Judul
percobaan : BANDUL
SEDERHANA
Tujuan
percobaan : 1.
Menerangkan prinsip kerja bandul sederhana
2.
Menentukan percepatan gravitasi bumi
A. Latar
Belakang Masalah
Gerak ayunan bandul sederhana berkaitan dengan
panjang tali, sudut awal, massa bandul, dan periode ayunan.Tali yang digunakan
untuk mengikat bandul merupakan tali tanpa massa yang tidak dapat molor. Dan
bandul yang digunakan dianggap sebagai massa titik, jika tidak ada gaya gesekan
maka suatu ayunan akan terus berosilasi tanpa berhenti., namun kenyataan jika
kita mengayunkan bandul setelah sekian lama amplitude osilasi berkurang dan
akhirnya akan berhenti. Hal ini dikatakan osilasi terendam dikarenakan karena
adanya gesekan, terkait dengan praktikum ini maka dilakukan pengamatan yaitu
dengan mencari frekuensi, percepatan gravitasi, serta perioda pada percobaan
bandul sederhana ini.
B. Dasar
Teori
Menurut
Springer ( 2005 : 261 – 277), Gerak
harmonik sederhana adalah sistem pendulum/bandul, lebih tepatnya bandul
matematis, disebut bandul matematis karena perumusannya sesuai dengan keadaan
ril dimana pusat massa dari gerak osilasi .Dasar pada tempat dimana bola digantung. Selain
bandul matematis ada pula yang disebut bandul fisis, dimana titik pusat massa
dari beban tidak tepat pada titik dimana
beban tergantung, dalam hal ini kita hanya membahas bandul matematis.
Jika bandul diberikan simpangan di sekitar titik
setimbangnya dengan sudut ayunan
(dalam hal ini sudut
kecil), maka akan terjadi gerak harmonis, yang
timbul karena adanya gaya pemulih sebesar F = m
g
sin
yang arahnya selalu berlawanan dengan arah
ayunan bandul.
Menurut
Ruwanto (2007 : 26- 27), contoh gerak osilasi adalah gerak osilasi pada bandul,
dimana gerak bandul merupakan gerak harmonik sederhana yang memiliki amplitude
kecil. Bandul sederhana / ayunan matematis merupakan sebuah partikel yang
bermassa m yang tergantung pada suatu titik tetap dari seutas tali yang
massanya diabaikan dan tali ini tidak dapat bertambah panjang. Bandul sederhana
yang terdiri dari tali dengan panjang l dan beban bermassa m, gaya yang bekerja
pada beban adalah beratnya m.g dan tegangan T pada tali.
Tegangan tali T disebabkan oleh komponen berat Fn = m.g
cos
sedangkan komponen m.g sin
bekerja untuk melawan simpangan. m.g sin
juga disebut dengan gaya pemulih (Ft), gaya
pemulih adalah gaya yang bekerja pada gerak harmonik yang selalu mengarah pada
titik kesetimbangan dan besarnya sebanding dengan simpangannya. Jika bandul
tersebut berayun secara kontinu pada titik tetap (0) dengan gerakan melewati
titik kesetimbangan sampai ke berbalik ke P (P dan Q simetris satu sama lain) dengan
sudut simpangan
0
relatif kecil, maka terjadi ayunan harmonis sederhana (bandul sederhana).
Gambar
: osilasi gerak bandul sederhana
Menurut
Supadi, M.si (2013 : 114-118), ayunan matematis merupakan suatu partikel massa
yang tergantung pada suatu titik tetap pada seutas tali, dimana massa tali
dapat diabaikan dan tali tidak dapat bertambah panjang. Apabila bandul itu
bergerak vertikal dengan membentuk sudut
, gaya pemulih bandul tersebut adalah mg
sin
. Secara mateatis dituliskan :
F
= m.g sin
Dari gambar diatas,terdapat beban bermassa
m tergantung pada seutas kawat halus sepanjang l dan massanya dapat diabaikan.
C. Alat
dan Bahan
1. Benang (secukupnya)
2. Bola
1 buah
3. Busur
lingkaran 1 buah
4. Statif
1 buah
5. Meteran
kain 1 buah
6. Stopwatch
1 buah
D. Prosedur
percobaan
1. Dirangkai
alat seperti dibawah ini :
2. Disediakan
benang masing-masing 50cm dan 30cm, kemudian dihubungkan dengan bola, kemudian
digantungkan pada statif.
3. Digunakan
busur linkaran, diukur simpangan bandul sebesar 20
4. Dihitung
jumlah ayunan sebanyak 40 kali.
5. Digunakan
stopwatch, dicatat waktu yang dibutuhkan untuk berosilasi melewati titik
setimbangnya.
6. Diulangi
cara kerja diatas, digantikan dengan benang yang lain (panjang benang yang
tidak sama)
E. Data
Pengamatan
1.
