jangan mengikat tali dengan model ikatan tali mati.

e. Gantungkanlah bandul dengan tali tersebut pada steker porosSeperti gambar 1. Atur panjang tali agar jarak bandul (dari tengah-tengah bandul)sampai ke steker poros menjadi 80 cm.

f. Siapkan stopwatch di tangan

Langkah-langkah Kegiatan :

1. Simpangkan beban (bandul) ke arah samping kanan dengan simpangan awal sejauh kira-kira 5 cm (lihat gambar 2).

5 cm

2. Secara bersamaan, lepaskan beban (bandul) dan tekan (hidupkan) stopwatch. Biarkan bandul berayun bebas, dan hitunglah jumlah ayunan bandul. Disebut 1 ayunan bila bandul telah kembali di titik awal ayunan (sisi paling kanan). Tepat saat hitungan yang kesepuluh, tekan (matikan ) stopwatch. Amati dan catat selang waktu untuk 10 ayunan bandul tadi ke dalam tabel hasil pengamatan.

3. Ulangi langkah 2, dengan simpangan awal sejauh 4 cm.4. Ulangi langkah 2, dengan simpangan awal sejauh 3 cm.5. Tambahkan 1 bandul di bawah bandul pertama (beban yang digantung), kemudian atur

kembali jarak 80 cm (dari tengah-tengah kedua bandul ke steker poros).6. Ulangi langkah 1 dan 2, tetapi dengan menggunakan 2 bandul dan simpangan awal 4 cm.7. Tambahkan 1 bandul (beban menjadi 3 bandul) dan atur kembali jarak 80 cm mulai dari

tengah-tengah ketiga bandul sampai ke steker poros. Dengan menggunakan 3 bandul dan simpangannya 4 cm, ulangi langkah 1 dan 2.

8. Tambahkan 1 bandul (beban menjadi 4 bandul) dan atur kembali jarak 80 cm mulai dari tengah-tengah keempat bandul sampai ke steker poros. Dengan menggunakan 4 bandul dan simpangannya 4 cm, ulangi langkah 1 dan 2.

9. Kurangi bandul dari rangkaian sehingga tinggal 1 bandul yang menggantung di rangkaian. Selanjutnya ubah panjang tali agar jarak tengah-tengah bandul ke steker poros menjadi 60 cm. Simpangkan beban (bandul) kea rah samping kanan dengan simpangan awal sejauh kira-kira 4 cm dan ulangi langkah 2.

10. Ulangi langkah 9 sebanyak 2 kali lagi dengan jarak bandul ke steker poros diubah menjadi 40 cm dan 20 cm.

Catatan: Pada gerak berayun atau berputar, dikenal adanya istilah periode ataupun frekuensi. Periode adalah waktu yang digunakan untuk 1 kali ayunan (putaran) penuh, sedangkan frekuensi adalah kebalikan dari periode.

Tabel hasil pengamatan

Simpangan

(p)

Panjang Tali(l)

Massa Bandul(m)

Waktu 10Ayun

Periode(T=0,1 t)

T2

5 cm 80 cm 1 bandul = …....... g … s … s … s2

4 cm 80 cm 1 bandul = ……... g … s … s … s2

3 cm 80 cm 1 bandul = …...… g … s … s … s2

4 cm 80 cm 2 bandul = ……... g … s … s … s2

4 cm 80 cm 3 bandul = …...… g … s … s … s2

4 cm 80 cm 4 bandul = ……... g … s … s … s2

4 cm 60 cm 1 bandul = ……... g … s … s … s2

4 cm 40 cm 1 bandul = …...… g … s … s … s2

4 cm 20 cm 1 bandul = ……... g … s … s … s2

Diskusi Kelompok/Analisis Data :

a. Apa tujuan penggunaan stopwatch pada kegiatan di atas?Jawab : ……………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………

b. Langkah percobaan manakah yang membuktikan bahwa periode ayunan bandul matematis tidak dipengaruhi oleh massa bandul? Jelaskan!Jawab: ………………………………………………………...…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

c. Berdasarkan data dalam tabel hasil pengamatan di atas, buatlah grafik hubungan T2 terhadap l. Dari grafik tersebut benarkah ada kecenderungan T2 berbanding lurus terhadap l? Jelaskan!Jawab: …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…………………………………………….…………………………………………….…………………………………………….…………………………………………….…………………………………………….…………………………………………….

d. Jika semua sumber kesalahan pada kegiatan di atas dapat diabaikan maka tuliskan perumusan matematis hubungan T2 terhadap l beserta alasannya!Jawab: ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………..

e. Jika pada perumusan T2 terhadap l pada bahasan di atas tetapan yang bernilai sebesar 4 π 2g

, maka tentukan rumusan hubungan T2 (kuadrat periode ayunan) terhadap panjang

tali yang sebenarnya!Jawab: ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………..

f. Berdasarkan grafik T2 terhadap l dan jawaban pertanyaan pada bagian e, hitung besar percepatan gravitasi (g) di tempat anda melakukan percobaan!Jawab: ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………..

g. Dengan menggunakan 200 gr besi sebagai bandul, dihasilkan periode ayunan bandul sebesar 0,5 s. Bila bandulnya diganti kuningan yang massanya 400 gr, tentukan periode ayunannya!Jawab: ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………..

h. Pada percobaan bandul matematis diperoleh selang waktu 3 sekon untuk setiap 15 ayunan. Tentukan frekuensi ayunan bandul!Jawab: ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………..

i. Jam dinding (model almari) sistem bandul penunjukan waktunya terlambat terhadap waktu yang seharusnya. Langkah apakah yang harus dlakukan agar penunjukan waktunya menjadi tepat sesuai dengan waktu yang seharusnya?Jawab: ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………..

Kesimpulan: