hukum+hooke+n+getaran+pegas

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA SEKOLAH I

HUKUM HOOKE dan GETARAN PEGAS

Oleh :

Nama : Brian Prihatmoko

NPM : A1E008026

Hari/Tgl : Jumat, 19 Maret 2010

Dosen : Dra.Connie F, M.Pd

Drs. Indra Sakti, M. Pd

Asisten : Cariti Dassa Urra

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIDKAN

UNIVERSITAS BENGKULU

2010

I. JUDUL:

Hokum Hooke dan Getaran Pegas

II. TUJUAN

hokum hooke :mencari hubungan gaya dan pertambahan perpanjangan

pegas.

Getaran pegas :mencari hubungan periode pegas dengan massa

III.LANDASAN TEORI

Hukum Hooke Pada Pegas

Pada tahun 1676, Robert Hooke mengusulkan sutu hokum fisika yang

menyangkut pertambahan panjang sebuah benda elastic yang dikenai oleh suatu

gaya. Menurut Hooke, pertambahan panjang berbanding lurus dengan yang

diberikan pada benda. Secara matematis, hokum Hooke ini dapat dituliskan

sebagai

F= k . x

Dengan

F = gaya yang dikerjakan (N)

x = pertambahan panjang (m)

k = konstanta gaya (N/m)

(Bob Foster, 2004:122-123)

Pegas merupakan salah satu contoh benda elastis. elastis atau elastsisitas adalah

kemampuan sebuah benda untuk kembali ke bentuk awalnya ketika gaya luar

yang diberikan pada benda tersebut dihilangkan. Jika sebuah gaya diberikan pada

sebuah benda yang elastis, maka bentuk benda tersebut berubah. Untuk pegas dan

karet, yang dimaksudkan dengan perubahan bentuk adalah pertambahan panjang.

Perlu kita ketahui bahwa gaya yang diberikan juga memiliki batas-batas tertentu.

Sebuah karet bisa putus jika gaya tarik yang diberikan sangat besar, melawati

batas elastisitasnya. Demikian juga sebuah pegas tidak akan kembali ke bentuk

semula jika diregangkan dengan gaya yang sangat besar. Jadi benda-benda elastis

tersebut memiliki batas elastisitas. Setiap pegas memiliki panjang alami, jika pada

pegas tersebut tidak diberikan gaya. Pada kedaan ini, benda yang dikaitkan pada

ujung pegas berada dalam posisi setimbang (lihat gambar a). Untuk semakin

memudahkan pemahaman dirimu,sebaiknya dilakukan juga percobaan.

Apabila benda ditarik ke kanan sejauh +x (pegas diregangkan), pegas akan

memberikan gaya pemulih pada benda tersebut yang arahnya ke kiri sehingga

benda kembali ke posisi setimbangnya (gambar b).

Sebaliknya, jika benda ditarik ke kiri sejauh -x, pegas juga memberikan gaya

pemulih untuk mengembalikan benda tersebut ke kanan sehingga benda kembali

ke posisi setimbang (gambar c).

Besar gaya pemulih F ternyata berbanding lurus dengan simpangan x dari pegas

yang direntangkan atau ditekan dari posisi setimbang (posisi setimbang ketika x =

0).

Secara matematis ditulis :

Persamaan ini sering dikenal sebagai persamaan pegas dan merupakan hukum

hooke. Hukum ini dicetuskan oleh paman Robert Hooke (1635-1703). k adalah

konstanta dan x adalah simpangan. Tanda negatif menunjukkan bahwa gaya

pemulih alias F mempunyai arah berlawanan dengan simpangan x. Ketika kita

menarik pegas ke kanan maka x bernilai positif, tetapi arah F ke kiri (berlawanan

arah dengan simpangan x). Sebaliknya jika pegas ditekan, x berarah ke kiri

(negatif), sedangkan gaya F bekerja ke kanan.

Jadi gaya F selalu bekeja berlawanan arah dengan arah simpangan x. k adalah

konstanta pegas. Konstanta pegas berkaitan dengan elastisitas sebuah pegas.

