PRAKTIKUM FISIKA DASAR 1

PERCOBAAN M3

TETAPAN PEGAS DAN GRAFITASI

I. MAKSUD

1. Menentukan tetapan pegas dengan menggunakan Hukum Hooke.

2. Menentukan massa efektif pegas.

3. menentukan percepatan gravitasi.

II. ALAT-ALAT

1. Statip dengan skala ukur

2. Pegas

3. Ember dan beban-beban tambahan

4. Stopwatch

5. Neraca teknis

III. TEORI

Bila pada sebuah pegas dikerjakan sebuah gaya, maka pertambahan panjang pegas akan

sebanding dengan gaya itu. Hal tersebut dinyatakan dengan hukum Hooke.

F = m g = -kx

Dengan membuat grafik antara antara pertambahan beban m dengan pertambahan

panjang x, maka dapat ditentukan harga n, dimana:

Bila pegas digantungi suatu beban, dan ditarik sedikit melewati titik setimbangnya,

kemuan dilepaskan, maka pegas akan bergetar. Jadi dari penurunan persamaan gerak

harmonis diperoleh persamaan seperti berikut:

Dengan:

Dari persamaan (1), (2), dan (3) diperoleh:

Catatan mengenai percobaan M3:

Tetapan pegas

Merupakan suatu konstanta yang menyatakan besarnya gaya yang diperlukan untuk

menghasilkan simpangan pegas tiap satuan panjang.

Massa efektif pegas

Massa pegas ketika pegas bekerja atau massa pegas saat pegas bergetar.

Faktor efektif pegas

Nilai perbandingan antara massa efektif pegas dengan massa pegas.

Gerak harmonik

Yaitu Gerak bolak-balik dengan lintasan lurus disekitar titik keseimbangan yang

hanya dipengaruhi gaya balik elastis yang besarnya setimbang dengan besarnya

simpangan.

Arti tanda minus dalam persamaan Hooke

Menunjukkan bahwa arah gaya pegas berlawanan arah dengan gaya yang

disebabkannya.

IV. TUGAS PENDAHULUAN

1. Apakah arti lambang-lambang pada persamaan Hooke, dan berikan pula

satuannya dalam SI!

Jawab:

ket: F = gaya (N)

k = konstanta gaya pegas (N/m)

x = pertambahan panjang pegas (m)

2. Apakah arti tanda minus dalam persamaan ini? Jelaskan!

Jawab:

Arti tanda minus dalam persamaan Hooke yaitu menunjukkan bahwa arah gaya

pegas berlawanan arah dengan gaya yang disebabkannya.

3. Turunkan rumus (3) untuk gerak harmoni sederhana !

Jawab:

4. Bila rumus (4) dibuat grafik antara terhadap , bentuk apakah yang

akan diperoleh? Dan bagaimanakah cara menentukan percepatan gravitasi (g) dan

massa efektif pegas ( ) dari grafik tersebut?

Jawab:

mb

5. Apakah hukum Hooke selalu berlaku untuk setiap penambahan beban?

Jelaskan juga dengan grafik!

Jawab:

Hukum Hooke tidak selalu berlaku untuk setiap penambahan beban. Hukum hooke

hanya berlaku jika simpangannya tidak terlalu besar atau penambahan beban yang

menyebabkan simpangan masih berada dalam daerah elastisitas pegas.

V. PERCOBAAN YANG HARUS DILAKUKAN

A. 1. Timbang massa ember, pegas, dan beban-beban tambahan m.

2. Gantungkan ember kosong pada pegas, aturlah kedudukan jarum penunjuk pada

skala nol.

3. Tambahkan keping beban ke dalam ember. Tunggu beberapa saat, catat

penunjukan jarum dalam bentuk tabel.

4. Tambahkan lagi beban , catat penunjukan jarumnya sekarang. Lakukan hal ini

sampai beban tambahan habis.

5. Setelah semua keping dimasukkan, kurangi berturut-turut keping beban tadi,

sekali lagi catat tiap penunjukan jarum.

6. Ulangi percobaan V-A.1 sampai V-A.5 untuk pegas yang lain (tanyakan asisten).

B. 1. Gantungkan ember kosong pada pegas, kemudian digetarkan. Usahakan

ayunan ember tidak bergoyang ke kiri-kanan dan simpangannya jangan terlalu

besar. Amati dan catat waktu yang diperlukan untuk 20 ayunan.

2. Tambahkan keping beban , ayunkankembali dan catat waktunya untuk 20

ayunan. Lakukan hal ini untuk beban tambahan yang lain.

VI. HASIL PENGAMATAN DAN PENGOLAHAN DATA

A. Data Pengamatan

Massa masing-masing beban:

Beban Massa (gr)Beban 1 9,98Beban 2 9,92Beban 3 9,94Beban 4 9,85Beban 5 9,98Beban 6 9,88Beban 7 9,98Beban 8 9,85Beban 9 9,97

Beban 10 9,90

Massa masing-masing pegas:

Pegas Massa (gr)Pegas 1 5,54Pegas 2 11,46

Massa ember kosong = 44,35 gr

Data Pengamatan untuk Pegas 1:

NoPenyimpangan (cm)

1 (9,980 0,010) (1,80 0,05) (2,40 0,05)

2 (1,9900 0,0010) (3,60 0,05) (3,90 0,05)

3 (2,9840 0,0010) (5,30 0,05) (5,90 0,05)

4 (3,9690 0,0010) (7,10 0,05) (7,70 0,05)

5 (4,9670 0,0010) (8,80 0,05) (9,50 0,05)

6 (5,9550 0,0010) (1,050 0,005) (1,090 0,005)

7 (6,9530 0,0010) (1,240 0,005) (1,260 0,005)

