GETARAN TEREDAM

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________

ContohContohContoh

Contoh

PraktikumPraktikumPraktikum

Praktikum

FisikaFisikaFisika

Fisika

(http://goes2physic.blogspot.com)(http://goes2physic.blogspot.com)(http://goes2physic.blogspot.com)

(http://goes2physic.blogspot.com)

Gunakan laporan ini hanya sebagai referensi semata.Meng-copy paste tanpa berfikir hanya akan membuat anda RUGIRUGIRUGI

RUGI

!!!

GETARANGETARANGETARAN

GETARAN

TEREDAMTEREDAMTEREDAM

TEREDAM

A. TUJUAN PERCOBAAN

1. Menentukan konstanta pegas dan konstanta redaman sistem pegas dalam

berbagai medium.

2. Membuktikan pengaruh lingkungan terhadap gaya gesek benda yang

berosilasi.

3. Membandingkan gaya redaman dalam dua medium yang berbeda.

B. LANDASAN TEORI

Setiap gerak yang terjadi secara berulang/bolak-balik dalam selang

waktu yang sama disebut gerak periodik. Karena gerak ini terjadi secara

teratur maka disebut juga sebagai gerak harmonik. Apabila suatu partikel

melakukan gerak periodik pada lintasan yang sama maka gerakannya

disebut gerak osilasi/getaran. Bentuk sederhana dari gerak periodik adalah

benda yang berosilasi pada ujung pegas. Karenanya kita menyebutnya gerak

harmonis sederhana.

Gerak harmonik sederhana disebabkan oleh gaya pemulih atau gaya

balik linier (F), yaitu resultan gaya yang arahnya selalu menuju titik

kesetimbangan dan besarnya sebanding dengan simpangannya, dimana arah

gaya selalu berlawanan dengan arah simpangan. Sehingga :

Dimana :

k = ketetapan gaya/konstanta pegas

x = simpangan (m)

F = gaya pemulih (N)

2

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________

ContohContohContoh

Contoh


Praktikum

FisikaFisikaFisika

Fisika




RUGI

!!!

2

Dalam keadaan nyata, osilasi lama kelamaan akan melemah (teredam)

karena adanya gaya gesek benda dengan lingkungan. Pengaruh inilah yang

disebut dengan gaya non konservatif, yaitu gaya gesek. Gaya gesek akan

mengakibatkan setiap amplitudo setiap osilasi secara pelan menurun

terhadap waktu. Sehingga osilasi akan berhenti sama sekali.

Gaya gesek dinyatakan dengan :

Dimana :

R = gaya gesek (N)

b = konstanta redaman

v = kecepatan gelombang (m/s)

x = simpangan (m)

t = waktu (s)

Jika faktor gaya gesek dan gaya pemulih osilasi disubtitusikan

dengan Hukum II Newton, maka :

;

;

Misal ; ;

Maka :

; jika nilai m diabaikan

3

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________

ContohContohContoh

Contoh


Praktikum

FisikaFisikaFisika

Fisika




RUGI

!!!

3

Jadi ;

Misal , maka :

Sehingga solusi umum osilasi teredam adalah :

Dimana : adalah faktor redaman

Getaran teredam dapat terjadi pada 3 kemungkinan, yaitu :

a.Osilasi teredam kurang

Terjadi jika , maka

, sehingga solusi menjadi

>>>>> disebut fungsi harmonik

Dengan adalah amplitudo yang berubah sebagai fungsi waktu.

Getaran ini mempunyai amplitudo yang berkurang secara eksponensial

terrhadap waktu.

b. Osilasi teredam lebih

Terjadi jika , sehingga solusi osilasi menjadi :

4

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________

ContohContohContoh

Contoh


Praktikum

FisikaFisikaFisika

Fisika




RUGI

!!!

4

c. Osilasi teredam kritis

Terjadi jika , sehingga solusi menjadi :

Gerakan ini tidak berisolasi lagi dan amplitudo lama kelamaan akan

menjadi nol.

