PERCOBAAN GERAK HARMONIK SEDERHANA

A. Tujuan Percobaan

Tujuan dari percobaan ini yaitu :

1. Menentukan nilai tetapan suatu pegas.

2. Menentukan periode suatu pegas.

3. Menentukan hubungan antara tetapan pegas, periode, dan massa beban.

4. Mempelajari gerak harmonik sederhana pada suatu pegas.

B. Teori Dasar

Jika suatu pegas berbeban yang mula-mula dalam keadaan setimbang, kemudian bebannya ditarik ke bawah dengan simpangan sebesar A dari kedudukan setimbangnya (x = 0) dan dilepaskan, maka beban akan bergerak bolak-balik ke atas dan ke bawah sekitar kedudukan setimbangnya dengan simpangan maksimum A saat balok melewati posisi setimbang x = 0, percerpatannya nol. Saat itu juga, tercapai kelajuan maksimum karena tanda percepatannya positif dan akhirnya mencapai x = -A. Pada saat itu terdapat percepatan dan kelajuannya kembali nol. Kemudian balok menyelesaikan satu siklus gerak dengan kembali ke posisi asalnya, kemudian melewati x = 0 dengan kelajuan maksimum. Dengan demikian, dapat kita lihat bahwa balok berosilasi diantara titik-titik x = + A.

Karena gaya yang dihasilkan pegas konservatif serta tidak ada gesekan (karena diabaikan), gerak ini akan bolak-balik, secara periodik tidak akan hilang dan akan berlangsung selamanya. Gerak sistem yang bekerja dengan cara seperti ini disebut gerak harmonik sederhana. Suatu benda mengalami gerak harmonik sederhana saat percepatannya berbanding lurus dengan posisinya dan berlawanan arah dengan perpindahan dari kesetimbangannya. Penyebab gerak harmonik sederhana adalah bekerjanya gaya pulih elastis F = -kx pada benda. Untuk menghitung nilai tetapan pegas k dapat digunakan rumus sebagai berikut.

Dengan k adalah tetapan pegas (N/m), m adalah massa (kg), dan T adalah periode geraknya (s).

C. Alat dan Bahan

Alat dan bahan yang digunakan pada percobaan :

1. Pegas dan statif.

2. Ember dan keping-keping beban.

3. Stopwatch.

4. Neraca teknis dan anak timbangnya.

D. Prosedur Percobaan

Berikut ini prosedur pada percobaan :

1. Menimbang pegas dan ember baban dengan menggunakan neraca teknis untuk menentukan massa masing-masing.

2. Menggantung pegas pada statif dan menggantung ember beban pada ujung bawah dari pegas. Menarik ember hingga diperoleh simpangan kecil dan melepaskan, sistem akan melakukan gerak harmonik sederhana.

3. Mencatat waktu ayunan dengan stopwatch dalam 5 kali getaran.

4. Menambahkan keping beban dan mengulangi percobaan (2) dan (3).

5. Mengulangi percobaan (4) dengan mengurangi beban satu per satu.

E. Data Percobaan

F. Pengolahan dan Perhitungan Data

Dari data di atas, maka dapat ditentukan nilai periode T (dengan n = 5x getaran) dan tetapan pegas k yaitu :

Atau jika diringkas menjadi sebagai berikut ini :

G. Kesimpulan dan Saran

Dalam percobaan ini dapat disimpulkan sebagai berikut.

1. Nilai periode yang diperoleh dari percobaan yaitu 0,566 - 0,748 s.

2. Nilai tetapan pegas yang diperoleh dari percobaan yaitu 19,6 - 24,7 N/m.

3. Nilai konstanta pegas atau tetapan pegas dipengaruhi oleh periode kuadrat dan massa beban. Semakin besar beban diberikan, maka periodenya juga akan semakin besar.

4. Jika suatu pegas berbeban yang mula-mula dalam keadaan setimbang, kemudian diberi beban lalu ditarik ke bawah, maka pegas tersebut akan melakukan gerak harmonik sederhana.

Dalam percobaan ini dapat disarankan sebagai berikut.

1. Lebih teliti dalam mengukur waktu yang diperlukan untuk 5 kali getaran.

H. Daftar Pustaka

Buerhe, Frederick J dan Eugene Hecht, Ph.D. 2006. Fisika Universitas. Jakarta : Erlangga.

Giancoli. 1999. Fisika. Jakarta : Erlangga.

Halliday dan Resnik. 1994. Fisika. Jakarta : Erlangga.

Sears, Zemansky. 1991. Fisika Untuk Universitas Jilid 1. Jakarta : PT Bina Cipta.

Tipler. 1991. Fisika Untuk Sains dan Teknik. Jakarta : Erlangga.