Semakin besar konstanta pegas (semakin kaku sebuah pegas), semakin besar gaya

yang diperlukan untuk menekan atau meregangkan pegas. Sebaliknya semakin

elastis sebuah pegas (semakin kecil konstanta pegas), semakin kecil gaya yang

diperlukan untuk meregangkan pegas. Untuk meregangkan pegas sejauh x, kita

akan memberikan gaya luar pada pegas, yang besarnya sama dengan F = +kx.

Hasil eksperimen menunjukkan bahwa x sebanding dengan gaya yang diberikan

pada benda.

(http://www.gurumuda.com/2008/10/hukum-hooke-dan-elastisitas/)

Getaran adalah gerak bolak-balik secara periodik yang selalu melalui titik

keseimbangan.Satu getaran adalah gerakan dari titik mula-mula dan kembali ke titik

tersebut. Periode (waktu getar) adalah waktu yang digunakan untuk mencapai satu

getaran penuh, dilambangkan T (sekon atau detik).Frekuensi adalah banyaknya getaran

tiap detik, dilambangkan f (Hertz). Amplitudo adalah simpangan maksimum dari suatu

getaran, dilambangkan A (meter).Simpangan adalah jarak besarnya perpindahan dari titik

keseimbangan ke suatu posisi, dilambangkan Y (meter). Sudut fase getaran adalah sudut

tempuh getaran dalam waktu tertentu, dilambangkan (radian). Fase getaran adalah

perbandingan antara lamanya getaran dengan periode, dilambangkan. Kecepatan sudut

adalah sudut yang ditempuh tiap satuan waktu

http://www.gurumuda.com/2008/10/hukum-hooke-dan-elastisitas/

Hubungan f dan T :

Pegas

X m

F

Sebuah pegas yang digantung vertikal ke bawah ujungnya diberi beban m ditarik

dengan gaya F sehingga pegas bertambah panjang sebesar x, kemudian gaya dilepas,

maka beban bersama ujung pegas akan mengalami gerak harmonik dengan periode :

T = periode (s)

f = frekuensi pegas (Hz)

m = massa beban (kg)

π = 22/7 atau 3,14

k = konstanta pegas (N/m)

Nilai k dapat dicari dengan rumus hukum Hooke yaitu :

F = k y

Pada pegas :

F = m a = mπ2 y = m y

(http://www.google.co.id/search?

hl=id&q=getaran+pegas&btnG=Telusuri+dengan+Google&meta=&aq=f&oq=)

http://www.google.co.id/search?hl=id&q=getaran+pegas&btnG=Telusuri+dengan+Google&meta=&aq=f&oq


IV. ALAT DAN BAHAN

Alat Dan Bahan Percobaan Hukum Hooke

No Nama Alat/Bahan

1 Dasar statif

2 Batang statif pendek

3 Batang statif panjang

4 Balok penahan

5 Kaki statif

6 Beban 50 gram

7 Jepit penahan

8 Pegas spiral

9 Penggaris

Alat Dan Bahan Getaran Pegas

No Nama Alat/Bahan

1 Dasar statif

2 Batang statif pendek

3 Batang statif panjang

4 Balok penahan

5 Kaki statif

6 Beban 50 gram

7 Jepit penahan

8 Pegas spiral

9 Penggaris

10 Stopwatch

V. PERSIAPAN PERCOBAAN

a. Langkah Percobaan hukum hooke

1. Digantungkan 1 beban (w) = 0,5 N pada pegas sebagai gaya awal (F0).

2. Diukur panjang awal (I0) pegas dan dicatat hasilnya pada tabel yang

disediakan.

3. Ditambahkan 1 beban dan diukur kembali panjamg pegas (I). Dicatat hasil

pengamatan kedalam tabel.

4. Diulangi langkah 3 dengan setiap kali menambah 1 beban

Gambar Rangkaian

b. Langkah Percobaan Getaran Pegas

1. Dipasang 1 beban pada pegas.

2. Ditarik beban ke bawah sejauh kira-kira 2 cm dan siapkan stopwatch di tangan.

3. Dilepaskan beban, bersamaan dengan menekan (menghidupkan) stopwatch.

4. Dihitung sampai 10 getaran dan tepat pada saat itu, matikan stopwatch. Di catat hasil pengamatan ke dalam tabel,

5. Dihitung waktu untuk 1 getaran (periode, T) dan lengkapi isian tabel.

6. Diulangi langkah 1 sampai 5 dengan simpangan 3 cm.

7. Diulangi langkah 2 sampai 6 dengan setipa kali menambah 1 beban.

Gambar Rangkaian

VII. HASIL PENGAMATAN

Hokum hooke

(lo = 6,7.10-2)