Osilasi teredam

Untuk menentukan konstanta redaman dalam fluida tertentu,

digunakan persamaan berikut :

Dengan :

ω = frekuensi angular pada redaman ;

ω0= frekuensi angular tanpa redaman ;

5

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________

ContohContohContoh

Contoh


Praktikum

FisikaFisikaFisika

Fisika




RUGI

!!!

5

γ = konstanta frekuensi redam ;

Karena redaman pegas dilakukan pada fluida tertentu, maka :

C. ALAT DAN BAHAN

1. Statif

2. Pegas

3. Beban

4. Gelas ukur

5. Stopwatch

6. Neraca

7. Air

8. Minyak goreng

6

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________

ContohContohContoh

Contoh


Praktikum

FisikaFisikaFisika

Fisika




RUGI

!!!

6

D. LANGKAH KERJA

a.a.a.

a.

PegasPegasPegas

Pegas

dididi

di

udaraudaraudara

udara

(tanpa(tanpa(tanpa

(tanpa

redaman)redaman)redaman)

redaman)

1. Menimbang massa beban yang akan digunakan.

2. Menyusun alat seperti skema di bawah ini :

3. Memberikan simpangan pada jarak kira-kira 5 cm, sehingga terjadi

osilasi.

4. Menghitung waktu yang dibutuhkan pegas untuk melakukan 10 kali

getaran.

5. Mencatat hasil pengukuran waktu dan periodenya.

6. Mengulangi langkah 1-5 untuk massa beban yang berbeda.

b.b.b.

b.

PegasPegasPegas

Pegas

dalamdalamdalam

dalam

fluidafluidafluida

fluida

(teredam)(teredam)(teredam)

(teredam)

1. Menimbang massa beban yang akan digunakan.

2. Merangkai alat dan bahan seperti skema di bawah ini :

3. Memberikan simpangan pada jarak tertentu sehingga terjadi osilasi.

4. Menghitung waktu yang dibutuhkan pegas untuk melakukan 5 kali

getaran.

5. Mencatat hasil pengukuran waktu dan periodenya.

6. Mengulangi langkah 1-5 untuk massa beban yang berbeda.

7. Mengulangi percobaan dengan menggunakan jenis fluida yang lain.

E. DATA PERCOBAAN

a.a.a.

a.

GetaranGetaranGetaran

Getaran

PegasPegasPegas

Pegas

dididi

di

UdaraUdaraUdara

Udara

7

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________

ContohContohContoh

Contoh


Praktikum

FisikaFisikaFisika

Fisika




RUGI

!!!

7

No. Percobaan

ke-

mb (kg) t (s) T (s) T2 (s2)

1.

1

120,1x10-33,78

0,379 0,1442 3,81

3 3,80

t = 3,79

2.

1

150,1x10-33,91

0,391 0,1532 3,90

3 3,92

t = 3,91

3.

1

170,1x10-34,32

0,429 0,1842 4,25

3 4,30

t = 4,29

4.

1

200,1x10-34,90

0,492 0,2422 4,91

3 4,95

t = 4,92

5.

1

220,1x10-34,98

0,497 0,2472 4,95

3 4,97

t = 4,97

8

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________

ContohContohContoh

Contoh


Praktikum

FisikaFisikaFisika

Fisika




RUGI

!!!

8

b.b.b.

b.


Getaran

PegasPegasPegas

Pegas

dididi

di

ddd

d

alamalamalam

alam

AirAirAir

Air

No. Percobaan

ke-

mb (kg) mair (kg) t (s) T (s)

1.

1

120,1x10-3 1

1,88

0,370 288,082 1,87

3 1,80

t = 1,85

2.

1

150,1x10-3 1

2,10

0,414 230,102 2,03

3 2,07

t = 2,07

3.

