TUJUAN
1. Menentukan periode () ayunan sederhana hubungannya dengan massa () beban dan panjang tali ().
2. Menentukan besar percepatan gravitasi bumi () di Laboratorium Fisika SMA N 2 Kebumen.
3. Membuktikan suatu getaran menghasilkan gelombang.
4. Menentukan hubungan simpangan () dengan energi potensial ().
5. Menentukan persamaan simpangan getaran harmonik (dengan grafik).
6. Menentukan persamaan kecepatan gerak harmonik (dengan grafik).
7. Menentukan persamaan percepatan gerak harmonik (dengan grafik).
8. Membuktikan selama getaran berlaku energi mekanik.
B. LANDASAN TEORI
· Pengertian:
Gerak
Harmonik Sederhana adalah gerak bolak-balik benda melalui suatu titik
keseimbangan tertentu dengan banyaknya getaran benda dalam setiap sekon
selalu konstan.
· Jenis Gerak Harmonik Sederhana:
1. Gerak
Harmonik Sederhana (GHS) Linier, misalnya penghisap dalam silinder gas,
gerak osilasi air raksa/air dalam pipa U, gerak horizontal/vertikal
dari pegas, dan sebagainya.
2. Gerak Harmonik Sederhana (GHS) Angular, misalnya gerak bandul/bandul fisis, osilasi ayunan torsi, dan sebagainya.
· Gerak Harmonis Sederhana pada Ayunan
Ketika
beban digantungkan pada ayunan dan tidak diberikan gaya maka benda akan
diam di titik kesetimbangan B (lihat gambar). Jika beban ditarik ke
titik A dan dilepaskan, maka beban akan bergerak ke B, C, lalu kembali
lagi ke A. Gerakan beban akan terjadi berulang secara periodik, dengan kata lain beban pada ayunan di atas melakukan gerak harmonik sederhana.
· Besaran Fisika pada Gerak Harmonik Sederhana pada Ayunan Sederhana:
1. Periode ()
Benda
yang bergerak harmonis sederhana pada ayunan sederhana memiliki periode
atau waktu yang dibutuhkan benda untuk melakukan satu getaran secara
lengkap. Benda melakukan getaran secara lengkap apabila benda mulai
bergerak dari titik di mana benda tersebut dilepaskan dan kembali lagi
ke titik tersebut. Pada contoh di bawah, benda mulai bergerak dari titik
A lalu ke titik B, titik C dan kembali lagi ke B dan A. Urutannya
adalah A-B-C-B-A. Seandainya benda dilepaskan darititik C maka urutan
gerakannya adalah C-B-A-B-C.
Jadi periode ayunan ()
adalah waktu yang diperlukan benda untuk melakukan satu getaran
(disebut satu getaran jika benda bergerak dari titik di mana benda
tersebut mulai bergerak dan kembali lagi ke titik tersebut). Satuan
periode adalah sekon atau detik.
Persamaan Umum Periode pada Getaran Harmonik Sederhana:
dengan:
=waktu ayunan
=jumlah getaran
2. Frekuensi ()
Selain
periode, terdapat juga frekuensi alias banyaknya getaran yang dilakukan
oleh benda selama satu detik. Yang dimaksudkan dengan getaran di sini
adalah getaran lengkap. Satuan frekuensi adalah 1/sekon atau s-1. 1/sekon atau s-1 disebut juga Hertz, menghargai seorang fisikawan. Hertz adalah nama seorang fisikawan tempo dulu.
3. Amplitudo
Pada
ayunan sederhana, selain periode dan frekuensi, terdapat juga
amplitudo. Amplitudo adalah perpindahan maksimum dari titik
kesetimbangan.
· Hubungan antara Periode () dan Frekuensi ()
Frekuensi
adalah banyaknya getaran yang terjadi selama satu detik/sekon. Dengan
demikian selang waktu yang dibutuhkan untuk melakukan satu getaran
adalah periode.