W (N) ΔF (W-Fo)N L(m) Δl=(l-lo) m

1 0,5 15,5. 10-2 8,4. 10-2

1,5 1 19,6. 10-2 12,9. 10-2

2 1,5 24,3.10-2 17,6. 10-2

2,5 2 28,6. 10-2 21,9. 10-2

3 2,5 33,1. 10-2 26,4. 10-2

Getaran pegas

Simpangan(m) 2.10-2 2.10-2 2.10-2 2.10-2 3.10-2 3.10-2 3.10-2 3.10-2

Massa beban(kg) 5.10-2 10.10-2 15.10-2 20.10-2 5.10-2 10.10-2 15.10-2 20.10-2

Waktu untuk 10 4,72 6,75 7,72 8,49 4,56 6,18 7,63 8,23

ayunan(t,s)

Perioda(T,s) 0,472 0,675 0,772 0,849 0,456 0,618 0,763 0,823

T2(s2) 0,22 0,456 0,596 0,720 0,207 0,382 0,582 0,677

VIII.PEMBAHASAN

Perhitungan

Hokum Hooke

(tanda negative karena gaya yang dilakuakn pegas

adalah gaya pemulih yang berlawanan dengan gaya pegas.)

1 . Untuk Berat Beban 1 NF0 = 0,5 Nl = 15,1cm = 0,151ml0 = 6,7cm = 0,067 mW = 1 N∆F= W – F0

= (1- 0,5)N = 0,5N∆l = l – l0

= (0,151 – 0,067)m= 0,084 m

2. Untuk Berat Beban 1,5 NF0 = 0,5 Nl = 19,6 cm = 0,19ml0 = 6,7cm = 0,067 mW = 2 N∆F= W – F0

= (1,5- 0,5)N = 1,0N∆l = l – l0

= (0,19 –0,067) m= 0,129m

3. Untuk Berat Beban 2 NF0 = 0,5 Nl = 15,1 cm = 0,151ml0 = 6,7cm = 0,067 m

W = 2 N∆F = W – F0

= (2- 0,5)N = 1,5N∆l = l – l0

= (0,243 –0,067)m= 0,176 m

4. Untuk Berat Beban 2,5 NF0 = 0,5 Nl = 28,6 cm = 0,286 ml0 = 6,7cm = 0,067 m W = 2,5 N∆F = W – F0

= (2,5- 0,5)N = 2N∆l = l – l0

= (0,286 – 0,067)m=0,219m

5. Untuk Berat Beban 3,0 NF0 = 0,5 Nl = 33,1 cm = 0,331 ml0 = 6,7cm = 0,067 m W = 3,0 N∆F = W – F0

= (3,0- 0,5)N = 2,5 N∆l = l – l0

= (0,331 – 0,067)m=0,264 m

Untuk mencari konstanta tetapan pegas menggunakan rumus:

1. Untuk Berat Beban 1 N

∆F = 0,5 N

∆l = 0,084 m

2. Untuk Berat Beban 1,5 N

∆F= 1 N

∆l = 0,129m

3. Untuk Berat Beban 2 N

∆F = 1,5 N

∆l = 0,176 m

4. Untuk Berat Beban 2,5 N

∆F = 2 N

∆l = 0,21 m

5. Untuk Berat Beban 3.0N

∆F = 2,5 N

∆l = 0,264m

Getaran Pegas

Untuk simpangan 2 cm

Massa beban 50 gramDik :

Simpangan = 2cm = 0,02 m

m = 50gr = 0,05 kg

n = 10 ayunan

t = 4,72 s

Dit :T……..?

Jawab:

Untuk mencari konstanta pegas:


Simpangan = 2cm = 0,02 m

m = 100gr = 0,1 kg

n = 10 ayunan

t = 6,75 s

Dit :T……..?