Tabel pengamatan panjang tali 50cm = 0.5m
|
No.
|
Besar sudut (
)
|
Banyak
Getaran
|
Waktu (t)
|
f
|
Perioda
(T)
|
G
|
|
1.
|
20
|
4o kali
|
56,44 s
|
0,71 Hz
|
1,41 S
|
9,94 m/s2
|
|
2.
|
20
|
4o kali
|
57,04 s
|
0,701 Hz
|
1,43 S
|
9,66 m/s2
|
|
3.
|
20
|
4o kali
|
56,81 s
|
0,704 Hz
|
1,42 S
|
9,75 m/s2
|
|
4.
|
20
|
4o kali
|
56,50 s
|
0,71 Hz
|
1,41 S
|
9,94 m/s2
|
|
5.
|
20
|
4o kali
|
56,81 s
|
0,704 Hz
|
1,42 S
|
9,75 m/s2
|
2.
Tabel pengamatan panjang tali 30cm = 0,3m
|
No.
|
Besar sudut (
)
|
Banyak
Getaran
|
Waktu (t)
|
f
|
Perioda
(T)
|
G
|
|
1.
|
20
|
4o kali
|
44,84 s
|
0,89 Hz
|
1,121 S
|
9,38 m/s2
|
|
2.
|
20
|
4o kali
|
45 s
|
0,88 Hz
|
1,125 S
|
9,34 m/s2
|
|
3.
|
20
|
4o kali
|
44,82 s
|
0,89 Hz
|
1,121 S
|
9,38 m/s2
|
|
4.
|
20
|
4o kali
|
44,81 s
|
0,89 Hz
|
1,1202 S
|
9,38 m/s2
|
|
5.
|
20
|
4o kali
|
45,22 s
|
0,88 Hz
|
1,1305 S
|
9,23 m/s2
|
F.Pengolahan Data
1.
Pengolahan data panjang tali 50cm = 0,5 m
Mencari
frekuensi (f)
f1
=
=
= 0,71 Hz
f2
=
=
= 0,701 Hz
f3
=
=
= 0,704 Hz
f4
=
=
= 0,71 Hz
f5
=
=
= 0, 704 Hz
Mencari perioda (T)
T1
=
=
= 1,41 S
T2
=
=
= 1,43 S
T3
=
=
= 1,42 S
T4
=
=
= 1,41 S
T5
=
=
= 1,42 S
Mencari percepatan gravitasi (g)
g1 =
=
=
=
= 9,94 m/s2
g2
=
=
=
=
= 9,66 m/s2
g3
=
=
=
=
= 9,75 m/s2
g4
=
=
=
=
= 9,94 m/s2
g5
=
=
=
=
= 9,75 m/s2
Table percepatan gravitasi panjang tali
0,5m
|
NO.
|
G
|
g2
|
|
1.
|
9,38 m/s2
|
87,98 m/s2
|
|
2.
|
9,34 m/s2
|
87,24 m/s2
|
|
3.
|
9,38 m/s2
|
87,98 m/s2
|
|
4.
|
9,38 m/s2
|
87,98 m/s2
|
|
5.
|
9,23 m/s2
|
85,19 m/s2
|
|
|
=46,71 m/s2
|
= 436,37 m/s2
|
g
=
=
= 9,342 m/s2
Sd
=
=
=
=
=
= 0,29 m/s2
KR
=
100 %
=
100 %
= 0,03
100 %
= 3%
KT
= 100 %
KR
= 100 %
3
%
= 97 %
2
. Pengolahan data panjang tali 30cm = 0,3m
Mencari
frekuensi (T)
f1
=
=
= 0,89 Hz
f2
=
=
= 0,88 Hz
f3
=
=
= 0,89 Hz
f4
=
=
= 0,89 Hz
f5
=
=
= 0,88 Hz
Mencari perioda (T)
T1
=
=
= 1,121 S
T2
=
=
= 1,121 S
T3
=
=
= 1,121 S
T4
=
=
= 1,1202 S
T5
=
=
= 1,1305 S
Mencari percepatan gravitasi (g)
g1
=
=
=
=
= 9,38 m/s2
g2 =
=
=
=
= 9,34 m/s2
g3 =
=
=
=
= 9,38
m/s2
g4 =
=
=
=
= 9,38
m/s2
g5 =
=
=
=
= 9,23
m/s2
Tabel
percepatan gravitasi panjang tali 0,3m
|
NO.
|
G
|
g2
|
|
1.
|
9,94 m/s2
|
98,803 m/s2
|
|
2.
|
9,66 m/s2
|
93,32 m/s2
|
|
3.
|
9,75 m/s2
|
95,06 m/s2
|
|
4.
|
9,94 m/s2
|
98,803 m/s2
|
|
5.
|
9,75 m/s2
|
95,06 m/s2
|
|
|
=49,04 m/s2
|
= 481,04m/s2
|
g
=
=
= 9,808 m/s2
Sd
=
=
=
=
=
= 0,12
KR
=
100 %
=
100 %
= 0,01
100 %
= 1%
KT
= 100 %
KR
= 100 %
1
%
= 99 %
G.