1

170,1x10-3 1

2,21

0,440 203,712 2,23

3 2,16

t = 2,20

4.

1

200,1x10-3 1

2,38

0,478 172,612 2,40

3 2,39

t = 2,39

5.

1

220,1x10-3 1

2,58

0,502 156,502 2,53

3 2,42

t = 2,51

9

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________

ContohContohContoh

Contoh


Praktikum

FisikaFisikaFisika

Fisika




RUGI

!!!

9

c.c.c.

c.


Getaran

PegasPegasPegas

Pegas

dididi

di

dalamdalamdalam

dalam

minyakminyakminyak

minyak

gorenggorenggoreng

goreng

No. Percobaan

ke-

mb (kg) Mfluida (kg) t (s) T (s)

1.

1

120,1x10-3 0,52

1,90

0,386 264,692 1,98

3 1,91

t = 1,93

2.

1

150,1x10-3 0,52

2,11

0,428 215,292 2,15

3 2,15

t = 2,14

3.

1

170,1x10-3 0,52

2,34

0,472 177,032 2,38

3 2,36

t = 2,36

4.

1

200,1x10-3 0,52

2,42

0,492 162,932 2,46

3 2,50

t = 2,46

5.

1

220,1x10-3 0,52

2,68

0,528 141,472 2,68

3 2,57

t = 2,64

10

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________

ContohContohContoh

Contoh


Praktikum

FisikaFisikaFisika

Fisika




RUGI

!!!

10

D. ANALISIS DATA

1.1.1.

1.

KonstantaKonstantaKonstanta

Konstanta

pegaspegaspegas

pegas

dididi

di

udaraudaraudara

udara

Besarnya konstanta pegas yang digunakan dalam praktikum ini dapat

ditentukan dengan rumus :

a. Massa beban 120,1x10-3 kg

k =

= 32,89 N/m

b. Massa beban 150,1x10-3 kg

k =

= 38,69 N/m

c. Massa beban 170,1x10-3 kg

k =

= 36,46 N/m

d. Massa beban 200,1x10-3 kg

k =

= 32,61 N/m

e. Massa beban 220,1x10-3 kg

k =

= 35,14 N/m

krata-rata= = = 35,16 N/m

11

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________

ContohContohContoh

Contoh


Praktikum

FisikaFisikaFisika

Fisika




RUGI

!!!

11

=

= 1,14

k = krata-rata= (35,16 ± 1,14) N/m

=

= 3,24%

Ketelitian = 100% - 3,24%

= 96,76%

2.2.2.

2.


Konstanta

redamanredamanredaman

redaman

pegaspegaspegas

pegas

dalamdalamdalam

dalam

airairair

air

...

.

No.No.No.

No.

kkk

k

iii

i

iii

i

===

=

kkk

k

iii

i

–––

–

k iii

i

222

2

=(=(=(

=(

kkk

k

iii

i

---

-

k)))

)

²²²

²

1 32,89 -2,27 5,15

2 38,69 3,53 12,46

3 36,46 1,3 1,69

4 32,61 -2,55 6,50

5 35,14 -0,02 4x10-4

∑ i2=25,80

12

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________

ContohContohContoh

Contoh


Praktikum

FisikaFisikaFisika

Fisika




RUGI

!!!

12

z


4,32 N/mb. Massa beban 150,1x10-3 kg

4,07 N/mc. Massa beban 170,1x10-3 kg

3,46 N/md. Massa beban 200,1x10-3 kg

3,52 N/me. Massa beban 220,1x10-3 kg

3,60 N/m

= 3,794 N/m

bbb

b

iii

i

4,32 0,526 0,28

4,07 0,276 0,08

13

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________

ContohContohContoh

Contoh


Praktikum

FisikaFisikaFisika

Fisika




RUGI

!!!

13

= = 0,17

b =

= (3,794 0,17) N/m

=

= 4,48%

Ketelitian

= 100% - 4,48%

= 95,52%

3.3.3.

