LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR

MODUL 6

Pipa U

Disusun Oleh:

Nama : Fransisca Ariela

NPM : 240210130108

Kelompok / Shift : 6 / TIP B2

Hari / Tanggal : Kamis, 31 Oktober 2013

Waktu : Pukul 10.00 – 12.00 WIB

Asisten : Fredy Agil Raynaldo

LABORATORIUM FISIKA DASAR

JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PANGAN

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN

UNIVERSITAS PADJADJARAN

JATINANGOR

2013

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Banyak aktivitas di lingkungan sekitar kita yang dipengaruhi oleh

gravitasi. Sebagai contoh yaitu jatuhnya buah apel dari tangkainya, melayangnya

seorang astronot yang berada di luar angkasa, dan lain - lain. Gravitasi merupakan

gaya tarik bumi. Gravitasi setiap wilayah pada umumnya berbeda – beda, seperti

gravitasi di permukaan bumi lebih besar bila dibandingkan dengan di luar angkasa

sehingga kita dapat berpijak di permukaan bumi. Sedangkan bila di luar angkasa,

seorang astronot tidak bisa berpijak pada permukaan pesawatnya. Hal ini

disebabkan gravitasi di luar angkasa amat kecil.

Percepatan gravitasi dapat dihitung dengan menggunakan pegas seperti

pada percobaan gerak harmonik sederhana dan menggunakan pipa U. Suatu pipa

U berisi zat cair dengan kedua ujung pipa terbuka. Jika salah satu permukaan zat

cair dibuat lebih tinggi dari yang lain maka gaya yang mengembalikan zat pada

kedudukan setimbang akan sebanding dengan simpangan terhadap titik

setimbang, akan terjadi getaran. Gerak osilasi air pada pipa U merupakan salah

satu penerapan gerak harmonik sederhana linier. Osilasi disini merupakan osilasi

harmonik sederhana.

1.2. Tujuan

Tujuan praktikum pipa U ini adalah untuk menentukan percepatan

gravitasi dengan menggunakan osilasi cairan yang berada dalam pipa U.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Gerak Harmonik Sederhana

Gerak Harmonik Sederhana (GHS) adalah gerak periodik dengan lintasan

yang ditempuh selalu sama (tetap).

Gambar 1. Pipa U

Gerak Harmonik Sederhana mempunyai persamaan gerak dalam bentuk

sinusoidal dan digunakan untuk menganalisis suatu gerak periodik tertentu. Gerak

periodik adalah gerak berulang atau berosilasi melalui titik setimbang dalam

interval waktu tetap.

Gerak Harmonik Sederhana dapat dibedakan menjadi 2 bagian, yaitu :

Gerak Harmonik Sederhana (GHS) Linier, misalnya penghisap dalam

silinder gas, gerak osilasi air raksa / air dalam pipa U, gerak horisontal /

vertikal dari pegas, dan sebagainya.

Gerak Harmonik Sederhana (GHS) Angular, misalnya gerak bandul/

bandul fisis, osilasi ayunan torsi, dan sebagainya.

GHS mempunyai persamaan gerak dalam bentuk sinusiodal dan digunakan

untuk menganalisis suatu gerak periodik tertentu. Sedangkan yang dimaksud

dengan gerak periodik adalah gerak berulang/berosilasi melalui titik setimbang

dalam interval waktu tetap. Gerak harmonik sederhana dapat dibedakan menjadi 2

bagian yaitu:

1. GHS Linier

misalnya : pengisap dalam silinder gas, gerak osilasi air raksa / air dalam pipa

U, gerak horisontal/vertikal dari pegas, dan sebagainya.

2. GHS Angular

misalnya : gerak bandul/bandul fisis, osilasi ayunan torsi, dan sebagainya.

Gerak harmonik sederhana dapat pula ditulis dalam bentuk grafik yaitu:

Gambar 2. Grafik Gerak Harmonik Sederhana

Prinsip kerja dari gerak harmonik sederhana pada pipa U yang berisi zat

cair dengan kedua ujung pipa terbuka yaitu, jika salah satu permukaan zat cair

dibuat lebih tinggi dari yang lain maka gaya yang mengembalikan zat pada

kedudukan setimbang akan sebanding dengan simpangan terhadap titik seimbang,

akan terjadi getaran.

2.2. Besaran Gerak Harmonik Sederhana

Gerak harmonik sederhana memiliki berbagai besaran, antara lain:

1. Simpangan

Simpangan adalah jarak benda setiap saat dari titik keseimbangan

dan satuannya adalah meter. Persamaan simpangan untuk gerak

harmonik adalah:

X = A sin(2π/T t+θ) atau

X = A sin(2πft+θ)

Keterangan x = simpangan (m)

t = waktu tempuh (s)

f = frekuensi (Hz)

A = amplitudo (m)

T = periode (s)

θ = Sudut awal pada t = 0

2. Amplitudo

Amplitudo adalah simpangan terbesar yang dapat dicapai benda

dari titik keseimbangan dan diberi lambang A dengan satuan meter.