· Persamaan Gerak Harmonik Sederhana:
dengan:
=simpangan
=amplitudo
=waktu
· Hubungan antara Percepatan Gravitasi dengan Gerak Harmonik Sederhana
C. ALAT-ALAT
1. Dawai
2. Beban/bandul
3. Statis
4. Stopwatch
5. Penggaris
D. LANGKAH KERJA
1. Siapkan semua peralatan yang dibutuhkan.
2. Ukurlah panjang dawai.
3. Ikatlah beban pada dawai.
4. Gantunglah gantunglah dawai pada penyangga.
5. Getarkan bandul, tunggu hingga harmonik.
6. Catatlah waktu yang dibutuhkan dalam 10x getaran.
7. Ulangi langkah 1 – 6 untuk massa bandul dan panjang dawai yang berbeda.
ANALISIS DATA
· Cara Menghitung Periode ()
· Cara Menghitung Frekuensi ()
· Cara Menghitung Percepatan Gravitasi ()
Alasan Data Tidak Valid:
· Kesalahan dalam menentukan titik keseimbangan ayunan.
G. PERTANYAAN KONSEP
1. Apa yang disebut dengan getaran harmonik?
Jawab: Getaran yang selaras dan merupakan sinusoidal dengan frekuensi dan amplitudo tetap.
2. Agar dapat mendapatkan getaran ayunan harmonik bagaimana sudut simpangan talinya?
Jawab: Tidak boleh terlalu besar, karena akan membuat getaran harmonik yang lama.
3. Seorang
anak TK bermain ayunan dengan gembira, posisi awal bermain anak mundur
kebelakang sambil kaki tumitnya berdiri lalu lepas dan berayun dengan
enaknya. Apa tujuan kaki tumitnya njinjit? Buatlah hipotesa masalah
diatas.
Jawab: Untuk membuat sudut simpangan terjauh sehingga akan lama berayun.
4. Jika periode getaran semakin besar, bagaimana dengan besar frekuensi getaran?
Jawab: Semakin kecil, karena besar frekuensi () berbanding terbalik dengan periode ().
5. Jika bandul beban diperbesar atau diperkecil, bagaimana besar periode getaran?
Jawab: Periode () tetap.
6. Tulis hubungan periode () dengan ��, dengan , dengan !
Jawab: berbanding terbalik dengan ��
berbanding berbanding lurus dengan
berbanding terbalik dengan
7. adalah suatu konstanta yang besarnya berdasarkan analisis data adalah sebesar berapa?
Jawab: 10,3.
8. Besaran dari pertanyaan no. 7 adalah yang disebut dengan apa?
Jawab: Percepatan gravitasi ().
10. Suatu ayunan sederhana dengan panjang tali () dan massa bandul () mempunyai periode ayunan . Jika panjang tali dipotong ¾() dan massa bandul menjadi (2m). Tentukan periode ayunan sekarang!
Jawab:
H. KESIMPULAN
Berdasarkan analisis data percobaan diatas dapat disimpulkan sebagai berikut:
1. Semakin panjang tali yang digunakan maka periodenya semakin besar.
2. Massa benda tidak mempengaruhi besarnya periode.
3. Besar percepatan gravitasi berbanding lurus dengan panjang tali dan berbanding terbalik dengan kuadrat periodenya.
4. Getaran dapat menghasilkan gelombang.
5. Jika simpangan () semakin besar maka energi potensial () juga semakin besar.
6. Jika .
7. Semakin panjang tali, nilai percepatan gravitasinya semakin besar.
8. Semakin besar periode, maka frekuensi semakin kecil.
9. Semakin
berat beban bandul, maka akan semakin kecil periodenya, beda halnya
jika panjang tali semakin panjang maka periode akan semakin besar.
10. Semakin besar simpangannya maka akan semakin besar pula energi potensialnya.
11. Terbukti bahwa:
12. Besar percepatan gravitasi yang diperoleh dalam percobaan ayunan sederhana adalah .
Tidak ada komentar:
Posting Komentar