hukum+hooke+n+getaran+pegas(2)

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 :

f = 1T

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=2π √ mk

f = 12π √ k

m

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 ( 2π

T )2

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

∆ F=−k .∆ x

W −Fo=−k . ∆ x (tanda negative karena gaya yang dilakuakn pegas

adalah gaya k=∆ F∆ x

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 mW = 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:

K= ΔFΔl

1. Untuk Berat Beban 1 N

∆F = 0,5 N

∆l = 0,084 m

K= ΔFΔl

= 0,5 N0,084 m

=5 , 95 N /m

2. Untuk Berat Beban 1,5 N

∆F= 1 N

∆l = 0,129m

K= ΔFΔl

= 1 N0,129m

=7 ,75/m

3. Untuk Berat Beban 2 N

∆F = 1,5 N

∆l = 0,176 m

K= ΔFΔl

= 1,5 N0,176 m

=8 ,52/m

4. Untuk Berat Beban 2,5 N

∆F = 2 N

∆l = 0,21 m

K= ΔFΔl

= 2 N0,21m

=9 ,52 N /m

5. Untuk Berat Beban 3.0N

∆F = 2,5 N

∆l = 0,264m

K= ΔFΔl

= 2,5 N0,264m

=9 , 46 N /m

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:


Simpangan = 2cm = 0,02 m

m = 100gr = 0,1 kg

n = 10 ayunan

t = 6,75 s

Dit :T……..?

Jawab:

Untuk mencari konstanta pegas: Untuk mencarikonstanta pegas:

=0,1 (9 , 37 )2= 8,78


Simpangan = 2cm = 0,02 mm = 150gr = 0,15 kgn = 10 ayunant = 7,77 s

Dit :T……..?Jawab:

Untuk mencari konstanta pegas:

=0 ,15 (8 , 15 )2 = 9,97





=0,2 (7 , 47 )2 = 11,17

T=tn

=7 , 7710

=0 , 77→T 2=0 ,59

k=m(2πT )

2

=0 , 15(2 (3 ,14 )0 ,77 )

2

T=tn

=8 , 4910

=0 , 84→T 2=0 ,72

k=m(2πT )

2

=0,2(2 (3 ,14 )0 ,84 )

2

T=tn

=4 ,7210

=0 ,47→T 2=0 ,22

T=tn

=6 ,7510

=0 ,67→T 2=0 ,45

k=m(2πT )

2

=0,1(2 (3 ,14 )0 .67 )

2

2

2

45,0

14,3205,0

2

Tmk

Untuk simpangan 3 cm





¿0,05 (13,95 )2

k=9,73




Untuk mencari konstanta pegas :

=0,1(2 (3 , 14 )0 ,61 )

2

=0,1 (10 , 29 )2 = 10,59



Dit :T……..?

Jawab:




Dit :T……..?

Jawab:

k=m( 2πT )

2 T=tn

=6 ,1810

=0 ,61→T2=0 ,38

k=m( 2πT )

2

T=tn

=7 ,6310

=0 ,76→T 2=0 ,58T=

tn

=7 ,6310

=0 ,76→T 2=0 ,58

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

Untuk mencari konstanta pegas: Untuk mencari konstanta pegas:

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 k=∆ F∆ x

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 k=m( 2πT )

2

. Sesuai dengan tinjauan

pustaka rumus tersebut berasal dari penurunan rumus T=2 π √ mk

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

k=m( 2πT )

2

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

T=2π √ m

k . 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 :

k=m( 2 πT )

2

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/)

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=)



hukum+hooke+n+getaran+pegas(2)

Documents

Transcript of hukum+hooke+n+getaran+pegas(2)