Jawab:

Untuk mencarikonstanta pegas:

= 8,78

Untuk simpangan 3 cm


Simpangan = 3cm = 0,03 mm = 50gr = 0,05 kgn = 10 ayunant = 4,56 s

Dit :T……..?Jawab:








= 9,97





= 11,17

2

2

47,0

14,3205,0

2

Tmk

92.836.1305,0 2


Untuk mencari konstanta pegas :

= 10,59



Dit :T……..?

Jawab:





Dit :T……..?

Jawab:


2

2

45,0

14,3205,0

2

Tmk

2

2

67,0

14,322,0

2

Tmk

73.1165,72,0 2

2

2

76,0

14,3215,0

2

Tmk

24,1026,815,0 2

IX. Pembahasan TeoriPercobaan Pertama Berjudul Hukum Hooke

Hubungan antara gaya pertambahan panjang pegas dapat dicari dengan percobaan hooke.

Beban yang digantungkan pada pegas mempunyai berat beban atau nilai w = 0,5 N nilai w ini

dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan w = m . g, dimana nilai massa beban adalah 50

gr dann nilai g adalah 10 m/s2 . nilai w = 0,5 N ditetapkan sebagai gaya awal pegas karena tidak

ada gaya lain yang bekerja padanya. Beban yang digantungkan tersebut menyebabkan pegas

meregang ke bawah. Panjang regangan pegas diukur untuk beban pertama, kemudian

ditambahkan beban pada pegas satu persatu mulai dari 50 gr (F0=0,5 N) sampai dengan (F5 = 3.0

N) kemudian diukur berapa pertambahan panjang yang dialami oleh pegas. Dalam hal ini

ditetapkan bahwa panjang awal pegas adalah 10,8 cm sebagai l0 sehingga didapat pertambahan

panjang sebagai ∆l.

W (N) ΔF (W-Fo)N L(m) Δl=(l-lo) m

1 0,5 15,5. 10-2 8,4. 10-2

1,5 1 19,6. 10-2 12,9. 10-2

2 1,5 24,3.10-2 17,6. 10-2

2,5 2 28,6. 10-2 21,9. 10-2

3 2,5 33,1. 10-2 26,4. 10-2

Setelah ditambahkan gaya (F0 ) dapat diakatakan bahwa setiap penambahan beban akan

terjadi pengurangan beban 0,5 N dari berat sebelumnya. Dituliskan ∆F =w – F0. ,misalnya berat

beban 1 N maka nilai penambahan gayanya adalah 1,5 N dan seterusnya.

Analisis dari data yang diperoleg dapat diketahui bahwa hubungan antara pertambahan

gaya dan pertambahan panjang pegas adalah semakin berat beban yang digantungkan pada pegas

maka akan semakin besar pula pertambahan panjang pegas. Begitupun sebaliknya jika semakin

kecil beban yang ditambahkan maka akan semkin kecil pula pertambahan panjang yang akan

dialami oleh pegas. Dari hal tersebut dapat dikaitkan bahwa pertambahan panjang pegas

berbanding lurus dengan pertambahan gaya pada pegas. Hal ini ditunjukkan pada grafik (lihat

lampiran ) antara∆F dan ∆l yang secara matematis hubungan antara pertambahan gaya dan

pertambahan panjang pada pegas dapat dituliskan sebagai berikut.

∆F = k . ∆x

Dimana ∆F adalah pertambahan gaya yang dilakukan pada pegas dengan satuan Newton

sedangkan k adalah konstanta pegas dengan satuan (N/m) dan ∆x adalah pertambahan panjang

pegas dengan satuan m. hubungan antara ∆F dan ∆l dituangkan ke dalam grafik sehingga

memudahkan untuk mencari tetapan pegas atau k yang dapat dicari dengan menggunakan

persamaan dengan memasukkan nilai data yang didapat ke persamaan maka terlihat

bahwa angka hasil dari pehitungan k hampir mendekati sama untuk kelima pengukuran. Adapun

sedikit perbedaan yang terjadi dikarenakan etidak tepatan menempatkan penggaris yang

seharusnya sejajar dengan mata atau posisi saat akan diukur yang kurang seimbang.

Hokum hooke ini sendiri menyatakan hubungan antara gaya F yang meregangkan pegas dan

pertambahan panjang pegas x pada daerah elastic pegas pada elstis linier F sebanding dengan x.

menurut hooke regangan sebanding dengan tegangannya.

