Makalah Fisika Bandul (Gerak Harmonik Sederhana)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

            Dalam kehidupan sehari-hari kita tidak terlepas dari ilmu fisika, dimulai dari yang ada dari diri kita sendiri seperti gerak yang kita lakukan setiap saat, energi yang kita pergunakansetiap hari sampai pada sesuatu yang berada diluar diri kita, salah satu contohnya adalah permainan ditaman kanak-kanak, yaitu ayunan. Sebenarnya ayunan ini juga dibahas dalam ilmu fisika, dimana dari ayunan tersebut kita dapat menghitung periode yaitu selang waktu yang diperlukan beban untuk melakukan suatu getaran lengkap dan juga kita dapat menghitung berapa besar gravitasi bumi di suatu tempat.

                Pada percobaan ini, ayunan yang dipergunakan adalah ayunan yang dibuat sedemikian rupa dengan bebannya adalah bandul fisis. Pada dasarnya percobaan dengan bandul ini tadak terlepas dari getaran, dimana pengertian getaran itu sendiri adalah gerak bolak balik secara periodik melalui titik kesetimbangan. Getaran dapat bersifat sederhana dan dapat bersifat kompleks. Getaran yang dibahas tentang bandul adalah getaran harmonik sederhana yaitu suatu getaran dimana resultan gaya yang bekerja pada titik sembarangan selalu mengarah ke titik kesetimbangan dan besar resultan gaya sebanding dengan jarak titik sembarang ketitik kesetimbangan tersebut.

1.2 Rumusan Masalah

1.      Konsep gerak harmonik sederhana dan faktor yang memengaruhi periode (waktu)?

2.      Periode gerak bandul sederhana?

1.3 Tujuan

1.      Memahami konsep gerak harmonik sederhana dan faktor yang memengaruhi periode (waktu).

2.      Mengukur periode gerak bandul sederhana.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1  Pengertian Gerak Harmonik Sederhana

            Gerak Harmonik Sederhana (GHS) adalah gerak periodik dengan lintasan yang ditempuh selalu sama (tetap). 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.  Bandul adalah benda yang terikat pada sebuah tali dan dapat berayun secara bebas dan periodik yang menjadi dasar kerja dari sebuah jam dinding kuno yang mempunyai ayunan. Dalam bidang fisika, prinsip ini pertama kali ditemukan pada tahun 1602 oleh Galileo Galilei, bahwa perioda (lama gerak osilasi satu ayunan, T) dipengaruhi oleh panjang tali dan percepatan gravitasi. Gerak osilasi (getaran) yang populer adalah gerak osilasi pendulum (bandul). Pendulum sederhana terdiri dari seutas tali ringan dan sebuah bola kecil (bola pendulum) bermassa m yang digantungkan pada ujung tali, gaya gesekan udara kita abaikan dan massa tali sangat kecil sehingga dapat diabaikan relatif terhadap bola.Gerak harmonik sederhana adalah gerak bolak – balik benda melalui suatu titik keseimbangan tertentu dengan banyaknya getaran benda dalam setiap sekon selalu konstan. Gerak Harmonik Sederhana dapat dibedakan menjadi 2 bagian, yaitu :

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.

2.2 Contoh Gerak Harmonik

            Beberapa Contoh Gerak Harmonik:

1.      Gerak harmonik pada bandul: Sebuah bandul adalah massa (m) yang digantungkan pada salah satu ujung tali dengan panjang l dan membuat simpangan dengan sudut kecil. Gaya yang menyebabkan bandul ke posisi kesetimbangan dinamakan gaya pemulih yaitu dan panjang busur adalah Kesetimbangan gayanya. Bila amplitudo getaran tidak kecil namun tidak harmonik sederhana sehingga periode mengalami ketergantungan pada amplitudo dan dinyatakan dalam amplitudo sudut.

2.      Gerak harmonik pada pegas. Sistem pegas adalah sebuah pegas dengan konstanta pegas (k) dan diberi massa pada ujungnya dan diberi simpangan sehingga membentuk gerak harmonik. Gaya yang berpengaruh pada sistem pegas adalah gaya Hooke.

3.      Gerak harmonik terendam : Secara umum gerak osilasi sebenarnya teredam. Energi mekanik terdisipasi (berkurang) karena adanya gaya gesek. Maka jika dibiarkan, osilasi akan berhenti, yang artinya GHS-nya teredam. Gaya gesekan biasanya dinyatakan sebagai arah berlawanan dan b adalah konstanta menyatakan besarnya redaman. dimana = amplitudo dan = frekuensi angular pada GHS teredam.

2.3  Mengukur Gerak Harmonik Sederhana

            Benda dikatakan bergerak atau bergetar harmonis jika benda tersebut berayun melalui titik kesetimbangan dan kembali lagi keposisi awal.Gerak Harmonik Sederhana adalah gerak bolak balik benda melalui titik keseimbangan tertentu dengan beberapa getaran benda dalam setiap sekon selalu konstan. 

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

            Benda yang bergerak harmonis sederhana pada ayunan sederhana memiliki periode alias 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.