3.


Konstanta

redamanredamanredaman

redaman

pegaspegaspegas

pegas

dalamdalamdalam

dalam

minyakminyakminyak

minyak

gorenggorenggoreng

goreng


3,46 -0,334 0,11

3,52 -0,274 0,07

3,60 -0,194 0,04

∑ i2= 0,58

14

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________

ContohContohContoh

Contoh


Praktikum

FisikaFisikaFisika

Fisika




RUGI

!!!

14

5,51 N/m

b. Massa beban 150,1x10-3 kg

4,53 N/m

c. Massa beban 170,1x10-3 kg

5,66 N/m

d. Massa beban 200,1x10-3 kg

3,72 N/m

e. Massa beban 220,1x10-3 kg

4,44 N/m

= 4,772 N/m

bbb

b

iii

i

5,51 0,738 0,54

4,53 -0,242 0,06

5,66 0,888 0,79

3,72 -1,052 1,11

4,44 -0,332 0,11

15

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________

ContohContohContoh

Contoh


Praktikum

FisikaFisikaFisika

Fisika




RUGI

!!!

15

=

= 0,36

b =

= (4,772 0,36) N/m

=

= 7,54%

Ketelitian

= 100% - 7,54%

= 92,46%

∑ i2= 2,61

16

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________

ContohContohContoh

Contoh


Praktikum

FisikaFisikaFisika

Fisika




RUGI

!!!

16

G. PEMBAHASAN

Getaran adalah suatu gerak bolak-balik di sekitar kesetimbangan.

Kesetimbangan di sini di maksud adalah dimana suatu benda berada pada

posisi diam jika tidak ada gaya yang bekerja pada benda tersebut.

Pada semua gerak osilasi yang sebenarnya, energi mekanik terdisipasi

karena adanya suatu gesekan yang jika dibiarkan saja sebuah pegas akhirnya

behenti berosilasi. Bila energi mekanik gerak osilasi berkurang terhadap

waktu, gerak dikatakan teredam. Jika gaya gesekan atau redaman kecil, gerak

hampir periodik meskipun amplitudo berkurang terhadap waktu. Demikian

juga pada energi, energi sebuah osilator berbanding lurus dengan amplitudo.

Untuk kasus redaman kecil, baik amplitudo maupun energi osilasi berkurang

dengan presentase penurunan konstan dalam suatu interval waktu tertentu.

Dalam praktikum ini, menggunakan variasi beberapa medium yaitu

mengamati osilasi pegas pada medium udara, medium air dan pada medium

minyak goreng. Pertama, praktikan melakukan percobaan getaran pegas di

udara. Percobaan ini dilakukan untuk mencari nilai konstanta pegas yang

akan digunakan untuk perhitungan selanjutnya, yaitu untuk mencari konstanta

redaman pegas pada medium air dan minyak goreng. Besarnya konstanta

pegas diperoleh dengan persamaan:

.

Dari hasil percobaan yang telah dilakukan didapatkan besarnya

konstanta pegas sebesar (35,16 ± 1,14) N/m dengan ketelitian sebesar 96,76%.

Nilai konstanta pegas ini selanjutnya digunakan untuk menghitung nilai

konstanta redaman pegas di dalam air dan minyak goreng.

Bila bergerak dalam fluida, benda akan mendapatkan peredaman

karena kekentalan fluida. Gaya akibat kekentalan ini sebanding dengan

kecepatan benda. Konstanta akibat kekentalan (viskositas) dinamakan

koefisien peredam. Bila redaman cukup kecil, system masih akan bergetar,

namun pada akhirnya akan berhenti. Keadaan ini disebut kurang redam. Bila

17

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________

ContohContohContoh

Contoh


Praktikum

FisikaFisikaFisika

Fisika




RUGI

!!!