Kesimpulan dan Saran
·
Kesimpulan dari
percobaan bandul sederhana
Berdasarkan kegiatan praktikum dan
analisis yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan bahwa besarnya percepatan
gravitasi yang diperoleh dengan teknik bandul sederhana itu dipengaruhi oleh
beberapa faktor, yaitu panjang tali dan besarnya perioda. Dan semakin panjang
tali yang digunakan, maka semakin lama waktu yang dibutuhkan untuk mencapai n =
40. Serta sebaliknya, semakin pendek tali yang digunakan, maka semakin ceppat
waktu yang dibutuhkan untuk mencapai n = 40. Bandul sederhana juga disebut
gerak harmonik sederhana karena adanya gaya pemulih yang arahnya selalu
berlawanan dengan arah ayunan bandul tersebut.
·
Saran :
Sebaiknya
bagi kakak pembimbing agar jangan terlalu lama dalam menjelaskan apabila sudah
dapat dimengerti maka dilanjutkanlah dan saya ucapkan terima kasih atas
penjelasannya.
H.
Tugas dan Pertanyaan Akhir
1.
Tentukan besar percepatan gaya gravitasi bumu lengkap dengan
ketidakpastian pengukurannya.
2.
Jika percepatan gravitasi yang anda peroleh bukan 10 m/s2 . Jelaskan
penyebabnya
3.
Simpulkan hasil percobaan diatas
4.
Buatlah grafik hubungan frekuensi dengan perioda
Jawab
:
1. Percepatan
gravitasi bumi pada panjang tali 0,5 m
g1 =
=
=
=
= 9,94 m/s2
g2
=
=
=
=
= 9,66 m/s2
g3
=
=
=
=
= 9,75 m/s2
g4
=
=
=
=
= 9,94 m/s2
g5
=
=
=
=
= 9,75 m/s2
Table percepatan gravitasi panjang tali
0,5m
|
NO.
|
G
|
g2
|
|
1.
|
9,38 m/s2
|
87,98 m/s2
|
|
2.
|
9,34 m/s2
|
87,24 m/s2
|
|
3.
|
9,38 m/s2
|
87,98 m/s2
|
|
4.
|
9,38 m/s2
|
87,98 m/s2
|
|
5.
|
9,23 m/s2
|
85,19 m/s2
|
|
|
=46,71 m/s2
|
= 436,37 m/s2
|
g
=
=
= 9,342 m/s2
Sd
=
=
=
=
=
= 0,29 m/s2
KR
=
100 %
=
100 %
= 0,03
100 %
= 3%
KT
= 100 %
KR
= 100 %
3
%
= 97 %
·
Percepatan gravitasi
pada panjang tali 0,3m
g1
=
=
=
=
= 9,38 m/s2
g2 =
=
=
=
= 9,34 m/s2
g3 =
=
=
=
= 9,38
m/s2
g4 =
=
=
=
= 9,38
m/s2
g5 =
=
=
=
= 9,23
m/s2
Tabel
percepatan gravitasi panjang tali 0,3m
|
NO.
|
G
|
g2
|
|
1.
|
9,94 m/s2
|
98,803 m/s2
|
|
2.
|
9,66 m/s2
|
93,32 m/s2
|
|
3.
|
9,75 m/s2
|
95,06 m/s2
|
|
4.
|
9,94 m/s2
|
98,803 m/s2
|
|
5.
|
9,75 m/s2
|
95,06 m/s2
|
|
|
=49,04 m/s2
|
= 481,04m/s2
|
g
=
=
= 9,808 m/s2
Sd
=
=
=
=
=
= 0,12
KR
=
100 %
=
100 %
= 0,01
100 %
= 1%
KT
= 100 %
KR
= 100 %
1
%
= 99 %
2. Penyebabnya
adalah panjang tali yang digunakan saat praktikum, karena semakin panjang tali
yang digunakan maka semakin lama waktu yang di butuhkan untuk mencapai n = 40.
Sedangkan semakin pendek tali yang digunakan maka semakin cepat pula waktu yang
dibutuhkan untuk mencapai n = 40.
3. Kesimpulannya
adalah percepatan gravitasi yang diperoleh dengan teknik bandul sederhana itu
dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu panjang tali dan besarnya perioda.
Semakin panjang tali yang digunakan, maka semakin lama waktu yang dibutuhkan
untuk mencapai n = 40. Serta sebaliknya, semakin pendek tali yang digunakan
maka semakin cepat waktu yang di btutuhkan untuk mencapai n = 40. Bandul
sederhana juga disebut gerak harmonik sederhana karena adanya gaya pemulih yang
arahnya selalu berlawanan dengan arah ayunan bandul sederhana.
4. Grafik hubungan f dab T panjang tali 0,5m
1,46
1,44
1,43
1,42
1,41
0,68
0,69 0,70
I.
DAFTAR PUSTAKA
Springer, fisika dasar 1, Jakarta: Erlangga, 2005
Riwanto, fisika 2 SMA, Jakarta: Yudhistira, 2007