Percobaan Kedua Berjudul Getaran Pegas yang akan dicari hubungan antara periode pegas

terhadap massa beban. Pada percobaan ini dipasang sebuah beban dengan massa 50 gr. Beban ini

ditarik ke bawah sejauh 2 cm kemudian dilepaskan, tepat saat akan dilepaskan bersamaan

dihidupkan stopwatch dan dihitung frekuensinya hingga 10 kali getaran, perlu diperhatikan

bahwa 1 kali getaran adalah ketika beban telah kembali ke titik asal setelah menempuh

simpangan. Untuk simpangan 2 cm dilakukan 4 kali pengukuran dengan massa yang berbeda dari

0,05 kg sampai dengan 0,20 kg. kemudian dilakukan dengan simpangan 3 cm juga dengan 4 kali

percobaan dimana massa yang ditambahkan secara konstan. Terlihat bahwa untuk massa beban

yang sama yaitu 0,05 kg saat disimpangkan 2 cm didapat T = 0,472 dan saat disimpangkan 3 cm

didapat T = 0,456. Penambahan secar konstan yaitu 0,05 kg tersebut pada simpangan 2 cm dan 3

cm menunjukkan nilai yang mendekati untuk 10 ayunan. Berdasarkan data hasil percobaan maka

periode pegas dengan satuan hertz (Hz) dapat dicari dengan perhitungan menggunakan rumus T =

n/t dimana n adalah banyaknya getaran yang dilakukan oleh pegas dan t adalah waktu. Setelah T

didapat melalui perhitungan kita juga dapat menentukan nilai tetapan pegas yaitu menggunakan

rumus . Sesuai dengan tinjauan pustaka rumus tersebut berasal dari penurunan

rumus nilai periode untuk beban 50 gr, 100 gr, 150 gr dan 200 gr dihitung masing-

masing untuk simpangan 2 cm dan 3 cm.

Perhitungan dan koreksi data telah dilakukan dapat ditunjukkan bahwa apabila beban yang

ditambahkan semakin besar maka periode yang dibutuhkan semakin besa, sementara itu apabila

simpangan yang digunakan semakin besar maka periode yang digunakan juga semakin besar.

Begitu pula sebaliknya. Dari hal tersebut maka dapat dikatakan bahwa massa beban sebanding

dengan periode gataran dan juga simpangan getaran sebanding dengan periode getaran relevan

dengan rumus yang digunakan

X. Kesimpulan Dan Saran1. Kesimpulan

Hukum Hooke

Gaya yang dikerjakan pada pegas berbanding lurus dengan pertambahan panjang pegas.

Semakin besar pertambhan panjang pegas maka, semakin besar pula gaya yang

dikerjakan pada pegas.

Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut; F = k x

Getaran Pegas

. Pada persamaan ini, massa berbanding lurus dengan periode T ≈ m .

Sehingga data yang kami dapatkan sesuai dengan literature yang ada.

Periode tidak bergantung pada amplitudo (A), melainkan tergantung pada massa

benda tesebut. Makin besar massa benda, makin besar periode dan makin kaku pegas,

makin kecil periode. Konstanta pegas adalah ukuran elastisitas pegas. Jadi apabila

pegas makin kaku maka konstanta pegas besar.

Untuk mendapatkan nilai k atau tetapan pegas :

2. Saran

Pratikan harus memahami terlebih dahulu langkh-langkah dalam melakukan

percobaan.

Pratikan harus teliti dan serius dalam melakukan percobaan.

Sebaiknya, percobaan dilakukan dengan pengulangan sehingga data yang

didapatkan bisa lebih akurat.

XI. Daftar Pustaka

(http://www.gurumuda.com/2008/10/hukum-hooke-dan-elastisitas/)

Foster,Bob. 2004. Fisika SMA Terpadu. Jakarta : Erlangga

(http://www.google.co.id/search?

hl=id&q=getaran+pegas&btnG=Telusuri+dengan+Google&meta=&aq=f&oq=)



http://www.gurumuda.com/2008/10/hukum-hooke-dan-elastisitas/

hukum+hooke+n+getaran+pegas

Documents

Transcript of hukum+hooke+n+getaran+pegas