17

peredam diperbesar sehingga mencapai titik saat sistem tidak lagi berisolasi,

berarti sistem sudah mencapai titik redaman kritis. Sedangkan peredaman

ditambahkan melewati titik kritis maka sistem disebut dalam keadaan lewat

redam.

Besarnya konstanta peredaman secara umum dapat ditentukan dengan

persamaan:

.

Percobaan yang kedua yaitu dengan menggunakan medium air, air

yang digunakan memiliki massa 1 kg. Berdasarkan analisa data yang telah

dilakukan diperoleh besarnya konstanta peredaman b sebesar (3,794 ± 0,17)

N/m dengan ketelitian sebesar 95,52%. Percobaan yang ketiga yaitu dengan

menggunakan medium minyak goreng, yang memiliki massa 0,52 kg. Massa

beban yang digunakan bervariasi. Setelah melakukan perhitungan didapatkan

nilai konstanta redaman pegas dalam minyak goreng sebesar b = (4,772 ±

0,36) N/m dengan ketelitian 92,46%.

Berdasakan data yang telah didapatkan, terlihat bahwa konstanta

peredaman pada medium minyak goreng lebih besar dari pada konstanta

peredaman pada medium air. Dengan demikian dapat dikatakan bahwa

semakin besar viskositas (kekentalan zat cair), maka semakin besar pula

konstanta peredamannya.

H. SIMPULAN

Berdasarkan analisa data dan pembahasan yang telah dilakukan maka

dapat disimpulkan sebagai berikut:

1. Konstanta pegas dapat ditentukan dengan persamaan :

Sedangkan konstanta redaman dalam fluida dapat ditentukan dengan

persamaan :

18

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________

ContohContohContoh

Contoh


Praktikum

FisikaFisikaFisika

Fisika




RUGI

!!!

18

Didapatkan besarnya konstanta pegas k = (35,16 ± 1,14) N/m dengan

ketelitian 96,76%. Dan diperoleh nilai konstanta redaman pegas di dalam

air sebesar b = (3,794 ± 0,17) N/m dengan ketelitian 95,52%, sedangkan

konstanta redaman pegas dalam medium minyak goreng sebesar b =

(4,772 ± 0,36) N/m dengan ketelitian 92,46%.

2. Semakin besar gaya gesek yang bekerja pada sistem osilasi, semakin

besar pula peredaman yang terjadi.

3. Semakin besar viskositas (kekentalan zat cair), maka semakin besar pula

peredamannya. Hal ini terlihat pada konstanta peredaman pada medium

minyak goreng lebih besar dari pada konstanta perdaman pada medium

air.

I. SARAN

1. Praktikan harus menguasai materi praktikum sebelum mekakukan

praktikum agar tidak kesulitan saat praktikum

2. Praktikan harus memeriksa alat sebelum melaksanakan praktikum

3. Praktikan harus teliti saat pengambilan data agar hasil yang didapatkan

optimal.

J. DAFTAR PUSTAKA

Tippler, Paul A. 1998. Fisika Untuk Sains dan Teknik. Jakarta: Erlangga.

http://www.mahasiswasibuk.co.cc/1_8_Gerak-Harmonik-Sederhana.html

http://andikakuncacing.wordpress.com/2010/02/17/getaran/

http://id.answers.yahoo.com/question/index?qid=20090315031944AAJstZk

http://www.mahasiswasibuk.co.cc/1_8_Gerak-Harmonik-Sederhana.html

http://andikakuncacing.wordpress.com/2010/02/17/getaran/

http://id.answers.yahoo.com/question/index?qid=20090315031944AAJstZk

19

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________

ContohContohContoh

Contoh


Praktikum

FisikaFisikaFisika

Fisika




RUGI

!!!

19

Lampiran foto praktikum:

20

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________

ContohContohContoh

Contoh


Praktikum

FisikaFisikaFisika

Fisika




RUGI

!!!

20

GETARAN TEREDAM

Documents

Transcript of GETARAN TEREDAM