3. Periode

Periode adalah waktu yang dibutuhkan benda untuk melakukan

satu getaran dan diberi lambang T dengan satuan sekon. Periode pada

pipa U dapat dianalogikan dari berdasarkan getaran pada pegas,

sehingga dapat ditulis:

T=2π√(l/g)

Keterangan:

T= Periode (s)

l= Panjang kolom zat cair (m)

g= Percepatan gravitasi (m/s2)

4. Frekuensi

Frekuensi adalah jumlah getaran yang dilakukan benda dalam

selang waktu satu sekon dan diberi lambang f dan satuannya hertz

atau 1/sekon. Persamaan frekuensi didapat berdasarkan hubungan

antara periode (T) dan frekuensi (f), yaitu:

f=1/T

f=1/2π √(g/l)

BAB III

METODE PERCOBAAN

3.1. Alat dan Bahan

1. Pipa U sebagai media yang berisi zat cair.

2. Kabel / benang untuk mengukur tinggi permukaan zat cair.

3. Air sebagai alat percobaan yang hendak diukur tinggi permukaannya.

4. Stopwatch untuk menghitung waktu getaran.

3.2. Prosedur

1. Mengukur panjang kolom zat cair.

2. Membuat kedudukan zat cair tidak sama tinggi, kemudian

melepaskannya.

3. Mengukur T dengan setiap t terdiri dari 5 ayunan. T = t/5.

4. Menghitung g dari percobaan ini.

5. Membandingkan hasilnya dengan literatur (g = 9,78 m/s2).

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil

Panjang kolom zat cair = 0,31 ± 0,05 x 10-2 meter

l= panjangkolom zat cair2

= 0,31

2= 0,155 meter

Tabel 1. Periode Zat Cair

No. t ± 0,0266 ( s) ¿ t>± ∆ t ( s) T=¿ t>¿/5¿

1. 4,1 ± 0,0266

4,06 ± 0,0266 0,812

2. 3,9 ± 0,0266

3 4,1 ± 0,0266

4. 4,1 ± 0,0266

5. 4,0 ± 0,0266

6. 4,2 ± 0,0266

7. 4,1 ± 0,0266

8. 4,0 ± 0,0266

9. 4,0± 0,0266

10. 4,1 ± 0,0266

∑t2 164,9

∑t2 1648,36

∆ t=1n √ (n×∑ t2 )−(∑ t )2

n−1

∆ t= 110 √ (10× 164,9 )−1648,36

10−1

∆ t= 110 √ 1649−1648,36

9

∆ t= 110 √ 0,64

9

∆ t= 110

√0,071

∆ t= 110

. 0,266 = 0,0266 s

g= 4 π 2lT 2

g=4 .(3,14)2 . 0,155

(0,812)2

g= 4 . 9,8596 . 0,1550,659

g=6,1129520,659

g=9,276 m/s2

4.2. Pembahasan

Pada praktikum kali ini, dilakukan percobaan terhadap gerak osilasi pada

pipa U. Sifat air pada pipa U memenuhi Hukum Hooke dan termasuk pada

jenis Gerak Harmonik Sederhana (GHS) linier yaitu GHS yang dalam gerak

osilasinya tidak menghasilkan sudut.

Percobaan dilakukan dengan menghitung waktu yang dibutuhkan air untuk

melakukan getaran sebanyak lima kali sehingga dapat diketahui nilai

periodenya. Setelah data waktu yang dibutuhkan air melakukan getaran

dicatat, nilai gravitasi dapat dihitung melalui rumus periode pada pipa U. Nilai

gravitasi yang didapatkan sebesar 9,276 m/s2. Hasil tersebut agak

menyimpang dari nilai gravitasi berdasarkan literatur yaitu sebesar 9,78 m⁄s2

dan nilai gravitasi berdasarkan wilayah Jatinangor yaitu 8 m/s2.

Nilai gravitasi pada pipa U dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu

kesalahan perhitungan panjang kolom zat cair dan periode. Apabila nilai

panjang kolom zat cair besar, maka akan memperbesar nilai gravitasinya.

Sedangkan apabila nilai periode besar, maka akan memperkecil nilai dari

gravitasi itu sendiri. Hal ini terjadi karena periode getaran berbanding lurus

dengan panjang kolom zat cair sedangkan berbanding terbalik dengan

percepatan gravitasi. Faktor-faktor lainnya yaitu ketidak seragamnya

simpangan yang dilakukan pada pipa U ketika melakukan percobaan, ketidak

tepatan pengamat dalam penggunaan stopwatch, ketidak telitian pengamat

dengan alat yang digunakan pada praktikum ini, serta adanya perbedaan

ketinggian suatu wilayah dengan wilayah yang lain yang memengaruhi nilai

gravitasi.

BAB V

PENUTUP

5.1. Kesimpulan

Berdasarkan praktikum Pipa U ini, dapat ditarik kesimpulan yaitu:

Percepatan gravitasi dapat diketahui dengan menggunakan osilasi

cairan pada alat pipa U.

Dibutuhkan ketelitian yang tinggi dalam melakukan percobaan, agar

hasil yang didapat sedekat mungkin dengan literatur.

Periode getaran berbanding lurus dengan panjang kolom zat cair. Oleh

karena itu semakin besar periode semakin besar panjang kolom zar

cair pada pipa U dan begitu pula sebaliknya.

Periode getaran berbanding terbalik dengan percepatan gravitasi. Oleh

karena itu semakin besar periode, semakin kecil percepatan gravitasi

dan begitu pula sebaliknya.

5.2. Saran

Dalam melakukan percobaan sebaiknya dilakukan dengan ketelitian

yang tinggi, karena akan berpengaruh dalam perhitungan percepatan

gravitasi tersebut.

Dalam melakukan percobaan sebaiknya penggunaan alat pipa U dan

stopwatch sudah dikuasai praktikan.

DAFTAR PUSTAKA

Giancoli, Douglas C. 1998. Fisika Edisi Kelima Jilid 1. Erlangga : Jakarta.

Kanginan, Marthen.2004. Fisika untuk SMA Kelas XI. Bandung: Erlangga

Zaida. 2012. Petunjuk Praktikum Fisika Dasar. Bandung: Fakultas Teknologi

Industri Pertanian Universitas Padjadjaran