            Gerak harmonis sederhana yang banyak dijumpai dalam kehidupan sehari-hari adalah getaran benda pada pegas dan getaran pada ayunan sederhana. Periode ( T ) adalah waktu yang diperlukan untuk melakukan satu kali gerak bolak-balik. Benda melakukan getaran secara lengkap apabila benda mulai bergerak dari titik di mana benda tersebut dilepaskan dan kembali lagi ke titik tersebut.

f =   atau T =

            Frekuensi getaran adalah jumlah getaran yang dilakukan oleh sistem dalam satu detik, diberi simbol f.  Satuan frekuensi adalah 1/sekon atau s-1 atau disebut juga Hertz, Hertz adalah nama seorang fisikawan. Amplitudo, Pada ayunan sederhana, selain periode dan frekuensi, terdapat juga amplitudo. Amplitudo adalah perpindahan maksimum dari titik kesetimbangan. Hubungan antara Periode dan Frekuensi Getaran, Dari definisi periode dan frekuensi getaran di atas, diperoleh hubungan :

Dengan menggunakan persamaan getaran harmonik :

 

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Alat dan Bahan

            Alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah :

                              1.            Bandul atau beban

                              2.           






 Tali penggantung                                                      

                              3.           
Statif                                                                            

                              4.           
Mistar/meteran                     

                              5.           



Stopwatch

                              6.            Busur derajat                                                                  

                              7.            Neraca

3.2 Prosedur Percobaan

                              1.            Ukurlah massa benda yang akan diikat pada bandul.

                              2.            Tentukan panjang tali yang digantungkan pada statif.

                              3.            Ikatlah beban pada bandul di ujung tali yang lain.

                              4.            Berilah simpangan kecil pada bandul.

                              5.            Lepaskanlah bandul dari simpangan dan bandul akan berayun bolak-balik.

                              6.            Catatlah waktu yang dibutuhkan bandul untuk berayun sebanyak 5 kali.

                              7.            Ulangilah langkah di atas dengan perlakuan:

a.       Panjang tali tetap, tetapi massa berubah.

b.       Massa beban tetap, tetapi panjang tali berubah.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Tabel Hasil Pengamatan

            1. Pada Panjang tetap

                l = 50 cm = 0,5 meter

No	Massa (gram)	Waktu (sekon)	g (percepatan gravitasi)
1	50 gram	07.5 detik	0.35 m/s2
2	20 gram	07.7 detik	0.33 m/s2
3	10 gram	07.8detik	0.32 m/s2

            2. Pada massa tetap

                l = 10 gram

No	Panjang (cm)	Waktu(sekon)
1	50 cm	07.9 detik
2	40 cm	06 9 detik
3	30 cm	06.6 detik

4.2 Pembahasan

Pertanyaan :

1. Jelaskan hasil periode yang diperoleh pada percobaan!

Jawaban : Jadi dari hasil  praktikum dapat disimpulkan bahwa semakin panjang tali, semakin besar pula nilai (t)  atau waktu yang digunakan dan semakin pendek tali, semakin sedikit pula nilai (t) atau waktu yang digunakan.

2. Jelaskan hasil percepatan gravitasi yang diperoleh pada percobaan!

Jawaban :

Massa 50 gram :

Cara 1:

3. Jelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi periode gerak bandul!

Jawaban : Panjang tali bandul mempengaruhi periode getaran bandul sederhana. Hubungannya adalah semakin panjang tali bandul maka semakin besar periodenya. Panjang tali bandul berbanding lurus dengan besar periode.

4. Tuliskan kesimpulan dari percobaan ini!

Jawaban : Dari percobaan yang telah kami lakukan dapat disimpulkan bahwa periode di pengaruhi oleh panjang tali dan tidak  di pengaruhi massa benda. Pada panjang tali yang sama semakin banyak ayunan waktu yang di perlukan juga semakin lama dan percepatan gravitasinya tergantung pada periode dan panjang tali. Gerakan harmonis juga akan membentuk waktu yang tetap dengan gerakan bolak balik karena di lakukan di dalam ruangan gerakan harmonis akan udah untuk diamati selain itu, gerakannya pun akan konstan

BAB V

KESIMPULAN

    Dari hasil kegiatan praktikum yang dilakukan dapat disempulkan bahwa:

      1.             Benda dikatakan bergerak atau bergetar harmonis jika benda tersebut berayun melalui titik kesetimbangan dan kembali lagi keposisi awal.Gerak Harmonik Sederhana adalah gerak bolak balik benda melalui titik keseimbangan tertentu dengan beberapa getaran benda dalam setiap sekon selalu konstan. 

      2.            Semakin panjang tali, semakin besar pula nilai (t)  atau waktu yang digunakan dan semakin pendek tali, semakin sedikit pula nilai (t) atau waktu yang digunakan.

      3.            Periode di pengaruhi oleh panjang tali dan tidak  di pengaruhi massa benda. Pada panjang tali yang sama semakin banyak ayunan waktu yang di perlukan juga semakin lama dan percepatan gravitasinya tergantung pada periode dan panjang tali. Gerakan harmonis juga akan membentuk waktu yang tetap dengan gerakan bolak balik karena di lakukan di dalam ruangan gerakan harmonis akan udah untuk diamati, selain itu gerakannya pun akan konstan.