8 (7,9380 0,0010) (1,410 0,005) (1,440 0,005)

9 (8,9350 0,0010) (1,580 0,005) (1,590 0,005)

10 (9,9250 0,0010) (1,760 0,005) (1,760 0,005)

NoWaktu untuk 20 ayunan (sekon)

1 (9,980 0,010) (1,300 0,010) (1,220 0,010)

2 (1,9900 0,0010) (1,380 0,010) (1,300 0,010)

3 (2,9840 0,0010) (1,540 0,010) (1,460 0,010)

4 (3,9690 0,0010) (1,560 0,010) (1,500 0,010)

5 (4,9670 0,0010) (1,600 0,010) (1,600 0,010)

6 (5,9550 0,0010) (1,680 0,0100 (1,700 0,0100

7 (6,9530 0,0010) (1,740 0,010) (1,720 0,010)

8 (7,9380 0,0010) (1,840 0,010) (1,820 0,010)

9 (8,9350 0,0010) (1,900 0,010) (1,900 0,010)

10 (9,9250 0,0010) (1,980 0,010) (1,980 0,010)

B. Pengolahan Data

1) ......

Perhitungan:

= cm

= cm

= cm

= cm

= cm

= cm

= cm

= cm

= cm

= cm

......

Perhitungan:

cm

cm

cm

cm

cm

cm

cm

cm

cm

cm

Angka Berarti:

cm

cm

cm

cm

cm

cm

cm

cm

cm

cm

2) ......

Perhitungan:

cm/gr

cm/gr

cm/gr

cm/gr

cm/gr

cm/gr

cm/gr

cm/gr

cm/gr

cm/gr

......

Perhitungan:

cm/gr

cm/gr

cm

/gr

cm

/gr

cm

/gr

cm

/gr

cm

/gr

cm

/gr

cm

/gr

cm/gr

Angka berarti:

cm/gr

cm/gr

cm/gr

cm/gr

cm/gr

cm/gr

cm/gr

cm/gr

cm/gr

cm/gr

cm/gr

cm/gr

cm/gr

3) Buat grafik terhadap bm

Titik sentroid =

gr

cm

Titik sentroid = (54,614 ; 9,890)

4) ......

Perhitungan:

sekon

sekon

sekon

sekon

sekon

sekon

sekon

sekon

sekon

sekon

.......

Perhitungan:

sekon

sekon

sekon

sekon

sekon

sekon

sekon

sekon

sekon

sekon

Angka Berarti:

sekon

sekon

sekon

sekon

sekon

sekon

sekon

sekon

sekon

sekon

Perhitungan:

5) Buat grafik terhadap bm

Titik sentroid =

gr

sekon

Titik sentroid = (54,614 ; 0,818)

VII. TUGAS AKHIR DAN PERTANYAAN

1. Tentukan n rata-rata dari hasil perhitungan, yaitu perbandingan antara simpangan (x)

terhadap pembebanan (m)!

Jawab:

cm/gr

2. Buatlah grafik antara simpangan x terhadap pembebanan m! Tentukan nilai n dari

grafik dan bandingkan dengan hasil VII.1!

Jawab:

Grafik antara simpangan x terhadap pembebanan m terdapat pada pengolahan

data. Terdapat perbedaan yang cukup kecil antara dengan .

cm/gr

cm/gr

3. Benarkah F sebanding dengan x? Tunjukkan!

Jawab:

F sebanding dengan x, hal ini dapat dilihat dari grafik bahwa dengan

penambahan beban m maka pegas mengalami perpanjangan (x).

4. Buatlah grafik antara terhadap dan dari grafik ini tentukanlah percepatan

grafitasi (g), massa efektif pegasnya dan juga nilai k-nya!

Jawab:

Grafik antara terhadap terdapat pada pengolahan data.

5. Tentukanlah faktor efektif pegas! Tentukanlah juga batasan nilai ini!

Jawab:

VIII. ANALISIS

1. Kemungkinan yang menyebabkan kesalahan atau ketidaktepatan dalam hasil

perhitungan, antara lain:

Tidak konstannya besar simpangan yang diberikan pada pegas yang dapat

mempengaruhi waktu ayunan.

Keelastisan pegas berkurang akibat penambahan beban sehingga beberapa

nilai dan memiliki selisih nilai yang cukup besar.

Pada saat pegas diayunkan terjadi gerakan ke kiri-kanan oleh ember sehingga

mempengaruhi waktu ayunan.

Ketidaktepatan untuk menyalakan dan mematikan stopwatch pada saat

menghitung waktu 20 ayunan.

2. Percepatan grafitasi (g) yang didapat dari grafik sangat berbeda dengan nilai

percepatan grafitasi sebenarnya (g = 10 ), hal ini disebabkan kurang akuratnya

penggunaan grafik yang hanya merupakan hasil pendekatan.

IX. KESIMPULAN

1. Pertambahan panjang pegas sebanding dengan gaya yang dikerjakan pada pegas

(Hukum Hooke), selama pertambahan panjang tersebut tidak melebihi tingkat

kekelastisan pegas.

2. Massa efektif pegas adalah massa pegas ketika pegas bekerja atau massa pegas saat

pegas bergetar.

3. Hasil yang didapat dengan menggunakan metoda perhitungan lebih akurat

dibandingkan dengan metoda grafik.

4. Arti tanda minus dalam persamaan Hooke menunjukkan bahwa arah gaya pegas

berlawanan arah dengan gaya yang disebabkannya.

X. DAFTAR USAHA

1. Tyler, “ A Laboratory Manual of Physics’, Edward Arnold, 1967.

2. Sears-Zemansky, “Collage Physics”. Add. Wesley, 1960.